sistem pengapian konvensional
TRANSCRIPT
SISTEM PENGAPIAN KONVENSIONAL
BAB I. PENDAHULUAN
A. DESKRIPSI
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi berkembang pesat. Penguasaan
ilmu dan teknologi harus disertai dengan pemahaman dasar-dasar keilmuwan yang
mendukung. Sistem Pengapian sebagai salah satu Standar Kompetensi Dasar
Kejuruan yang mempunyai peran yang sangat penting dalam mengantarkan siswa
untuk memahami dasar-dasar ilmu dan teknologi terutama dasar-dasar Sistem
Kelistrikan Otomotif. Standar Kompetensi Dasar Kejuruan ini membahas tentang
“Sistem Pengapian Konvensional”.
B. PRASYARAT
Materi ini merupakan materi awal atau materi dasar pada Standar Kompetensi
Dasar Kejuruan yaitu Sistem Pengapian. Dengan mempelajari materi ini diharapkan
siswa dapat mempelajari materi berikutnya dengan lebih mudah.
C. PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL
1. Untuk Siswa
Peserta diklat harap memperhatikan petunjuk-petunjuk dibawah ini:
a. Bacalah dengan seksama materi-materi yang ada
b. Catatlah hal-hal yang penting pada tiap materi, jika perlu buatlah
ringkasan-ringkasan rumus-rumusnya
c. Fahami maksud isi materi
d. Siapkan kertas kosong dan alat-alat tulis untuk mencatat hal-hal yang
penting dan ringkasan rumus
e. Kerjakan setiap latihan soal yang ada dan cobalah membuat model soal
lain untuk materi yang sama
f. Ulangi lagi materi yang anda rasa belum paham dengan mecoba latihan
soalnya
g. Kerjakan soal-soal latihan dan mintalah nilai pada guru mata diklat untuk
tiap soal latihan. Jika anda dinyatakan berhasil maka anda boleh
melanjutkan ke materi berikutnya tetapi jika anda belum berhasil maka
ulangi lagi sampai anda dinyatakan berhasil
2. Untuk Guru
Dalam kegiatan pelajaran meteri ini, guru mempunyai peran sebagai berikut :
a. Membantu siswa dalam merencanakan proses belajar
b. Mengorganisasikan kegiatan belajar kelompok jika diperlukan
c. Melaksanakan penilaian
d. Mencatat pencapaian kemajuan siswa
e. Menjelaskan kepada siswa tentang sikap, pengetahuan dan keterampilan
dari suatu kompetensi yang perlu dibenahi dan merundingkan rencana
pemelajaran selanjutya
D. TUJUAN AKHIR
Setelah mempelajari materi modul Standar Kompetensi Dasar Kejuruan “Sistem
Pengapian” ini diharapkan siswa dapat:
1. Menambah pengetahuan dalam pelaksanaan Sitem Pengapian Konvensional.
2. Memberikan pengetahuan awal atau gambaran pelaksanaan praktek Sistem
Pengapian Konvensional.
E. KOMPETENSI
Mata Pelajaran : Standar Kompetensi Dasar Kejuruan
Kelas/Semester : XI/1
Standar Kompetensi : Sistem Pengapian
Kode Kompetensi : OPKR 50-011B
Alokasi Waktu : 40 X @45 menit
By Tarmizi, S.Pd. 1
BAB II. PEMELAJARAN
A. BELAJAR SISWA
Peserta diklat diharapkan mampu membuat rencana belajar yang mencakup
hal-hal berikut:
Jenis Kegiatan Tanggal WaktuTempat belajar
Alasan Perubahan
TandaTangan
1. Pendahuluan
2. Bagian-bagian Sistem Pengapian Baterai
3. Cara Kerja dan Data-data Sistem Pengapian Baterai
4. Kontak Pemutus dan Sudut Dwell
5. Kondensator
6. Koil dan Tahanan Balast
7. Busi
8. Saat Pengapian
9. Advans Sentrifugal
10. Advans Vakum
B. KEGIATAN BELAJAR
Selama pemelajaran diharapkan peserta diklat melakukan kegiatan-kegiatan berikut
ini:
1. Membaca dan memahami materi
2. Mendiskusikan materi bersama peserta diklat lain
3. Membuat laporan hasil diskusi sendiri dan kelompoknya
C. SILABUS KOMPETENSI
Kompetensi Dasar IndikatorMateri
Pembelajaran
Kegiatan Pemelajaran
Sikap Pengetahuan Keterampilan
Sistem Pengapian Pendahuluan Cara penyalaan bahan bakar pada motor bakar
Sistem pengapian konvensional pada motor bensin
Cara
