## Senin, 26 Juli 2010

### Fisika Untuk Universitas

Fisika untuk Universitas

Ditujukan untuk meningkatkan kualitas proses dan hasil perkuliahan Fisika di tingkat Universitas

# 1: Units, Dimensions, and Scaling Arguments

I'm Walter Lewin. I will be your lecturer this term. In physics, we explore the very small to the very large. The very small is a small fraction of a proton and the very large is the universe itself. They span 45 orders of magnitude--

a 1 with 45 zeroes.

To express measurements quantitatively we have to introduce units. And we introduce for the unit of length, the meter; for the unit of time, the second; and for the unit of mass, the kilogram. Now, you can read in your book how these are defined and how the definition evolved historically. Now, there are many derived units which we use in our daily life for convenience and some are tailored toward specific fields. We have centimeters, we have millimeters kilometers.

We have inches, feet, miles.

Astronomers even use the astronomical unit which is the mean distance between the Earth and the sun and they use light-years which is the distance that light travels in one year. We have milliseconds, we have microseconds we have days, weeks, hours, centuries, months-- all derived units.

For the mass, we have milligrams, we have pounds we have metric tons.

So lots of derived units exist. Not all of them are very easy to work with. I find it extremely difficult to work with inches and feet. It's an extremely uncivilized system. I don't mean to insult you, but think about it-- 12 inches in a foot, three feet in a yard. Could drive you nuts.

I work almost exclusively decimal, and I hope you will do the same during this course but we may make some exceptions. I will now first show you a movie, which is called The Powers of Ten. It covers 40 orders of magnitude. It was originally conceived by a Dutchman named Kees Boeke in the early '50s. This is the second-generation movie, and you will hear the voice of Professor Morrison, who is a professor at MIT.

The Power of Ten-- 40 Orders of Magnitude. Here we go.

I already introduced, as you see there length, time and mass and we call these the three fundamental quantities in physics. I will give this the symbol capital L for length capital T for time, and capital M for mass.

All other quantities in physics can be derived from these fundamental quantities.

I'll give you an example.

I put a bracket around here. I say [speed] and that means the dimensions of speed. The dimensions of speed is the dimension of length divided by the dimension of time. So I can write for that: [L] divided by [T].

Whether it's meters per second or inches per year that's not what matters. It has the dimension length per time. Volume would have the dimension of length to the power three. Density would have the dimension of mass per unit volume so that means length to the power three.

All-important in our course is acceleration. We will deal a lot with acceleration. Acceleration, as you will see, is length per time squared. The unit is meters per second squared. So you get length divided by time squared.So all other quantities can be derived from these three fundamental. So now that we have agreed on the units--

we have the meter, the second and the kilogram--

we can start making measurements.

1. Para Dosen MIT di Departemen Fisika

a. Prof. Walter Lewin, Ph.D.

b. Prof. Bernd Surrow, Ph.D.

2. Para Dosen Pendidikan Fisika, FPMIPA, Universitas Pendidikan Indonesia.

Terima Kasih Semoga Bermanfaat dan mohon Maaf apabila ada kesalahan.

## Sabtu, 24 Juli 2010

### Energi Terbarukan

1. PENDAHULUAN

Kondisi bumi kita kian lama kian mengenaskan karena tercemarnya lingkungan dari efek rumah kaca (greenhouse effect) yang menyebabkan global warming, hujan asam, rusaknya lapisan ozon hingga hilangnya hutan tropis. Semua jenis polusi itu rata-rata akibat dari penggunaan bahan bakar fosil seperti minyak bumi, uranium, plutonium, batu bara dan lainnya yang tiada hentinya.

