Massa Jenis dan Berat jenisSebelum membahas masalah massa jenis dan berat jenis terlebih dahulu kita harus bias membedakan antara massa dan berat. Hal ini perlu kita pahami dulu karena terkadang kita masih sering salah membedakan antara massa dan berat, bahkan terkadang kita menyamakan antara keduanya. Padahal antara massa dan berat memiliki perbedaan.Massa- Merupakan besaran scalar (hanya memiliki Nilai)- Merupakan ukuran kelembaman benda. Semakin besar massa benda semakin besar kelembamannya.- Besar massa dimanapun sama.Berat- Termasuk besaran Vektor (memiliki nilai dan arah)- Merupakan ukuran besarnya gaya tarik bumi terhadap suatu benda.- Besarnya tergantung dari besarnya percepatan gravitasi dimana benda itu berada.Setelah mengetahui perbedaan massa dan berat, kita lihat mengenai massa jenis dan berat jenis.Massa jenis (rapat massa) didefinisikan sebagai nilai kerapatan massa suatu benda dimana dapat dihitung dengan jalan massa zat persatuan volume dari benda itu sendiri.

ρ = massa jenis Kg/m3m = massa (Kg)V =volume (m3)Satuan Sistem Internasional untuk massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg/m3). Untuk satuan CGS alias centimeter, gram dan sekon, satuan Massa jenis

dinyatakan dalam gram per centimeter kubik (gr/cm3).Bagaimana dengan berat jenis benda?Berat Jenis (Specific Weight) suatu zat merupakan perbandingan berat zat tersebut terhadap volumenya. Satuan sistem internasional untuk berat jenis adalah N/m3.Bj = w/VDimana w : berat benda dengan nilai w=massa x percepatan grafitasiw = m . g

Seperti pengertian massa jenis (density) maka berat jenis (spesific weight) memiliki

arti mirip, karena secara umum berat jenis y didapat dari  pembagian perkalian nilai

massa jenis ρ dan percepatan gravitasi (g). Atau dituliskan

y = ρ/g

y = ρg

Berat jenis dalam SI bersatuan N/m³.

Untuk air, berat jenisnya bernilai 9,8 N/m³.

Tidak seperti massa jenis, nilai berat jenis tidak absolut (mutlak) karena tergantung

percepatan gravitasi, yang juga tergantung dari lokasi. Yang sangat signifikan

berpengaruh kepada berat jenis adalah suhu benda itu sendiri. Tekanan bisa

berpengaruh, bergantung dari banyaknya benda. Akan tetapi, secara umum, pada

tekanan yang sedang, faktor tekanan tidak sangat berpengaruh kepada nilai berat

jenis selain faktor lain.

Adapun untuk karakteristik bahan, biasanya menggunakan nilai gravitasi khusus

(spesific gravity). Saya belum mempunyai padanan terjemahan untuk spesific

gravity. Besaran ini adalah besaran yang tanpa satuan dan membandingkan massa

jenis bahan dengan massa jenis air.

Terima kasih kepada para pengunjung yang sudah mengoreksi artikel ini.

sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Specific_weight

DAFTAR ISTILAH

Berat jenis : Specific Gravity

Berat jenis curah : Bulk Specific Gravity

Berat jenis kering permukaan jenuh : Saturated Surfacedry Specific Gravity

Berat jenis semu : Apparent Specific Granty

Cara perempat : Quartering

Alat pemisah contoh : Sample Splitter

Penyerapan : Absorption

Pompa hampa udara : Vaccum Pump

Talam : Pan

Kerucut terpancung : Cone

ELEMEN MESIN - POROS (SHAFT)Elemen Mesin- Poros

(Oleh Okasatria Novyanto)

Definisi.

Poros adalah suatu bagian stasioner yang beputar, biasanya berpenampang bulat dimana

terpasang elemen-elemen seperti roda gigi (gear), pulley, flywheel, engkol, sprocket dan elemen

pemindah lainnya. Poros bisa menerima beban lenturan, beban tarikan, beban tekan atau beban

puntiran yang bekerja sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu dengan lainnya. (Josep Edward

Shigley, 1983)

Pembagian poros.

1. Berdasarkan pembebanannya

A. Poros transmisi (transmission shafts)

Poros transmisi lebih dikenal dengan sebutan shaft. Shaft akan mengalami beban puntir berulang,

beban lentur berganti ataupun kedua-duanya. Pada shaft, daya dapat ditransmisikan melalui gear,

belt pulley, sprocket rantai, dll.

