BAB I

PAGE 10Laporan Pratikum FDM

BAB IPERCOBAAN LENDUTAN BATANG1.Tujuan - Mengetahui Fenomena atau gejala teknik mesin pada lendutan defleksi batang prismatic.

- Membandingkan hasil percobaan dengan perhitungan teoritik.

- Menngetahui unjuk kerja sensor gaya (load cell).

- Mengkaji sumber kesalahan.

2. Teori

2.1 Teori Dasar

Sistem gaya yang mungkin terdapat pada suatu irisan sebuah balok telah dibahas dalam kuliah sebelumnya. System gayaterdiri dari gaya aksial, gaya geser dan momen lentur. Selanjutnya karena dalam beberapa hal suatu segmen balok mungkin berada dalam keseimbangan hanya di bawah pengaruh momen saja, suatu keadaan tersebut dinamakan lenturan murni. Kita mengandaikan bahwa hanya balok lurus yang mempunyai luas penampang konstan dengan sebuah sumbu simetri yang akan disertakan ke dalam percobaan ini. Perpanjangn berbagai serat yang berbeda akan berubah secara linier dari sumbu netral semenjak perpanjangn ini ditetapkan oleh segitiga aBB, bDD aAA dan bCC. Di pihak lain panjang awal dari semua serat adalah sama. Jika pengandaian dasar yang asli dapat dinyatakan menjadi: 1a. pada suatu balok yang mengalami lenturan, regangan-regangan dalam serat-seratnya akan berubah secara linier atau langsung dengan jaraknya dari permukaan netral. Regangan aksial ini berhubungan dengan tegangan yang bekerja tegak lurus pada irisn balok. Akibat yang wajar terhadap pengandaian asal diatas berlaku untuk sifat bahan-bahan dalam daerah elastis atau tidak elastis.

2. Hukum Hooke berlaku untuk masing-masing individu dari serat yaitu tegangan sebanding dengan regangan. Modulus kenyal E yang sama dianggap berlaku untuk bahan yang mengalami tarik atau tekan.

Segmen balok haruslah berada dalam keseimbangan, maka jumlah semua gaya dalam arah x yang diambil secara horizontal haruslah nol, yaitu . Oleh karena itu sejak segmen balok tersebut hanya melawan sebuah kopel, maka jumlah semua gaya yang bekerja pada irisan balok tersebut haruslah nol. Jadi

Integral hanya tergantung kepada sifat geometris daerah irisan penampang. Dalam mekanika bahan integral ini disebut sebagai momen inersia dari daerah irisan penampang terhadap sumbu titik berat, bila y diukur dari sumbu tersebut. Momen inersia ini adalah suatu tetapan untuk suatu luas tertentu, dan dalam buku ini akan dilambangkan dengan I, maka atau

Selanjutnya karena tegangan pada setiap titik pada penampang adalah (y/c), maka ungkapan umum untuk tegangan normal pada irisan diberikan sebagai:

2.2. Teori Pendukung

Batang kontinu yang ditumpu kokoh akan melendut jika padanya diberikan gaya lintang atau beban lentur. Lendutan batang disetiap titik dapat dihitung dengan metoda kuas diagram momen atau cara integrasi ganda. Untuk mengukur gaya, dipakai sensor gaya dan cara kerja Load Cell tersebut adalah sebagai berikut: jika suatu beban mg bekerja pada Plunger, maka Plunger tersebut akan terdefleksi ke bawah. Kemudian putarlah ulir micrometer sampai Plunger kembali ke tempatnya semula. Posisi Plunger dapat dilihat dengan bantuan jam ukur. Pembacaan pada skala Mikrometer menunjukan beban pada Load Cell.

3. Cara Percobaan dan Pengukuran

3.1 Metoda mengkalibrasi Load Cell (sensor gaya) a. Untuk Load Cell yang tidak sama

Sebuah batang yang ditumpu sederhana. Salah satu ujungnya ditumpu oleh tumpuan tetap dan yang lainnya ditumpu oleh Load Cell yang akan dikalibrasi. Jam ukur dipasang tepat diatas Load Cell. Kemudian pemberat mg digantungkan ditengah-tengah batang. Dengan demikian beban pada Load Cell adalah setengah mg. ulir Mikrometer kemudian diputar sehingga pembacaan pada jam ukur kembali ke harga semula. Pembacaan pada micrometer dicatat karena inilah yang merupakan lendutan pegas untuk beban setengah mg. b. Untuk Load Cell yang sama:

Misalnya ada 3 Load Cell. Dilakukan seperti cara a tetapi pembacaan skala untuk 3 Load Cell dijumlahkan dan sama dengan 2 mg.