Teliti dalam menerapkan cara penyalaan bahan bakar, menaikkan tegangan
Memahami cara penyalaan bahan bakar, menaikkan tegangan
Dapat mempraktekkan cara penyalaan bahan bakar, cara menaikkan tegangan
menaikkan tegangan
Dasar transformasi tegangan
Bagian-bagian sistem pengapian
Rangkaian sistem pengapian baterai
Teliti dalam menerapkan rangkaian sistem pengapian baterai
Memahami rangkaian sistem pengapian baterai
Dapat mempraktekkan rangkaian sistem pengapian baterai
Cara kerja dan data-data sistem pengapian baterai
Cara kerja sistem pengapian baterai
Data-data sistem pengapian baterai
Teliti dalam menerapkan cara kerja sistem pengapian dan data-data sistem pengapian
Memahami cara kerja dan data-data sistem pengapian
Dapat mempraktekkan cara kerja dan pengukuran data-data sistem pengapian baterai
Kontak pemutus dan sudut dwell
Kegunaan dan bagian-bagian
Jalan arus pada kontak pemutus
Bentuk-bentuk pada kontak pemutus
Sudut pengapian
Sudut dwell
Hubungan sudut dwell dengan celah kontak pemutus
Besar sudut dwell dengan kemampuan pengapian
Teliti dalam menerapkan kegunaan, bentuk kontak pemutus, sudut pengapian, dwell dan hubungannya
Memahami kegunaan, bentuk kontak pemutus, susdut pengapian, dwell dan hubungannya
Dapat mempraktekkan kegunaan, bentuk kontak pemutus, susdut pengapian, dwell dan hubungannya
Kondensator Percobaan sistem pengapian tanpa kondensator
Bunga api pada kontak
Sifat-sifat induksi diri
Sistem pengapian dengan kondensator
Kondensator pada sistem pengapian
Teliti dalam menerapkan percobaan sistem pengapian tanpa dan dengan kondensator
Memahami percobaan sistem pengapian tanpa dan dengan kondensator
Dapat mempraktekkan percobaan sistem pengapian tanpa dan dengan kondensator
Koil dan tahanan ballast
Kegunaan koil
Macam-macam jenis koil
Koil dengan tahanan balas
Kegunaan tahanan ballast
Rangkaian penambahan start
Teliti dalam menerapkan kegunaan koil dan tahanan ballast
Memahami kegunaan, macam-macam koil dan tahanan ballast serta rangkaian penambahan start
Dapat mempraktekkan kegunaan koil, tahanan ballast dan rangkaian penambahan start
By Tarmizi, S.Pd. 2
Busi Bagian-bagian busi
Beban dan tuntutan pada busi
Nilai panas
Permukaan busi
Dudukan
Ulir
Celah elektroda busi dan tegangan pengapian
Teliti dalam menerapkan celah elektroda busi dan tegangan pengapian
Memahami bagian-bagian, beban dan tuntutan, nilai panas, permukaan, dudukan, ulir, celah elektroda busi dan tegangan pengapian
Dapat mempraktekkan penyetelan celah elektroda busi dan tegangan pengapian
Saat pengapian
Macam-macam contoh saat pengapian
Persyaratan saat pengapian
Saat pengapian dan daya motor
Hubungan saat pengapian dengan putaran motor
Hubungan saat pengapian dengan beban motor
Saat pengapian dengan nilai oktan
Teleti dalam menerapkan macam-macam saat pengapian, daya, putaran, beban motor dan nilai oktan
Memahami macam-macam, persyaratan saat pengapian dan hubungannya dengan daya, putaran dan beban motor serta nilai oktan
Dapat menentukan saat pengapian idial
Advans sentrifugal
Contoh soal
Fungsi advant sentrifugal (governor)
Teliti dalam menerapkan fungsi advant sentrifugal(governor)
Memahami fungsi advant sentrifugal (governor)
Dapat mempraktekkan fungsi advant sentrifugal (governor)
Advans vakum
Pendahuluan
Cara kerja advans vakum
Macam-macam kondisi vakum pada sambungan advans vakum
Batas toleransi kurva advans vakum
Saat pengapian pada macam-macam keadaan motor
Kerja sistem advans pada macam-macam keadaan motor
Teliti dalam menerapkan cara kerja, macam-macam sambungan, batas toleransi kurva advant vakum dan saat pengapian pada macam-macam keadaan motor