B. Gandar

Poros gandar merupakan poros yang dipasang diantara roda-roda kereta barang. Poros gandar

tidak menerima beban puntir dan hanya mendapat beban lentur.

C. Poros spindle

Poros spindle merupakan poros transmisi yang relatip pendek, misalnya pada poros utama mesin

perkakas dimana beban utamanya berupa beban puntiran. Selain beban puntiran, poros spindle

juga menerima beban lentur (axial load). Poros spindle dapat digunakan secara efektip apabila

deformasi yang terjadi pada poros tersebut kecil.

2. Berdasar bentuknya

A. Poros lurus

B. Poros engkol sebagai penggerak utama pada silinder mesin

Ditinjau dari segi besarnya transmisi daya yang mampu ditransmisikan, poros merupakan elemen

mesin yang cocok untuk mentransmisikan daya yang kecil hal ini dimaksudkan agar terdapat

kebebasan bagi perubahan arah (arah momen putar).

Hal-hal yang harus diperhatikan.

1. Kekuatan poros

Poros transmisi akan menerima beban puntir (twisting moment), beban lentur (bending moment)

ataupun gabungan antara beban puntir dan lentur.

Dalam perancangan poros perlu memperhatikan beberapa faktor, misalnya : kelelahan, tumbukan

dan pengaruh konsentrasi tegangan bila menggunakan poros bertangga ataupun penggunaan alur

pasak pada poros tersebut. Poros yang dirancang tersebut harus cukup aman untuk menahan

beban-beban tersebut.

2. Kekakuan poros

Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup aman dalam menahan pembebanan

tetapi adanya lenturan atau defleksi yang terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian (pada

mesin perkakas), getaran mesin (vibration) dan suara (noise).

Oleh karena itu disamping memperhatikan kekuatan poros, kekakuan poros juga harus

diperhatikan dan disesuaikan dengan jenis mesin yang akan ditransmisikan dayanya dengan

poros tersebut.

3. Putaran kritis

Bila putaran mesin dinaikan maka akan menimbulkan getaran (vibration) pada mesin tersebut.

Batas antara putaran mesin yang mempunyai jumlah putaran normal dengan putaran mesin yang

menimbulkan getaran yang tinggi disebut putaran kritis. Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor

bakar, motor listrik, dll. Selain itu, timbulnya getaran yang tinggi dapat mengakibatkan

kerusakan pada poros dan bagian-bagian lainnya. Jadi dalam perancangan poros perlu

mempertimbangkan putaran kerja dari poros tersebut agar lebih rendah dari putaran kritisnya,

4. Korosi

Apabila terjadi kontak langsung antara poros dengan fluida korosif maka dapat mengakibatkan

korosi pada poros tersebut, misalnya propeller shaft pada pompa air. Oleh karena itu pemilihan

bahan-bahan poros (plastik) dari bahan yang tahan korosi perlu mendapat prioritas utama.

5. Material poros

Poros yang biasa digunakan untuk putaran tinggi dan beban yang berat pada umumnya dibuat

dari baja paduan (alloy steel) dengan proses pengerasan kulit (case hardening) sehingga tahan

terhadap keausan. Beberapa diantaranya adalah baja khrom nikel, baja khrom nikel molebdenum,

baja khrom, baja khrom molibden, dll. Sekalipun demikian, baja paduan khusus tidak selalu

dianjurkan jika alasannya hanya karena putaran tinggi dan pembebanan yang berat saja. Dengan

demikian perlu dipertimbangkan dalam pemilihan jenis proses heat treatment yang tepat

sehingga akan diperoleh kekuatan yang sesuai.

Perhitungan diameter poros.

1. Pembebanan tetap (constant loads)

A. Poros yang hanya terdapat momen puntir saja.

Untuk menghitung diameter poros yang hanya terdapat momen puntir saja (twisting moment

only), dapat diperoleh dari persamaan berikut :

Selain dengan persamaan diatas, besarnya momen puntir pada poros (twisting moment) juga

dapat diperoleh dari hubungan persamaan dengan variable-variable lainnya, misalnya :

B. Poros yang hanya terdapat momen lentur

saja.

Untuk menghitung diameter poros yang hanya terdapat momen lentur saja (bending moment

only), dapat diperoleh dari persamaan berikut :

C. Poros dengan kombinasi momen lentur dan momen

puntir.

