fdm-02b kelompok 10

7/24/2019 Fdm-02b Kelompok 10

1/19

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan percobaan ini adalah mempelajari, mengamati dan mengukur

fungsi perbesaran dan beda fasa jawab getaran untuk berbagai frekuensi eksitasi.

1


2/19

BAB II

TEORI DASAR

II. 1. Teori Dasar Modul

Suatu sistem dikatakan bergetar apabila terjadi perubahan besaran

secara periodik. Pada umumnya, getaran merupakan bentuk energi sisa pada

berbagai kasus yang tidak diinginkan. Khususnya hal ini benar pada mesin

dan memindahkan gaya yang tidak diinginkan dan menggerakkan benda

yang didekatnya.

Fenomena getaran dapat dilihat dimana-mana misalnya sinar matahari

yang berubah dengan perioda ! jam, ayunan, piston motor bakar yang

bergerak maju mundur dan sebagainya. "esaran yang menyatakan getaran

dapat berupa suhu, simpangan sudut, tekanan, tekanan listrik, kecepatan dan

lain-lain.

#etaran paksa adalah getaran yang terjadi apabila sistem getaran

mendapat gangguan atau dapat dikatakan bahwa bila gaya luar F$t%, bekerja

pada sistem selama gerakan getarannya, dapat diterminologi sebagai getaran

paksa, sistem cenderung bergetar pada frekuensinya sendiri disamping

mengikuti gaya eksitasi.

&engan adanya gesekan, bagian gerakan yang ditahan oleh gaya

eksitasi sinusioda secara perlahan hilang. &engan demikian sistem akan

bergetar pada frekuensi gaya eksitasi dengan mengabaikan kondisi awal atau

frekuensi pribadi sistem. Kesetimbangan pada mesin-mesin yang berputar

merupakan sumber eksitasi getaran yang biasa dijumpai.

Pada sistem pegas yang dibatasi untuk bergerak dalam arah 'ertikal

dan dirancang oleh mesin yang berputar yang tidak seimbang.

Ketidakseimbangan itu ditunjukkan oleh massa eksentrik( aneh $m% dengan

eksentrisitas $e% yang berputar melawan kecepatan sudut $)%.

2


3/19

x

K/2K/2 C

M

e

m

t

c2

km22+

x=me

2

tan= c

km

Pada system getaran paksa, secara umum persamaan gerak system

menjadi*

m

2x

t2 +c

x

t +kx=F(t)

Persamaan tersebut dapat disesuaikan dengan menyelesaikan

persamaan diferensial dimana terdapat dua jawaban yaitu jawaban homogen

dan jawaban khusus.

3

#ambar +. assa tak seimbang yang berputar


4/19

II. 2. Defiisi !e"ara

#etaran adalah gerakan bolak-balik yang ada di sekitar titik

keseimbangan dimana kuat lemahnya dipengaruhi besar kecilnya energi

yang diberikan. Satu getaran frekuensi adalah satu kali gerak bolak-balik

penuh. &isamping osilasi mekanis, pengertian getaran juga terdapat pada

bagian lain seperti gelombang lektromagnetik, akustik, dan arus bolak balik.

Kadang satu kondisi interaksi antara masalah yang berbeda terjadi misalnya

getaran mekanis menyebabkan osilasi listrik atau sebaliknya. Prinsip dasar

analisa, persamaan matematika dan terminology untuk fenomena getaran

sama pada setiap bidang.

#etaran bebas terjadi jika system berosilasi karena gaya yang berada

dalam sistem itu sendiri dan tidak ada gaya dari luar yang bekerja.

Sedangkan getaran paksa $forced vibration% terjadi jika ada gaya luar

sebagai gaya eksitasi yang bekerja pada sistem yang membuat sistem

berosilasi. Penggolongannya bentuk getaran dapat pula didasarkan pada

banyaknya koordinat sumbu-sumbu getaran dengan arah getaran arah

tertentu $derajat kebebasan%. amun untuk memudahkan dalam menganalisa

fenomena getaran, maka sistem getaran disederhanakan menjadi satu derajat

kebebasan. al ini tetap menghasilkan penyelesaian dan tingkat ketelitian

yang memadai.

