BAB III METODOLOGI PENELITIAN
C. Populasi dan Sampel
2. Sampel
Dalam penelitian ini sampel penelitiannya diambil dengan menggunakan teknik “Porpusive Sampling” artinya suatu teknik pengambilan sampel yang dilakukan hanya untuk tujuan tertentu saja (Sugiyonoo, 2001: 62). Menurut Suharsimi Arikunto ( 1993: 113) teknik purposive sampling adalah sampel dilakukan dengan cara mengambil subyek bukan didasarkan atas strata, random atau daerah tetapi didasarkan atas adanya tujuan tertentu.
Adapun sampel dalam penelitian ini yaitu model yang dibuat sesuai dengan bentuk yang sebenarnya dan menggunakan perbandingan ukuran perbandingan 1:70 (dalam satuan mm) dari bentuk aslinya dengan menggunakan terowongan angin. Dengan idelisasi model tanpa roda, tanpa kaca, undercarriage rata. Kecepatan udara minimum yang digunakan dalam eksperimen ini adalah sekitar 25 m/s, dan kecepatan maksimum yang digunakan dalam eksperimen adalah 29 m/s. Data didapat dari hasil eksperimen dalam terowongan angin.
D. Teknik Pengumpulan Data
Gambar 14. Dimensi Kereta Api Standar (dalam satuan cm)
xlv
1. Variabel Penelitian
Definisi variabel penelitian ini adalah sebagai obyek penelitian, atau apa yang menjadi titik perhatian suatu penelitian (Suharsimi Arikunto, 1993: 91). Didalam suatu variabel terdapat satu atau lebih gejala, yang mungkin juga terdiri dari berbagai aspek atau unsur sebagai bagian yang tidak terpisahkan. Dari pengertian diatas secara garis besar variabel dalam penelitian ini ada tiga variabel.
a. Variabel Bebas
Variabel bebas adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki berbagai aspek atau unsur, yang berfungsi mempengaruhi atau menentukkan munculnya variabel lain yang disebut variabel terikat. Munculnya atau adanya variabel ini tidak dipengaruhi atau tidak ditentukan oleh ada atau tidaknya variabel lain. Sehingga tanpa variabel bebas, maka tidak akan ada variabel terikat. Demikian dapat pula terjadi bahwa jika variabel bebas berubah, maka akan muncul variabel terikat yang berbeda atau yang lain. Dalam penelitian ini variabel bebasnya adalah kecepatan udara yang terjadi pada lokomotif.
b. Variabel Terikat
Variabel terikat adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki pula sejumlah aspek atau unsur didalamnya, yang berfungsi menerima atau menyesuaikan diri dengan kondisi lain, yang disebut dengan variabel bebas. Dengan kata lain ada tidaknya variabel terikat tergantung ada atau tidaknya variabel bebas. Dalam penelitian ini variabel terikatnya adalah gaya aerodinamis dari lokomotif kereta Api Argo Lawu.
c. Variabel Kontrol
Variabel kontrol adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki berbagai aspek atau unsur didalamnya, yang berfungsi mengendalikan agar variabel terikat yang muncul bukan variabel lain, tetapi benar-benar karena variabel bebas yang tertentu. Pengendalian variabel ini dimaksudkan agar tidak merubah atau menghilangkan variabel bebas yang akan diungkap pengaruhnya.
Demikian pula pengendalian variabel ini dimaksudkan agar tidak menjadi variabel yang mempengaruhi/menentukan variabel terikat. Dengan mengendalikan pengaruhnya, variabel ini tidak ikut menentukan ada atau tidaknya variabel terikat. Dengan kata lain kontrol yang dilakukan terhadap variabel ini,akan menghasilkan variabel terikat yang murni.
Dalam penelitian ini variabel kontrolnya adalah:
1) Model yang digunakan disesuaikan dengan ukuran asli dari lokomotif kereta Api Argo Lawu dengan perbandingan ukuran 1:70.
2) Keadaan model tanpa beban.
3) Kecepatan udara maksimum yang digunakan dalam eksperimen adalah 25 m/s, 26 m/s, 27 m/s, 28 m/s, 29 m/s.
4) Masing-masing kecepatan dilakukan empat kali pengujian.
xlvi
2. Metode Pengumpulan Data
Teknik yang digunakan dalam mengumpulkan data dalam penelitian ini adalah:
a. Metode Eksperimen
Eksperimen yang dimakasudkan dalam penelitian disini adalah dengan cara observasi pada model pada saat percobaan dengan menggunakan wind tunnel C2-00. observasi dicatat dengan model tabel seperti berikut:
Tabel 1. Tabel Uji Model dalam Sesi Terowongan Angin
No. Kec Rpm hst ht N S y D
b. Metode Dokumentasi
Menurut Budiyono (1998: 39), “Metode dokumentasi adalah cara pengumpulan data dengan melihatnya dalam dokumen–dokumen resmi yang telah terjamin keakuratannya”. Metode dokumentasi dalam penelitian ini digunakan untuk mendapatkan data saat penelitian dilaksanakan.
3. Instrumen Penelitian
a. Peralatan.
Dalam penelitian ini alat yang digunakan adalah: 1) Tool set
Digunakan untuk membongkar dan memasang model uji pada sesi uji.