Dari teori lendutan dapat diturunkan:

3.2 Macam Percobaan Dalam percobaan ini dapat dilakukan banyak sekali macam percobaan lendutan batang. Macam dan letak beban pemberat dapat diubah. Demikian juga bentuk tumpuan. Percobaan dengan tumpuan yang terletak tidak sama tinggi pun dapat dilakukan. 3.3 Contoh Percobaan

a. Menyusun batang, tumpuan dan beban. Lalu diturunkan tumpuan B sehingga lepas dari batang dan atur tumpuan A dan C sampai posisi paling atas. Kemudian turunkan tumpuan A dan C kurang lebih 2 putaran mikrometer sampai masing-masing micrometer menunjukan angka nol. b. Menaikkan tumpuan B sampai menyentuh batang dan memutar terus mikrometernya sampai menunjukan angka nol.

c. Memasang jam ukur di atas masing-masing tumpuan pada angka nol, jaga supaya micrometer tetap menunjukan angka nol. Inilah acuan dari percobaan ini. Dalam hal ini berat batang dan gantungan dapat diabaikan. d. Memasang beban pada tempat yang dikhendaki dan memutar Load Cell sehingga masing-masing jam ukur kembali ke posisi nol. Pembacaan pada micrometer akan menunjukan beban pada masing-masing tumpuan. Dalam contoh percobaan diambil harga-harga berikut:

L1 = 250 L2 = 500 m = 2,7 kg

Dengan mmasukan harga diatas ke hubungan diatas, diperoleh :

MB = 2,07 Nm

RA = 4,97 N

RB = 38,90 N

RC = 9,11 N

Di dalam percobaan,beban massa m yang bekerja di D dan E diubah-ubah dan besar gaya reaksi di A, B, dan C dapat diukur dengan Load Cell. Hasilnya dituliskan dalam table 1.1 sebagai berikut :

Tabel 1.1

Massa Pemberat (kg)Hasil Pembacaan Mikrometer (Skala)

ABCTotal

0,51,813,73,018,5

1,03,626,06,135,7

1,34,533,57,945,9

1,85,844,910,861,5

2,16,953,012,571,4

2,37,558,513,679,6

2,78,567,015,691,1

Untuk massa pemberat 5,4 kg (yaitu berupa beban gaya sebesar 5,4 x 9,81 N = 52,94 N), lendutan total ketiga Load Cell adalah sebesar 91,1 skala. Dengan demikian kalibrasi Load Cell adalah :

52,97 N : 91,1 skala

1 N : 1,72 skala

Sehingga :

RA = 8,5 = 4,94 N

1,72

RB = 6,70 = 38,95 N

1,72

RC = 15,6 = 9,07 N

1,72

Hasil percobaan ini dapat dibandingkan dengan hasil perhitungan sebagai berikut :

Tabel 1.2

Hasil Teoritis

(N)Hasil Percobaan

(N)Kesalahan Hasil Percobaan (%)

RA4,974,940,60

RB38,9038,951,13

RC9,119,070,44

4. Analisa Teoritis dan Analisa Matematis Load Cell ABAJA ST 37

Panjang = 50 cm

Lebar = 2.3 cm

Tebal = 0.34 cmNoM (g)RA (0.01)Skala

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10100200

300

400

500

600

1000

1500

2000

250050100

150

200

250

300

500

750

1000

1250

024.25

63

87

98

141

245

282

320

485017.5

22

24.75

28

33.75

79

84.25

106.5

120

4.1 Analisa Teoritis

Dari hasil percobaan yang dilakukan dapat diperoleh bahwa antara Load Cell A dan Load Cell B terjadi perbedaan terutama dalam ukuran skala yang diperoleh. Hal ini terjadi akibat cara yang digunakan juga berbeda dalam pengukuran lendutan batang tersebut. Sedangkan untuk menghitung skala untuk tiap beban menggunakan persamaan yang membandingkan antara beban dengan skala yang diperoleh dengan menggunakan alat ukur. Persamaan tersebut juga merupakan persamaan secara teoritis, begitu juga dalam perhitungan gaya (F). Perhitungan yang dilakukan juga berdasarkan teoritis pada setiap percobaan. 4.2 Analisa Matematis Untuk mencari skala pada Load Cell A:

