Jumat, 25 Juni 2010

PENGOLAHAN TANAH
 

        Pada bab ini akan dibahas beberapa unsur umum pengolahan tanah dan cara-caranya, termasuk pembahasan singkat mengenai beberapa prinsip dinamika yang diterapkan pada pengolahan tanah. Secara umum belum ada usaha untuk menggambarkan pola atau mekanisme hancurnya tanah.
         Sekalipun penelitian dinamika tanah telah dilakukan sejak tahun 1920, kemajuan besar dalam bidang riset ini terjadi baru sejak sekitar tahun 1950, dengan terbitnya sejumlah besar makalah ilmiah. Gill dan Van den Berg telah menganalisa, meringkas dan menyusun hasil-hasil penelitian dinamika tanah yang diterbitkan sampai tahun 1964, serta merumuskan prinsip dan konsep dasar dari hasil-hasil tersebut. Usaha tersebut menghasilkan sebuah buku rujukan setebal 500 halaman yang memberi sumbangan besar terhadap bidang dinamika tanah. Meskipun terdapat kemajuan yang pesat di tahun-tahun terakhir, olah tanah masih jauh dari bentuk ilmu yang eksak. Sekalipun salah satu tujuan utama olah tanah adalah untuk memberikan kondisi lingkungan maksimum bagi pertumbuhan tanaman, kita tidak dapat secara kuantitatif menciri atau mengenali kondisi tanah yang dikehendaki. Gaya yang dikenakan pada suatu alat olah tanah guna menghasilkan suatu efek tertentu pada tanah dapat diukur secara akurat, namun kita tak dapat secara handal menduga efek dari perubahan rancangan alat. Akibatnya, tidaklah mengejutkan bahwa rancangan peralatan olah tanah masih lebih berupa seni ketimbang sains.
        Pentingnya optimasi pekerjaan olah dan perbagusan rancangan mesin pengolahan akan terlihat jelas jika ditinjau fakta bahwa di AS saja, diperkirakan lebih dari 225 x 109 ton tanah telah diolah tiap tahunnya. Untuk membajak tanah tersebut satu kali dibutuhkan 2 x 109 liter bensin atau solar. Sepanjang bab ini dipakai 2 pengertian yaitu alat/piranti olah tanah dan mesin/peralatan olah tanah. Alat/piranti olah tanah digawarkan sebagai suatu suku pengerja tanah individual seperti mata bajak, piringan atau mata pendangir. Suatu mesin/peralatan olah tanah terdiri atas satu atau sekelompok alat/piranti, ditambah rangka pendukung, roda, piranti kendali dan pelindung, serta suku bangun dan suku penerus daya lainnya.

A. Capaian Pengolahan Tanah
          Olah tanah dapat digawarkan sebagai pengerjaan mekanis terhadap tanah untuk segala macam tujuan. Beberapa capaian olah tanah dalam pertanian ialah :
1.    Untuk memperoleh struktur tanah yang dibutuhkan bagi pertumbuhan benih atau akar. Struktur remah diperlukan guna memungkinkan peresapan yang cepat dan ketahanan terhadap hujan, untuk mendapatkan kandungan dan pertukaran udara yang cukup di dalam tanah, dan untuk memperkecil hambatan terhadap penembusan akar. Sebaliknya, suatu persemaian yang baik umumnya membutuhkan partikel yang lebih halus dan kepadatan yang lebih tinggi di sekitar benih.
2.    Untuk mengendali gulma atau untuk menghilangkan tanaman yang berlebih (penjarangan).
3.    Untuk menata sisa tanaman. Dari tinjauan pengolahan dan penguraian, sampahan perlu dicampur secara menyeluruh, sedangkan penempatan sampahan di lapisan atas akan mengurangi erosi. Sebaliknya, penutupan yang menyeluruh terkadang diperlukan untuk mengendalikan serangga lewatmusim-dingin atau untuk mencegah hambatan terhadap pengerjaan presisi seperti penanaman atau pendangiran tanaman tertentu.
4.    Untuk mengecilkan erosi tanah dengan mengikuti cara semacam pengolahan menurut garis tinggi, pembumbunan dan penempatan sampahan secara tepat.
5.    Untuk memperoleh bentuk permukaan yang khas untuk pengerjaan penanaman, pengairan, drainase, panen, dan sebagainya.
6.    Untuk membenamkan dan mencampur pupuk, pestisida atau bahan tambahan ke dalam tanah.
7.    Untuk melakukan pemisah-misahan. Hal ini dapat berupa pemindahan tanah dari satu lapis ke lapis lainnya, penghilangan batu dan barang-barang asing lain, atau pemanenan umbian.

B. Metoda Pengolahan Tanah
         Pengerjaan olah tanah untuk persiapan tanam sering dikelompokkan menjadi pertama dan kedua, sekalipun batasnya tidak selalu jelas. Pengerjaan olah tanah pertama meliputi pengerjaan penggarapan tanah awal dan utama. Pengerjaan tersebut umumnya dirancang untuk menurunkan kekuatan tanah, menutup bahan tanaman dan menata ulang bongkah. Pengerjaan pengolahan tanah kedua dimaksudkan untuk menciptakan kondisi tanah yang lebih halus setelah pengolahan tanah pertama. Bajak singkal merupakan alat yang paling umum digunakan untuk olah tanah pertama, namun bajak piringan, garu piringan tugas berat, bajak gancu, bajak tanah bawah jenis pisau, dan bajak rotari juga dipakai. Bajak singkal dan bajak piringan memotong, melempar dan sedikitnya sebagian membalik tanah. Bajak pahat dan bajak tanah bawah memecah tanah tanpa membaliknya. Berbagai ragam peralatan, termasuk beberapa dari yang disebut di atas digunakan untuk olah tanah kedua dan untuk pendangiran pada saat tanam.
          Perhatian yang besar pada tahun-tahun terakhir telah mengarah pada kemungkinan penggunaan alat olah tanah berdaya ganda, yaitu alat yang mendapatkan tenaganya melalui lebih dari satu jalur. Bajak rotari, alat olah tanah bergetar, dan sekop mesin adalah sebagian contohnya. Peralatan tersebut memperoleh sebagian tenaganya dari sumber putar, biasanya alat sadap daya (PTO) traktor. Terkuranginya kebutuhan gaya penarik dan keanekagunaan yang lebih besar dalam mengerjai tanah guna mendapatkan hasil yang diinginkan merupakan 2 alasan untuk mempertimbangkan jenis alat yang lebih kompleks tersebut. Jika kebutuhan gaya penarik dapat dikurangi dengan memanfaatkan sebagian dari keluaran traktor melalui jalur non traksi, traktor dapat dibuat dengan masa yang lebih kecil, sehingga akan mengurangi harga serta mengurangi pemadatan tanah.
           Bajak rotari membutuhkan draft rendah, atau malah negatif, namun kebutuhan daya totalnya tinggi dan penghancuran tanahnya bisa berlebihan. Goyangan paksa atau penggetaran suatu alat dapat secara nyata mengurangi kebutuhan daya, namun masukan daya total biasanya tak terkurangi, malahan dapat naik. Sekop mesin, dikembangkan di Eropa, terdiri dari sekop-sekop penggali yang dapat menaikkan dan membalik tanah. Sekalipun layak ditinjau dari kebutuhan energi, namun model-model yang ada sekarang ini secara mekanis kompleks dan umur pakainya kurang.

C.    Sistem Olah Tanah Minimum
            Para rekayasawan, ilmuwan tanaman dan ilmuwan tanah biasanya sependapat bahwa terlalu banyak dilakukan olah tanah ketimbang yang dibutuhkan untuk memberikan kemantapan diperolehnya pendapatan bersih yang maksimal dari produksi tanaman. Kadang pemadatan tanah yang disebabkan oleh traktor dan peralatan pada suatu pengolahan tanah kedua dapat secara hitungan menghilangkan kerja olah tanah pertama. Pengerjaan olah tanah lebar kontinyu biasanya dirancang untuk membuat persemaian yang bagus, sekalipun derajat penghancuran tanah dan kepadatannya boleh jadi berlebihan bagi pertumbuhan akar yang optimum.
Pada tahun-tahun terakhir telah terjadi peningkatan perhatian terhadap sistem olah minimum sebagai cara untuk mengurangi biaya produksi tanaman larik dan untuk memperbagus kondisi tanah. Olah minimum dapat dikerjakan dengan banyak cara. Capaian utamanya adalah :
1. Mengurangi kebutuhan energi mekanis dan tenaga kerja.
2. Menjaga kelembaban dan mengurangi erosi tanah.
3. Memberikan pengerjaan yang memang diperlukan untuk mengoptimalkan kondisi tanah bagi tiap bagian luasan di suatu lapang (contoh: luasan larikan dan luasan sela larikan).
4. Meminimumkan jumlah lintasan melalui suatu lapang.
          Pada beberapa sistem olah minimum, satuan gabungan olahtanam setelah pembajakan, pemahatan, atau olah tanah pertama lainnya, dengan jalur-jalur sempit yang memperoleh pengolahan tanah kedua yang dangkal tepat di depan alat penanam. Tipe gabungan yang lain menghasilkan wilayah atau lajur olah tepat di depan alat penanam pada tanah yang tak diolah, atau pada tanah yang dibajak pada musim sebelumnya. Beberapa bentuk alat gabungan yang akan menghasilkan pengerjaan olah minimum dan penanaman saat ini telah tersedia di pasaran.
          Penerapan paling utama sistem olah tanah minimum selama ini adalah pada jagung, sekalipun olah per-bagian telah dipakai secara berhasil pada kapas dan sejumlah tanaman larik lainnya. Jagung olah minimum sering ditanam melalui selapis rumput atau sisa tanaman bijian kecil. Pada sistem yang disebut “tanpa-olah”, suatu kolter (coulter) bergelombang atau alat lain yang sesuai memotong dan mengolah lajur selebar 5 8 cm melewati tunggul-tunggul atau seresah, sementara penanam mengikuti tepat di belakangnya. Di antara pendekatan awal menuju olah minimum pada jagung yaitu a) memadukan pengerjaan pembajakan dan penanaman, b) penanaman pada bekas lintasan roda tepat setelah pembajakan. Karena berbagai alasan, dari kedua metoda ini tak ada yang memperoleh perkembangan lebih lanjut.
          Penggulud-penanam pada lapang tak diolah merupakan bentuk olah minimum yang dilakukan pada jagung dan tanaman larik lain di beberapa tempat. Tiap larik ditanam di dasar alur penggulud atau pada lajur datar yang agak ditinggikan di dalam alur pada suatu pengerjaan gabungan. Di dataran rendah pantai Caroline dan Georgia misalnya, berbagai tanaman larik tahunan ditanam pada sisaan tanaman bijian kecil tanpa olah tanah sebelumnya.
          Pengalaman menunjukkan bahwa olah tanah minimum, pada kondisi yang sesuai dan dengan tanaman larik tertentu, merupakan cara praktis untuk melestarikan sumberdaya dan mengurangi biaya produksi, biasanya tanpa mengurangi hasil panen. Sistem olah tanah minimum dapat menimbulkan masalah manajemen yang baru, khususnya jika melibatkan adanya sisa tanaman di permukaan tanah. Masalah serangga dapat meningkat sehingga pengendalian gulma kimia yang efektif menjadi pentinglah.