Jika pada poros tersebut terdapat kombinasi antara momen lentur dan momen puntir maka

perancangan poros harus didasarkan pada kedua momen tersebut. Banyak teori telah diterapkan

untuk menghitung elastic failure dari material ketika dikenai momen lentur dan momen puntir,

misalnya :

1. Maximum shear stress theory atau Guest’s theory

Teori ini digunakan untuk material yang dapat diregangkan (ductile), misalnya baja lunak (mild

steel).

2. Maximum normal stress theory atau Rankine’s theory

Teori ini digunakan untuk material yang keras dan getas (brittle), misalnya besi cor (cast iron).

Pada pembahasan selanjutnya, cakupan pembahasan akan lebih terfokus pada pembahasan baja

lunak (mild steel) karena menggunakan material S45C sebagai material poros. Terkait dengan

Maximum shear stress theory atau Guest’s theory bahwa besarnya maximum shear stress pada

poros dirumuskan :

Tegangan geser yang diizinkan untuk

pemakaian umum pada poros dapat diperoleh dari berbagai cara, salah satu cara diantaranya

dengan menggunakan perhitungan berdasarkan kelelahan puntir yang besarnya diambil 40% dari

batas kelelahan tarik yang besarnya kira-kira 45% dari kekuatan tarik. Jadi batas kelelahan puntir

adalah 18% dari kekuatan tarik, sesuai dengan standar ASME. Untuk harga 18% ini faktor

keamanan diambil sebesar . Harga 5,6 ini diambil untuk bahan SF dengan kekuatan yang dijamin

dan 6,0 untuk bahan S-C dengan pengaruh masa dan baja paduan. Faktor ini dinyatakan dengan .

Selanjutnya perlu ditinjau apakah poros tersebut akan diberi alur pasak atau dibuat bertangga

karena pengaruh konsentrasi tegangan cukup besar. Pengaruh kekasaran permukaan juga harus

diperhatikan. Untuk memasukan pengaruh ini kedalam perhitungan perlu diambil faktor yang

dinyatakan dalam yang besarnya 1,3 sampai 3,0 (Sularso dan Kiyokatsu suga, 1994: 8).

2. Pembebanan berubah-ubah (fluctuating loads)

Pada pembahasan sebelumnya telah dijelaskan mengenai pembebanan tetap (constant loads)

yang terjadi pada poros. Dan pada kenyataannya bahwa poros justru akan mengalami

pembebanan puntir dan pembebanan lentur yang berubah-ubah.

Dengan mempertimbangkan jenis beban, sifat beban, dll. yang terjadi pada poros maka ASME

(American Society of Mechanical Engineers) menganjurkan dalam perhitungan untuk

menentukan diameter poros yang dapat diterima (aman) perlu memperhitungkan pengaruh

kelelahan karena beban berulang.

Perhitungan Pembebanan Pada Poros10 Things You May Not Know About Boobs. Read And Learn! | BuzzWok.com | The Best Buzzing Stories Frying In One Place   (Buzzwok)

JAN 6

Posted by Mahdiy

Shaft

Shaft (poros) adalah elemen mesin yang digunakan untuk

mentransmisikan daya dari satu tempat ke tempat lainnya. Daya

tersebut dihasilkan oleh gaya tangensial dan momen torsi yang hasil

akhirnya adalah daya tersebut akan ditransmisikan kepada elemen lain

yang berhubungan dengan poros tersebut. Poros juga merupakan

suatu bagian stasioner yang beputar, biasanya berpenampang bulat

dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi (gear), pulley,

flywheel, engkol, sprocket dan elemen pemindah lainnya. Poros bisa

menerima beban lenturan, beban tarikan, beban tekan atau beban

puntiran yang bekerja sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu

dengan lainnya.

Jenis-Jenis Poros

A. Berdasarkan pembebanannya Poros transmisi (transmission shafts)

Poros transmisi lebih dikenal dengan sebutan shaft. Shaft akan

mengalami beban puntir berulang, beban lentur secara bergantian

ataupun kedua-duanya. Pada shaft, daya dapat ditransmisikan

melalui gear, belt pulley, sprocket rantai, dll. Poros Gandar

Poros gandar merupakan poros yang dipasang diantara roda-roda

kereta barang. Poros gandar tidak menerima beban puntir dan

hanya mendapat beban lentur. Poros spindle

Poros spindle merupakan poros transmisi yang relatip pendek,

misalnya pada poros utama mesin perkakas dimana beban

utamanya berupa beban puntiran. Selain beban puntiran, poros

spindle juga menerima beban lentur (axial load). Poros spindle

dapat digunakan secara efektip apabila deformasi yang terjadi

pada poros tersebut kecil.