Memahami cara kerja, macam-macam kondisi vakum, batas toleransi kurva advant vakum dan saat pengapian pada macam-macam keadaan motor
Dapat mempraktekkan cara kerja advant vakum dan menentukan batas toleransi kurva advant vakum serta saat pengapian pada macam-macam keadaan motor
D. URAIAN MATERI
Kegiatan Belajar 1
1. Pendahuluan
a. Cara Penyalaan Bahan Bakar pada Motor Bakar
Cara penyalaan bahan bakar pada motor bakar dibedakan dalam 2
macam:
1) Penyalaan sendiri (Motor Diesel)
Penjelasan:
Udara dikompresikan dengan tekanan kompresi tinggi yaitu 20-40
bar (2-4 Mpa), temperatur naik 700oC-900oC
Bahan bakar disemprotkan kedalam ruang bakar → langsung terjadi
penyalaan atau pembakaran
2) Penyalaan dengan bunga api listrik (Motor Bensin)
Penjelasan:
Campuran udara + bahan bakar dikompresikan dengan tekanan
kompresi rendah yaitu 8-13 bar (0,8-13 Mpa), temperatur naik
400oC-600oC. Busi meloncatkan bunga api terjadi penyalaan atau
pembakaran
By Tarmizi, S.Pd. 3
b. Sistem Pengapian Konvensional pada Motor Bensin
Sistem pengapian konvensional pada motor bensin ada 2 macam:
1) Sistem pengapian baterai
2) Sistem pengapian magnet
c. Cara Menaikkan Tegangan
Cara menaikkan tegangan:
Tegangan baterai (12 V) dinaikkan menjadi tegangan tinggi 5000-25000
Volt dengan menggunakan transformator (Koil)
Untuk menaikkan tegangan menggunakan:
By Tarmizi, S.Pd. 4
d. Dasar Transformasi Tegangan
Transformasi tegangan berdasarkan prinsip induksi magnetis
1) Induksi magnetis
Jika magnet digerak-gerakkan dekat kumparan, maka:
Terjadi perubahan medan magnet
Timbul tegangan listrik
Tegangan tersebut disebut ”Tegangan Induksi”
2) Transformator
Jika pada sambungan primer transformator dihubungkan dengan
arus bolak-balik maka:
Ada perubahan arus listrik
Terjadi perubahan medan magnet
Terjadi tegangan induksi lampu
3) Perbandingan tegangan
Perbandingan tegangan sebanding dengan perbandingan jumlah
lilitan
Jumlah lilitan sedikit tegangan induksi kecil
Jumlah lilitan banyak tegangan induksi besar
4) Transformasi dengan arus searah
Bagaimana jika transformator diberi arus searah?
By Tarmizi, S.Pd. 5
Transformator tidak dapat berfungsi dengan arus searah,
karena
Arus tetap
Tidak terjadi perubahan medan magnet
Tidak ada induksi
Bagaimana agar terjadi perubahan medan magnet?
Dengan memberi saklar pada sambungan primer, jika saklar
dibuka atau ditutup (On/Off) maka:
Arus primer terputus-putus
Ada perubahan medan magnet
Terjadi induksi
Kegiatan Belajar 2
2. Bagian-Bagian Sistem Pengapian Baterai
a. Kegunaan Bagian Sistem Pengapian Baterai
1) Baterai
Sebagai penyedia atau sumber arus listrik
2) Kunci kontak
Menghubungkan dan memutuskan arus listrik dari baterai ke sirkuit
primer
3) Koil
Mentransformasikan tegangan baterai menjadi tegangan tinggi
(5000 – 25000 Volt)
By Tarmizi, S.Pd. 6
4) Kontak pemutus
Menghubungkan dan memutuskan arus primer agar terjadi induksi
tegangan tinggi pada sirkuit sekunder sistem pengapian
5) Kondensator
Kegunaan:
Mencegah loncatan bunga api diantara celah kontak pemutus
pada saat kontak mulai membuka
Mempercepat pemutusan arus primer sehingga tegangan
induksi yang timbul pada sirkuit sekunder tinggi
6) Distributor
Membagi dan menyalurkan arus tegangan tinggi ke setiap busi
sesuai dengan urutan pengapian
7) Busi
Meloncatkan bunga api listrik diantara kedua elektroda busi di
dalam ruang bakar, sehingga pembakaran dapat dimulai
By Tarmizi, S.Pd. 7
b. Rangkaian Sistem Pengapian Baterai
Bagian-bagian
1. Baterai
2. Kunci kontak
3. Koil
4. Kontak pemutus
5. Kondensor
6. Distributor