D. Olah Tanah Tunggul Seresah
         Tujuan utama olah tunggul seresah ialah untuk mengurangi erosi angin dan air dan untuk mempertahankan kelestarian air dengan mengurangi terjadinya limpasan. Cara tersebut dipakai secara luas di Dataran Besar dan di daerah kering atau semi kering lainnya. Olah tunggul seresah berupa pemotongan akar gulma dan tumbuhan lainnya dan meninggalkan sisa tanaman di atas permukaan atau mencampurkannya ke tanah sedalam beberapa cm. Penempatan sisaan yang tepat tergantung pada jumlah yang ada dan pengerjaan berikutnya. Jumlah sisaan yang banyak pada atau dekat permukaan tanah melindungi tanah namun menimbulkan masalah penanaman (karena penanaman harus menembus lapisan tersebut) dan pada pendangiran jika tanaman larik termasuk dalam rotasi tanamannya.
           Bajak tanah bawah khusus tipe pisau telah dikembangkan untuk menghasilkan pengerjaan olah tanah awal maupun berikutnya tanpa memindahkan atau menggeser lapisan olah. Kaki bebek (sweep) bentuk V yang dirancang untuk keperluan ini dapat memiliki lebar potong berkisar dari 0,6 2,4 m. Pisau lurus yang dipasang pada posisi tegak lurus terhadap arah jalan kadangkala dipakai untuk pengerjaan olah permulaan. Juga dipakai penyiang bentuk batang. Pada seresah yang sangat berat yang sebagian sisaannya harus dicampur ke dalam tanah bagian atas beberapa cm, dapat digunakan bajak piringan vertikal dan garu piringan. Pendangir lapang, bajak pahat, garu rotari dan penginjak condong (penginjak seresah) juga dipakai di beberapa tempat. Pada olah tunggul gandum bero musim panas, diperlukan 4 pengerjaan olah dengan selang sekitar 1 bulan untuk mengendalikan gulma.

E. Gawar Istilah Gaya, Tenaga dan Daya
          Dalam membahas hubungan gaya dan tenaga olah, mahasiswa perlu akrab secara menyeluruh dengan gawar dan hubungan dasar dalam mekanika. Dalam bab ini akan digawarkan istilah terkait dan konsep tambahan yang dipakai secara khusus berkaitan dengan mesin pertanian.
Gaya ialah setiap penyebab yang merubah atau cenderung merubah keadaan diam atau bergeraknya suatu benda. Sebuah gaya secara lengkap dicirikan oleh besar dan arahnya serta letak garis kerjanya. Satuan dalam sistem SI ialah newton (N).
         Pull (gaya penarik) pada suatu alat ialah total gaya yang dikenakan pada alat tersebut dari sebuah mesin penggerak. Pada alat olah tanah, umumnya gaya tersebut bersudut ke atas beberapa derajat dari arah mendatar, dapat terletak pada bidang tegak yang sejajar arah gerak, dapat juga tidak.
Draft ialah suku mendatar dari pull, sejajar dengan arah gerak. Draft samping ialah suku mendatar dari pull, tegak lurus terhadap arah gerak. Draft spesifik ialah draft per satuan luas dari irisan melintang luasan terolah, biasanya dinyatakan dalam newton per cm2.
        Torka ialah momen gaya yang cenderung menghasilkan putaran terhadap suatu titik. Torka merupakan hasil kali gaya dengan jejari putaran, dan pada umumnya dinyatakan dalam newtonmeter. Sebuah kopel terdiri dari dua gaya sama besar dan berlawanan arah, sejajar namun tak segaris. Besarnya momen suatu kopel sama dengan hasil kali salah satu gaya dengan jarak tegak antara kedua gaya. Sebuah kopel dapat cenderung untuk menghasilkan putaran terhadap sebarang titik yang terletak pada bidang tempat kedudukan kedua gaya. Jadi torka ialah kejadian khusus suatu kopel dengan pusat putaran torka terletak pada garis kerja salah satu gaya.
          Usaha ialah hasil kali gaya pada arah geraknya dengan jarak yang ditempuh gaya tersebut. Satuan umumnya ialah joule. Daya ialah laju berlangsungnya usaha. Satuan umumnya ialah kilowatt. Satu kilowatt ialah 1 kilojoule usaha per detik.Daya Batang Penarik (dbp) dalam hubungannya dengan alat tipe seret/gandengan maupun gendong ialah daya yang nyata dibutuhkan untuk menarik atau menggerakkan alat pada kecepatan yang seragam.
Kilowatt-jam ialah jumlah usaha yang dihasilkan jika daya 1 kilowatt digunakan selama 1 jam.

F. Gaya Yang Bekerja pada Alat Olah Tanah
            Seorang rekayasawan berkepentingan dengan gaya-gaya yang bekerja pada alat olah tanah dari sudut pandang kebutuhan daya total, penggandengan atau penerapan mesin penarik yang tepat, perancangan untuk memadainya kekuatan dan ketegaran, dan untuk penentuan bentuk alat serta penyetelannya yang terbaik. Alat olah tanah yang bergerak pada kecepatan tetap terkenai 3 gaya utama atau 3 sistem gaya yang harus berada dalam kesetimbangan. Gaya tersebut yaitu:
1.    Gaya gravitasi yang bekerja pada alat
2.    Gaya-gaya tanah yang mengenai alat
3.    Gaya yang bekerja di antara alat dan mesin penggerak. Jika torka dari transmisi daya rotari tidak dilibatkan, resultan gaya tersebut ialah pull dari penggerak terhadap alat.
           Clyde membagi total reaksi tanah ke dalam gaya berguna dan gaya parasit. Gawar gaya tanah berguna ialah gaya yang harus diatasi alat untuk pemotongan, pemecahan dan pemindahan tanah. Gaya parasit ialah gaya (termasuk gesekan dan tahanan guling) yang mengenai permukaan stabilisasi semacam tamping (land-side) atau alas bajak atau pada garit penyangga atau roda. Pada kondisi kerja tertentu dengan alat tertentu, pengemudi memiliki penguasaan yang sedikit pada gaya tahanan tanah berguna, namun baik perancang maupun pemakai memiliki kekuasaan pada gaya parasit.
          Jika sebuah alat tidak simetri terhadap bidang tegak membujur yang melalui garis pusatnya, gaya tanah berguna biasanya menghasilkan efek putaran. Dua cara untuk menyatakan reaksi tanah total pada alat olah pada keadaan umum di mana terdapat efek putaran diperlihatkan pada gambar 1.2. Metoda lain yang digunakan oleh beberapa peneliti meliputi:
1.    Suatu ulir/pilinan, yaitu sebuah gaya + sebuah kopel pada bidang tegak lurus terhadap gaya.
2.    Tiga gaya pada poros yang saling tegak lurus dan tiga kopel pada bidang irisan poros.
3.    Tiga gaya pada tiga bidang utama.
              Hasil pengukuran gaya dapat secara akurat digambarkan menggunakan masing-masing dari kelima metoda tersebut dan hasil yang dinyatakan dalam satu bentuk dapat dipindahkan ke bentuk lainnya dengan metoda statika. Satu metoda mungkin lebih disukai dibanding lainnya pada situasi tertentu, tergantung pada maksud penggunaan data. Vanden Berg menunjukkan bahwa garis kerja unik resultan gaya tunggal hanya dapat diperlihatkan dengan metoda ulir karena sistem ini menggambarkan kopel minimum.

            Lambang-lambang Yang Digunakan dalam Analisa Gaya Pengolahan Tanah Dalam daftar berikut dijelaskan mengenai lambang yang paling sering muncul dalam beberapa bab yang membahas tentang alat olah. Lambang yang lain-lainnya akan diterangkan pada saat dijumpai pada berbagai pasal.
R = resultan seluruh gaya tanah berguna yang bekerja pada alat (Gb 1.1 b). Jika gaya berguna dan parasit tak dapat ditentukan secara terpisah, R mencakup keduanya.
L = suku R membujur atau searah dengan arah jalan (Gb. 1.1).
S = suku R melintang (Gb. 1.1).
V = suku R tegak (Gb. 1.1).
Rh = resultan L dan S (Gb 1.1 a).
Rv = resultan L dan V (yaitu suku R pada bidang tegak-membujur).
a = jarak melintang antara V dan Rh, untuk alat yang memiliki efek putaran (Gb 1.1 a).
Va = kopel yang cenderung memutar alat pada poros membujur (Gb 1.1 b).Q = resultan seluruh gaya parasit yang bekerja pada alat.
Qh = suku Q pada bidang mendatar, meliputi gaya sisi penstabilan dan gaya gesaek membujur penyertanya.
Qv = suku Q pada bidang tegak membujur, meliputi gaya sangga tegak dan gaya gesek membujur penyertanya ataupun tahanan guling.
P = resultan pull yang dikenakan pada alat oleh mesin penggerak.
Ph = suku P pada bidang mendatar.
Pv = suku P pada bidang tegak membujur.
W = gaya gravitasi yang bekerja pada alat, melalui pusat gravitasi.
H = pusat tahanan alat mendatar, ialah titik potong Rh dan Qh atau 2 suku Rh semisal pada garu piringan.
G = titik potong Qv dan resultan W dan Rv. Titik tersebut bisa disebut pusat tahan tegak.
Subskrip x, y, dan z, jika dikenakan pada P dan Q menunjukkan suku gaya pada arah membujur, melintang, dan tegak.