B. Berdasarkan bentuknya Poros lurus

Poros engkol sebagai penggerak utama pada silinder mesin

Sifat-Sifat Poros Yang Harus Diperhatikan Kekuatan poros

        Poros transmisi akan menerima beban puntir (twisting moment),

beban lentur (bending moment) ataupun gabungan antara beban

puntir dan lentur. Dalam perancangan poros perlu memperhatikan

beberapa faktor, misalnya : kelelahan, tumbukan dan pengaruh

konsentrasi tegangan bila menggunakan poros bertangga ataupun

penggunaan alur pasak pada poros tersebut. Poros yang dirancang

tersebut harus cukup aman untuk menahan beban-beban tersebut. Kekakuan poros

        Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup aman

dalam menahan pembebanan tetapi adanya lenturan atau defleksi

yang terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian (pada mesin

perkakas), getaran mesin (vibration) dan suara (noise). Oleh karena itu

disamping memperhatikan kekuatan poros, kekakuan poros juga harus

diperhatikan dan disesuaikan dengan jenis mesin yang akan

ditransmisikan dayanya dengan poros tersebut. Putaran kritis

        Bila putaran mesin dinaikan maka akan menimbulkan getaran

(vibration) pada mesin tersebut. Batas antara putaran mesin yang

mempunyai jumlah putaran normal dengan putaran mesin yang

menimbulkan getaran yang tinggi disebut putaran kritis. Hal ini dapat

terjadi pada turbin, motor bakar, motor listrik, dll. Selain itu, timbulnya

getaran yang tinggi dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan

bagian-bagian lainnya. Jadi dalam perancangan poros perlu

mempertimbangkan putaran kerja dari poros tersebut agar lebih

rendah dari putaran kritisnya. Korosi

        Apabila terjadi kontak langsung antara poros dengan fluida

korosif maka dapat mengakibatkan korosi pada poros tersebut,

misalnya propeller shaft pada pompa air. Oleh karena itu pemilihan

bahan-bahan poros (plastik) dari bahan yang tahan korosi perlu

mendapat prioritas utama.

C. Material poros

Material yang biasa digunakan dalam membuat poros adalah carbon

steel (baja karbon), yaitu carbon steel 40 C 8, 45 C 8, 50 C 4, dan 50 C

12. Namun, untuk poros yang biasa digunakan untuk putaran tinggi

dan beban yang berat pada umumnya dibuat dari baja paduan (alloy

steel) dengan proses pengerasan kulit (case hardening) sehingga

tahan terhadap keausan. Beberapa diantaranya adalah baja khrom

nikel, baja khrom nikel molebdenum, baja khrom, baja khrom

vanadium, dll. Sekalipun demikian, baja paduan khusus tidak selalu

dianjurkan jika alasannya hanya karena putaran tinggi dan

pembebanan yang berat saja. Dengan demikian perlu dipertimbangkan

dalam pemilihan jenis proses heat treatment yang tepat sehingga akan

diperoleh kekuatan yang sesuai.

D. Perhitungan Poros

1. Pembebanan tetap (constant loads)

.: Untuk Poros yang hanya terdapat momen puntir saja

 

Dimana :

T = Momen puntir pada poros, J = Momen Inersia Polar, r = jari-jari

poros = do/2, τ = torsional shear stress Untuk poros solid (solid shaft), dapat dirumuskan :

Sehingga momen puntir pada poros adalah:

 

Sedangkan momen inersia polar pada poros berongga (hollow shaft)

digunakan :

 

Dimana do dan di adalah diameter luar dan dalam

Sehingga didapat :

 Dengan mensubstitusikan, di/do = k

Maka didapat,

 Daya yang ditransmisikan oleh poros dapat diperoleh dari :

 Dimana : P = daya (W), T = moment puntir (N.m), N = kecepatan

poros (rpm)

Untuk menghitung sabuk penggerak (belt drive), dapat digunakan :

Dimana :

T1 dan T2 : tarikan pada sisi kencang (tight) dan kendor (slack).

