## Civronlit

## Perencanaan Ponton Apung Guna Menahan Beban 150 Kg Pada Sepeda Air

## Myson
Fakultas Teknik Universitas Batanghari Jambi Correspondence email: myson_ade1@yahoo.com
Abstrak. Bersepeda  merupakan  suatu  kegiatan  olah  raga  yang  murah  dan  mengasikan,  sehingga  sepeda  menjadi  sangat  banyak dijalanan terutama dihari-hari  libur. Untuk mengsinergikan kegemaran  masyarakat bersepada dengan wisata air  maka sepeda air bisa  menjadi  solusi  atas  kegemaran  dan  keinginan  masyarakat  tersebut.  Untuk  itu  dibutuhkan  ponton  yang  akan  mendukung sepeda dapat bergerak di air dengan daya dukung total beban 150 kg dengan tetap aman, nyaman dan ramah pengguna. Penelitian ini  bertujuan untuk  mendapatkan  model geometrik ponton apung  yang digerakkan dengan tenaga sepeda. Menggunakan  metoda metasentrum, didapatkan dimensi ponton berikut Panjang pelampung ponton (P) 2,5 m, lebar pelampung ponton (L)  0,2 m, tinggi pelampung ponton (T) 0,15 m dan jarak antara pelampung ponton sebesar 1,2 m
Kata Kunci : Ponton, sepeda, sepeda air, wisata air

## PENDAHULUAN
Sejak Indonesia mengalami pendemi covid 19 yang dimulai tahun 2019 banyak kegiatan-kegiatan bersama atau berkelompok  dilarang.  Ini  disebabkan  dapat  menjadi  sarana  penyebaran  covid  19.  Dikarenakan  larangan  tersebut banyak kegiatan kunjungan wisata menjadi dihentikan atau dilarang.
Ada beberapa kegiatan masyarakat yang sepertinya memenuhi ketentuan protocol covid 19, salah satu kegiatan dimasa  pandemi  covid  19  ini  yang  banyak  dilakukan  masyarakat  dan  tidak  dilarang  oleh  pemerintah  tersebut  adalah bersepeda.
Bersepeda merupakan suatu kegiatan olah raga yang murah dan mengasyikan, sehingga sepeda menjadi sangat banyak  dijalanan  terutama  dihari-hari  libur.  Selain  itu  dengan  sepeda  memiliki  sensasi  yang  sangat  berbeda.  Karena pada masa pandemic covid 19 ini kegiatan berwisata yang sangat terkena dampak, dan untuk mengembalikan tingkat wisatawan namun tetap menerapkan protocol covid 19 adalah dengan kunjungan ke pantai atau wisata air.
Untuk mengsinergikan kesukaan masyarakat  bersepada dengan wisata air maka  sepeda air bisa menjadi solusi atas kesukaan dan keinginan masyarakat dalam melakukan wisata tentunya dengan harga yang murah.
Saat  bersepeda  di  darat  tidak  jarang  pengendara  mengalami  kecelakaan  hingga  terjatuh  dan  cidera.  Namun untuk  sepeda  air  ini  hal  tersebut  tidak  boleh  terjadi.  Karena  jika  ini  terjadi  sangat  mungkin  akan  menyebabkan  hal yang berbahaya dan yang paling berbahaya bisa meninggal dunia.

## Perumusan masalah
Untuk meningkatkan kembali kunjungan wisata khususnya di kota Jambi, dimana banyak objek wisata tersebut memiliki permainan di air. Namun permainan itu masih kurang variative dan monoton.
Dengan  banyaknya  pesepeda  didarat  dan  untuk  meningkatkan  kunjungan  wisata  air  maka  pesepeda  dapat ditawarkan untuk melanjutkan perjalananya di air dengan bersepeda dengan menggunakan sepeda yang sama.
Sementara ponton tempat untuk sepeda tersebut didudukan disediakan oleh tempat wisata air tersebut, sehingga biaya  untuk  bermain  sepeda  air  menjadi  lebih  murah  karena  disewa  tampa  sepeda.  Untuk  itu  perlu  dilakukan perencanaan dan design terhadapa ponton sepeda air yang aman, handal dan ramah pengguna.