Padahal kita tahu bahwa bahan bakar dari fosil tidak dapat diperbaharui, tidak seperti bahan bakar non-fosil. Dengan kondisi yang sudah sedemikian memprihatinkan, gerakan hemat energi sudah merupakan keharusan di seluruh dunia. Salah satunya dengan hemat bahan bakar dan menggunakan bahan bakar dari non-fosil yang dapat diperbaharui seperti tenaga angin, tenaga air, energi panas bumi, tenaga matahari, dan lainnya. Duniapun sudah mulai merubah tren produksi dan penggunaan bahan bakarnya, dari bahan bakar fosil beralih ke bahan bakar non-fosil, terutama tenaga surya yang tidak terbatas Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya akan lebih diminati karena dapat digunakan untuk keperluan apa saja dan di mana saja : bangunan besar, pabrik, perumahan, dan lainnya.

Selain persediaannya tanpa batas, tenaga surya nyaris tanpa dampak buruk terhadap lingkungan dibandingkan bahan bakar lainnya.Di negara-negara industri maju seperti Jepang, Amerika Serikat, dan beberapa negara di Eropa dengan bantuan subsidi dari pemerintah telah diluncurkan program-program untuk memasyarakatkan listrik tenaga surya ini.

Tidak itu saja di negara-negara sedangberkembang seperti India, Mongol promosi pemakaian sumber energi yang dapat diperbaharui ini terus dilakukan. Untuk lebih mengetahui apa itu pembangkit listrik tenaga surya atau kami singkat dengan maka dalam tulisan ini akan dijelaskan secara singkat komponen-komponen yang membentuk sistim kelistrikan tenaga surya dan trend teknologi yang ada.

2. KONSEP KERJA SISTEM PLTS

Pembangkit listrik tenaga surya itu konsepnya sederhana. Yaitu mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Cahaya matahari merupakan salah satu bentuk energi dari sumber daya alam. Sumber daya alam matahari ini sudah banyak digunakan untuk memasok daya listrik di satelit komunikasi melalui sel surya.

Sel surya ini dapat
menghasilkan energi listrik dalam jumlah yang tidak terbatas langsung diambil dari matahari, tanpa ada bagian yang berputar dan tidak memerlukan bahan bakar. Sehingga sel surya sering dikatakan bersih dan ramah lingkungan. Badingkan dengan sebuah generator listrik, ada bagian yang berputar dan memerlukan bahan bakar untuk dapat menghasilkan listrik. Suaranya bising. Selain itu gas buang yang dihasilkan dapat menimbulkan efek gas rumah kaca (green house gas) yang pengaruhnya dapat merusak ekosistem planet bumi kita.

Sistem sel surya yang digunakan di permukaan bumi terdiri dari panel sel surya, rangkaian kontroler pengisian (charge controller), dan aki (batere) 12 volt yang maintenance free. Panel sel surya merupakan modul yang terdiri beberapa sel surya yang digabung dalam hubungkan seri dan paralel tergantung ukuran dan kapasitas yang diperlukan. Yang sering digunakan adalah modul sel surya 20 watt atau 30 watt. Modul sel surya itu menghasilkan energi listrik yang proporsional dengan luas permukaan panel yang terkena sinar matahari.

Rangkaian kontroler pengisian aki dalam sistem sel surya itu merupakan rangkaian elektronik yang mengatur proses pengisian akinya. Kontroler ini dapat mengatur tegangan aki dalam selang tegangan 12 volt plus minus 10 persen. Bila tegangan turun sampai 10,8 volt, maka kontroler akan mengisi aki dengan panel surya sebagai sumber dayanya. Tentu saja proses pengisian itu akan terjadi bila berlangsung pada saat ada cahaya matahari. Jika penurunan tegangan itu terjadi pada malam hari, maka kontroler akan memutus pemasokan energi listrik. Setelah proses pengisian itu berlangsung selama beberapa jam, tegangan aki itu akan naik. Bila tegangan aki itu mencapai 13,2 volt, maka kontroler akan menghentikan proses pengisian aki itu.