R = jari-jari pulley

.: Untuk Poros yang hanya terdapat bending momen saja

 Dimana :

M = momen lentur pada poros, I = momen inersia, O = bending

momen, y = jari-jari poros = d/2 Untuk poros solid (solid shaft), besarnya momen inersia dirumuskan :

 Setelah disubtitusikan didapatkan persamaan :

Sedangkan untuk poros berongga (hollow shaft), besarnya momen inersia

dirumuskan :

Sehingga :

.: Untuk Poros dengan kombinasi momen lentur dan momen

puntir

Jika pada poros tersebut terdapat kombinasi antara momen bending

dan momen puntir maka perancangan poros harus didasarkan pada

kedua momen tersebut. Banyak teori telah diterapkan untuk

menghitung elastic failure dari material ketika dikenai momen lentur

dan momen puntir, misalnya : Maximum shear stress theory atau Guest’s theory: Teori ini digunakan untuk

material yang dapat diregangkan (ductile), misalnya baja lunak (mild steel).

Maximum normal stress theory atau Rankine’s theory: Teori ini digunakan

untuk material yang keras dan getas (brittle), misalnya besi cor (cast iron).

Terkait dengan Maximum shear stress theory atau Guest’s theory

bahwa besarnya maximum shear stress pada poros dirumuskan :

Dengan mensubtitusikan nilai 𝜎b dan τ, didapat:

 Pernyataan  dikenal sebagai equivalent twisting moment yang

disimbolkan dengan . Sehingga dapat disimpulkan bahwa :

 Selanjutnya, berdasarkan maximum normal stress theory, didapat :

 Dengan cara dan proses yang sama seperti sebelumnya, maka akan

didapatkan

2. Pembebanan berubah-ubah (fluctuating loads)

Pada pembahasan sebelumnya telah dijelaskan mengenai

pembebanan tetap (constant loads) yang terjadi pada poros. Dan pada

kenyataannya bahwa poros justru akan mengalami pembebanan puntir

dan pembebanan lentur yang berubah-ubah. Dengan

mempertimbangkan jenis beban, sifat beban, dll. yang terjadi pada

poros maka ASME (American Society of Mechanical Engineers)

menganjurkan dalam perhitungan untuk menentukan diameter poros

yang dapat diterima (aman) perlu memperhitungkan pengaruh

kelelahan karena beban berulang.

Dalam hal ini untuk momen puntir digunakan factor koreksi K t dan

untuk momen bending digunakan factor koreksi Km. Sehingga

persamaan untuk Te dan Me menjadi,

Tabel 1 :factor koreksi

3. Menentukan nilai safety factor

 Untuk menentukan safety factor (ns) pada poros, kami menggunakan

metode Pugsley. Penentuan safety factor (ns) dengan menggunakan

metode Pugsley dapat ditentukan melalui persamaan:

dimana :

nsx= safety factor untuk karakteristik A,B, dan C

A = kualitas material, pembuatan, perawatan, dan pemerikasaan

B = kontrol dari beban berlebih yang diberikan ke alat

C = ketelitian dari analisa beban, data percobaan atau mengalami

kemiripan dengan alat yang sejenis.

nsy= safety factor untuk karakteristik D dan E

D = Bahaya ke manusia

E = Dampak Ekonomi

Tabel 1.1 memberikan harga nsx untuk berbagai kondisi A,B, dan C.

Untuk menggunakan tabel ini, digunakan beberapa karakterisrik untuk

keterangan-keterangan seperti Very Good (vg), Good (g), Fair (f), atau

Poor (p). Tabel 1.2 memberikan harga nsy untuk berbagai kondisi D dan

E. Untuk menggunakan tabel tersebut, digunakan salah satu

karekteristik seperti Very serious (vs), Serious (s), atau Not serious

(ns). Menempatkan harga dari nsx dan nsy dalam persamaan diatas

menghasilkan harga safety factor.

Penentuan harga A, B, C, D, dan E: A = vg, karena poros merupakan salah satu komponen terpenting

B = g, karena poros hanya menerima beban yang konstan.

C = g, perhitungan yang akurat dalam merancang poros. Akan tetapi banyak

variable yang tidak diketahui sehingga banyak menggunakan asumsi

D = vs, karena tidak ada factor yang membahayakan bagi pengguna.

E = ns, karena tidak ada perkara hukum.

Tabel 1.1

Karakteristik safety faktor A, B, dan C

vg = very good

g = good

f = fair

p = poor

Tabel 1.2

Karakteristik safety faktor D dan E

ns = not serious

s = serious

vs = very serious