semoga bermanfaat

1. SOAL ENFITA
Diajukan Guna Memenuhi Tugas Matakuliah Energi dan Elektrifikasi Pertanian
Disusun oleh:
Kelas A
Kelompok 4
1. VERA PUJI LESTARI NIM 151710201082
2. INE OKE DEFIL NIM 151710201085
3. ALIN NUR KHASANAH NIM 151710201093
JURUSAN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS JEMBER
2017

2. TUGAS 1
“KONSEP ENERGI”
1. Sebuah mobil dengan massa 2 T bergerak dengan kecepatan 100 mil/jam tentukan energi
kinetik (EK = ½ m v2).
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 2T 2000 kg
v = 100 mil/jam  44,704 m/s
Ditanya: Ek = ?
Jawab:
Ek = ½ x m x v2
= ½ x 2000 kg x (44,704 m/s)2
= 1000 (1998,447)
= 1.998.447 Joule
Jadi, energi kinetik pada mobil sebesar 1.998.447 Joule.
2. Suatu benda dengan bobot 150 kg pada lingkungan percepatan gravitasi 9.8 m/s2 diangkat
ke ketinggian 30 m. hitung kerja yang dibutuhkan.
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 150 kg
g = 9,8 m/s2
h = 30 m
Ditanya: E = ?
Jawab:
E = m x g x h
= 150 kg x 9,8 m/s2 x 30 m
= 44.100 Joule
Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan
Jadi, banyaknya kerja atau usaha yang dibutuhkan sebanyak 44.100 Joule.

3. 3. Benda tersebut diangkat dalam waktu 10 menit, hitung daya yang dibutuhkan.
Penyelesaian:
Diketahui:
E = 44.100 Joule
t = 10 menit  600 detik
Ditanya: P = ?
Dijawab:
P = E/t
= 44.100 Joule / 600 detik
= 73,5 Watt
Jadi, daya yang dibutuhkan sebesar 73,5 Watt.
4. Mobil dengan tenaga 150 HP bergerak dengan kecepatan 100 mil/jam. Hitung gaya
dorong yang dihasilkan mobil.
Penyelesaian:
Diketahui:
P = 150 HP  11854,98 Watt
v = 100 mil/jam  44,704 m/s
Ditanya: F = ?
Dijawab:
W = P x t
= 11854,98 watt x t
s = v x t
= 44,704 m/s x t
F = W/s
= P x t / v x t
= (11854,98 watt x t) / (44,704 m/s x t)
F = 265,188 N
Jadi, gaya dorong yang dihasilkan mobil sebesar 265,188 N

4. Penyelesaian:
Diketahui:
vair = 5 x 103 lt  5 m3
ρair = 1000 kg
h = 10 m
Ditanya: Ep = ?
Jawab:
ρ = m/v
1000 kg = m/ (5 m3)
m = 5000 kg
Ep = m x g x h
= 5000 kg x 9,8 x 10 m
= 490.000 Joule
Air 5*103 liter
Tentukan
energi
potensial dari
permukaan
tanah
EP = mgh
5.
10m

5. TUGAS 2
“SUMBER ENERGI HEWAN DI BIDANG PERTANIAN”
1. Seorang petani berusaha meneliti efisiensi sapinya sewaktu membajak. Petani tersebut
menampung udara yang dikeluarkan sapi pada pembajakan lahan datar sepanjang 200 meter.
Diketahui bahwa daya resistensi tanah 500 newton melawan arah bajak, berat sapi 1000 kg.
kecepatan diusahakan konstan dengan waktu tempuh rata-rata 200 detik, dan O2 yang diserap
16,4 liter. Jika konstanta metabolik sapi 3.104 J/l. Lahan yang diolah menurun dengan beda
elevasi total 0.65 m, panjang, resistensi tanah, sapi, dan alat yang sama digunakan.
a. tentukan usaha dan daya untuk membajak sawah
b. laju metabolis sapi pada aktifitas membajak
c. efisiensi sapi pada aktifitas membajak.
Penyelesaian:
Diketahui:
Panjang Lahan = 200 m = 0,2 km
Resistensi tanah = 500 N
t = 200 detik = 3,3 menit = 0,056 jam
O2 terserap = 16,4 liter = 16,4 lt/3,3 menit = 4,96 lt/menit
Berat sapi = 1000 kg (Gaya tarik sebesar 10% dari berat 100 kg = 980 N)
CR = 3 x 104 joule/liter
Ditanya:
a. W dan P untuk membajak?
b. Laju Metabolis R?
c. η pada aktifitas membajak?
Jawab :
a. V = s/t
= 0,2 km/ 0,056 jam
= 3,57 km/jam
P =
𝐺𝑎𝑦𝑎 𝑡𝑎𝑟𝑖𝑘 ( 𝑁) 𝑥 𝑉 (
𝑘𝑖𝑙𝑜𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟
𝑗𝑎𝑚
)
3600
=
980 𝑁 𝑥 3,57
𝑘𝑚
𝑗𝑎𝑚
3600
= 0, 97 kW