G. Mekanika Olah Tanah
           Reaksi tanah terhadap gaya yang diberikan dari alat olah tanah dipengaruhi oleh tahanan tanah terhadap pemampatan, tahanan terhadap geseran, adhesi (gaya tarik menarik antara tanah dengan bahan lain) dan tahanan gesek. Itu semua merupakan sifat dinamika yang hanya mewujud jika ada gerakan tanah. Gaya percepatan bukanlah sifat dinamika tanah namun juga muncul. Nichols telah menunjukkan bahwa gaya reaksi dari seluruh golongan tanah didominasi oleh kelembaban lapisan pada zarah koloid dan dengan demikian secara langsung berhubungan dengan kelembaban tanah dan kandungan koloid.
         Tanah dapat digolongkan menjadi plastis dan non plastis. Istilah plastis berarti bahwa tanah tersebut dapat diubah bentuknya dalam kisaran kandungan lengas tertentu, dan akan mempertahankan bentuknya setelah mengering. Tanah pasir dan tanah lain yang mengandung koloid atau lempung kurang dari 15 20 %, umumnya dianggap non-plastis.
          Jika tanah plastis diairi sampai jenuh kemudian dibiarkan mengering, akan dilalui tahapan berikut: lekat, plastis, rapuh, dan keras. Tahap rapuh mencerminkan kondisi optimum untuk olah tanah. Pemadatan tanah oleh alat olah tanah dan traktor, yang merupakan masalah serius di beberapa tempat, disebabkan oleh pengerjaan tanah pada saat terlalu basah.
         Secara praktis, seluruh alat olah tanah terdiri dari piranti untuk memberikan tekanan kepada tanah, sering dengan memakai bidang miring atau baji. Ketika alat digerakkan maju, tanah pada jalur gerak akan terkena tegangan pemampatan yang pada tanah rapuh akan menghasilkan kerja geseran. Geseran tanah jauh berbeda dibanding geseran pada kebanyakan padatan, sebab pada tanah, reaksinya mungkin meluas sampai jarak yang jauh pada kedua sisi bidang geser dikarenakan gesekan dakhil dan kerja kohesi lapis-lapis lembab.
          Kohesi dapat digawarkan sebagai gaya yang akan saling menahan antar zarah yang sejenis. Gesekan dakhil dihasilkan dari saling kunci antar zarah di dalam massa tanah. Kohesi dan gesekan dakhil terkadang dianggap sebagai sifat fisika tanah yang sebenarnya. Pada kenyataannya, keduanya hanyalah parameter geseran sebagaimana ditunjukkan pada persamaan berikut:
g = C + r tan O . . . . . . . . . . (1.1)
di mana
g = tegangan geser pada retakan tanah
C = kohesir = tegangan normal terhadap bidang retakan geseran
O = sudut gesekan dakhil.
         Didasarkan pada persamaan di atas, kohesi bisa dirasionalisasikan sebagai tegangan geser dengan beban normal nol. Harga C dan O bisa ditentukan dengan mengukur tegangan geser pada beberapa nilai tegangan normal. Kekuatan geser memiliki pengaruh penting terhadap draft alat olah tanah. Pecahnya tanah karena pemampatan biasanya diakitkan dengan pengurangan volume. Peretakan karena geseran dan peretakan karena pampatan tidak merupakan gejala independen, melainkan terjadi sebagai kerja gabungan. Peretakan atau pematahan tanah dapat juga dijelaskan sebagai aliran plastis tanpa peremukan dan pembentukan permukaan retakan geser biasa. Contohnya ialah “aliran” lempung basah melingkari gagang bajak tanah bawah saat alat tersebut melewati tanah.
          Pemotongan tanah bisa digawarkan sebagai kerja pengirisan yang tidak menghasilkan retakan utama lainnya semacam geseran. Keadaan di mana pemotongan murni dapat terjadi ditentukan oleh perwatakan tanah dan kandungan lengas serta kadang-kadang oleh derajat pengurungan. Pada banyak pengerjaan olah, pemotongan merupakan kerja independen yang tak tergawarkan secara jelas.
Gesekan dan Adhesi
          Semua pengerjaan olah tanah meliputi kerja gelinciran tanah pada permukaan alat. Gesekan tanh dengan alat yang memiliki permukaan singgung yang luas akan menghasilkan suku kebutuhan daya yang perlu diperhitungkan. Gesekan juga terlibatkan ketika dua badan tanah yang tegar saling bergerak antar keduanya. Gejala ini dibedakan dari gesekan dakhil yang terdapat pada persamaan 1.1. Kecuali jika melibatkan beban normal atau kecepatan yang besar, gesekan badan tegar tanah terhadap tanah biasanya dianggap mengikuti hukum gesekan sederhana, di mana
di mana
u = koefisien gesek (tanah terhadap tanah)
F = gaya gesek yang menyinggung permukaan
N = gaya normal (tegaklurus permukaan)
O = sudut gesek.
Pada hubungan yang diidealisasi ini, u independen terhadap beban normal, luasan singgung, dan kecepatan gelincir.
        Gesekan tanah pada alat pengolah biasanya terjadi antara tanah dan baja, namun kadangkala terjadi antara tanah dan plastik (misalnya pada mata bajak yang dilapis plastik). Jika tanah menggelincir di atas logam, gaya adhesi antara tanah dan baja memberi pengaruh yang besar terhadap gaya gesek. Gaya adhesi terutama bersumber dari lapis-lapis lembab dan besarnya berubah sesuai kadar lengas. gaya adhesi berefek menaikkan beban normal (tegak lurus) pada permukaan, sehingga menaikkan gaya gesek singgungnya. Dikarenakan tak mungkin memisahkan efek kedua suku, yang biasa dilakukan pada pengujian laboratorium ialah menggambarkan efek gabungannya yang diberi nama “koefisien gesek nyata”, yang dicirikan sebagai u’ (untuk membedakannya dari u pada persamaan 1.2).
        Hubungan umum antara gesekan tanah-logam dan kandungan lengas tanah, sebagaimana diterangkan oleh Nichols, diperlihatkan pada gambar 1.2. Pada fasa gesek, gaya adhesinya kecil dan koefisien geseknya sangat tak bergantung pada kandungan lengas. Tanah pada kondisi rapuh biasanya memiliki kadar lengas di dalam kisaran ini. Pada fasa adhesi, lapis lembab terbentuk di antara zarah tanah dan logam, sehingga tercipta gaya adhesi yang menyebabkan koefisien gesek naik secara cepat mengikuti kenaikan lengas. Jika tanah memiliki lengas yang cukup untuk bekerja sebagai pelumas, koefisien gesek turun ketika ditambahkan lebih banyak air.
          Kadar lengas peralihan antar fasa naik dengan naiknya kandungan lempung, lebih tinggi pada tanah lempung dibanding pada tanah pasir. Koefisien gesek nyata lebih tinggi pada tanah lempung dibanding pada tanah pasir. Kisaran khas untuk tanah pada baja halus yang dilicinkan secara biasa, sebagaimana dilaporkan oleh berbagai peneliti, ialah 0,2 0,5 untuk tanah pasiran, 0,3 0,65 untuk tanah geluh, dan 0,35 0,8 untuk tanah lempung. Porsi yang lebih rendah dari masing-masing kisaran menunjukkan harga dalam fasa gesek.
Macam dan kehalusan bahan yang bergesekan dengan tanah mempengaruhi koefisien gesek nyata. Bahan semacam teflon, yang tahan pembasahan, tidak membentuk gaya adhesi yang besar terhadap tanah, sehingga menghasilkan koefisien gesek nyata yang jauh lebih rendah (Gb. 1.3).
Beberapa peneliti menemukan bahwa koefisien gesek nyata tanah-logam menurun ketika beban normal besar, khususnya pada lempung lembab dan geluh lempungan.

H. Penentuan Watak Kekuatan Tanah Lewat Ketahanan Tembus
         Kekuatan tanah ialah kemampuan atau kapasitas tanah pada kondisi tertentu untuk menahan atau menyangga gaya yang dikenakan. Ketahanan tembus ialah parameter gabungan yang meliputi beberapa sifat tanah independen namun biasanya dipandang mencerminkan kekuatan tanah. Untuk mengukur kekuatan tembus, alat ukur sederhana yang dikenal sebagai penetrometer ditekankan ke tanah, dan gayanya diamati dalam kaitannya dengan kedalaman penembusan. Pembacaan gaya penetrometer per satuan dasar luas irisan melintang menghasilkan petunjuk kekuatan relatif berbagai tanah dan keseragamannya terhadap kedalaman pada kondisi tanah tertentu.
         Rekomendasi ASAE R313, dibuat tahun 1968, memberikan cirian dimensi untuk dua ukuran baku penetrometer kerucut yang ditawarkan, yang juga mencakup metoda tatacara memperoleh pembacaan. Penerbitan dan penerimaan umum terhadap rekomendasi ini telah sangat mempertinggi kebergunaan data penetrometer.

I. Pengikisan Tanah
        Kepengikisan merupakan sifat dinamika tanah yang lebih memberi efek kumulatif ketimbang efek serta merta. Ketika sejumlah besar tanah menggelincir di atas permukaan alat olah, aus karena pengikisan dapat merubah ukuran, bentuk, atau kekasaran alat yang cukup untuk membuatnya tak efektif, terutama jika tekanan tanah terhadap alat tinggi. Watak atau kondisi tanah yang mempengaruhi kepengikisan antara lain ialah: kekerasan, bentuk dan ukuran partikel tanah, kepadatan yang menahan partikel dalam massa tanah, dan kandungan lengas tanah. Ketahanan kikis logam terpengaruhi terutama oleh komposisi bahannya dan kekerasan, kekuatan, dan kekasarannya.
       Pelapisan atau penyepuhan dengan logam campuran yang khusus yang tahan kikis sering diberikan pada tepi pemotong alat olah tanah untuk menurunkan laju aus, khususnya guna pemakaian pada tanah pasir atau tanah geluh pasiran. Proses ini dikenal sebagai pengerasan muka. Pengerasan muka bahan dengan komposisi berbeda tersedia untuk kondisi kombinasi kikis dan bentur tertentu. Bahan tersebut, yang dijual dengan berbagai nama dagang, sangat keras dan sebagian di antaranya cukup getas. Bahan tersebut biasanya campuran krom-kobalt-tungsten yang tak berbesi, atau campuran besi karbon tinggi yang mengandung unsur semacam krom, tungsten, mangaan, silikon dan molibden. Bahan tersebut diberikan pada kejen bajak, mata bajak tanah bawah, pendangir pahat, dan alat olah tanah lainnya dengan memakai las busur listrik atau las karbit.

J. Faktor-faktor Rancangan Alat Olah Tanah
         Capaian penggunaan alat olah tanah ialah untuk mengerjai (mengubah, memindahkan, atau membentuk) tanah sebagaimana dikehendaki untuk memperoleh kondisi tanah tertentu. Tiga faktor rancangan abstrak yaitu kondisi awal tanah, bentuk alat, dan cara gerak alat akan mengendalikan atau menentukan pengolahan tanahnya. Hasil dari ketiga faktor masukan independen tersebut ditunjukkan oleh dua faktor keluaran yaitu kondisi akhir tanah dan gaya yang dibutuhkan untuk mengolah tanah. Kelima faktor tersebut seluruhnya berkaitan langsung dengan kepentingan perancang peralatan olah tanah.
        Dari ketiga faktor masukan, perancang hanya memiliki kekuasaan yang penuh terhadap bentuk alat. Pengguna mungkin mengubah-ubah kedalaman atau kecepatan pengerjaan dan mungkin juga memakai alat untuk berbagai kondisi awal tanah, Bagaimanapun bentuk alat tak dapat ditinjau terpisah dari cara penggerakannya atau kondisi awal tanahnya. Orientasi bentuk alat yang berkaitan dengan arah jalan mestilah ditentukan. Kondisi tanah awal yang berbeda kadangkala membutuhkan bentuk yang berbeda. Contohnya, banyak bentuk bajak singkal yang berbeda yang dibuat untuk jenis dan kondisi tanah yang berbeda.
        Bentuk yang perlu diperhatikan dalam rancangan ialah permukaan tempat tanah bergerak di atasnya saat alat olah tanah dipergunakan. Gill dan Vanden Berg menggolongkan 3 perwatakan bentuk: bentuk makro, bentuk tepi, dan bentuk mikro. Istilah bentuk makro menunjuk pada bentuk permukaan secara garis besar, sedangkan bentuk tepi menunjuk pada bentuk tepi luar dan irisan melintang pada batas permukaan pengerja tanah. Bajak piringan yang bertakik dan yang halus mamiliki bentuk tepi yang berbeda namun bentuk makronya dapat sama. Bentuk mikro menunjuk pada kekasaran permukaan.
       Kebanyakan bentuk alat olah tanah dibuat dengan cara potong dan coba, atau berdasar analisis kualitatif. Hubungan bentuk dengan kerja pengolahan tanah telah memperoleh perhatian terbesar pada pengembangan mata bajak singkal, sedangkan hubungan antara bentuk dan gaya memperoleh perhatian pada pengembangan alat tanah bawah dan alat jenis pahat. Penggambaran bentuk secara matematika merupakan cara penggambaran yang paling serbaguna, namun alat semacam bajak singkal memiliki bentuk yang kompleks sehingga tak dapat secara mudah digambarkan dalam bentuk matematika. Penggambaran secara grafik sering telah dicoba dan penggunaan analisis komputer untuk bentuk mata bajak terus meningkat.
Bentuk tepi pemotong dapat mempengaruhi draft di samping mempengaruhi suku gaya tanah tegak dan menyamping. Contohnya, lempeng piringan yang diasah pada sisi cekungnya akan menembus tanah lebih gampang dibanding lempeng yang diasah pada sisi cembungnya. Kejen yang telah aus akan mengurangi gaya V tegak arah ke bawah, dan cenderung menyebabkan pemadatan tanah dan kadangkala nyata-nyata menaikkan draft.
         Kekasaran permukaan tempat meluncurnya tanah (bentuk mikro) mempengaruhi gaya gesek. Kekasaran permukaan berkaitan dengan penghalusan awal dan pengaruh aus-kikis serta dapat terjadi secara lokal karena karat, goresan ataupun tekanan kecil. Tahanan gesek dapat menyita sampai 30 % dari draft total bajak singkal. Bentuk mikro dapat pula memiliki pengaruh yang penting terhadap unsur lain pergerakan tanah, semisal pembilasan. Faktor yang mempengaruhi pembilasan akan dibahas pada bab 2 dikarenakan watak kinerja tersebut berkaitan terutama dengan bajak singkal.
          Cara bergerak alat meliputi arah, lintasan melalui tanah dan kecepatan. Untuk alat yang bergerak lurus (yaitu yang bukan rotari atau bergetar), tapak kerja tersebut biasanya dicirikan dengan semata menentukan kedalaman dan lebar potong. Arah alat yang mempunyai bentuk tertentu dapat secara nyata mempengaruhi baik pengerjaan tanah maupun gaya. Seringkali sistem persambungan yang dipakai untuk menempatkan alat mempengaruhi baik kedalaman maupun arahnya. Jika tersedia daya yang cukup, kecepatan merupakan faktor rancangan yang paling mudah diubah-ubah. Menaikkan kecepatan umumnya akan menaikkan draft, namun juga mempengaruhi pergerakan dan pemecahan tanah.