## Tujuan
Demam bersepeda saat  ini merupakan momen yang pas dan tepat untuk meningkatkan  kembali perekonomian masyarakat  yang  terpuruk  akibat  pandemi  covid  19.  Pariwisata  yang  beberapa  saat  yang  lalu  di  hentikan  oleh pemerintah dengan menutup tempat-tempat wisata saat ini sudah mulai dibuka kembali. Karena kota Jambi memiliki objek-objek  wisata  air,  seperti  kolam  buatan  dan  danau  tidak  terlalu  besar,  maka  permainan  air  seperti  sepeda  air menjadi  permainan  yang  penting  dan  banyak  digemari.  Sepeda  air  ini  disewa  harus  denga  biaya  murah  karena  yang disewa hanya pontonnya saja.
Untuk itu perlu direncanakan dan didesain dengan baik agar ponton yang disewa nanti dapat digunakan dengan aman, nyaman, andal dan ramah lingkungan. Dengan ponton yang aman, nyaman, andal dan ramah lingkungan serta dengan sewanya yang tidak mahal akan menambah minat dan keinginan masyarakat untuk mencoba dan mengulangi kegiatan tersebut yang mejadikan kunjungan wisata air akan meningkat lebih banyak lagi.
Karena  keterbatasan  maka  penelitian  ini  akan  dilaksanakan  dalam  2  tahun  anggaran.  Pada  tahun  1  akan dibuatkan  perhitungan  sehingga  didapatkan  dimensi  yang  ideal  agar  ponton  yang  direncanakan  dapat  digunakan dengan aman dan nyaman serta ramah pengguna.

## Manfaat
Dimensi  yang  tepat  yaitu  aman,  nyaman  dan  ramah  pengguna  akan  meningkatkan  minat  masyarakat  untuk menggunakan alat ini guna berwisata.
Dengan  semakin  meningkatnya  kunjungan  wisata  khususnya  wisata  air  yang  ada  di  kota  jambi  tentunya  akan menambah perputaran dan peningkatan putaran ekonomi di daerah Jambi, khususnya masyarakat sekitar objek wisata. Dengan demikian maka perputaran ekonomi di kota Jambi akan membaik kembali setelah terdampak akibat covid-19, maka  kesejahteraan  masyarakat  kota  Jambi  dapat  meningkat  kembali  dan  masyarakat  kota  Jambi  akan  semakin sejahtera.

## Ruang tempat berolah raga sepeda
Sejak pandemi covid 19 masuk ke Indonesia bulan maret 2020 khususnya kegiatan pariwisata menjadi kegiatan yang  mendapat  pengawasan  hingga  akhirnya  di  larang  karena  berkumpul,  namun  kegiatan  berolah  raga  walau himbauan  pemerintah  bekerja  dari  rumah  (WFH)  tetap  dilakukan  masyarakat.  Khusus  kegiatan  bersepeda  menjadi sangat  diminati  masyarakat  dan  pemerintah  tidak  melarangnya.  Hal  ini  dikarenakan  bersepeda  memiliki  jarak  antara sesame pesepeda, sehingga memenuhi protocol covid 19.

## Sepeda dan Sepeda Air
Sepeda adalah alat transportasi  yang memiliki dua buah roda di depan dan di belakang. Pergerakan sepeda ini menggunakan pedal kayuh dengan bantuan rantai dan gigi-gigi depan serta gigi belakang untuk memutar roda bagian belakang,  walau  saat  ini  sudah  ada  sepeda  dengan  penggerak  roda  depan  dan  belakang.  Untuk  mengendalikan  arah sepeda dilengkapi dengan stang dan rem sebagai pengendali kecepatan.

## Gaya apung
Benda  yang  terendam  di  dalam  air  akan  mengalami  gaya  berat  sendiri  benda  (FG)  dengan  arah  vertical  ke bawah dan gaya tekanan air dengan arah vertical keatas. Gaya ini disebut gaya atau gaya buoyancy (FB).
Jika FG>FB maka benda pada kondisi tenggelam FG=FB maka benda pada kondisi melayang (terendam) FG<FB maka benda pada kondisi terapung
Gambar 1 . Posisi terapung
Hukum  Archimedes  menyatakan  bahwa  benda  yang  terapung  atau  terendam  dalam  zat  cair  akan  mengalami gaya apung sebesar berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut.