II. 2.1. #e"ara Be$as

/aitu getaran yang terjadi jika system berosilasi karena bekerjanyagaya yang ada dalam system itu sendiri $Inherent%, dan jika ada gaya luas

yang bekerja. System yang bergetar bebas akan bergerak pada satu atau

lebih frekuensi naturalnya, yang merupakan sifat system dinamika yang di

bentuk oleh distribusi kekuatannya.

4


5/19

#ambar 00.. Sistem pegas-massa dan diagram benda

II. 2.2 Getaran Paksa

#etaran Paksa adalah getaran yang terjadi karena rangsangan gaya

luar, jika rangsangan terebut berosilasi maka system dipaksa untuk bergetar

pada frekuensi rangsangan. 1ika frekuensi rangsangan sama dengan salah

satu frekuensi natural system, maka akan di dapat keadaan resonansi dan

osilasi besar yang berbahaya mungkin terjadi.

II. %. S&ara"'s&ara" Ter(adi&a #e"ara

5

#ambar 00.2 #etaran paksa dengan Peredam


6/19

Ada&a Massa

Ketidak seimbangan massa yang berputar merupakan sumber eksitasi

getaran. Karena ketidak seimbangannya di distribusikan ke segala

bidang.

Ada&a )e*a*ua

"enda yang terlalu kaku seperti besi cor akan sulit bergetar karena

sifatnya getas.

Ada&a Si+,a!a A-al

Simpangan awal sangat penting untuk memungkinkan suatu benda

bergetar karena bila tidak ada simpangan awal suatu system getaran

tidak akan bergetar.

II. )eu"u!a da *eru!ia !e"ara

Keuntungan dari adanya gataran yaitu *

+. esin penghancur aspal

. 1arum jam aroji

2. #etaran tanda panggilan pada handphone

!. #etaran pada mesin atau kendaraan

Kerugian dari adanya getaran yaitu *

+. #etaran akibat gempa bumi.

. #etaran yang berlebih pada suatu struktur kontruksi

2. Kerugian getaran pada mesin perkakas yang mempengaruhi pada

akurasi mesin dapat merusak benda sekitar

II. /. Ma0a+'+a0a+ Pereda+

Pereda+ is*os* pengaruh redaman yang terpenting pada bergetar

adalah membatasi 3mplitudo respons pada keadaan resonansi. Padaredaman karena kekentalan, 3mplitudo pada keadaan resonansi.

4edaman ekui'alen diperoleh dengan menyamakan 5nergi oleh

redaman 'iskos dengan 5nergi oleh gaya redaman non'iskos dengan

gerak armonik yang diasumsikan.

6


7/19

Pereda+

dia+i* *

Peredam yang menahan "eban dinamik, Peredam yang digunakan

untuk meredam massa dinamik.dalam hal ini peredam digunakan

untuk menahan beban yang terjadi secara berulang pada satu

komponen mesin.

#ambar 00.6. "antalan penahan esin

7

#ambar 00.!. Shockabsober


8/19

Pereda+ 0oulo+$ * pedaman coulomb diperoleh dari gesekan

dua permukaan kering. #aya redaman adalah hasil kali gaya normal

dengan koefisien gesekan dan dianggap tidak tergantung pada

kecepatan, bila gerakan dimulai.

II. . Ma0a+'+a0a+ Reda+a

Oer Da+,i!

Keadaan dimana rasio 4edaman

lebih dari +

Kelebihan peredam, dimana pada

system tersebut tidak sempat

bergetar dikarenakan kelebihan

peredam. 1adi ketika sistem getaran tersebut diberi simpangan awal

dan dilepas maka sistem getaran tersebut tidak akan sempat bergetar

terlebih dahulu tapi akan kembali pada posisi kesetimbangannya.

#ambar 00.7. 8'er damping

8

#ambar 00.9. Tromol rem


9/19

Uder Da+,i!