Rangkaian kontroler pengisian itu sebenarnya mudah untuk dirakit sendiri. Tapi, biasanya rangkaian kontroler ini sudah tersedia dalam keadaan jadi di pasaran. Memang harga kontroler itu cukup mahal kalau dibeli sebagai unit tersendiri. Kebanyakan sistem sel surya itu hanya dijual dalam bentuk paket lengkap yang siap pakai. Jadi, sistem sel surya dalam bentuk paket lengkap itu jelas lebih murah dibandingkan dengan bila merakit sendiri.

Biasanya panel surya itu letakkan dengan posisi statis menghadap matahari. Padahal bumi itu bergerak mengelilingi matahari. Orbit yang ditempuh bumi berbentuk elip dengan matahari berada di salah satu titik fokusnya. Karena matahari bergerak membentuk sudut selalu berubah, maka dengan posisi panel surya itu yang statis itu tidak akan diperoleh energi listrik yang optimal. Agar dapat terserap secara maksimum, maka sinar matahari itu harus diusahakan selalu jatuh tegak lurus pada permukaan panel surya.

Jadi, untuk mendapatkan energi listrik yang optimal, sistem sel surya itu masih harus dilengkapi pula dengan rangkaian kontroler optional untuk mengatur arah permukaan panel surya agar selalu menghadap matahari sedemikian rupa sehingga sinar mahatari jatuh hampir tegak lurus pada panel suryanya. Kontroler seperti ini dapat dibangun, misalnya, dengan menggunakan mikrokontroler 8031. Kontroler ini tidak sederhana, karena terdiri dari bagian perangkat keras dan bagian perangkat lunak. Biasanya, paket sistem sel surya yang lengkap belum termasuk kontroler untuk menggerakkan panel surya secara otomatis supaya sinar matahari jatuh tegak lurus. Karena itu, kontroler macam ini cukup mahal.

2.1. PHOTOVOLTAIC

Cara kerja sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya dengan

menggunakan Grid-Connected panel sel surya Photovoltaic untuk perumahan :

Modul sel surya Photovoltaic merubah energi surya menjadi arus listrik DC. Arus listrik DC yang dihasilkan ini akan dialirkan melalui suatu inverter (pengatur tenaga) yang merubahnya menjadi arus listrik AC, dan juga dengan otomatis akan mengatur seluruh sistem. Listrik AC akan didistribusikan melalui suatu panel distribusi indoor yang akan mengalirkan listrik sesuai yang dibutuhkan peralatan listrik. Besar dan biaya konsumsi listrik yang dipakai di rumah akan diukur oleh suatu Watt-Hour Meters.

Komponen utama sistem surya fotovoltaik adalah modul yang merupakan unit rakitan beberapa sel surya fotovoltaik. Untuk membuat modul fotovoltaik secara pabrikasi bisa menggunakan teknologi kristal dan thin film. Modul fotovoltaik kristal dapat dibuat dengan teknologi yang relatif sederhana, sedangkan untuk membuat sel fotovoltaik diperlukan teknologi tinggi.

Modul fotovoltaik tersusun dari beberapa sel fotovoltaik yang dihubungkan secara seri dan paralel. Biaya yang dikeluarkan untuk membuat modul sel surya yaitu sebesar 60% dari biaya total. Jadi, jika modul sel surya itu bisa diproduksi di dalam negeri berarti akan bisa menghemat biaya pembangunan PLTS. Untuk itulah, modul pembuatan sel surya di Indonesia tahap pertama adalah membuat bingkai (frame), kemudian membuat laminasi dengan sel-sel yang masih diimpor. Jika permintaan pasar banyak maka pembuatan sel dilakukan di dalam negeri. Hal ini karena teknologi pembuatan sel surya dengan bahan silikon single dan poly cristal secara teoritis sudah dikuasai. Dalam bidang fotovoltaik yang digunakan pada PLTS, Indonesia ternyata telah melewati tahapan penelitian dan pengembangan dan sekarang menuju tahapan pelaksanaan dan instalasi untuk elektrifikasi untuk pedesaan.