## Myson, Perencanaan Ponton Apung Guna Menahan Beban 150 Kg Pada Sepeda Air
Gaya apung yang bekerja adalah FG dan gaya hidrostatik yang bekerja pada seluruh permukaan yang terendam. Karena  benda  diam  maka  gaya  hidrostatik  pada  arah  horizontal  akan  sama  besar  dan  saling  meniadakan,  sedangkan gaya hidrostatik yang bekerja pada permukaan dasar benda merupakan gaya apung.
Bila benda dalam keadaan diam maka resultan gaya arah vertical sama dengan nol.

## Kestabilan Benda Apung
Suatu  benda  dikatakan  stabil  bila  benda  tersebut  tidak  terpengaruh  oleh  gangguan  (gaya)  yang  membuatnya tidak  seimbang.  Sebaliknya  benda  itu  dikatakan  dalam  keadaan  tidak  stabil  atau  labil  jika  ada  gaya  yang mempengaruhinya.
Suatu benda terapung dalam keseimbangan stabil apabila titik pusat berat benda (Bo) berada dibawah titik pusat apung  benda  tersebut  (Ao)  dan  jika  sebaliknya  titik  pusat  berat  benda  berada  diatas  titik  pusat  apung,  maka  benda dalam keadaan tidak stabil.

## Gambar 3 . Stabilitas Benda Terapung
Kondisi  stabilitas  benda  terendam  maupu  terapung  dapat  di  ketahui  berdasarkan  tinggi  metasentrumnya.  Titik metasentrum  adalah  titik  potong  antara  garis  vertical  melalui  pusat  pusat  apung  benda  setelah  digoyangkan  dengan garis vertical melalui berat benda sebelum digoyangkan.
Gambar 4 . Perubahan kestabilan benda apung
Dimana tinggi metasentrum ditentukan dengan rumus:
Berdasarkan nilai tiggi metasentrum (m) maka dapat ditentukan bahwa jika m > 0 maka benda dikatakan stabil, sedangkan m = 0 maka benda dikatakan dalam stabilitas netral (indifferent) dan jika m < 0 maka benda dikatakan labil.

## Metode Perencanaan
Pada  perencanaan  ini  dilakukan  perhitungan  ponton  untuk  daya  dukung  satu  orang  pengendara  dengan  bobot total  150  kg.  Perencanaan  ini  akan  dilaksanakan  dengan  menggunakan  metode  studi  Pustaka  yang  hasil  perhitungan tersebut akan menjadi ukuran dalam pembuatan prototype benda uji.
Gambar 5 . Desain tampak atas
Gambar 6 . Desain tampak samping
Dalam hukum archimides dikatakan bahwa berat suatu benda adalah sama dengan sejumlah air yang dipisahkan atau dipindahkan oleh benda tersebut. Besarnya gaya apung benda tersebut sama dengan berat benda tersebut, maka gaya apung sama dengan berat benda tersebut yang dapat dihitung dengan persamaan yaitu :
F B = F G = γ . V = ρ . g . (p . l . t)
Perencanaan Dimensi Ponton F B max = 150 Kg × 9,8 m/detik 2 =1470 N → Asumsi berat penumpang = 100 Kg W max =100 Kg × 9,8 m/detik 2 = 980 N F B = F B max – W max = 1470-980 = 490 N F B = F G
F B = 𝜌. g. v 490 N = 1000 Kg/m 3 . 9,8 m/s 2
V = 490𝑁 9800 𝑁/𝑚 3 = 0,05 𝑚 3
Ini merupakan volume minimal tanpa memperhitungkan penumpang pada ponton tersebut, namun volume yang dibutuhkan  agar  dapat  menampung  seorang  penumpang  atau  pengendara  sepeda  air  maka  bebannya  adalah  beban penuh yaitu = 150 kg.
Volume adalah : F B max = 1470 N V = 𝐹 𝐵 𝜌.𝑔 = 1470 𝑁 9800 𝑁/𝑚 3 = 0,15 𝑚 3
Ponton  memiliki  dua  buah  pelampung,  maka  volume  0,15  m 3 tersebut  dibagi  2  sehingga  volume  masing- masing pelampung ponton adalah = 0,075 m 3 .
Untuk kestabilan ponton, maka panjang ponton tidak boleh kurang dari dua kali Panjang sumbu sepeda tersebut. Berdasarkan hasil pengukuran didapatkan bahwa dimensi sepeda MTB dengan merek tertentu dengan ukuran roda 27 inch didapat seperti dibawah ini : Jarak Sumbu = 115 cm Jari-jari Roda = 30 cm Lebar Pedal = 50 cm Lebar Setang = 60 cm Berat Sepeda MTB ± 10-12 Kg (Di ambil 15 Kg) Maka didapat dimensi ponton seperti dibawah ini : V = p . l . t V = 0,075 m 3
P = 2,5 m L = 0,3 m Maka didapatkan dalam pelampung ponton adalah = 0,15 m  = 15 cm Ukuran ponton dengan volume 0,15 m 3 untuk kedua ponton yang berada masing-masing dikiri dan kanan sepedanya nanti.
P = 2,5 m L = 0,2 m T = 0,15 m (untuk masing-masing ponton kiri dan kanan)