6. = 970 Watt
W = P x t
= 970 x 200
= 194.000 Joule
b. Laju Metabolis R (Joule/menit)
R = O2 terserap x CR
= 4,96 x 3.104
= 14,88 x 104 J/menit.
c. R = Pout / η
14,88 x 104 = 970 / η
η = 970 / 14,88 x 104
= 0,0065
= 0,65%
2. Seorang wanita dengan berat badan 63 kg (pernah melakukan pengukuran kebutuhan O2
untuk BMR ternyata sebanyak 0.24 liter/mnt) berusaha menghilangkan kalori tubuhnya 750
Kkal. Cara yang ditempuhnya adalah berenang gaya dada yang ternyata menyerap oksigen
1.3 liter per menit. Berapa lama dia harus berenang?
Penyelesaian:
Diketahui:
Jenis kelamin = wanita
O2 terserap = 1,3 liter/menit
Kebutuhan O2 untuk BMR = 0,24 liter/menit
Kalori yang akan dihilangkan = 750 Kkal
Ditanya: t yang diperlukan saat berenang = ?
Jawab:
BMR = a. wb
= 70 x 630,7
= 70 x 18,17
= 1271,9 Kkal/hari
= 1271,9 / (60 x 24) = 0,88 Kkal/menit
CR = 0,88 / 0,24 = 3,67 Kkal/liter
R = 1,3 x 3,67
= 4,771 Kkal/menit

7. Kalor yang akan dihilangkan = 750 Kkal , maka
Waktu berenang = 750 (Kkal) / 4,771 (Kkal/menit)
= 157,2 menit
= 2,62 jam.
Jadi, waktu yang digunakan untuk berenang yaitu 2,62 jam.
3. Seorang petani berusaha meneliti efisiensi sapinya sewaktu membajak. Petani tersebut
menampung udara yang dikeluarkan sapi pada pembajakan lahan datar sepanjang 200 meter.
Diketahui bahwa daya resistensi tanah 500 newton melawan arah bajak, berat sapi 1000 kg.
kecepatan diusahakan konstan dengan waktu tempuh rata-rata 240 detik, dan O2 yang diserap
10 liter. Jika konstanta metabolik sapi 3.104 J/l
a. tentukan usaha dan daya untuk membajak sawah
b. laju metabolis sapi pada aktifitas membajak
c. efisiensi sapi pada aktifitas membajak.
Penyelsaian:
Diketahui:
Panjang Lahan = 200 m = 0,2 km
Resistansi tanah = 500 N
t = 240 detik = 4 menit = 0,067 jam
O2 terserap = 10 liter = 10 lt/4 menit = 2,5 lt/menit
Berat sapi = 1000 kg (Gaya tarik sebesar 10% dari berat 100 kg = 980 N)
CR = 3 x 104 joule/liter
Ditanya:
a. W dan P untuk membajak?
b. Laju Metabolis R?
c. η pada aktifitas membajak?
Jawab :
a. V = s/t
= 0,2 km/ 0,067 jam
= 2,985 km/jam
P =
𝐺𝑎𝑦𝑎 𝑡𝑎𝑟𝑖𝑘 ( 𝑁) 𝑥 𝑉 (
𝑘𝑖𝑙𝑜𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟
𝑗𝑎𝑚
)
3600
=
980 𝑥 2,985
3600
=
980 𝑥 2,985
3600

8. = 0, 813 kW
= 813 Watt
W = P x t
= 813 x 240
= 195.120 Joule
b. Laju Metabolis R (Joule/menit)
R = O2 terserap x CR
= 2,5 x 3.104
= 7,5 x 104 J/menit.
c. R = Pout / η
= 7,5 x 104 = 813 / η
η = 813 / 7,5 x 104
= 0,0108
= 1,08%