Teknologi ini cukup canggih dan keuntungannya adalah harganya murah, bersih, mudah dipasang dan dioperasikan dan mudah dirawat. Sedangkan kendala utama yang dihadapi dalam pengembangan energi surya fotovoltaik adalah investasi awal yang besar dan harga per kWh listrik yang dibangkitkan relatif tinggi, karena memerlukan subsistem yang terdiri atas baterai, unit pengatur dan inverter sesuai dengan kebutuhannya.

## Senin, 19 Juli 2010

### PUSTAKA FISIKA (PF)

1. Sebuah Visi Pengumpulan 100.000 Buah Buku yang terkait dg Fisika
2. Pengumpulan Data-Data Kefisikaan sebesar 1 Terra byte

Tempat Pengumpulan dan Pendataan Buku-buku fisika via Internet

Termodinamika

• Termodinamika Teknik
• Thermal Physics, Charles Kittel
Buku lama yang masih menjadi buku pegangan wajib mata kuliah Termodinamika.
• Classical Thermodynamics
• Heat Transfer
• Thermodynamics at Work
• Convective Heat Transfer
• Finite Element Simulation of Heat Transfer
• Thermodynamic Models for Industrial Applications

• Sumber:
FISIKA FOREVERMORE
Media Saling Berbagi Ilmu dan Informasi

## Minggu, 18 Juli 2010

### Fisika Untuk Universitas

Fisika untuk Universitas

Ditujukan untuk meningkatkan kualitas proses dan hasil perkuliahan Fisika di tingkat Universitas

Well, the goal is to introduce the student for the first time to physics. That is to say calculus-based physics. Many students have already had some of that in high school, but many have not. And 8.01, the first course of physics covers Newtonian Mechanics which is at the heart of the course.

Depending upon the lecturer, we also cover Fluid Mechanics a little, and we cover a little of the Kinetic Gas Theory. Well, this course is a general Institute requirement. You either have to take this course or you have to take one that is slightly higher level which we call 8.012. We evaluate the students through traditional exams. The lectures are given in the main lecture hall of MIT, 26-100. And then the students meet in small groups with professors. We call those recitations, which is largely problem-solving. I would like to think that every lecture is an event. And, where possibly, I go outside the standard curriculum.

1. Para Dosen MIT di Departemen Fisika

a. Prof. Walter Lewin, Ph.D.

b. Prof. Bernd Surrow, Ph.D.

2. Para Dosen Pendidikan Fisika, FPMIPA, Universitas Pendidikan Indonesia.

Terima Kasih Semoga Bermanfaat dan mohon Maaf apabila ada kesalahan.

## Jumat, 09 Juli 2010

### PUSTAKA FISIKA (PF)

1. Sebuah Visi Pengumpulan 100.000 Buah Buku yang terkait dg Fisika
2. Pengumpulan Data-Data Kefisikaan sebesar 1 Terra byte

Tempat Pengumpulan dan Pendataan Buku-buku fisika via Internet

• Fundamentals of the Physics of Solids
• Solid State Physics
• Condensed Matter Theories
• Introduction to Condensed Matter Physics
• Symmetry and Condensed Matter Physics

•

Sumber:
FISIKA FOREVERMORE
Media Saling Berbagi Ilmu dan Informasi

## Jumat, 02 Juli 2010

### PUSTAKA FISIKA (PF)

1. Sebuah Visi Pengumpulan 100.000 Buah Buku yang terkait dg Fisika
2. Pengumpulan Data-Data Kefisikaan sebesar 1 Terra byte

Tempat Pengumpulan dan Pendataan Buku-buku fisika via Internet

Medical Physics

• Medical Imaging Physics
• Medical Ultrasonics 2nd Edition
• Physics in Biology and Medicine
• Radiation Physics for Medical Physicists

•

Sumber:

FISIKA FOREVERMORE
Media Saling Berbagi Ilmu dan Informasi