## Perhitungan Kestabilan Benda Apung
Untuk kestabilan massa pusat gaya berat (F G ) dibuatlah gaya apung    (F B ) Apabila  F G berada diatas  F B , maka ponton  akan tidak  stabil. Cara mengatasi  ketidakstabilan ini adalah dengan melihat titik meta sentrum.
Untuk  Menjaga  ponton  agar  selalu  berada  dalam  kesetimbangan,  maka  perlu  dilakukan  evaluasi  atas kesetimbangan tersebut.
Gambar 7. Garis maya metasentrum
GM = BM-BG
GM = ( 𝐼 0 𝑣 ) –  𝐵𝐺 I 0 = Momen inersia

## V = Volume air yang dipindah
Gambar 8 . Ponton tampak muka
Dari  gambar  9  di  buatkan  garis  bantu  berbentuk  segitiga  sama  kaki,  untuk  lebih  mudah  menentukan  nilai momen inersianya:
Momen inersia segitiga sama kaki 𝐼 𝑥 = 1 36 𝑏ℎ 3 𝐼 𝑌 = 1 48 𝑏ℎ 3 .
Jarak pusat berat kedasar ponton (OG) adalah
OG = 1 3 ℎ
= 1 3 𝑥 160 𝑐𝑚 = 0,53 cm
Dengan  mengukur  saat  seseorang  bermain  sepeda  MTB  standar,  maka  tingginya  adalah  berkisar  1,6  meter, namun  kalau  tempat  duduk  diturunkan  lagi  maka  bisa  turun  sekitar  10  cm  lagi.  Oleh  karena  itu  maka  dipilih  tinggi ponton saat sedang dinaiki penumpang atau pengendara adalah 1,6 m. Maka pusat berat dari ponton berada di 0,53 m dari dasar ponton (OG).
Sementara untuk pusat apung adalah ½ draf yang tenggelam
OB = ½ . 15 cm = 7,5 cm.
Karena pusat berat (titik G) diatas titik pusat apung (titik B) maka sistem sepeda air ini cenderung membalikan (overturning moment). Namun untuk mengetahui seberapa besar tingkat kestabilan  dari ponton dengan dimensi lebar 1,2  m  dan  tinggi  dengan  penumpang  adalah  1,6  m  maka  perlu  dilakukan  pengecekan  nimai  titik  metasentrum.  Titik metasentrum ini harus berada diatas titik G agar sistem stabil. Artinya nilai GM harus positif.
𝐺𝑀 = 𝐼 0 𝑉 − 𝐵𝐺
Dimana BG adalah jarak antara titik pusat berat dengan pusat apung adalah
BG = 53,3 cm - 15 cm = 45,8 cm
Pusat berat benda apung OB = 1 2 × 15𝑐𝑚 = 7,5𝑐𝑚 .
Pusat berat benda keseluruhan OG = 1 3 × 𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖
= 1 3 × 160 = 53,3 cm Maka jarak B-G = OG – OB = 53,3 – 7,5 = 45,8cm  0,458m Momentum inersia ▲sama kaki
I 0x = 1 36 × 𝑏ℎ 3
I 0y = 1 48 × 𝑏ℎ 3
I x = 1 36 × 𝑏ℎ 3 = 1 36 × 1,2𝑚 × 1,6𝑚 3 =  0,136
I y = 1 48 × 1,2𝑚 × 1,6𝑚 3 = 0,1026 𝑚 4
Ambil momen yang paling kecil yaitu 1026 𝑚 4
BM = 𝐼 𝑉 = 0,1026 𝑚 4 0,15 𝑚 3 = 0,684 𝑚
GM = BM – BG = 0,684 m – 0,458 m = 0,226 m
Karena  GM  (jarak  antara  pusat  berat  dan  metacentrum)  adalah  >  0  atau  bernilai  posistif,  maka  ponton  dalam keadaan stabil.