Keadaan dimana rasio 4edaman kurang dari +

Kekurangan peredam, dimana pada system tersebut bergetarnya lama

dibandingkan dengan kritikal damped, untuk berada pada posisi

setimbang dibutuhkan waktu yang lama.

9


10/19

#ambar 00.:. ;nder damping

Cri"i0al Da+,i!

Keadaan dimana rasio 4edaman sama dengan +

4edaman kritis, dimana berada pada limited case, artinya berada

pada batas getaran dan tidak bergetar melewati titik

kesetimbangan.

II. 3. A,li*asi #e"ara Pa*sa

10

#ambar 00.


11/19

3nalisa getaran pada kendaraan. Pada kendaraan terjadi getaran yang

dapat mengganggu kenyamanan orang yang mengendarainya. #etaran ini

dapat bersumber pada mesin maupun pada bagian kendaraan secara

keseluruhan. #etaran ini disebabkan oleh banyak faktor penyebab. isalnya

getaran pada mesin disebabkan oleh adanya gerakan komponen-komponen

mesin tersebut. Seperti diketahui bahwa getaran terjadi karena adanya

gerakan massa yang bergerak bolak-balik atau berputar yang tidak

seimbang. Pada mesin, komponen yang bergerak bolak-balik adalah piston

dan komponen yang bergerak berputar adalah poros engkol, poros cam, roda

gigi, dan lain-lain. Ketidak seimbangan dari komponen yang bergerak

tersebut mengakibatkan getaran pada mesin. Semakin cepat gerakan dari

komponen yang bergerak tadi dan semakin tidak seimbang gerakannya,

maka getaran yang terjadi pada mesin akan semakin besar pula. ;ntuk

mengatasi getaran yang terjadi pada mesin, biasanya dilakukan dengan cara

memasang isolasi pada mesin. >etaknya yaitu pada bagian penyangga mesin

dari rangka kendaraan. &engan begitu, getaran dari mesin tidak akan sampai

pada rangka kendaraan, tetapi diredam oleh isolasi tadi.

Selain getaran pada mesin, getaran pada kendaraan biasa juga

disebabkan oleh kondisi jalan yang kurang baik. isalnya jalan yang dilalui

oleh kendaraan tersebut tidak rata atau berlubang-lubang. Kondisi jalan

tersebut menyebabkan getaran pada kendaraan yang besarnya tergantung

pada seberapa jelek keadaan jalan tersebut. ;ntuk mengatasi getaran tadi,

biasanya dilakukan dengan memasang suspensi pada kendaraan. Sebenarnya

sebelum getaran yang terjadi sampai pada sistem suspensi kendaraan,

getaran yang terjadi sudah diredam oleh ban yang terbuat dari karet danberisi udara. amun redaman yang terjadi pada roda kendaraan tidak cukup

untuk meminimalisir getaran yang terjadi sehingga digunakanlah suspensi.

Suspensi terdiri dari pegas untuk meredam getaran dan shock absorber untuk

meredam 8silasi yang terjadi. 1enis pegas yang biasa digunakan pada

kendaraan misalnya pegas spiral, pegas daun, dan lain-lain. 3papun jenis

pegasnya, yang jelasnya pegas ini berfungsi untuk meredam getaran agar

getaran yang terjadi tidak sampai pada rangka kendaraan.

11


12/19

3nalisa #etaran PadaImpact Tools Impact toolsmerupakan suatu alat

yang sangat dibutuhkan untuk membantu suatu pekerjaan dalam melakukan

penekanan yang keras dan kuat untuk mendapatkan hasil yang maksimal.