9. TUGAS 3
“PENGERTIAN DASAR ENERGI”
1. Sebuah iklan menawarkan mesin yg bekerja pd suhu 257oC dan 107oC. Dikatakan bahwa
kerja yg dihasilkan 15 000 J jika menyerap 50 000 J.
a. Dapatkah iklan tersebut dipercaya?
b. Berapakah batas minimal res panas agar kerja 15 000 J tercapai?
Penyelesaian:
Diketahui :
T1 = 107oC
T2 = 257oC
Q2 = 50.000 J
W = 15.000 J
Ditanya :
a. Dapatkan iklan tersebut dipercaya?
b. Berapa batas minimum res panas agar kerja 15.000 J tercapai?
Jawab :
a.
W
Q2
= 1 −
T1
T2
W
50.000
= 1 −
(107 + 273)
(257 + 273)
W
50.000
= 1 −
380
530
W
50.000
=
150
530
W = 50.000 ×
150
530
W = 14.150,94 J
Jadi, seharusnya kerja yang dihasilkan sebesar 14.150,94 J bukan 15.000 J. Jadi iklan tersebut
tidak dapat dipercaya.
b.
W
Q2
= 1 −
T1
T2
15.000
50.000
= 1 −
x
530
15.000 = 50.000 −
50.000x
530

10. 15.000 =
26.500.000 − 50.000x
530
15.000 × 530 = 26.500.000 − 50.000x
7.950.000 = 26.500.000 − 50.000x
x =
26.500.000 − 7.950.000
50.000
x =
18.550.000
50.000
x = 371 K
x = 371 − 273 = 100 Co
Jadi, batas minimal res panas agar kerja 15.000 J tercapai adalah sebesar 100 oC.
2. Mesin pendingin daya 200 watt. Jika suhu ruang pendingin -4oC dan suhu luar 25oC serta
efisiensi mesin ideal, berapakah kalor maksimum yang diserap mesin pendingin selama 10
menit?
Penyelesaian:
Diketahui:
P = 200 Watt
T1 = -4oC
T2 = 25oC
t = 10 menit = 600 detik
Ditanya: Q = ?
Jawab: P =
W
t
200 =
W
600
W = 120.000 Joule
ηt =
T2 − T1
T2
=
25 − (−4)
25
=
29
25
= 1, 16
ηt =
W
Q
1,16 =
120 .000
Q
Q = 103.448, 28 J

11. 3. Suatu sistem menerima panas 8 000 kal (1 kal = 4.18 J) dan melakukan kerja sebesar 12
000 J. berapa perubahan energi dalamnya?
Penyelesaian:
Diketahui:
Q = 8000 kal = 33.440 J
W = 12.000 J
Ditanya: ∆Q = ?
Jawab:
Q2 - Q1 = W
Q2 – 33440 = 12000
Q2 = 45.440 J
∆Q = Q2 - Q1
= 45.440 – 33440
= 12.000 J
4. Hitung perubahan energi dalam sistem pada proses:
a. Menyerap 500 kal panas dan melakukan kerja 700 J
b. Menyerap 600 kal panas dan menerima kerja 400 J
c. Menerima 400 kal panas tanpa melakukan kerja
Penyelesaian:
Diketahui:
a) Q= 500 Kal = 2090 J , W = 700 J
b) Q = 600 Kal = 2508 J , W= 400 J
c) Q = 400 Kal = 1672 J , W = 0 J
Ditanya: ∆Q = ?
Jawab:
a) Q2 - Q1 = W
Q2 – 2090 = 700
Q2 = 2790 J
∆Q = Q2 - Q1
= 2790 – 2090
= 700 J
b) Q2 – Q1 = W
Q2 – 2508 = 400

12. Q2 = 2908 J
∆Q = Q2 - Q1
= 2908 – 2508
= 400 J
c) Q2 - Q1 = W
Q2 – 1672 = 0
Q2 = 1672 J
∆Q = Q2 - Q1
= 1672 – 1672
= 0 J
5. Bangunan akan didinginkan dengan mesin pendingin Carnot. Suhu luar 30oC dan suhu
yang hendak dicapai 16oC. Bila alat tersebut berkekuatan 10 HP (1 HP = 745 watt),
berapakah panas yang dikeluarkan dari bangunan tiap jam?
Penyelesaian:
Diketahui:
T1 = 30o C
T2 = 16o C
P = 10 HP = 7450 Watt
Per jam = 3600 s
Ditanya: Q = ?
Jawab:
P =
W
t
7450 =
W
3600
W = 26.820.000 Joule
μt =
T2 − T1
T2
=
16−30
16
= - 0,875
μt =
W
Q
−0,875 =
26.820.000
Q
Q = -31.295.215,87 J

