[Video] Komputer analog Lord Kelvin

• Prinsip kerja komputer analog yang dibuat pada abad ke-19 untuk memprediksi ketinggian permukaan laut

• Permukaan laut dipengaruhi oleh elemen-elemen yang berubah secara periodik, seperti siklus matahari dan bulan, serta eksentrisitas orbit bulan.

• Menurut teorema Fourier, fungsi periodik dapat dinyatakan sebagai jumlah fungsi sine dan cosine, tetapi menguraikan fungsi periodik menjadi sine dan cosine membutuhkan perhitungan yang sangat banyak.

→ Untuk menguraikan grafik ketinggian permukaan laut yang periodik menjadi sine dan cosine, diperlukan proses integral dengan membagi grafik menjadi interval-interval kecil lalu menghitung luasnya. Jika fungsi periodik terdiri dari puluhan fungsi sine dan cosine, maka integral numerik harus dilakukan puluhan kali secara manual.

• Selain itu, dibutuhkan cara untuk menjumlahkan kembali banyak fungsi sine dan cosine tersebut lalu menampilkannya sebagai satu grafik.

→ Masing-masing fungsi sine dapat direpresentasikan dengan roda yang berputar pada kecepatan tetap, dan dirancanglah perangkat yang menghubungkan beberapa roda dengan katrol untuk menjumlahkan banyak fungsi sine menjadi satu.

• Proses integral untuk mendapatkan sine dan cosine dibuat dengan integrator analog yang menggunakan cakram dan bola yang menggelinding.

→ Jika sebuah bola yang hanya bisa menggelinding ke satu arah diletakkan di atas cakram yang berputar lalu cakram itu diputar, maka saat bola dekat dengan pusat cakram, bola akan menggelinding lambat, sedangkan jika jauh dari pusat cakram, bola akan berputar cepat.

→ Karena nilai integral pada bagian grafik yang dekat dengan sumbu x kecil, dan pada bagian yang jauh nilainya besar, kecepatan putaran bola dapat dipetakan ke nilai integral. Bahkan untuk grafik dengan bentuk yang rumit, nilai integral bisa diperoleh hanya dengan memutar cakram sesuai naik-turunnya grafik.

[budlebee]

Agak sulit dijelaskan dengan kata-kata, tetapi kalau melihat videonya kemungkinan besar akan jauh lebih mudah dipahami. Integrator analog yang menggunakan piringan muncul sekitar menit 8:20, jadi saya rekomendasikan untuk menontonnya.