K.    Pengukuran dan Penilaian Kinerja
         Sebagaimana telah dibahas di depan, gaya alat dan perubahan kondisi tanah adalah dua unsur dasar kinerja alat olah tanah. Alat tersebut harus mampu mengolah tanah sebagaimana yang diperlukan dengan masukan tenaga yang sekecilnya, dan kondisi akhir tanah harus mampu mendekati kondisi yang dikehendaki. Sistem gaya yang bekerja pada alat olah tanah dapat digambarkan secara matematika dan gaya-gaya tersebut dapat diukur. Namun penghitungan kinerja secara kuantitatif sulit karena belum ada cara yang dapat secara memadai memaparkan kondisi tanah, atau yang dapat menciri kondisi yang dibutuhkan untuk kegunaan termaksud.
      Tiga unsur kondisi tanah akhir yang perlu diperhatikan tergantung pada fungsi atau tujuan pengerjaan olah tanah tertentu ialah
1.    derajat pemecahan tanah,
2.    kehalusan ukuran bongkah tanah dalam hubungannya dengan kedalaman, dan
3.    keseragaman pengadukan sampai kedalaman oleh.
Pemecahan tanah dapat diukur dengan pengayakan contoh tanah yang mewakili keseluruhan kedalaman olah. Gill dan Vanden Berg menjelaskan tentang ayakan putar yang dirancang untuk keperluan tersebut. Hasilnya dapat dinyatakan dalam besaran agihan ukuran butir tanah aktual, diameter rata-rata massa, atau modulus penghancuran
         Penghalusan ukuran bongkah tanah, mungkin dengan bongkahan yang lebih besar terletak pada bagian atas dekat permukaan, sering diperlukan, namun kadang tak diperlukan pada situasi lain. Banyak jenis alat olah yang memiliki efek seperti itu, dengan derajat yang berbeda-beda. Pengayakan lapis-lapis tanah secara sendiri-sendiri merupakan cara untuk mengukur kinerja penghalusan bongkah dari suatu alat olah tanah.
Seringkali capaian olah tanah adalah untuk mencampur tanah agar diperoleh agihan bongkah atau lengas secara seragam. Bisa juga pemberian bahan seperti pestisida atau pupuk memerlukan pencampuran dengan tanah secara merata. Keseragaman pencampuran dapat dinilai dengan menempatkan bahan pelacak di permukaan tanah kemudian mengamati penyebarannya setelah olah. Bahan berupa bubuk, bahan radioaktif, bahan berpendar, zat warna yang kepekatannya dalam contoh tanah dapat diukur secara spektrofotometri, dan natrium atau kalium klorida telah dicoba untuk keperluan tersebut.
           Penilaian kinerja olah tanah juga mencakup pembandingan kondisi tanah akhir aktual dengan kondisi yang dibutuhkan. Kondisi yang dibutuhkan seluruhnya ditentukan oleh maksud kegunaan tanah olahan. Tingkat kedekatan kinerja fungsional, jika dianggap berada di bawah patokan yang dikehendaki, mungkin akan diperhadapkan dengan pertimbangan ekonomi dan faktor-faktor lain. Kinerja juga mencakup kapasitas lapang dan efisiensi pemakaian tenaga, yang harus dipertimbangkan pada saat membandingkan 2 alat atau lebih. Penempatan sisaan tanaman dan derajat pencacahannya merupakan faktor lain yang kadang mesti dipertimbangkan.
          Untuk menghitung efisiensi penggunaan tenaga, pada alat pertanian yang guna utamanya untuk pemecahan tanah, tenaga setara yang dibutuhkan untuk memperkecil ukuran bongkah harus diukur lewat percobaan. Caranya ialah dengan menerapkan tenaga ke tanah dengan cara yang bisa dikendalikan dan mengukur efeknya dalam besaran ukuran bongkah. Gill dan McCreery membuat cara jatuh-remuk yaitu contoh tanah dijatuhkan dari ketinggian tertentu ke atas permukaan tegar lalu tenaga kinetik yang hilang untuk penjatuhan dihubungkan dengan diameter rerata massa yang dihasilkan. Penjatuhan lebih lanjut terhadap bongkah besar yang tertinggal menghasilkan hubungan antara diameter rerata massa dengan tenaga kinetik total yang dibutuhkan (Gb. 1.4).
        Pada cara penghitungan masukan tenaga setara yang lain, tenaga untuk meremukkan tanah dikenakan dengan penekanan lambat, dengan memukul tanah dengan piranti bandul atau dengan memutar bilah yang mirip rotari-tiller. Tak satupun dari cara tersebut yang dapat mengukur tenaga mutlak yang dibutuhkan untuk penghancuran tanah, karena mekanisme pecahnya tanah bisa berbeda dibanding jika diolah dengan alat olah tanah yang sebenarnya. Cara yang berbeda tidak perlu memberi hasil yang sama. Untuk masing-masing kondisi tanah yang berbeda, harus dilakukan uji tersendiri. Sekalipun demikian, cara-cara tersebut merupakan cara yang banyak manfaatnya untuk membandingkan hasil dari berbagai pengerjaan olah tanah.
Untuk menilai pekerjaan olah dalam besaran penggunaan tenaga, masukan tenaga olah aktual per satuan volume dihitung terhadap draft terukur, lebar potong dan kedalaman potong. Masukan tenaga setara dihitung dengan salah satu di antara berbagai cara yang dijelaskan di muka, dibagi dengan masukan tenaga olah aktual untuk memperoleh nisbah nirmatra yang mungkin bisa dinamakan sebagai faktor pemanfaatan tenaga. Faktor tersebut tidak menggambarkan efisiensi olah secara ketat, karena acuan masukan tenaga setara bukan minimum mutlak.

L. Pengukuran Gaya Tanah pada Alat Olah
         Jika alat dipasangkan pada cabang rangka yang seluruhnya disangga oleh rangka kereta tarik melalui 6 transduser gaya yang arahnya tepat (Gb. 1.5), resultan reaksi tanah dapat dihitung secara lengkap. Kereta penarik tersebut yang biasanya ditarik traktor, menggerakkan alat dengan kecepatan, kedalaman, dan arah yang dikehendaki sementara gaya-gayanya diukur. Untuk mendapatkan hasil yang akurat, diperlukan rel pemandu untuk kereta, untuk mendapatkan lebar dan kedalaman potong yang konstan pada daerah uji.
Dengan susunan seperti itu, dapat diuji alat yang mendapat reaksi tanah gabungan geser dan putar. Gaya parasit dapat dimasukkan dalam reaksi tanah terukur, atau bisa dihilangkan atau dikecilkan dengan penyetelan alat atau dengan meniadakan semua permukaan stabilisasi dan penyangga. Pengaruh gravitasi terhadap alat dapat dihilangkan dari hitungan gaya dengan melakukan pembacaan awal dengan alat terpasang, kemudian hanya mencatat perubahan beban yang disebabkan oleh reaksi tanah. Hasil atau keluaran dari keenam transduser gaya dapat dipadukan ke dalam salah satu dari lima bentuk keluaran.
        Pengukuran gaya pada alat pada ukuran sesungguhnya bisa dilakukan dengan kereta uji lapang atau dengan fasilitas laboratorium yang memiliki tanah dalam rinjing besar. Sistem rinjing tanah memungkinkan dilakukannya uji dengan pengendalian yang cermat dan kondisi tanah dan kondisi kerja yang seragam. Susunan tersebut khususnya cocok untuk penelitian dasar dan untuk uji yang berulang yang mencakup pembandingan rancangan atau penyetelan alat yang berbeda pada berbagai kondisi tanah. Secara kuantitatif, hasil uji tersebut tidak perlu mewakili keadaan lapang. Peralatan uji lapang menghasilkan perolehan yang lebih mencirikan kondisi kerja aktual namun terpengaruh oleh keragaman kondisi tanah, bahkan meskipun dalam satu lapang. Hasil uji lapang memberikan dasar yang lebih bagus untuk rancang bangun ketimbang hasil uji di rinjing tanah.
          Clyde melakukan banyak terobosan baru dalam pekerjaan analisa dan pengukuran gaya di Universitas Negara Bagian Pennsylvania. Olehnya dibuat kereta uji pada kira-kira tahun 1935 dan memakainya selama beberapa tahun. Pengendalian menyamping kereta ini, yang dinamakannya “pengukur olah tanah”, dilakukan dengan pemasangan roda besi yang dijalankan melalui lekukan rel baja. Kedalaman dikendalikan dengan 2 roda berban karet yang dijalankan di atas tanah bagian yang tak diolah. Penekanan diberikan pada penghitungan tahanan tanah pada kondisi lapang aktual pada tanah yang mudah diolah, pada tanah rata-rata, dan pada tanah yang agak sulit, untuk mendapatkan kisaran kondisi sebagai dasar perancangan dan pelaksanaan kerja olah tanah.
        Gill dan Vanden Berg menulis tentang 2 macam dinamometer lapang yang digunakan oleh lembaga penelitian di Eropa. Tak satupun dari keduanya yang menggunakan rel pandu. Alat dari NIAE digendongkan pada traktor dan memiliki krepyak kecil untuk mengendalikan kedalaman. Alat jenis satunya yang terdapat di Jerman dipasangkan pada kereta gandeng beroda tiga. Jika lebar potong harus dikendalikan, seperti pada bajak singkal atau piringan, dua piranti yang sama digendongkan pada kereta gandeng dengan kedudukan yang mirip dengan jika berupa satu set alat, lalu ditambahi dengan piranti belakang. Beberapa pabrik alat pertanian serta lembaga lain di Amerika juga memiliki kereta uji lapang.
       Laboratorium Peralatan Olah Tanah Nasional milik USDA di Auburn, Alabama, merupakan pusat penelitian dinamika tanah yang terkenal, memiliki rinjing-rinjing tanah dan telah digunakan sejak tahun 1936. Laboratorium tersebut memiliki 9 rinjing lapang dan 2 rinjing ruang, yang di dalamnya dapat dijalankan roda, krepyak, gandengan, dan peralatan olah dengan ukuran sebenarnya. Masing-masing rinjing memiliki lebar 6,1 m, tinggi 0,6 atau 1,5 m dan panjang 58 atau 76 m. Komposisi mekanika tanah berbeda-beda mulai tanah pasir sampai tanah lempung. Dari tanah tersebut dipilih untuk memperoleh kisaran perwatakan tanah yang lebar. Rel di atas dinding di antara rinjing digunakan untuk bertumpunya roda dan semua penumpu dari kereta uji. Tersedia peralatan untuk pemadatan, penggerusan, pengadukan, perataan, atau penyemprotan tanah, dan untuk melindunginya dari cuaca. Kereta penarik menarik kereta alat dan dapat dijalankan pada kecepatan 3 16 km/jam.
         Beberapa pabrik alat pertanian, beberapa balai penelitian pertanian di negara-negara bagian dan Laboratorium Peralatan Olah Tanah Nasional memiliki rinjing tanah kecil yang diletakkan dalam ruangan, yang dipergunakan terutama untuk penelitian berskala model atau untuk bentuk piranti olah yang sederhana. Jumlah fasilitas tersebut selalu bertambah. Kadang-kadang alat digerakkan melintasi rinjing diam yang panjangnya 6,1 18,3 m, ada juga yang alatnya diam, sedangkan tanahnya dijalankan dalam palung berbentuk cincin yang diputar, dalam rinjing pendek yang dijalankan lurus, atau di atas sabuk yang bergerak.
Kebanyakan, jika bukannya semua, alat uji yang terdapat sekarang menggunakan transduser penara regangan (straingage). kecepatan maju biasanya diukur dengan generator tachometer yang menghasilkan sinyal listrik yang dapat dimasukkan dalam satu saluran pada piranti yang sama dengan yang digunakan untuk transduser gaya. Biasanya dipakai 8 saluran osilograf, 4 saluran pita magnetik perekam, dan perekam x-y. Setidaknya di satu tempat, seluruh sinyal keluaran transduser dimasukkan langsung ke dalam komputer analog yang mengolah seluruh data selama pengujian.
          Ketika mempelajari satu suku atau bagian khusus dari alat, sering diperlukan untuk mengisolasi suku tersebut dan mengukur hanya gaya yang bekerja padanya. Contohnya, kejen bajak singkal dapat disangga dari belakang dengan 2 batang julur (kantilever) yang secara bangun memisahkannya dari bagian mata bajak lainnya namun masih menempatkannya pada posisi fungsionalnya yang benar. Penara regangan dapat dilekatkan pada balok penyangga untuk mengukur satu atau lebih suku gaya atau untuk mengukur sistem gaya selengkapnya pada kejen. Untuk menghitung sistem selengkapnya dibutuhkan 6 pengukuran gaya, yang pada contoh tadi berupa gaya sumbu dan momen lengkung pada 2 arah tegak lurus pada masing-masing balok. Kadang-kadang transduser gaya dapat dilekatkan langsung pada suku bangun yang secara normal menopang piranti atau suku alat.
        Jika penghitungan gaya dilakukan dengan cara pengukuran momen lengkung, momen tersebut perlu diukur pada 2 bagian dari balok untuk menentukan secara akurat gaya normal yang bekerja padanya. Kedua bagian tersebut harus terletak berjauhan (agar diperoleh tanggapan yang maksimum) dan irisan melintangnya mesti identik. Rangkaian jembatan disusun sedemikian sehingga perbedaan di antara kedua momen dapat terukur. Setiap momen yang berasal dari suku gaya eksentrik yang sejajar terhadap poros balok akan terhapuskan pada pembacaan transduser, dikarenakan momen semacam itu akan mempunyai besar yang sama sepanjang balok. Gaya sumbu tidak menghasilkan tanggapan, karena pengaruhnya terhadap kedua penara sama besar.