2) Terowongan angin
Terowongan angin yang digunakan adalah jenis aliran udara terbuka, sub-sonic kecepatan rendah. Terowongan ini dirancang oleh Armfield Technical Education Co. Ltd. Inggris dengan tipe C2-00, didesain dan dirakit ulang oleh Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Gadjah Mada Yogyakarta denagn model TKE (Ventilatipon System) type: AFD 45/2P. diffuser dan konstruksi dibuat dari bahan fiberglass, sedangkan sesi uji dari bahan acrilyc resin. Sesi uji mempunyai ukuran, panjang 450 milimeter denagn panjang sisi penampang berbentuk octagonal 300 milimeter. Fan, mempunyai 10 bilah sudu yang digerakkan oleh motor listrik dengan putaran dapat diatur.
Perlengkapan lain pada terowongan ini adalah pengukur kecepatan aliran udara dan multi-manometer (manometer rujukan). Manometer ini terdiri dari 20 buah tabung kaca beskala denagn panjang skala 270 milimeter dan berisi paraffin dengan specific gtavity 0,787, dan display rpm yang menunjukkan putaran motor dengan kontrol digital.
xlvii
Data-data teknis unit terowongan angin adalah sebagai berikut: Model : TKE (Ventilation System)
Type : AFD 45/2P
Capasity : 12000 cmp
Static Presure :25 Mn H2O Rpm : 2800
Motor : Induction With Digital Adjusting Power : 22 Kw / 4.7 A
Voltage : 380 λ / 50 Hz Panjang Total : 2,98 m Tinggi Total : 1,83 m Lebar Total : 0,80 m
Sesi Uji : 300 mm oktagonal X 450 mm
3) Barometer
Barometer yang digunakan merek Rain Fair buatan Jepang. Alat ini digunakan untuk mengukur tekanan udara yang masuk kedalam terowongan angin.
4) Higrometer dan Termometer
Higrometer digunakan untuk mengatur kelembaban udara yang masuk terowongan angin. Sedangkan thermometer digunakan untuk mengukur temperatur udara yang masuk dalam terowongan angina.
5) Digital Stop wacth
Digunakan untuk mengukur lama waktu yang diperlukan dalam pengambilan data pada saat penelitian. (Selang waktu tiap pengambilan data dibuat sama 2 menit )
b. Bahan Penelitian
Bahan merupakan model dari lokomotif Argo Lawu atau yang biasa dikenal dilingkup PT. Kereta Api (Persero) dengan nama Lok CC 203 ini diproduksi dan dimiliki oleh PT. Kereta Api (Persero) dengan data umum dari Buku Pendidikan Lapangan Program Refresing Pengetahuan Lok CC 201/203:
Spesifikasi : Lokomotif Argo Lawu
Nama model lokomotif : U18
Tenaga mesin (PK) : 1950
Tenaga generator untuk TM (PK) : 1825
MESIN DIESEL:
xlviii
Jumlah silinder : 8
Type : 4 langkah dengan turbo charger
PUTARAN:
Idle (RPM) : 450
Maksimum (RPM) : 1050
Voltage nominal battery (volt) : 64
KAPASITAS:
Tangki bahan bakar (liter) : 3000 Minyak pelumas motor diesel (liter) : 985
Air pendingin (liter) : 680
Bak pasir (m3) : 0,5
Tinggi atap (penuh) : 3574 mm
Lebar (penuh) : 2641 mm
Jarak alas gear box ke rel : 102 mm Panjang dari ujung ke ujung plat : 14.133 mm
Diameter roda : 952 mm
Berat nominal : 81.829 kg
Lengkung rel minimum : 56.700 mm
4. Pelaksanaan Penelitian
a. Tahap Pralapangan
1. Menyusun rancangan eksperimen. 2. Memilih lapangan eksperimen. 3. Mengurus perijinan.
4. Menjajaki dan menilai keadaan laboratorium. 5. Memilih dan menelaah wind tunnel. 6. Mempersiapkan model.
b. Tahap Eksperimen Laboratorium 1. Kalibrasi alat-alat ukur
Kecepatan aliran udara yang ditera adalah 25 m/s, 26 m/s, 27 m/s, 28 m/s, 29 m/s. 2. Persiapan model uji
Model dipasang pada timbangan pengukur hambatan udara dalam sesi uji sudut arah nol derajat. 3. Pengujian model
xlix
Pada pengujian model ini menggunakan asumsi-asumsi sebagai berikut:
a) Kecepatan lokomotif dipandang sebagai resultan kecepatan udara dengan model uji dalam sesi uji. b) Model melambangkan kenaikkan luas penampang tegak lurus yang searah dengan lokomotif.
c) Pengujian model menghasilkan besar gaya hambatan udara (drag), gaya hambatan udara (drag) digunakan untuk menghitung Cd model. Menurut teori keserupaan geometris untuk bilangan Reynold
yang sama, Cd model dan Cd lokomotif sesungguhnya mempunyai nilai sama.
Prosedur pengukuran dalam pengujian ini adalah, sebelum model uji dihembus udara, data udara seperi suhu, kelembaban, dan tekanan udara dicatat. Kemudian model uji dihembus dengan kecepatan 25 m/s, timbangan diseimbangkan dan besar hambatan udaranya dicatat. Dengan cara yang sama berturut-turut kecepatan aliran udara 26 m/s, 27 m/s, 28 m/s, 28 m/s, 29 m/s.