Kata Pengantar

Gagasan tentang kendaraan berpenggerak pegas sudah sejak sangat lama dipikirkan orang. Setidaknya sejak sekitar 500 tahun yl. dimulai oleh Leonardo Da Vinci. Namun sampai saat ini saya belum berhasil menemukan atau melihat konsep yang benar-benar terwujud, selain model pajangan atau mainan anak-anak.
Di Amerika seringkali diadakan lomba untuk merancang bangun sistem penggerak berbasis pegas. Yang akhir-akhir ini sangat populer adalah Mousetrap powered Car and Vehicle Contest yang diantaranya diselenggarakan oleh The University of Kansas .

Saya sendiri sudah mengangankan untuk membuat dan menaikinya sejak berusia 6 tahun. Jika kali ini saya mulai berusaha lebih serius untuk mewujudkannya, salah satu sebabnya adalah karena saya melihat kebutuhan akan kendaraan alternatif yang efisien sekaligus ramah lingkungan sudah semakin mendesak.
Tapi kali ini saya tidak ingin melakukannya untuk hobi semata. Tidak juga berdasarkan gagasan ideal tentang penyelamatan bumi dari ancaman krisis BBM, atau menciptakan mahakarya inovasi abad 21. Saya cuma ingin melihat para petani atau para pedagang kecil memiliki sendiri alat angkut yang bisa membawa muatan lebih banyak, dikendarai lebih nyaman, tidak terlalu melelahkan, bebas polusi dan ekonomis.

Seorang gubernur DKI pernah berpandangan bahwa becak adalah kendaraan yang kurang manusiawi, sehingga beliau berusaha menghapuskannya. Sementara bagi tukang becak, becak adalah satu-satunya alat mencari nafkah, dan bagi para pemakai jasanya becak adalah fasilitas yang nyaman dan murah. Namun hampir tak pernah terdengar komentar bahwa sesungguhnya becak adalah kendaraan yang ramah lingkungan dan menyehatkan.

Bukankah akan sangat membantu jika tersedia suatu alat angkut yang berfungsi seperti becak, tidak menggunakan BBM sehingga tetap ramah lingkungan, aman dan nyaman dikendarai, mampu melaju lebih cepat, tetapi lebih manusiawi?
Kurang menarik? Bagaimana dengan beach buggy? Itu lho, mobil kecil tanpa atap berkapasitas 2 orang untuk menjelajah pasir ditepian pantai. Tapi yang ini lebih ringan meski tetap bisa ngebut dan berguling!

Anda dapat berlomba adu kecepatan melawan sahabat anda sambil meningkatkan kesehatan jantung anda, atau sekedar bersantai menyelusuri pantai bersama pasangan anda dengan harga sewa hanya 10-20 ribu/jam. Atau, jika anda seorang bisnisman yang sedang mencari lahan investasi baru, anda dapat memilikinya 10-20 buah lalu menyewakannya pada para wisatawan; anda akan mendapatkan pemasukkan yang lumayan setiap hari!

Saya tidak berlatar belakang pendidikan formal teknik, tapi saya senang mekanika dan hanya pernah jadi mekanik mesin beberapa tahun di 3 pabrik. Jadi maaf saja kalau uraian saya mengenai gagasan ini terlalu bersahaja. Saya justru mengharap anda sudi membantu saya dengan perhitungan yang benar jika anda bisa. Karena fokus saya adalah membuatnya nyata dan berfungsi, bukan berteori.
Meskipun demikian, saya akan berusaha menguraikannya sejelas mungkin semampu saya. Uraian tersebut saya harap berguna untuk para pelajar atau mahasiswa yang mungkin berminat untuk mengkaji gagasan ini, karena saya melihat bahwa konsep ini dapat dikupas dari bebagai sudut kajian. Misalnya dari segi fisika, mekanika, elektro-mekanika, ergonomi, desain produk, prospek ekonomis, atau berbagai sudut kajian lain yang dapat saja muncul kemudian.

Pendahuluan

- Latar belakang masalah

Seorang pelawak di TV menanyakan sebuah teka-teki; “Dengan apa ikan bernafas?” pelawak kedua menjawab;”Dengan insang!”. “Betul! Lalu tukang becak bernafas dengan apa?”, Tanya pelawak pertama lagi. “Dengan paru-paru!”, jawab pelawak kedua. “Salah!”, bantah pelawak pertama, “Yang benar adalah dengan; terengah-engah!”.