M. Pengukuran Draft Peralatan Tipe Tarik
         Sebagaimana digawarkan pada pasal 6, draft ialah bagian dari pull yang arahnya sejajar arah gerak. Piranti tersederhana untuk mengukur pull ialah dinamometer pegas (dengan bagian utamanya berupa pegas besar yang dihubungkan dengan jarum penunjuk) yang disambungkan di antara batang penarik traktor dan titik penggandengan pada peralatan olah, dan dibaca secara langsung. Dikarenakan adanya fluktuasi beban yang terjadi secara cepat, dinamometer semacam itu hanya cocok untuk pengukuran secara kasaran. Dinamometer hidrolik, yang menyalurkan tekanan ke manometer bourdon yang telah dikalibrasi dalam satuan gaya, lebih mudah digunakan dibanding dinamometer pegas, karena fluktuasi gaya dapat diredam cukup bagus dengan menggunakan cairan yang kental atau dengan diperlengkapi dengan penghambat aliran pada saluran cairannya. Beberapa dinamometer hidrolik merekam pull di atas kertas grafik yang digerakkan dari roda tanah.
          Dinamometer penara regangan sering digunakan untuk mengukur pull batang penarik. Ada beberapa ragam susunan yang digunakan, namun biasanya penara regangan mengukur pada rangka yang terkena momen lengkung. Dengan meletakkan penara pada tempat yang berlawanan sehingga mendapat tarikan dan tekanan, dihasilkan tanggapan maksimum serta penyederhanaan kompensasi suhu. Transduser gaya tipe cincin yang susunan penara regangannya seperti terlihat pada gambar 1.6, mempunyai kepekaan bagus terhadap gaya tarik atau tekan sumbu sedangkan tanggapannya tidak terpengaruh oleh beban bengkok keseluruhan.
Untuk mendapatkan gambaran lengkap dari draft alat dan kebutuhan daya, perlu dilakukan pengukuran kecepatan dan lebar serta kedalaman olah di samping penghitungan draft. Karena adanya fluktuasi yang lebar dalam hal draft dan kondisi tanah, bahkan pada satu lintasan yang pendek, perlu dibuat grafik pull terhadap jarak tempuh. Pengintegralan luasan di bawah kurva tersebut akan menghasilkan usaha total dan pull rerata. Kecepatan dapat dihitung dengan mengukur waktu tempuh sepanjang jarak tempuh, yang telah diukur atau yang secara otomatik tercatat, atau dengan generator tachometer yang digerakkan dari roda tanah.
           Jika dinamometer biasa disambungkan langsung pada persambungan antara peralatan dan traktor, gaya yang terukur menunjukkan total pull bukannya suku draft. Dalam hal itu sudut tegak antara garis pull dengan arah mendatar dan sudut datar antara garis pull dan arah gerak harus diukur sehingga draft dapat dihitung dari pull. Zoerb menulis tentang dinamometer penara regangan sambung langsung yang penaranya dilekatkan pada poros tegak yang ditopang oleh 2 bantalan bola (yang bekerja sebagai balok sederhana) dengan susunan sedemikian sehingga penara hanya akan mengukur suku draft dari pull. Dengan mencatu rangkai jembatan penara regangan tersebut dari tegangan yang berasal dari generator tachometer, dapat diperoleh pembacaan daya secara langsung.
         Darft bajak umumnya dinyatakan dalam newton per cm2 irisan olah. Draft semacam ini digawarkan dalam pasal 1.6 sebagai draft spesifik. Pada beberapa alat, misalnya penanam, dapat dipakai satuan kilonewton per larik. Untuk kebanyakan peralatan olah tanah lain, draft biasanya dinyatakan dalam kilonewton per meter lebar, kadangkala juga dengan menerangkan kedalaman olahnya. Kisaran khas draft peralatan disajikan pada tabel 1.

N. Pengukuran Gaya Gandeng pada Peralatan Gendong dan Semi Gendong
          Draft dapat diukur dengan pemasangan penara regangan pada sisi depan dan belakang pada pasak melintang yang dijulurkan, yang menyangga ujung depan sambungan pada gandengan 3 titik. Balok sederhana, bukannya balok julur, dapat dipakai pada titik gandengan atas. Empat penara pada setiap penumpu ditempatkan secara akurat sedemikian sehingga dapat menangkap hanya momen lengkung pada bidang yang mendatar. Pembacaan tunggal untuk draft dapat diperoleh dengan menyambungkan keluaran dari ketiga rangkai jembatan (satu rangkai per penyangga) secara sejajar, atau dengan menyambungkan semua penara ke dalam satu rangkaian jembatan. Pengukuran perbedaan antara momen lengkung pada 2 bagian untuk masing-masing balok penyangga, sebagaimana diterangkan pada pasal 1.5, menghilangkan pengaruh momen yang disebabkan oleh gesekan dalam sambungan bantalan bola. Scholtz mengecilkan pengaruh gesekan bantalan bola dengan membuat balok julur gandengan bawah sepanjang 165 mm (terhadap titik pusat bola). Pengukuran momen lengkung hanya dilakukan pada satu irisan pada masing-masing balok.
          Sistem pasak-gandengan untuk pengukuran draft hanya cocok jika peralatan tidak disangga sama sekali oleh sambungan pengangkat gandengan, atau jika gaya sambungan pengangkat dan sudutnya terukur. Oleh karena sambungan pengangkat tidak tegak (Gb 1.7), setiap gaya yang terdapat di dalamnya akan memiliki suku membujur yang akan mempengaruhi tanggapan dari balok transduser pada gandengan bawah.   Gaya pada sambungan pengangkat dapat diukur menggunakan transduser tipe cincin (Gb 1.6) serta menggabungkannya ke dalam pembacaan tunggal. Sudut gandengan pengangkat pada bidang tegak membujur harus juga diketahui untuk menentukan koreksi terhadap pembacaan draft.
          Jika suku gaya membujur, tegak, dan menyamping yang bekerja pada peralatan harus dihitung semua, harus dibuat pengukuran secara bersamaan terhadap
1.    gaya sumbu dan momen lengkung pada 2 arah pada kedua gandengan bawah (diukur di bawah gandengan pengangkat),
2.    gaya sumbu pada gandengan atas, dan
3.    arah ketiga gandengan.
Penara regangan dapat dipasang secara langsung pada gandengan bawah atau pada gandengan langsung yang disesuaikan, yang memungkinkan diperolehnya tanggapan yang memadai pada ketiga arah. Susunan yang lebih peka terdiri atas gandengan khusus yang menyalurkan gaya sumbu dan momen lengkung melalui balok julur yang tegak lurus terhadap poros gandengan, dengan mempergunakan prinsip pengurangan momen lengkung ganda (pasal 1.15) pada masing-masing dari ketiga arah suku gaya. Susunan ini ditunjukkan pada gambar 1.7. Pada gandengan atas, digunakan transduser gaya tipe cincin.