7. Busi
Penjelasan:
Sirkuit tegangan rendah = Sirkuit primer
Aliran arus primer sirkuit primer
Baterai – Kunci kontak – Primer koil – Kontak pemutus – Kondensor –
Massa
Sirkuit tegangan tinggi = Sirkuit sekunder
Aliran arus sirkuit sekunder
Sekunder koil – Distributor – Busi – Massa
Kegiatan Belajar 3
3. Cara Kerja dan Data-data Sistem Pengapian Baterai
a. Cara Kerja Sistem Pengapian Baterai
Cara kerja:
1) Saat kunci kotak on, kontak pemutus menutup
Arus mengalir dari + Baterai – Kunci kontak – Kumparan primer koil
kontak pemutus – Masa
* Terjadi pembentukan medan magnet pada inti koil
Cara kerja:
2) Saat kunci kontak on, kontak pemutus membuka
Arus primer terputus dengan cepat maka:
By Tarmizi, S.Pd. 8
Ada perbedaan medan magnet (medan magnet jatuh)
Terjadi arus induksi tegangan tinggi pada saat sirkuit sekunder
(terjadi loncatan bunga api diantara elektroda busi)
b. Data-data Sistem Pengapian Baterai Secara Umum
Saat kontak pemutus menutup, arus primer 3-4 Amper
Kontak pemutus terbuka: 12-13 Volt
Kontak pemutus tertutup: maksimal 0,3 Volt
Motor hidup ± 300-400 Volt
(Tegangan induksi diri)
Kegiatan Belajar 4
4. Kontak Pemutus dan Sudut Dwell
a. Kegunaan dan Bagian-bagian
Kegunaan:
Menghubungkan dan memutuskan arus primer agar terjadi induksi
tegangan tinggi pada sirkuit sekunder
Bagian-bagian:
1. Kam distributor
2. Kontak tetap (wolfram)
3. Kontak lepas (wolfram)
4. Pegas kontak pemutus
5. Lengan kontak pemutus
6. Sekerup pengikat
7. Tumit ebonit
8. Kabel (dari koil -)
9. Alur penyetel
b. Jalan Arus pada Kontak Pemutus
By Tarmizi, S.Pd. 9
Arus mengalir dari minus koil – Kabel kontak pemutus – lengan kontak
pemutus – kontak lepas – kontak tetap – massa
c. Bentuk-bentuk Kontak Pemutus
1) Kotak berlubang
Keausan yang terjadi
Keausan permukaan rata
Pemindahan panas baik
2) Kontak pejal
Keausan yang terjadi
Keausan permukaan tidak merata
Pemindahan panas kurang baik
d. Sudut Pengapian
Sudut Pengapian adalah:
Sudut putar kam distributor dari saat kontak pemutus mulai membuka 1
sampai kontak pemutus mulai membuka pada tonjolan kam berikutnya 2
Contoh sudut pengapian:
360o
α = Z
Z = Jumlah silinder
Untuk motor 4 silinder
By Tarmizi, S.Pd. 10
360o
α = 4
α = 90o PK (Poros Kam)
e. Sudut Dwell
Sudut Dwell Sudut Putar Kam Distributor
A – B = Sudut buka Kp (Kontak pemutus)
B – C = Sudut tutup Kp
Sudut tutup kontak pemutus dinamakan sudut dwell
Kesimpulan:
Sudut dwell adalah sudut putar kam distributor pada saat kontak pemutus
menutup (B) sampai kontak pemutus mulai membuka (C) pada tonjolan
kam berikutnya.
f. Hubungan Sudut Dwell dengan Celah Kontak Pemutus
1) Celah Kontak Pemutus Kecil
Sudut buka kecil (β)
Sudut dwell besar (α)
Kesimpulan:
Sudut dwell besar → celah kontak pemutus kecil
2) Celah Kontak Pemutus Besar
Sudut buka besar (β)
Sudut dwell kecil (α)
Kesimpulan:
Sudut dwell kecil → celah kontak pemutus besar
Penjelasan:
(a) Sudut pengapian
360o
α = Z
Z = Jumlah silinder
By Tarmizi, S.Pd. 11
(b) Sudut dwell = 60% x Sudut pengapian
360o
60% x Z
Contoh: Menghitung sudut dwell motor 4 silinder dan 6 silinder
Motor 4 Silinder
360o 360o
Sudut pengapian α = = = 90o PK Z 4
Sudut dwell = 60% x 90o = 54o
Toleransi ± 2o
Besar sudut dwell = 54o ± 2o
Sudut dwell = 52o – 56o
Motor 6 Silinder
360o 360o
Sudut pengapian α = = = 60o PK Z 6
Sudut dwell = 60% x 60o = 36o
Toleransi ± 2o
Besar sudut dwell = 36o ± 2o
Sudut dwell = 34o – 38o
g. Besar Sudut Dwell dan Kemampuan Pengapian
Kemapuan pengapian ditentukan oleh kuat arus primer
Untuk mencapai arus primer maksimum, diperlukan waktu pemutusan
kontak pemutus yang cukup.