esin ini digunakan untuk mematahkan benda kerja atau material uji

dengan mengayunkan beban ayunnya ke pertengahan benda kerja dengan

diberi gaya angkat yang maksimal sehingga memberikan dampak tumbukan

yang kuat dan dapat mematahkan benda uji. 3kibat dari adanya hantaman

yang keras antara permukaan benda kerja dengan beban ayun yang telah

diberi gaya, maka pada saat bersentuhan keduanya akan menimbulkan

getaran. #etaran ini timbul akibat adanya beban paksa dari gaya angkat

lengan beban dengan benda yang diam. Semakin besar dan keras material

yang diberi tumbukan, maka akan semakin besar pula getaran yang

dihasilkannya. Karena ketebalan suatu material sangat berpengaruh pada

saat pemberian tumbukan, yang dimana semakin besar atau tinggi kadar

karbon suatu material tersebut, maka akan semakin besar pula gaya yang

dibutuhkan untuk membuat suatu material tersebut berubah bentuknya, baik

secara fisik, maupun molekulnya. 3pabila untuk pada saat pengujian ingin

menguji material yang besar dan kuat kadar karbonnya, sehingga getarannya

akan semakin kecil. aka digunakan beberapa media pendukung, misalnya

dengan memberikan pelumasan dan memberikan bantalan, untuk

mengganjal beban ayunnya agar mengurangi getaran yang dapat

mengakibatkan kerusakan mesin ataupun material yang diuji.

&efenisi-defenisi mengenai analisa getaran *

#etaran bebas adalah getaran suatu system tanpa adanya gaya luar yang

memaksa untuk bergetar, namun bergetar karena adanya kondisi awal yang

diberikan.

#etaran paksa adalah getaran suatu system karena adanya gaya luar yang

memaksa getaran dimana frekuensi system sama dengan frekuensi gaya

luar.

12


13/19

Periode adalah waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan satu siklus.

Frekuensi adalah banyaknya siklus dalam satu satuan waktu.

f?siklus(detik.

3mplitudo adalah perpindahan terjauh dari getaran suatu system dari

posisi ratanya, terdiri dari simpangan, kecepatan dan percepatan.

Sistem satu derajat kebebasan adalah suatu system yang dapat bergetar

pada banyak atau satu arah jika system diperoleh, dimana system tersebut

hanya dapat bergetar pada satu moidel atau cara atau hanya satu koordinat

bebas dipakai untuk menyelesaikan secara@ khusus dari lokasi getaran.

#erak harmonic sederhana adalah gerakan partikel yang bergerak pada

garis lurus, dengan percepatan selalu searah atau sejalan dengan jarak dari

partikel ketitik tertentu pada garis edarnya terhadap arah titik tertentu.

8silasi adalah suatu partikel dalam gerak periodic yang bergeral bolak-

balik melalui lintasan yang sama. =ontohnya keseimbangan arloji.

;nder dumping adalah system peredam dash pot ntuk getaran bebas

dimana akan terjadi oksilasi dengan nilai = $redaman% A =k $redaman

kritis% atau factor peredam B =k $redaman kritis% atau factor peredam B C +.

. Penyebab timbulnya getaran yaitu*

a. Khusus pada mesin, karena adanya massa berputar atau bolak-balik yang

tidak seimbang.

b. 3danya gaya luar yang memaksa sistem untuk bergetar.

c. #esekan kering antara dua permukaan.

d. #empa bumi yang menyebabkan pada gedung bertingkat.

e. 3ngin yang menyebabkan getaran pada kabel transisi dan pohon.

13


14/19

2. 1enis-1enis peredam yaitu*

a. Peredam 'iskous yaitu efek redaman terjadi pada permukaan luncur yang

dilumasi dari dashpot dengan kecepatan rendah dan celah yang kecil.

b. Peredam coulomd $gesek kering % yaitu efek redaman terjadi jika

permukaan

dalam keadaan kering $tanpa di lumasi% dimana gayahambat redaman praktis

konstan, tergantung pada kecepatan.

c. peredam struktur yaitu efek redaman terjadi akibat gesekan dalam sari

molekul.

d. Peredam antar permukaan yaitu tinggi getaran diserap aleh slipmikroskopik

antara permukaan dengan bagian mesin yang berhubungan kontak dibawah

pengaruh berfluktuasi berubah-ubah%.

!. 3plikasi dari getaran pada bidang Konstruksi yaitu *

- alat pemecah beton

- pemanfaatan pada mesin pengebor aspal pada jalan dengan getaran terjadi

secara

kontinyu

- dimanfaatkan pada instrumen musik.

