massa jenis dan berat jenis.docx
TRANSCRIPT
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