13. TUGAS 4
1. Buktikan nilai perbadingan kotoran dan penambahan air pada tabel pengenceran bahan
baku isian (BBI) untuk bahan kotoran ayam dan manusia.
Penyelesaian:
Diketahui:
Ayam : Manusia
1,78 : 0,22
1 kg kotoran Ayam TS = 0,25 kg
Air = 0,75 kg
BBI 1 ideal = 9 %
=
𝑇𝑆
𝐴𝑖𝑟 +𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑘𝑜𝑡𝑜𝑟𝑎𝑛 𝑎𝑦𝑎𝑚
=
0,25
(𝑥+1)
0,09(x+1 = 0,25
0,09x + 0,09=0,25
0,09 x = 0,25-0,09
0,09x = 0,16
x =
0,16
0,09
x = 1,78
Jadi, kotoran ayam : air = 1 : 1,78 (kotoran ayam 1 kg ditambah air 1,78 kg)
1 kg kotoran manusia TS = 0,11 kg
Air = 0,89 kg
BBI ideal : 9 % =
𝑇𝑆
𝐴𝑖𝑟+𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑘𝑜𝑡𝑜𝑟𝑎 𝑛 𝑚𝑎𝑛𝑢𝑠𝑖𝑎
0,09 =
0,11
(𝑥+1 )
0,09(x+1) = 0,11
0,09x +0,09= 0,11
0,09 x = 0,11 – 0,09
0,09 x = 0,02
x =
0,02
0,09
x = 0,22
Jadi, kotoran manusia : air = 1,1 : 0,22 (kotoran manusia 1 kg + air 0,22 kg).

14. 2. Suatu unit gas bio digunakan untuk penerangan RT, pemakaian 8 jam perhari, dalam
perhitungan perlu 160 liter/jam, jika faktor keamanan 80%, hitunglah:
a. Kebutuhan biogas perhari
b. Kebutuhan design
c. Kebutuhn kotoran segar jika dipakai kotoran ayam dengan 1kg TS = 0,1 m3 Biogas
d. Jumlah BBI perhari
e. Jika DKT = 40 hari hitung volume efektif
f. Jika dipakai bahan tambahan rumput, berapa kebutuhan rumput perhari untuk C/N = 30
Penyelesaian:
Diketahui :
t = pemakaian gas bio 8 jam/hari
v = volume gas bio 160 liter/jam
Faktor keamanan = 80%
Ditanya :
a. kebutuhn gas bio perhari ?
b. kebutuhan desaign ?
c. kebutuhan kotoran ayam 1 kg TS = 0,1 m2 biogas
d. jumlah BB/hari
e. Volume efektif = DT 40/hari ?
f. Kebutuhan rumput/hari = tambahan rumput
Jawab :
a.) Kebutuhan gas bio/hari = 160 liter/jam x 8 jam/hari
= 1280liter/hari
b.) Kebutuhan design = 1280 liter/hari + 1280 liter/hari x 80%
= 1280 liter/hari +1024 liter/hari
c.) Jika dpakai kotoran ayam dengan 1 kg TS
Kotoran ayam = 0,1 m³biogas 100 l/kg TS
Kebutuhan kotoran ayam/hari 1280 liter/hari
=100 liter/kg TS = 12,8 kg TS/hari
Kebutuhan kotoran segar = 12,8 kg TS/hari; 0,25 kg TS/kg
= 51,2 kg/hari
= 51 kg/hari

15. d.) BBI ayam = 1 : 1,78 = 51 kg : 90,78 kg
BBI = 51 kg + 90,78 kg
=141,78 kg BBI/hari = 141,78 liter BBI/hari
e.) Volume efektif jika DT = 40 hari
Vc = 141,78 ;iter/hari x 40 hari
= 5.671,2 liter = 5,6712 m³
f.) Bahan baku isian : kotoran ayam
C/N =15, N = 6,3% berat kering
Bahan baku tambahan : rumput
C/N = 12, kandungan N = 4% berat kering
Bahan Berat (kg) Kandungan (kg) Kandungan N (kg)
Kotoran ayam 12,8 15 x 0,81 = 12,15 6,3% x 12,8 = 0,81
Rumput X 12 x 0,04X = 0,48X 4% x X = 0,04X
12,15 + 0,48X 0,81 + 0,04X
12,8 =
12,15 + 0,48𝑥
0,81 + 0,04𝑥
12,8 (0,81 + 0,04) = 12,15 + 0,48
10,37 + 0,51X = 12,15 + 0,48X
0,51X – 0,48X = 12,15 – 10,37
0,03X = 1,78
x =
1,78
0,03
X = 59,3 kg
Jadi, kebutuhan rumpur per hari untuk C/N = 30 yaitu sebesar 59,3 kg.