Sudut dwell kecil
Waktu penutupan kontak pemutus pendek
Arus primer tidak mencapai maksimum
Kemapuan pengapian kurang
Sudut dwell besar
By Tarmizi, S.Pd. 12
Kemapuan pengapian baik, tetapi waktu mengalir arus terlalu
lama
Kontak pemutus menjadi panas
Kontak pemutus cepat aus
Kesimpulan:
Besar sudut dwell merupakan kompromis antara kemampuan pengapian
dan umur kontak pemutus
Kegiatan Belajar 5
5. Kondensor
a. Percobaan Sistem Pengapian tanpa Kondensator
1) Pada Sirkuit Primer
Pada saat kontak pemutus mulai membuka
Ada loncatan bunga api diantara kontak pemutus
Artinya:
Arus tidak terputus dengan segera
Kontak pemutus menjadi cepat aus (terbakar)
2) Pada Sirkuit Sekunder
Bunga api pada busi lemah
Mengapa bunga api pada busi lemah?
Karena arus primer tidak terputus dengan segera, medan magnet
pada koil tidak jatuh dengan cepat → Tegangan induksi rendah
b. Bunga Api pada Kontak
Mengapa terjadi bunga api pada kontak saat arus primer diputus?
Pada saat kontak pemutus membuka arus dalam sirkuit primer diputus
maka terjadi perubahan medan magnet pada inti koil (medan magnet
jatuh).
Akibatnya terjadi induksi pada:
Kumparan primer
Kumparan sekunder
Induksi pada sirkuit primer disebut ”induksi diri”
By Tarmizi, S.Pd. 13
Bunga api yang terjadi pada saat memutuskan suatu sirkuit arus selalu
disebabkan karena induksi diri
c. Sifat-sifat Induksi Diri
1) Tegangan bisa melebihi tegangan sumber arus, pada sistem
pengapian tegangannya ≈ 300 – 400 Volt
2) Arus induksi diri adalah penyebab timbulnya bunga api pada
kontak pemutus
3) Arah tegangan induksi diri menghambat perubahan arus primer
Pada waktu:
1) Kontak pemutus tutup, induksi diri memperlambatarus primer
mencapai maksimum
2) Kontak pemutus buka, induksi diri memperlambat pemutusan
arus primer, akibat adanya loncatan bunga api pada kontak
pemutus
d. Sistem Pengapian dengan Kondensator
Pada sistem pengapian, kondensator dihubungkan secara paralel
dengan kontak pemutus
1) Cara Kerja:
Pada saat kontak pemutus mulai membuka, arus induksi diri diserap
kondensator
Akibatnya:
Tidak terjadi loncatan bunga api pada kontak pemutus
Arus primer diputus dengan cepat (medan magnet jatuh
dengan cepat)
Tegangan induksi pada sirkuit sekunder tinggi, bunga api pada
busi kuat (tegangan induksi tergantung pada kecepatan
perubahan kemagnetan)
2) Prinsip Kerja Kondensator
Kondensator terdiri dari dua plat penghantar yang terpisah oleh foil
isolator, waktu kedua plat bersinggungan dengan tegangan listrik,
plat negatif akan terisi elektron-elektron
By Tarmizi, S.Pd. 14
Jika sumber tegangan dilepas, elektron-elektron masih tetap
tersimpan pada plat kondensator, ada penyimpanan muatan listrik
Jika kedua penghantar yang berisi muatan listrik tersebut
dihubungkan, maka akan terjadi penyeimbangan arus, lampu
menyala lalu pada
e. Kondensator pada Sistem Pengapian
Pada sistem pengapian konvensional pada mobil umumnya
menggunakan kondensator model gulung
Bagian-bagian: Data:
1. Dua foil alumunium Kapasitas 0,1 – 0,3 mf
2. Dua foil isolator Kemampuan isolator ≈ 500 volt
3. Rumah sambungan massa
4. Kabel sambungan positif
By Tarmizi, S.Pd. 15
Kegiatan Belajar 6
6. Koil dan Tahanan Ballast
a. Kegunaan Koil
Untuk mentransformasikan tegangan baterai menjadi tegangan tinggi
pada sistem pengapian
b. Macam-macam Jenis Koil
1) Koil Inti Batang (Standar)
Keuntungan:
Konstruksi sederhana dan ringkas
Kerugian:
Garis gaya magnet tidak selalu mengalir dalam inti besi, garis gaya
magnet pada bagian luar hilang, maka kekuatan/daya magnet
berkurang.