O. Kebutuhan Tenaga dan Pemecahan Tanah
           Sebagaimana ditunjukkan pada gambar 1.4, tenaga yang dibutuhkan untuk pemecahan tanah tergantung pada derajat penghancuran yang diinginkan. Jumlah tenaga yang dibutuhkan untuk menghasilkan suatu tingkat penghancuran tertentu bergantung terutama pada kekuatan tanah dan efisiensi penggunaan tenaga oleh alat. Kekuatan tanah tergantung pada watak alami tanah dan kondisi fisikanya. Tanah lempung memiliki kebutuhan tenaga pecah yang lebih tinggi dibanding tanah pasir atau geluh. Iklim, cara tanam, cara budidaya, dan faktor-faktor lain mempengaruhi kondisi fisika tersebut. Untuk tanah tertentu, kebutuhan tenaga akan bertambah dengan bertambahnya rapat curah, sebagaimana dilukiskan pada gambar 1.8.
          Kekuatan dari tanah yang lembab pada awalnya, akan naik secara cepat jika tanah tersebut mengering, khususnya pada tanah lempung dan tanah geluh lempungan, sehingga akan juga meningkatkan kebutuhan tenaga penghancuran. Pada alat yang memiliki permukaan yang luas yang bersinggungan dengan tanah, naiknya gesekan pada tahap adhesi akan menaikkan kebutuhan tenaga jika tanah terlalu basah. Oleh karena itu, penjadwalan pekerjaan olah tanah sedemikian sehingga dapat dilaksanakan pada kandungan lengas optimum dapat merupakan masalah penting dalam kaitannya dengan pengecilan kebutuhan tenaga. Pada daerah kering, pemberian air sebelum olah tanah bisa mengurangi kebutuhan daya dan atau menaikkan derajat penghancuran. Olah tanah kedua hendaknya dilaksanakan sebelum bongkahan tanah memiliki waktu yang cukup untuk mengering.
        Kedalaman olah, lebar olah, bentuk alat (termasuk tepi pemotongnya), penyusunan alat dan kecepatan jalan adalah faktor yang dapat mempengaruhi draft dan efisiensi pemanfaatan tenaga pada kondisi tanah tertentu. Pengaruh parameter tersebut berbeda-beda pada berbagai jenis alat yang berbeda dan pada berbagai kondisi tanah yang berbeda. Pada saat menghitung pengaruhnya terhadap draft, pengaruh masing-masing terhadap tingkat penghancuran harus juga dipertimbangkan. Kadang-kadang sedikit penambahan pemecahan tanah dianggap telah cukup memadai untuk menghindari banyak berkurangnya efisiensi pemanfaatan tenaga. Pertanyaan yang harus diajukan kemudian adalah apakah meningkatnya penghancuran tersebut menguntungkan pada situasi tertentu.
          Pada bajak gancu, draft spesifik rerata pada olah tanah pertama umumnya menunjukkan peningkatan kecil atau cukupan dengan meningkatnya kedalaman, terutama pada tanah berat. Uji lapang kadang menunjukkan kenaikan besar pada kedalaman di bawah kedalaman olah normal karena adanya keragaman kondisi tanah (misalnya adanya lapisan terpadatkan). Pengaruh kedalaman terhadap draft spesifik bajak singkal dipengaruhi oleh bentuk dan ukuran, akan dibahas pada bab 2. Penempatan roda, garit, atau piranti samping lain secara tak tepat, yang sehingga mengganggu pola patahan tanah normal, dapat menaikkan draft. Bentuk dan arah alat merupakan faktor penting berkaitan dengan draft. Masalah tersebut akan dibahas pada bab yang menerangkan masing-masing tipe implemen.
           Gill dan McCreery melakukan uji pada bagian mata bajak singkal yang lebarnya 51, 102, 152, dan 203 mm, dengan lebar pemotongan 25 sampai 203 mm pada tanah geluh lempung debuan di Laboratorium Peralatan Olah Nasional. Draft spesifik untuk pemotongan 51 mm dan 25 mm ialah 40 % dan 140 % lebih tinggi dibanding rerata untuk pemotongan 102, 152, dan 203 mm. Namun diameter massa rerata bongkah menurun dari 218 sampai 38 mm jika lebar pemotongan dikurangi. Faktor pemanfaatan tenaga, didasarkan pada metoda jatuh-remuk (pasal 1.14) meningkat dari 0,14 pada pemotongan 203 mm sampai 0,65 pada pemotongan 51 mm dan 0,79 pada pemotongan 25 mm. Pengujian terhadap bajak piringan 66 cm dengan pemotongan 25 mm sampai 203 mm menghasilkan draft spesifik yang lebih tinggi pada pemotongan 25 mm dan 51 mm, namun tidak banyak perubahan faktor pemanfaatan tenaga pada seluruh kisaran lebar.
            Berbagai pengujian tersebut memperlihatkan prinsip penggunaan potongan kecil pada tanah yang mampat untuk memperoleh fragmentasi maksimum, serta menghasilkan perkiraan bahwa metoda yang paling efisien untuk menghasilkan diameter massa rerata bongkah tertentu ialah dengan mengenakan gaya dengan cara sedemikian sehingga pemecahan tanah terjadi dalam satu langkah sekaligus. Pada cara yang dikerjakan sekarang ini, dipakai cara yang berlawanan, yaitu massa tanah dihancurkan dengan pengerjaan olah tanah yang berturutan. Peralatan yang digunakan pada tanah gembur sering hanya memindahkan bongkah tanpa terlalu banyak menambah tingkat peremukan.
           Efek pembajakan yang diikuti oleh 4 kombinasi olah tanah kedua telah diamati pada uji lapang yang dilakukan pada 7 kombinasi tanah dan kondisi tanaman sebelumnya yang berbeda-beda. Pada 4 lapang yang semua olah tanah untuk lapang khususnya dikerjakan dalam perioda 3 jam, diameter massa rerata bongkah tanah setelah pembajakan berkisar antara 33 mm 61 mm. Pembajakan menggunakan piringan setelah singkal mengurangi ukuran bongkah dengan 20 35 % namun pemakaian piringan berikutnya, atau penggaruan setelah pembajakan piringan, biasanya tak lagi memiliki efek berarti terhadap rerata ukuran bongkah.

P. Pengaruh Kecepatan terhadap Draft
           Menambah kecepatan maju akan menaikkan draft pada kebanyakan alat olah tanah, terutama karena percepatan yang lebih besar terhadap tanah yang terpindah jauh. Percepatan tanah meningkatkan draft sedikitnya karena 2 alasan, pertama karena gaya percepatan menaikkan beban normal pada permukaan yang bersinggungan dengan tanah, yang oleh karenanya menaikkan tahanan gesek, dan kedua karena adanya tenaga kinetik yang dipindahkan ke tanah. Oleh karena gaya percepatan sebanding dengan kuadrat kecepatan, dan karena draft juga mencakup suku yang pada dasarnya tidak tergantung pada kecepatan, menjadi nalarilah untuk menyatakan hubungan antara kecepatan dan draft dengan persamaan berbentuk

Ds = Do + K S2 . . . . . . . . . . . . (1.3)

dengan
Ds = draft pada kecepatan S
Do = suku statika draft, independen terhadap kecepatan
S = kecepatan maju
K = tetapan yang nilainya tergantung pada jenis rancangan alat serta pada kondisi tanah.

           Besarnya pengaruh kecepatan terhadap draft tergantung pada besar relatif suku yang tak bergantung pada kecepatan dan suku yang meningkat jika kecepatan meningkat, serta dipengaruhi oleh jenis dan rancangan alat serta oleh kondisi dan jenis tanah. Sebagai contoh, terdapat hasil uji yang menunjukkan bahwa penambahan kecepatan dari 4,8 km/jam menjadi 9,6 km/jam menaikkan draft sebesar 90 % dan 40 % pada bajak piringan pada dua jenis tanah yang berbeda, dengan rerata sebesar 50 % untuk bajak singkal lazim pada satu jenis tanah dan sebesar 15 % pada bajak tanah bawah.

Q.  Pengkajian Berskala Model
          Uji lapang alat olah tanah terpengaruhi oleh keragaman alami kondisi tanah. Penggunaan rinjing tanah yang besar untuk uji alat dengan ukuran sebenarnya memerlukan modal yang mahal untuk peralatan yang sangat khusus. Pendekatan lain yang menawarkan kemurahan, kenyamanan dan penguasan kondisi yang bagus ialah penerapan prinsip simulasi dalam uji laboratorium alat olah tanah berukuran model. Model alat telah digunakan dalam banyak bidang keteknikan, namun hanya sejak kira-kira tahun 1966 terdapat minat yang besar dalam pengkajian model terhadap alat olah tanah.
    Capaian Umum Uji Model Ialah
1.    untuk dapat memprakirakan unjuk kerja sistem prototipe (dengan ukuran sebenarnya) dari nilai yang terukur pada sistem yang kecil dan relatif murah, atau
2.    untuk memperoleh pemahaman terhadap sifat, besar, dan efek parameter fisika sistem tersebut.
Pengkajian model yang diperkecil didasarkan pada konsep kesamaan antara sistem prototipe dan model, dengan kaidah-kaidah fisika yang sama yang mengatur kedua sistem tersebut.
           Dua sistem akan menampilkan kelakuan yang mirip jika dicapai kemiripan geometri, kinematika, dan dinamika. Untuk mendapatkan kemiripan geometri merupakan hal yang relatif sederhana. Untuk kemiripan dinamika, nisbah seluruh gaya yang mempengaruhi sistem harus sama pada model dan pada prototipe. Masalahnya adalah mengenali dan menentukan semua gaya itu. Kesamaan kinematika biasanya akan tercapai jika kesamaan geometri dan dinamika telah tercapai.
          Langkah pertama dan terpenting dalam merencanakan kajian model ialah pencirian semua variabel fisika yang dapat diukur, yang jika dipadukan secara benar akan secara lengkap menjelaskan gejala fisika yang dikaji. Kemudian prinsip analisis matra diterapkan untuk mengelompokkan variabel tersebut menjadi serangkai besaran yang independen dan tak bermatra, yang digunakan sebagai dasar untuk perancangan alat.
Jika telah diperoleh pembuatan skala yang benar pada semua faktor yang relevan, prakiraan yang bagus terhadap kinerja sistem prototipe dapat diperoleh dengan semata mengalikan kinerja model dengan faktor pengali yang sesuai. Biasanya terdapat unsur yang tak terskala. Unsur tersebut akan mengakibatkan ketaksamaan atau distorsi yang perlu dipertimbangkan. Menskala sifat-sifat tanah adalah salah satu masalah utama.
           Usaha cara lain untuk menentukan dan mengukur seluruh sifat tanah sehingga dapat diskala ialah menggunakan tanah yang sama untuk prototipe dan model. Penyimpangan yang muncul kemudian dihitung secara empiri dengan mengamati kecenderungan hasil yang diperoleh dengan model dengan beberapa ukuran (memiliki faktor pengali yang berbeda) lalu membuat faktor penduga untuk menghilangkan efek penyimpangan.

R. Penelitian terhadap Alat Olah Tanah Sederhana
          Pada tahun-tahun belakangan ini usaha penelitian yang banyak telah dilakukan untuk pengujian alat olah tanah berbentuk sederhana sebagai cara untuk mengkaji prinsip dasar reaksi tanah terhadap gaya yang mengenainya. Alat tersebut biasanya berujud lempeng datar yang dijalankan melalui tanah dengan posisi tegak (dengan sudut angkat 90o) ataupun dengan posisi miring dengan sisi bawahnya di depan (dengan sudut angkat tajam). Lempeng-lempeng yang lebarnya 25 100 mm biasanya dipakai sebagai gerigi garpu dengan bagian lebar penuhnya mencuat ke atas permukaan tanah. Lempeng lebar (ada yang sampai 76 cm) lebih sering dibenamkan dan dipakai pada sudut angkat kurang dari 45o untuk mempelajari gerakan tanah ketika terangkat. Uji dengan alat sederhana dilakukan di lapang, di rinjing lapang atau di rinjing ruang dengan berbagai ukuran.
 

ATASI MASALAH GULMA TANAMAN KEDELE PADA SISTIM TANAM TANPA OLAH TANAH (TOT) DENGAN MESIN PENYIANG TIPE CAKAR  PUTAR



           Penanaman kedelai dengan sistem Tanpa Olah Tanah (TOT) sering dilakukan petani, karena dengan sistem ini tidak diperlukan biaya pengolahan tanah dan juga penanaman dapat segera dilakukan setelah musim tanam padi. Dalam kenyataannya karena tidak diolah maka gulma, khususnya dari golongan gramineae (rumput-rumputan) akan segera tumbuh sebelum bibit kedelai tumbuh tinggi. Kalau ini dibiarkan, maka gulma tersebut akan mendominasi pertumbuhan kedelai, sehingga berpengaruh terhadap pertumbuhan dan produksi.
Untuk menghindari kondisi seperti ini biasanya petani mulai melakukan penyiangan setelah tanaman kedelai berumur 15 hari dengan cara mencangkul gulma yang tumbuh diantara tanaman kedelai.  Pekerjaan ini memerlukan biaya dan tenaga yang cukup besar, sehingga sistim penanaman TOTyang bertujuan untuk menghemat biaya pengolahan tanah tidak akan efektif.
        Kelompok tani “ Sari Makmur “ merupakan salah satu kelompok tani yang sebagian besar anggota kelompok taninya dalam menanam kedelai menerapkan sistim tanam TOT. Kendala utama pada sistim ini adalah munculnya gulma sebelum tanaman kedelai tumbuh tinggi. Sehingga kalau gulma ini dibiarkan,  maka akan menggangu pertumbuhan bibit kedelai. Dengan demikian penyiangan gulma pada sistim Tanam TOT harus dilakukan. Penyiangan gulma ini dilakukan dengan memborongkan dengan dengan biaya  sekitar Rp. 350.000,-/ha.
          Dengan pertimbangan seperti tersebut di atas maka keberadaan alat penyiang gulma tanaman kedelai pada sistim tanaman TOT akan sangat diharapkan oleh petani untuk mengoptimalkan pertumbuhan tanaman sehingga hasil panen akan meningkat.

