BAB I

SESI/PERKULIAHAN KE: 3

TIK : Pada akhir pertemuan ini mahasiswa diharapkan berkompetensi dalam:

1. Menjelaskan derajat kebebasan suatu mekanisme.

Pokok Bahasan : Derajat kebebasan

Deskripsi singkat: Dalam pertemuan ini mahasiswa akan mempelajari derajat kebebasan suatu mekanisme yang dianalisa pergerakannya. Derajat kebebasan ini diperlukan untuk merancang atau menganalisa suatu mekanisme yang lebih kompleks.

I. Bahan Bacaan

1. Martin H. George, Setiyobakti, 1992. Kinematika dan Dinamika Teknik, Penerbit Erlangga, Jakarta.

2. Anwari, 1985. Kinematika Mesin - Analisa, Jurusan Mesin ITB, Bandung.II. Bahan Bacaan Tambahan

1. Meriam J.L, Kraige L.G.,1995. Mekanika Teknik - Dinamika, Penerbit Erlangga, Jakarta.

III. Pertanyaan Kunci/Tugas:

1. Jelaskan pengertian derajat kebebasan dari suatu mekanisme ?IV. Tugas

1. Manakah mekanisme dibawah ini yang memiliki derajat kebebasan f = 1.(a)(b)(c)(d)

BAB IIDERAJAT KEBEBASAN2.1 Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas mengenai pengertian gerak pasti, pengertian dan fungsi derajat kebebasan serta penentuannya pada suatu mesin atau mekanisme. Disamping itu akan dipelajari contoh-contoh mekanisme dengan derajat kebebasan tertentu. Adapun tujuan yang ingin dicapai dari bab ini adalah setelah mahasiswa mengikuti materi perkuliahan ini, mahasiswa akan memiliki kompetensi dalam menjelaskan derajat kebebasan dari suatu mekanisme.2.2 Pengertian Gerak PastiKonsep gerak pasti merupakan konsep yang sangat penting pada kinematika. Teori gerak pasti adalah cabang ilmu mekanika, yang mengajarkan bagaimana mesin harus dibuat sedemikian rupa sehingga semua elemen atau bagian mesin bergerak menurut lintasan tertentu, jika mesin tersebut bergerak karena pengaruh gaya luar.2.3 Pengertian dan Fungsi Derajat KebebasanDerajat kebebasan adalah bilangan yang menyatakan jumlah masukan (pengaruh) yang diperlukan oleh suatu mesin atau mekanisme dalam melakukan gerakan. Mekanisme yang memiliki 1 (satu) derajat kebebasan berarti hanya perlu menggerakkan 1 (satu) batang, maka batang lain akan ikut bergerak ke posisi tertentu. Hal ini identik dengan rantai kinematis terbatas.Fungsi derajat kebebasan ialah menjadi petunjuk bagi pembuat dan perancang mesin sedemikian rupa sehingga berapapun jumlah komponen yang digunakan tetap hanya membutuhkan 1 (satu) penggerak bagi mesin yang memiliki 1 (satu) derajat kebebasan.2.4 Penentuan Derajat KebebasanSalah satu metode yang digunakan untuk menentukan derajat kebebasan suatu mekanisme ialah metode Empiris yaitu sebagai berikut:

a. Suatu batang yang bebas bergerak, mempunyai tiga derajat kebebasan, dan untuk n jumlah derajat kebebasan, ada (n-1) sambungan yang menentukan jumlah derajat kebebasan.b. Suatu kontakan membentuk pasangan rendah, kehilangan dua derajat kebebasan sehingga mempunyai satu derajat kebebasan.

c. Suatu pasangan tinggi kehilangan satu derajat kebebasan sehingga mempunyai dua derajat kebebasan.

Berdasarkan uraian di atas diperoleh jumlah derajat kebebasan suatu mekanisme:

f = 3 (n 1) 2l h

......................... (2.1)Dimana :

f = Jumlah derajat kebebasan

n = Jumlah batang pada mekanisme

l = Jumlah pasangan rendah

h = Jumlah pasangan tinggi

Gambar 2.1 Mekanisme Engkol Peluncur

Mekanisme engkol peluncur yang diperlihatkan pada gambar 2.1 di atas memiliki 4 (empat) buah batang yaitu batang tetap, engkol, batang torak, dan piston. Memiliki 4 buah pasangan rendah yaitu pasangan antara batang diam (blok mesin) dengan poros engkol, pasangan sambungan poros engkol dengan batang torak, pasangan sambungan antara batang torak dengan torak, dan pasangan sambungan antara torak dengan silinder. Kesemuanya itu merupakan kontak berupa bidang, sedangkan kontak berupa titik yang merupakan pasangan tinggi tidak terdapat. Berdasarkan persamaan tersebut di atas, maka derajat kebebasan mekanisme engkol peluncur yaitu:

f = 3 (4 1) 2 (4) 0

= 3(3) 2 (4) = 9 8 = 12.5 Penyimpangan terhadap Persamaan Derajat kebebasan1.Dengan derajat kebebasan 1, berarti bila diberikan 1 masukan mekanisme akan bergerak, namun bila batang 2 digerakkan ternyata batang lain tidak bergerak berarti derajat kebebasan nol.

Gambar 2.2 Benda dengan derajat kebebasan f = 0

2. Sesuai perhitungan derajat kebebasan 0. berarti mekanisme tidak dapat bergerak, namun bila batang 2. digerakkan, batang lain (mekanisme) melakukan gerakan berarti derajat kebebasan satu.

Gambar 2.3 Benda dengan derajat kebebasan f = 1.2.6 Penutup

2.6.1 Rangkuman

Derajat kebebasan adalah bilangan yang menyatakan jumlah masukan (pengaruh) yang diperlukan oleh suatu mesin atau mekanisme dalam melakukan gerakan. Penentuan derajat kebebasan dapat dilakukan dengan metode empiris yang akan memperoleh persamaan: f = 3 (n 1) 2l h.2.6.2 Soal-soal Latihan Tentukanlah jumlah derajat kebebasan yang dimiliki oleh sistem yang diperlihatkan pada gambar-gambar di bawah ini.

1.

Gambar 2.4 2.

Gambar 2.5 3.

Gambar 2.63

1

2

4

3

4

5

2

1

2

4

3

1

6

2

3

1

41

1

5

1

1

4

3

2

6

5

PAGE 17