- untuk dipakai pada jembatan diperkirakan terjadi resonansi yang besar.

II. 4. Dia!ra+ f5asor

&alam teori listrik 3= setiap sumber daya yang memasok tegangan

yang baik gelombang sinus dari satu frekuensi tertentu atau dapat dianggap

sebagai jumlah dari gelombang sinus frekuensi yang berbeda. al yang rapi

14


15/19

tentang gelombang sinus seperti $D )t E% $t% ? 3sin adalah dapat

dipertimbangkan untuk langsung berhubungan dengan 'ektor dengan

panjang 3 bergulir dalam lingkaran dengan kecepatan sudut ) - sebenarnya

hanya y komponen 'ektor. Para D fase konstan adalah sudut yang dimulai

pada t ? G.

#ambar 00.+G &"" fhasor

Sejak gambar pena dan kertas tidak dapat animasi dengan mudah,

gambar & 'ektor berputar menunjukkan 'ektor tertulis di tengah lingkaran

seperti ditunjukkan pada #ambar di bawah. Para frekuensi sudut )

mungkin atau tidak mungkin ditunjukkan.

15


16/19

#ambar 00.++ &"" fhasor

Ketika dua gelombang sinus yang dihasilkan pada layar yang sama,

satu gelombang sering dikatakan memimpin atau tertinggal yang lain.

Terminologi ini masuk akal dalam gambar 'ektor bergulir seperti yang

ditunjukkan pada #ambar 2. ektor biru dikatakan memimpin 'ektor merah

atau sebaliknya 'ektor merah tertinggal 'ektor biru.

#ambar 00.+ &"" fhasor

engingat gelombang sinus sebagai komponen 'ertikal dari 'ektor

memiliki sifat lebih penting. isalnya, menambah atau mengurangi dua

gelombang sinus secara langsung membutuhkan banyak manipulasi aljabar

16


17/19

dan penggunaan identitas trigonometri. amun jika kita mempertimbangkan

gelombang sinus sebagai 'ektor, kita memiliki masalah sederhana

penjumlahan 'ektor jika kita mengabaikan ). isalnya mempertimbangkan

Asin$)t E H% ? 6sin$)t E 2G I% E !sin$)t E +!G I%J

penambahan 'ektor yang sesuai adalah*

#ambar 00.+2 &"" fhasor

A? 6 cos$2G I E ! cos$+!G I% ? +,96


18/19

1 3

4

2

5

7

86

Gambar II.14. Peralatan percobaan etaran pa!"a

II. 6. Is"alasi Per0o$aa

II. 17 Perala"a &a! di!ua*a

Peralatan yang digunakan pada percobaan getaran paksa

diperlihatkan pada gambar diatas, yaitu *

+. "atang ;tama

. otor &= dengan piringan massa tak balans

2. "usur derajat 29GG

!. Peredam dinamik

6. assa dinamik

9. Peredam 'iskos7. Penghubung ( =onnecting

:. icrometer

18


19/19

II. 11. Prosedur Pra*"i*u+

+. Susunlah peralatan pengujian getaran paksa dengan menggunakan

peredam 'iskos.

. enghitung titik acuan simpangan antara micrometer dan

connecting.

2. Putar motor listrik pada putaran mulai dari : 'olt.

!. Putar micrometer sampai stroboskop menyala lalu dekatkan

stroboskop pada massa tak balans yang telah diberi busur derajat

kemudian catat sudut fasa dan simpangan pada micrometer.

6. 1auhkan antara simpangan pada connecting dan micrometer sampai

stroboskop tidak menyala lagi.9. ;langi langkah kedua dan putar motor pada putaran yang lebih

tinggi dan catat hasilnya.

7. 3mbilah data sampai putaran motor lebih tinggi dari putaran

frekuensi pribadinya.

:. >akukan langkah pertama sampai langkah ketujuh untuk

mendapatkan putaran motor listrik dan sudut fasa serta simpangan

tanpa menggunakan peredam 'iskos.

19

fdm-02b kelompok 10

Documents