 PERUMUSAN MASALAH
    Penanaman kedelai dengan sistim tanam TOT mempunyai kelemahan yaitu:
a.    Gulma tumbuh subur sebelum tanam  kedelai tumbuh tinggi sehingga kalau dibiarkan akan mengganggu pertumbuhan tanamant kedelai
b.    Pemupukan tanaman akan kurang efektif apabila dengan tumbuhnya gulma disekitar tanaman.
c.    Penyiangan gulma memerlukan biaya sekitar Rp. 350,000,-/ha   

Penyiangan gulma yang dilakukan secara manual mempunyai kelemahan yaitu:
a.    Penyiangan membutuhkan tenaga yang banyak sekitar 3 – 4 orang dengan ongkos borongan Rp. 350.000,-/ha
b.    Penyiangan kurang bersih
c.    Waktu penyiangan cukup lama sekitar 5 hari
d.    Melihat kondisi tersebut diatas maka keberadaan alat penyiang gulma tanaman Kedelai sangat diharapkan oleh para petani untuk dapat meningkatkan hasil panennya.


TINJAUAN PUSTAKA

Gulma
         Gulma adalah tumbuhan yang tumbuhnya salah tempat. Sebagai tumbuhan, gulma selalu berada disekitar tanaman yang dibudidayakan dan berasosiasi dengannya secara khas. Gulma tumbuhan yang mudah tumbuh pada setiap tempat yang berbeda-beda, mulai dari tempat yang miskin nutrisi sampai yang kaya nutrisi. Sifat inilah yang membedakan gulma dengan tanaman yang dibudidayakan. Kemampuan gulma mengadakan regenerasi besar sekali, khususnya pada gulma perennial. Gulma perennial dapat menyebar dengan cara vegetatif. Luasnya penyebaran karena daun dapat dimodifikasikan , demikian pula pada bagian-bagian lain. Disamping itu, gulma juga dapat membentuk biji dalam jumlah banyak sehingga gulma cepat berkembang biak.
       Secara fisik, gulma bersaing dengan tanaman budidaya untuk ruang, cahaya dan secar kimiawi untuk air, nutrisi, gas-gas penting, dan dalam peristiwa allelopati. Persaingan dapat berlangsung bila komponen yang dibutuhkan oleh, baik gulma maupun tanaman budidaya, berada pada jumlah yang patut diperebutkan (Adisarwanto T.,1999).
Penanaman Kedelai
       Ada dua macam cara yang biasa dipraktekkan para petani dalam menanam Kedelai, yaitu dengan menabur dan membuat tugalan. Menanam dengan cara menabur mengandung beberapa kelemahan, antara lain pertumbuhan tanaman tidak seragam dan tidak merata, sebagian benih dapat tumbuh pesat, yang lain kerdil, bahkan ada pula yang sama sekali tidak tubuh. Disamping itu ada tanaman yang tumbuh mengelompok, sebaliknya ada pula tanaman yang tumbuh terpisah. Kelemahan lain ialah bahwa kebutuhan bibit sangat banyak. Kelebihan menanam dengan cara tugalan adalah jarak tanam bisa diatur, sehingga jumlah biji yang dibutuhkan dapat diperhitungkan sebelumnya, pertumbuhan tanaman seragam.
Jarak tanam pada penanam dengan membuat tugalan berkisar antara 20 – 40 cm. jarak tanam hendaknya diatur, agur tanaman memperoleh raung tumbuh yang seragam dan mudah disiangi. Jarak tanam Kedelai tergantung pada tingkat kesuburan tanah dan sifat tanaman yang bersangkutan. Pada tanah yang subur, jarak tanam lebih renggang, dan sebaliknya pada tanah tandus jarak tanaman dapat dirapatkan. Jarak tanam pada penanam benih Kedelai berdasarkan tipe pertumbuhan tegak dapat diperpendek, sebaliknya pada penanaman benih dengan tipe pertumbuhan agak condong (batang bercabang banyak) jarak tanam diusahakan agak panjang, supaya pertumbuhan tanaman yang satu tidak terganggu tanaman yang lain. 
Pemeliharaan Kedelai
      Usaha pemeliharaan sebaiknya sejak awal, dimulai dengan pemeliharaan tanah sebelum biji Kedelai ditanam, sebab apabila tanah yang telah diolah itu dibiarkan selama kurang lebih dua minggu, kemungkinan besar tanah hasil olahan tadi sudah ditumbuhi guma (tumbuhan liar) yang biasanya mulai tumbuh 10 – 15 hari setelah pengolahan tanah. Oleh karena itu, pemeliharaan tanah mutlak perlu dilakukan sebaik-baiknya. Dalam pemeliharaan tanaman Kedelai beberpa hal yang perlu diperhatikan ialah: penyiangan
Penyiangan Gulma Kedelai
      Menyiangi berarti mencabuti rumput atau tanaman penganggu lain, kemudian membenamkannya ke dalam tanah agar tidak dapat tumbuh lagi. Rumput-rumput yang tidak disiangi akan sangat merugikan karena:
merintangi perkembangan akar dan bakal buah
menghisap garam-garam mineral ataupun pupuk
menghisap air dari dalam tanah
mengganggu masuknya sinar matahari dan pengolaan.
Penyiangan pertama dilakukan sebelum biji ditanam agar pada saat biji ditanam dapat tumbuh dan tidak terganggu akar-akar rumput. Tanaman Kedelai yang baru tumbuh sangat peka terhadap lingkungan seperti gangguan gulma, hujan lebat, hama dan sebagainya.
    Penyiangan berikutnya dilakukan setelah tanaman berumur 3 – 4 minggu, sebab pada saat itu biasanya rumput telah tumbuh lagi memenuhi areal tanaman. Penyiangan yang baik dapat dilakukan sampai ke akar-akarnya, dapat pula disertai dengan mendangir, yakni menggemburkan tanah dengan cara mengaduk dan membolak-balik tanah. Pendangiran tanah perlu dilakukan agar tanah yang telah memadat akibat hujan lebat menjadi gembur dan lembab kembali sehigga akar dapat berkembang dengan leluasa dan peredaran udara serta air tidak terhalang.

Alat Penyiang
     Penyiangan biasanya dilakukan secara mekanis, yakni dengan membongkar gulma dengan menggunakan cangkul atau brujul (alat untuk melubangi tanah, berbentuk seperti garu, ditarik oleh ternak). Penyiangan dengan menggunakan cangkul pada umumnya lebih baik karena dengan cara ini penyiangan dapat dilakukan dengan teliti meskipun hasilnya sedikit dan memakan banyak waktu. Sebaliknya penyiangan dengan menggunakan brujul lebih cepat, tetapi hasilnya kurang baik karena tanaman sering rusak terinjak-injak oleh ternak yang menarik brujul. Kalau gulma yang tumbuh sangat banyak, perlu dilakukan penyiangan ketiga yakni saat Kedelai berumur 60 hari. Penyiangan tidak boleh dilakukan waktu Kedelai sedang berbunga karena akan mengakibatkan bunga rontok.

METODE PELAKSANAAN PROGRAM

Studi pustaka dan observasi lapang
Dalam merekayasa mesin penyiang gulma tanaman kedelai diperlukan studi pustaka mengenai :
a.    Teknik budidaya tanaman kedelai sistim tanam TOT meliputi : cara penanaman, pemupukan, pengairan, penyiangan dan pemanenan.
b.    Sifat-sifat dan jenis gulma tanaman Kedelai
c.    Teknik penyiangan meliput: cara penyiangan, macam peralatan penyiangan.
d.    Teknik perancangan alat dan mesin pertanian khususnya mesin penyiang gulma.
Studi Lapang yang dilakukan adalah:
       Mengamati pertumbuhan gulma pada tanaman Kedelai mulai dari penanam sampai panen. Mengamati cara penyiangan gulma yang dilakukan secara manual. Mengamati peralatan yang dipergunakan untuk penyiangan. Rancang Bangun Mesin Penyiang Gulma untuk Tanaman Kedelai 
Mesin penyiang gulma didesain untuk tanaman Kedelai dengan jarak tanaman membujur antara 40 cm sampai 60 cm. Kerja mesin penyiang ini menggunakan sistim cakar dengan pisau cakar berderet pada sebuah as. Dengan sistim ini diharapkan gulma akan tercabut sampai keakarnya. Tenaga penggerak untuk memutar pisau menggunakan motor bensin 5,5 HP sedangkan untuk berjalan menggunakan tenaga dorong manusia. Gambaran mesin penyiang gulma untuk tanaman kedelei secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 3.
Mesin penyiang gulma untuk tanaman kedelei yang dibuat ini terdiri dari beberapa bagian utama yaitu:
      
       Unit Pencakar Gulma
Unit ini sangat menentukan keberhasilan penyiangan gulma untuk itu pembuatan unit ini sangat diperhatikan. Komponen utama terdiri dari pisau cakar dan as. Pisau cakar terbuat dari bahan baja dengan bentuk modifikasi dari pisau bajak rotary. Jumlah pisau cakar sebanyak 5 buah dengan jarak masing-masing 10 cm. As yang digunakan besi as diameter ¾ dim yang digerakkan dengan sistim transmisi rantai.
Unit Transmisi
        Transmisi yang digunakan untuk menggerak pisau cakar menggunakan sistim rantai diharapkan tidak akan ada slip tenaga. Untuk keamanas motor penggerak sudah terdapat didalam sistim tramisi motor itu sendiri. Rantai yang digunakan ukuran kecil untuk mengurangi beban motor terlalu besar.
Unit Roda
    Untuk dapat berjalan mesin penyiang ini dilengkapi roda jalan dengan diameter disesuaikan dengan bentuk rangka sehingga pisau cakar dapat menyentuh tanah. Roda depan didesain dengan diamter yang besar untuk melancarkan jalanya mesin karena lahan yang tidak rata. Sedangkan roda belakang hanya berfungsi untuk penyangga dan sebagai pengendali. Roda depan terbut dari besi beton dengan ditambah sirip-sirip roda untuk menopang bebeang mesin. Tenaga untuk berjalan berasal dari tenaga dorong manusia, sehingga tidak ada sistim transmisi ke unit ini.
Unit Tenaga Penggerak
        Tenaga penggerak menggunakan motor bensin 5,5 HP. Daya ini diharapkan sudah aman untuk menggerak pisau cakar untuk melakukan penyiangan pada kondisi tanah sawah ataupun tegal.
Unit Rangka
        Rangka dirancang seergonomis mungkin sehingga dapat memberikan kenyamanan dalam melakukan penyiang gulma. Rangka ini dibuat untuk menopang motor penggerak, pisau cakar, sistim transmisi, roda  dan batang pendorong. Rangka terbuat dari besi siku dan pipa air disesuaikan dengan kebutuhan.

(Amal Bahariawan, S. TP. M.Si, 2009)
                                               ALAT PENGUPAS KANG TANAH



1.1.    Latar Belakang

Indonesia adalah salah satu negara yang memiliki sumberdaya alam berupa lahan yang relatif cukup luas dan subur. Dengan iklim, suhu dan kelembaban yang cocok untuk kebutuhan pertumbuhan tanaman pangan pokok, maka hampir seluruh tanaman pangan pokok tersebut (biji-bijian, umbi-umbian dan kacang-kacangan asli Indonesia) dapat tumbuh dengan relatif baik.  Salah satu jenis tanaman pangan yang sangat dibutuhkan oleh sebagian besar penduduk Indonesia adalah tanaman kedelai (Glysine max (L) Merril).

Dalam kehidupan masyarakat kita, kedelai telah dikenal sejak lama sebagai salah satu tanaman sumber protein nabati dengan kandungan 39% - 41% yang diolah menjadi bahan makanan, minuman serta penyedap cita rasa makanan, misalnya yang sudah sangat terkenal adalah tempe, kecap, tauco dan tauge.  Bahkan diolah secara modern menjadi susu dan minuman sari kedelai yang dikemas dalam karton khusus atau botolan.

Sebagai bahan makanan kedelai sangat berkhasiat bagi pertumbuhan dan menjaga kondisi sel-sel tubuh.  Kedelai banyak mengandung unsur dan zat-zat makanan penting seperti protein, lemak, karbohidrat dan Selain sebagai sumber protein, makanan berbahan kedelai dapat dipakai sebagai penurun kolesterol darah yang dapat mencegah penyakit jantung. Kedelai juga berfungsi sebagai anti-oksidan dan dapat mencegah penyakit kanker.

