dasar-dasar analisis rekayasa

Dasar-Dasar Analisis RekayasaMinggu-3

Tujuan PembelajaranTujuan pertemuan ini adalah mengenalkan mahasiswa kepada prinsip dasar dan hukum-hukum fisika serta matematika yang perlu diketahui dan dipahami oleh setiap rekayasawan. Pada pertemuan ini mahasiswa diperkenalkan pada konsep variabel rekayasa dan penggunaan unit, pengukuran, dan gaya-gaya

Mahasiswa memahami elemen kunci dalam analisis rekayasa

Sasaran PembelajaranIII-*Ref: K-2; M-6-13KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

Produk RekayasaIII-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

Penemuan (invention) darimana idenya?ROMAN TOILETIII-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

Bahkan untuk setiap kesayangan kitaIII-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

Kekuatan PenemuanKerekayasaan adalah tentang penemuan (menemukan sesuatu yang baru atau menyempurnakan yang lama berdasarkan prinsip-prinsip ilmu pengetahuan dan rekayasa) untuk memecahkan masalah dan demi kemudahan / kesejahteraan hidup manusia

invention = creation = discovery

III-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

Kekuatan PenemuanKemampuan apa yang dibutuhkan untuk melakukan invensi?Pengamatan (observasi)Pemahaman dan Penguasaan hukum-hukum alam (fisika, kimia)Pengetahuan dan penggunaan matematikaPengukuran dan penskalaanDengan matematika kita berurusan dengan angka, sementara dalam rekayasa kita berurusan dengan variabel (unit dan ukuran/dimensi)III-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

Satuan dan Dimensi

Pertanyaan tentang ukuranBerapa banyak orang yang akan ikut pesta?Berapa lama waktu untuk memasak sate?Seberapa panas api yang harus disiapkan?

Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut manusia memerlukan ukuran (untuk menggambarkan jumlah dan dimensi fisik)Kadangkala, untuk memperoleh ketelitian ukuran-ukuran tersebut perlu dibagi-bagi menjadi ukuran yang lebih kecil (scaling), misalnya hari-jam-menit- detik.


Satuan dan DimensiApa yang kita ketahui tentang satuan dan dimensi? Mengapa kedua hal itu penting dalam rekayasa?

III-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1Apakah seorang manusia?Apakah ia seorang laki-laki?Berapa usianya?Berapa cepat ia berlari?Apa pekerjaannya?

*

Satuan dan DimensiIII-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 11121 35pedagang

Satuan dan dimensi adalah atribut dari suatu objek.Atribut tersebut memberikan arti pada objek, mengubah data menjadi informasiAtribut memungkinkan kita mengartikan sesuatu, membandingkan sesuatu dari lainnya. Dsb.

*

Dimensi dasarDalam dunia fisik kita, kita kenal 7 dimensi dasar dalam rekayasa dan perancangan:Panjang / jarak (length / distance)Masa(mass)Waktu(time)Suhu (temperature)Arus listrik(electrical current)Jumlah materi(amount of substance)Intensitas terang (luminous intensity)

Selain itu dikenal pula parameter gaya dan energi (tenaga)III-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

SISTEM SATUAN 1Di dunia, dikenal 3 sistem satuan utama:International system (SI) of units British Gravitational (BG) systemUS Customary Units

Isu penting dalam sistem satuan:Konversi satuanAngka yang rinci (significant digit)Homogenitas dimensional


SISTEM SATUAN 2III-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

Physical quantitySI UnitSymbolLengthMetermMassKilogramKgTimeSecondSElectric currentAmpereAThermodynamic temperatureKelvinKAmount of substanceMoleMolLuminous intensityCandelacd

Examples of US UnitUS Units UsedFuel tank capacity20 gallons or 2.67 ft3; (1 ft3 = 7.48 gallons)Sport ((length of football field)100 yd or 300 ftPower capacity of automobile150 hp or 82500 lb.ft/s ; (1 hp = 550 lb.ft/s)Distance between two cities100 miles ; (1 mile = 5280 ft)

Physical quantityBG UnitsLengthFoot(1 ft = 0.3048 m)TimeSecondForcePound (1 lb = 4.448 newton)Absolute TemperatureDegree of Rankine (0 R)

akurat tetapi TIDAK presisipresisi tetapi TIDAK akuratPENGUKURAN Presisi vs. AkurasiTIDAK akurat TIDAK presisiakurat DAN presisiIII-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

PANJANG JARAK1Parameter panjang adalah ukuran yang digunakan untuk merepresentasikan jarak antara dua titik.


Parameter panjang juga dapat merepresentasikan:Luas (permukaan) - areaIsi (benda) - volumeMomen inersiaKoordinat Radians (Ratio of Two Lengths)Regangan (Strain - Ratio of Two Lengths)

Ukuran nomimal = adalah ukuran (besaran) yang dicantumkan dalam suatu produkUkuran nyata = adalah ukuran yang sebenarnya dari suatu produk/barang

PANJANG JARAK2III-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

Luas (permukaan)III-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

VolumeIII-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

Jarak - PosisiIII-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

Parameter massa adalah ukuran yang digunakan untuk merepresentasikan jumlah dari suatu materi (matter)

I kg/m3 (SI unit) =0.0685 slugs/ft3(BG system) =2.205 lbm/ft3(US system)MASSA1III-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

Beberapa parameter lain yang terkait dengan massa:

MASSA2III-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

III-*MASSA3

MaterialDensity (kg/m3)Specific gravitySpecific weight (N/m3)Aluminum27402.7426,880Asphalt21102.1120,700Cement19201.9218,840Clay10001.009810Fireclay brick1790 @ 100 C1.7917,560Glass (soda lime)24702.4724,230Glass (lead)42804.2841,990Glass (Pyrex)22302.2321,880Iron (cast)72107.2170,730Paper9300.939120Steel (mild)78307.8376,810

WAKTUWaktu adalah parameter yang penting untuk membantu menjelaskan gerak.Dunia tempat kita tinggal (hidup) merupakan sebuah sistem yang dinamis, yang keadaan/kondisinya akan selalu berubah.Parameter dasar, bila dikombinasikan dengan parameter waktu, akan memberikan ukuran dan dimensi lain.


Homogenitas DimensiAny valid physical formula must be dimensionally consistent each term must have the same dimensions (Homogeneity)


Perubahan posisi (displacement)

Sistem koordinat menjelaskan posisiJarak jumlah panjang lintas yang ditempuhPerubahan posisi posisi akhir posisi awal (X = X2 X1)

- vektor (kuantitas dan arah)Kecepatan = jarak yang ditempuh / waktu yang digunakanPercepatan = perubahan kecepatan / waktu yang dugunakan

WAKTU1III-*

Temperature merupakan ukuran panas-dingin (sifat utama) dari suatu materi atau keadaan.

Perilaku dan sifat-sifat panas (dari suatu materi) yang berkaitan dengan energi dan kerja dijelaskan dalam thermodinamika

TEMPERATUR1III-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

Temperature atau suhu dapat mengindikasikan sifat dan karakterisktik lain dari material tersebut.Panas akan merangsang (excitation) molekul untuk bergerak (dinamis)

Perubahan temperatur akan dikuti perubahan sifat fisis dan/atau kimiawi bahan tersebut (mis. volume, density, viscosity, pressure, dll.)


Ukuran temperatur dalam SI adalah oCelsius, tetapi berbagai unit lain juga digunakan.

Temperatur absolut 0 0oK


Ukurandari Celsiuske CelsiusFahrenheit[F]=[C]95+32[C]=([F]32)59Kelvin[K]=[C]+273.15[C]=[K]273.15Rankine[R]=([C]+273.15)95[C]=([R]491.67)59Delisle[De]=(100[C])32[C]=100[De]23Newton[N]=[C]33100[C]=[N]10033Raumur[R]=[C]45[C]=[R]54Rmer[R]=[C]2140+7.5[C]=([R]7.5)4021

Beberapa karakteristik penting temperatur:Konduktivitas (hantaran) kondisi perpindahan panas yang terjadi manakala terjadi perbedaan temperatur (gradient) dalam satu medium.Hukum Fourier:

Tahanan panas (thermal resistance) kemampuan medium untuk menghambat perpindahan panas

TEMPERATUR4q = heat transfer rate (W or Btu / h)k = thermal conductivity (W/m.oC)A = cross-sectional normal to heat flow (m2)Ti = temperature (oC)L = material thickness (m)III-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

Beberapa karakteristik penting temperatur:Perpindahan PanasKonveksi perpindahan panas yang terjadi pada saat material cair (liquid) bersentuhan dengan material padat (solid)Radiasi perpindahan panas yang berupa pancaran

Ekspansi panas (pemuaian):Perubahan massa material (memuai expansion atau menyusut contraction) akibat perubahan temperatur.Coefficient of linear thermal expansion


GAYA1III-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

GAYA2Tekanan (pressure) adalah ukuran intensitas dari suatu gaya yang bekerja pada suatu permukaan

Momen dan Torsi (torque) adalah ukuran yang menggambarkan kecenderungan suatu objek untuk berputar, menekuk atau terpuntir, sebagai akibat dari bekerjanya gaya pada suatu jarak tertentu dari objek.

Tegangan (stress) adalah ukuran intensitas gaya dalam yang bekerja pada suatu bidang.Tegangan normal (normal stress)Tegangan geser (shear stress)

ARUS LISTRIKAkan dijelaskan pada kuliah elektrikal dan elektronik (minggu ke-10)


ENERGIAkan dijelaskan pada kuliah sumberdaya energi dan tenaga (kuliah minggu ke-6)


Tugas #3Kerjakan tugas ini bersama seorang kawan lainnya (1 kelompok @ 2 orang):Tugas mahasiswa (berdua) adalah:

Mengukur/menghitung/menaksir:Tinggi menara air di belakang perpustakaan ITBMassa sebuah angkot berisi penuh penumpangKecepatan sebuah motor yang melintas di jalan Dago.

Gaya apa yang timbul/bekerja pada sebuah mobil yang melakukan pengereman?Berikan penjelasan metoda, prinsip-prinsip dan hukum fisik apa yang saudara gunakan untuk memperoleh (estimasi) hasil pengukuran di atas? Sertakan gambar/sketsa bila perlu.Tugas ini diketik rapi dan dikumpulkan kembali sebelum kelas dimulai pada tanggal 19 September 2013.


catatanBaca dan pelajari kembali catatan tentang tenaga, energi dan arus listrik (yang pernah didapat di SMU)


catatanIII-*KU-1101 PENGANTAR REKAYASA DAN DESAIN 1

*

*

dasar-dasar analisis rekayasa

Documents