1. 1skala = 9,81/0 = 0

2. 1skala = 1,962 / 17 = 0,112

3. 1skala = 2,943 / 22 = 0,133

4. 1skala = 3,924 / 24,75 = 0,1585. 1skala = 4,905 / 28 = 0.175

6. 1skala = 5,886 / 33,75 = 0,174

7. 1skala = 9,810 / 79 = 0,124

8. 1skala = 1,4715 / 84,25 = 0,174

9. 1skala = 1,9620 / 106,5 = 0,184

10. 1skala = 2,4525 / 120 = 0,204 - skala rata rata : 1/10 ( 0+0,112+0,133+0,158+0,175+0,174+0,124+0,174+0,184+0,204)=0,144

Untuk mencari F pada Load Cell A:

F1=100 x 9,81 = 981 =0,981 NF2 = 200 x9,81 = 1962 = 1,962 N

F3 = 300 x 9,81 = 2943 = 2,943 N

F4 = 400 x 9,81 = 3924 = 3,924 N

F5 = 500 x 9,81 = 4905 = 4,905 N

F6 = 600 x 9,81 = 5886 = 5,886 N

F7 = 1000 x 9,81 = 9810 = 9,810 N

F8 = 1500 x 9,81 = 14715 = 14,715 N

F9 = 2000 x 9,81 = 19620 = 19,62 N

F10 = 2500 x 9,81 = 24525 = 24,525 N

teori =

I =

1 = 2 = 3 =

4 =

5 =

6 =

7 =

8 =

9 =

10 =

%

Load Cell B:P = 50 cm

L = 2.35 cm

T = 0.65 cm

NomRA(0.01)Skala

1

2

3

4

5

6

7100

200

300

400

500

700

100050

100

150

200

250

250

5000

0

1

10

131

187

3240

0

272

185

174

211

280

1. 1skala = 9,81/0 = 0

2. 1skala = 1,962 / 0 = 0

3. 1skala = 2,943 / 1 = 2,943

4. 1skala = 3,924 / 10 = 0,3924

5. 1skala = 4,905 / 131 = 0.03

6. 1skala = 5,886 / 187 = 0,3

7. 1skala = 9,810 / 324 = 0,03

skala rata rata :

1/7 ( 0+0+2,943+0,3924+0,03+0,03+0,03)= 0,49- Untuk mencari skala pada Load Cell BF1=100 x 9,81 = 981 =0,981 N

F2 = 200 x9,81 = 1962 = 1,962 N

F3 = 300 x 9,81 = 2943 = 2,943 N

F4 = 400 x 9,81 = 3924 = 3,924 N

F5 = 500 x 9,81 = 4905 = 4,905 N

F6 = 600 x 9,81 = 5886 = 5,886 N

F7 = 1000 x 9,81 = 9810 = 9,810 N

teori = I =

1 =

2 =

3 =

4 =

5 =

6 =

7 =

:

Kesalahan :

%

5. Kesimpulan dan Saran Dari percobaan yang dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa batang yang diberi beban secara kontinu makin lama makin besar berat yang diberikan belum tentu skala yang diperoleh makin besar pula. Hal ini dapat dilihat pada table data. Batang yang diberi beban 300 gr sampai dengan 600 gr, skala yang diperoleh semakin besar pula, akan tetapi dari beban 700 gr sampai 1000 gr skala yang diperoleh tidak beraturan. Hal tersebut diatas dapat disebabkan oleh penglihatan para praktikan yang kurang teliti dalam melakukan percobaan. Tetapi sejauh ini dari para praktikan tidak dapat membuktikan secara ilmiah.

_1183193308.unknown

_1213496093.unknown

_1213497083.unknown

_1213497200.unknown

_1213499127.unknown

_1213499307.unknown

_1213497430.unknown

_1213499023.unknown

_1213497230.unknown

_1213497147.unknown

_1213497169.unknown

_1213497117.unknown

_1213496220.unknown

_1213496917.unknown

_1213497071.unknown

_1213496258.unknown

_1213496164.unknown

_1213496187.unknown

_1213496119.unknown

_1213494872.unknown

_1213495228.unknown

_1213495268.unknown

_1213495129.unknown

_1213494734.unknown

_1213494789.unknown

_1213400539.unknown

_1183192988.unknown

_1183193198.unknown

_1183193242.unknown

_1183193037.unknown

_1183192647.unknown

_1183192767.unknown

_1183192502.unknown

_1182013838.unknown