Namun pada dasarnya upayah untuk meningkatkan kualitas hasil produksi masih mengalami kendala yaitu pada proses pengupasan kulit ari kacang kedelai masih banyak yang dilakukan dengan menggunakan cara yang klasik/tradisional yaitu dengan merendam/merebus dan menginjak-injak dalam suatu wadah/karung, hal ini sangat merugikan karena dengan kacangnya terbagi dua atau bahkan dapat hancur karena tekanan yang diberikan pada kacang tidak tetap. Disisi lain hasil pengupasannyapun terbatas dan sangat bergantung pada kemampuan manusianya dan cara tersebut juga membuat hasil makanan yang dihasilkan kurang hygienis.

Atas dasar tersebut, maka kebutuhan akan mesin pengupas kulit ari kacang kedelai merupakan kebutuhan dimana alat tersebut harus sederhana dan mudah dalam pengoperasiannya, oleh sebab itu harus dirancang sebuah mesin yang memiliki daya guna dan hasil guna yang optimal.


TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Landasan Teori
    Kedelai adalah makanan yang bergizi yang dikenal di Indonesia sejak abad ke 17, dimana kedelai dikenal sebagai budidaya makanan dan pupuk hijau. Sampai saat ini banyak ditanam didataran rendah yang tidak mengandung banyak air, seperti di pesisir utara Jawa Timur, Jawa Tenah, Jawa Barat, Gorontalo, Sulawesi Tenggara, Lampung, Sumatra Selatan dan Bali.
    Saat ini dari kacang kedelai dapat di buat berbagai makanan seperti tahu, tempe, kecap, tauco, bahkan dapat pula di buat susu dan sari kedelai yang kemudian dikemas. Kendati demikian kita sampai saat ini masih mengimpor kedelai karena produksi pertanian kita masih kurang.
    Biji kacang kedelai terbagi atas dua bagian yaitu: kulit biji (testa) dan janin (embrio). Kulit biji ini beragam warna ada yang kuning, hijau, coklat, hitam atau campuran diantara warna-warna tersebut.kulit biji tersebut terdiri dari tiga lapisan sel.sementara itu janin terdiri dari kutiledon, plumula, dan poros hipokotil-bakal akar. Kutiledon merupakan bagian terbesar dari biji kedelai, berisi bahan makanan yang sebagian besar terdiri dari protein dan lemak. Biji kedelai berkeping dua terbungkus kulit biji, Bentuknya pada umumnya bulat lonjong, tetapi ada juga yang agak bundar atau bulat pipih dengan besar dan bobot biji kedelai antara 5-30 gr untuk bobot 100 butir.
    Sifat kacang kedelai mampu menyerap air cukup banyak dan dapat menyebabkan beratnya naik menjadi dua kali lipat, dengan sifat biji yang keras dan daya serap air tergantung ketebalan kulit. Kulit inilah yang ingin dikupas secara mekanis dengan semaksimal mungkin tidak membelah kedelai apalagi merusak kedelai. Sehingga mutu dari kacang kedelai baik dengan bentuk yang baik dan tetap utuh.

2.2     Mekanisme Kerja Mesin
    Untuk mengupas kulit ari kacang kedelai yang cukup banyak dengan waktu yang singkat maka di perlukan alat yang dapat memenuhi permintaan diatas. Jika pengupasan tersebut dilakukan secara manual, maka akan memakan waktu yang cukup lama dan tenaga manusia yang cukup besar.
    Prinsip pengupasan biji kacang kedelai tersebut menggunakan dua buah rol, dimana putaran antara rol yang satu dengan yang satu lagi berbeda, dan salah satu dari rol ini bisa di atur jaraknya dengan rol yang berputar sesuai dengan ukuran biji kacang kedelai yang akan dikupas. Rol ini digerakan oleh sebuah motor yang menggunakan sebuah daya transmisi daya pully dan belt. Mekanisme ini sederhana sekali dan dapat mengupas kulit ari biji kacang kedelai dengan hasil yang cukup baik dan resiko cacat yang kesil. Selain itu mesin ini murah dalam proses pembuatannya.
    Alat ini digerakan oleh sebuah elektro motor yang akan menggerakan mekanisme pengupas dengan menggunakan belt. Dengan berputarnya pully pengupas tersebut, maka rol pengupas akan bergerak dan biji kacang kedelai yang ada pada hopper akan ikut masuk kedalam  mekanisme pengupas. Dengan masuknya biji kacang kedelai kedalam mekanisme pengupas tersebut, maka akan terjadi gesekan antara rol dengan biji kacang kedelai yang berakibat terkupasnya kulit ari kacang kedelai tersebut.

METODOLOGI


3.1     Tempat dan Waktu
    Rencana pelaksanaan TA (Tugas Akhir) dilaksakan mulai bulan Desember 2009, sedangkan pembuatan alat dilakukan di Bengkel Logam POLITEKNIK NEGERI JEMBER Jalan Mastrip Kotak Pos 164, Telp (0331) 333532, Fax. (0331) 333531 Jember 68101.

3.2     Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Adapun peralatan yang dipergunakan meliputi peralatan bengkel untuk rekayasa dan alat ukur yaitu :
a.    Mesin bubut
b.    Mesin las
c.    Mesin gerinda
d.    Mesin bor
e.    Penekuk plat
f.    Pemotong plat
g.    Meteran
h.    Penyiku
i.    Jangka sorong

3.2.2Bahan
    Bahan yang digunakan dalam perekayasaan mesin pengupas kulit ari ini adalah sebagai berikut :
a.    Besi Plat
b.    Besi Siku
c.    Besi Poros

3.3    Metode Perancangan
    Metode perancangan yang di pakai dalam perancangan alat ini adalah adalah metode yang disusun oleh Gerhardt Pahl dan Wolfgang Beitz yang dipaparkan dalam buku “Engineering Design” yaitu :
1.    Penjabaran Tugas (Clarification of The Task), yang meliputi pengumpulan informasi permasalahan dan kendala yang dihadapi. Disusul dengan persyaratan mengenai sifat dan performa yang harus dimiliki untuk mendapatkan solusi.
2.    Penentuan Konsep Perancangan (Conceptual Design), hal ini sebagai dasar pembuatan abstraksi dari permasalahan. Dilanjutkan dengan membuat struktur fungsi yang menggambarkan hubungan antara input, proses dan output.
3.    Perancangan Wujud (Embodiment Design) perancangan awal beserta elemen-elemennya.  Dimulai dengan pemilihan bahan,prosudur pembuatan rancangan, dan fungsi dari elemen-elemen yang ada.
4.    Perancangan Rinci (Detail Design) pada tahap ini adalah proses perancangan dalam bentuk gambar dalam artian gambar tersusun dan gambar jadi termasuk daftar komponen, spesifikasi bahan, dan lain-lain yang secara keseluruhan merupakan dokumen dalam pembuatan mesin atau produk.

3.4    Pengujian
3.4.1   Uji Fungsional
a. Hopper
Berfungsi sebagai penampung biji kacang kedelai yang akan dikupas sebelum masuk ke dalam rol pengupas. Hopper terbuat dari besi plat dengan tebal 2 mm.
b.Poros
Berfungsi sebagai tempat dudukan rol pengupas. Dan bahan yang digunakan untuk poros yaitu besi baja.
c. Rol pengupas
     Berfungsi sebagai pengupas kulit ari kacang kedelai.
d.Saluran Pengeluaran
    Berfungsi sebagai tempat keluaran biji kedelai yang telah di kupas. terbuat dari besi plat dengan tebal 2-3 mm.
e.Kerangka
Berfungsi sebagai tempat dudukan motor listrik dan semua komponen-komponen dari mesin pengupas kulit ari kacang kedelai. Bahan yang digunakan yaitu besi siku dengan ukuran 4 x 4 cm x 5 mm.
f. Motor listrik
Berfungsi sebagai penggerak dari rol pengupas kulit ari kacang kedelai.
g. Pully dan V-belt
Berfungsi sebagai penerus daya dari motor listrik ke poros yang akan memutar rol pengupas.

3.4.2 Uji Performent
a. Efisiensi Kerja
    Efisiensi kerja suatu alat atau mesin itu tergantung dari bagaimana suatu alat bekerja secara maksimal dan optimal. Untuk menghitung efisiensi kerja suatu alat dapat di cari menggunakan rumus sebagai berikut :

                                                                           Bahan input
                                                   Efisiensi  =                                 x 100 %               
                                                                              Bahan output


b.    Kekuatan dan besarnya diameter poros
    Dalam perencanaan sistem mekanisme ini poros yang direncanakan adalah dengan melihat suatu tingkat keamanan tertentu, dimana poros yang dirancang ini akan mampu menahan gaya-gaya yang terjadi. Maka dari itu perencanaan poros mengacu pada dasar perhitungan poros yang dikenai beban puntir murni. Oleh karena itu akan digunakan rumus sebagai berikut.

                                                                             5,1
                                                                 ds    =           x Kt  x Cb x T                                     
                                                                             τa

c.    Daya Motor
    Desain mesin yang akan dibuat menggunakan tenaga penggerak berupa electromotor. Sebelumnya harus kita ketahui seberapa besar daya motor yang diperlukan. Untuk mengetahui besarnya daya motor, torsi inersia untuk menggerakan mesin secara keseluruhan harus diketahui terlebih dahulu.
Besarnya daya motor yang diperlukan untuk memutar mekanisme pengupas dapat di hitung menggunakan rumus sebagai berikut :

d.    Kapasitas Kerja Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai
    Kapasitas mesin pengupas kulit ari kacang kedelai harus lebih banyak di bandingkan pengupasan yang dilakukan secara manual. Maka untuk menghitung besarnya kapasitas kerja dari mesin dapat di hitung menggunakan rumus :

                                                                           Mo - Mt
                                                                 Lp  = 
                                                                          t               


(Onyong Belen, 2010)

Sabtu, 13 Maret 2010

Metode Perancangan

HAMA BURUNG


1. Identifikasi Masalah
a) Banyaknya burung pengganggu padi
b) Sulitnya pengusiran burung
c) Padi rusak
d) Produksi padi menurun
e) Kurang efisiennya waktu untuk penanganan
f) Butuh tenaga kerja/petani
g) Tingginya kejerihan petani

2. Penyelesaian (brain strorming)
a) Pengusiran burung
b) Penangkapan

3. Pembangkitan ide
a) Burung diusiran
1) Takut peda alat yang kita buat
2) Burung tidak kembali
3) Meminimalkan pemakanan padi
4) Produksi padi tidak terganggu

b) Burung ditangkap
1) Burng tertangkap
2) Burung tidak mengganggu padi
3) Burung dimanfaatkan untuk dijual

4. Penggalian kemungkinaan
a) Pengusiran
1) Dengan suara
2) Dengan gerakan
3) Dengan suara dan gerakan

b) Penangkapan
1) Dengan jaring
2) Dengan getah
3) Dengan pemikat
4) Dengan ditemabak
5) Dilepar

1. Pendekatan yang terpilih
Ø Penangkapan
· Suara > dengan bambu yang diberi lubang, aqua yang di putar oleh kincir, elektronik (rekaman suara denegan gelombang sonik)
· Gerakan (gaya sentripugal)< dengan mengikat tali.
· Gerakan dan suara< dengan mengunakan tali yang di ikat pada bambu, kincir dengan diberi orang-orangan sawah dan pluit atau aqua yang diikat sehingga menimbulkan bunyi.

2. Membuat model/ proto tipe


3. Penghalusan desain

Probabilities Material Transmission system Transfort mekanisem
PENGUSIR BURUNG Bambu dan kayu Gear pinyon Energi angin


Keterangan komponen
1) Kincir dari kayu
2) Gear pinyon untuk meneruskan putaran kincir n merubahnya
3) Bearing
4) Tali tambang/kawat
5) Tiang dari bamboo
6) Orang-orangan sawah yang ditempatkan pada bambu
7) Pegas