Rancangan mobil listrik EV-1 buatan General Motor motor listriknya dilengkapi dengan sistem pendingin cair untuk mencegah terbakarnya motor tersebut akibat beban kerjanya. HEV, mobil hibrida buatan Mitsubishi Motor berbekal 76 liter CNG mampu menempuh 600 km pada kecepatan konstan 40 km/jam, dan 300 km pada 100 km/jam.

Motor listrik terbakar yang ingin dicegah pada EV-1 dan penurunan drastis daya jelajah pada HEV keduanya adalah efek dari Arus Eddy dimana energi listrik berubah menjadi energi panas (dan bukannya energi gerak) didalam motor listrik.

Lalu apa hubungannya tukang becak yang terengah-engah dengan Arus Eddy? Tidak ada. Tetapi keduanya diakibatkan oleh sebab yang sama, yaitu pembebanan langsung terhadap sumber gerak untuk melawan hambatan sepanjang perjalanan dan bukannya sekedar melakukan tugas utamanya berupa memindahkan kendaraan (beserta muatannya). Hambatan bagi EV-1 dan HEV yang utama adalah udara dan gesekan rotasi roda. Sedangkan hambatan utama bagi tukang becak adalah Inersia .

Sistem penggerak yang akan diterapkan pada mobil berpenggerak pegas adalah mekanisme yang menghindarkan atau meminimalkan pembebanan langsung terhadap sumber gerak dari hambatan diluar sistem penggerak itu sendiri, baik itu berupa hambatan udara, hambatan rotasi, maupun inersia. Sehingga untuk setiap energi yang dikeluarkan dihasilkan perpindahan yang relatif sepadan. Mungkin istilah kerennya adalah sistem penggerak berefisiensi tinggi.

- Landasan teoritis

Konsep usaha dalam fisika mengatakan bahwa usaha yang dilakukan oleh gaya konstan didefinisikan sebagai hasil kali komponen gaya yang searah perpindahan dengan besar perpindahan yang dihasilkannya. Konsep tersebut secara matematis biasa ditulis dengan W=Fs.S = m.g.h

Rumus tersebut dapat berarti bahwa gaya tidak melakukan usaha jika benda tidak berpindah, dan bahwa gaya yang tegak lurus perpindahan (juga) tidak melakukan usaha.

Sedangkan yang selalu terjadi pada mobil listrik dan tukang becak adalah bahwa energi yang dikeluarkan seringkali tidak sepenuhnya menghasilkan perpindahan melainkan berubah menjadi panas dan engahan. Inilah faktor utama yang menyebabkan efisiensi sistem gerak mobil listrik maupun becak menjadi relatif rendah.

Mudah-mudahan kelak ditemukan banyak solusi alternatif untuk mengatasi disefisiensi tersebut. Saya hanya bisa menawarkan salah satunya yaitu dengan menyisipkan sejenis kapasitordiantara sumber gerak dan sistem transmisi, sebelum energi yang dikeluarkan dikirim keroda kendaraan. Dengan demikian yang akan berhadapan dengan hambatan yang menahan gerak perpindahan kendaraan bukanlah motor listrik atau tukang becak melainkan kapasitor tersebut. Dan diantara sekian macam kapasitor saya memilih pegas sebagai media utama dengan pertimbangan kesederhanaan dalam konstruksi sehingga mudah diaplikasikan, serta biaya pembuatan dan perawatan yang relatif rendah. Dan untuk mengoptimalkan efektifitas kerjanya, saya menambahkan satu kapasitorjenis lain yaitu roda gaya.


- Hipotesis

Mungkin ada gunanya jika saya ungkapkan disini bahwa saya tidak terlebih dahulu menemukan suatu sistem mekanis lalu mencari aplikasinya. Melainkan hanya berdasarkan sebuah ide tentang diperlukannya rancangan penggerak kendaraan untuk memperbaiki efisiensi dan efektifitas kerjanya. Setelah makin jauh saya sampai pada hipotesis bahwa alat transportasi darat dapat menjadi lebih hemat energi jika digerakkan melalui mekanisme pembangkitan dan pemanfaatan gaya-gaya konservatif serta berkemampuan menyerap dan mengubah energi kinetik menjadi energi penggeraknya. Lalu berdasarkan hipotesis tersebut saya baru mulai merancang sistem mekanis untuk menguji kebenaran atau kesalahannya.