## SIMPULAN
Berdasarkan  perhitungan  yang  dilakukan  maka  perencanaan  ponton  untuk  sepeda  apung  dapat  dilanjutkan dengan  menerapkan  dimensi-dimensi  yang  telah  ditetapkan  pada  perencanaan  tersebut.  Hasil  perhitungan metacentrum  menunjukan  bahwa  jarak  pusat  berat  ke  metacentrum  bernilai  positif  yaitu  0,226  m,  sehingga berdasarkan ketentuan yang ada, maka ponton dalam keadaan stabil.
Adapun dimensi dari ponton tersebut adalah : Panjang pelampung ponton (P)   = 2,5 m Lebar pelampung ponton (L) = 0,2 m Tinggi pelampung ponton (T) = 0,15 m Jarak terluar pelampung ponton  = 1,2 m

## Saran
Karena  penelitian  ini  merupakan  penelitian  terapan  dan  penelitian  ini  merupakan  tahapan  pertama  dari  dua tahap penelitian yang akan dilaksanakan, maka diupayakan penelitian ini harus masuk ke tahap kedua agar penelitian ini  dapat  direalisasikan.  Jika  penelitian  ini  nantinya  dapat  dibuatkan  prototype,  maka  desain  ini  dapat  ditiru  dan dimanfaatkan oleh masyarakat ataupun stakeholder yang berhubungan.
Untuk  selanjutnya  penelitian  ini  dapat  terus  disempurnakan  agar  didapatkan  dimensi  yang  paling  ideal  dari  suatu ponton guna mendukung pariwisata air Indonesia.

## DAFTAR PUSTAKA
Barrass, Bryan and Derrett, D.R. 2006. Ship Stability for Master and Mates . Great Britain: ElSevier. Biran, A.B. 2003. Ship Hydrostatics and Stability. USA: Butterworth-Heinemann. Evans, N.C. 1994. Stability of Submarine . Hong kong: Geotechnical Engginering Office. Group of Authorities. 1988. Principles of Naval Architecture vol I . New York: The Society of Naval Architecture and Marine Engineering.
Hervey, J. B. 1994, Submarines , Brassey’s, London. Pekelney, P, Richard. 2011. Bouyancy and stability Submarine . (online). (http://class of submarine.html) Irving H. Shames “ Mechanics of Fluids ”, McGraw Hill, 1982 White, F.M., “ Open Channel Flow ”, Prentice Hall, 1993 Pérez, R. and J. M. Riola (2011a), Case study of damage stability criteria of Merchant vessels and Warships. Damaged Ship International Conference. 26-27 January. London, UK Pérez, R. and J. M. Riola (2011b), Damage Stability Criteria in Aircraft Carriers. Journal of Marine Technology and Environment 1, 27-38.
Priyadharsini S, Shanjeena M Basheer, Kaushalya R, Sneka M (2018), A Study on Motion of a Free Falling Body in Kinematic  Equation,  International  Journal  for  Research  in  Applied  Science  &  Engineering  Technology,  6  (I), 118-124.
Riola, J. M. and R. Pérez (2009), Warship damage stability criteria case study. Journal of Maritime Research 6(3), 75- 100.
Sarchin,  T.  H.  and  L.  L.  Goldberg  (1962),  Stability  and  Buoyancy  Criteria  for  the  U.S.  Naval  Surface  Ships.  Trans. SNAME 70, 418-458.
Surko,  S.  W.  (1994),  An  Assessment  of  Current  Warship  Damaged  Stability  Criteria,  Naval  Engineers  Journal  106, 120-131.
http://www.codecogs.com/library/engineering/fluid_mechanics/floating_bodies/stabilityand-metacentric-height.php