2) Koil dengan Inti Tertutup
Keuntungan:
Garis gaya magnet selalu mengalir dalam inti besi ”daya magnet
kuat” hasil induksi besar.
Kerugian:
Sering terjadi gangguan interferensi pada radio tape dan TV yang
dipasang pada mobil/juga dirumah (TV).
3) Koil dengan Tahanan Ballast
Rangkaian prinsip
Persyaratan perlu tidaknya koil dirangkai dengan tahanan
ballast
By Tarmizi, S.Pd. 16
Pada sistem pengapian konvensional yang memakai kontak
pemutus, arus primer tidak boleh lebih dari 4 ampere, untuk
mencegah:
Keausan yang cepat pada kontak pemutus
Kelebihan panas yang bisa menyebabkan koil meledak (saat
motor mati kunci kontak ON)
Dari persyaratan ini dapat dicari tahanan minimum pada sirkuit
primer
U 12R min = = = 3 Ω I maks 4
Jadi jika tahanan sirkuit primer koil < 3 Ω, maka koil harus dirangkai
dengan tahanan ballast
Catatan:
Untuk pengapianelektronis tahanan primer koil dapat kurang dari 3
Ω.
Contoh: Tahanan rangkaian primer 0,9 – 1 Ω dan dirangkai tanpa
tahanan ballast
4) Kegunaan Tahanan Balast
(a) Pembatas Arus Primer
Contoh Soal:
U = 12 V
I = 4 A
R2 = 1,5 Ω
R1 = ... Ω
U 12R min = = = 3 Ω
I maks 4
R1 dan R2 seri maka R = R1 + R2
R1 = R – R2 = 3 – 1,5 = 1,5 Ω
(b) Konpensasi panas
Pada koil yang dialiri arus, timbul panas akibat daya listrik.
Dengan menempatkan tahanan ballast diluar koil, dapat
memindahkan sebagian panas diluar koil, untuk mencegah
kerusakan koil.
Contoh Soal:
Kuat arus yang mengalir pada koil I = 4 A
Tahanan primer (R2) = 1,5 Ω
Tahanan ballast (R1) = 1,5 Ω
Daya panas pada koil
P. koil = I2 x R2 = 42 . 1,5 = 24 Watt
Daya panas pada tahanan ballast
P. ballast = I2 x R2 = 42 . 1,5 = 24 Watt
5) Rangkaian Penambahan Start
Selama motor distart, tegangan baterai akan turun karena
penggunaan beban starter. Akibatnya, kemampuan pengapian
berkurang.
By Tarmizi, S.Pd. 17
Untuk mengatasi hal tersebut koil dapat dihubungkan langsung
dengan tegangan baterai selama motor distarter.
(a) Penambahan Start Melalui Terminal ST 2 pada kunci kontak
(b) Penambahan Start Melalui Terminal Motor Starter
(c) Tahanan Ballast di dalam Koil (misal: Toyota Kijang)
(d) Penambahan Start dengan Menggunakan Relay
By Tarmizi, S.Pd. 18
Kegiatan Belajar 7
7. Busi
a. Bagian-bagian Busi
1. Terminal
2. Rumah busi
3. Isolator
4. Elektrode (paduan nikel)
5. Perintang rambatan arus
6. Rongga pemanas
7. Elektroda massa (paduan nikel)
8. Cincin perapat
9. Cincin elektrode
10. Baut sambungan
11. Cincin perapat
12. Penghantar
b. Beban dan Tuntutan pada Busi
1) Panas
Temperatur gas didalam ruang bakar berubah, temperatur pada
pembakaran 2000oC – 3000oC dan waktu pengisian 0oC – 120oC.
Hal-hal yang dituntut:
Elektrode pusat dan isolator harus tahan terhadap temperatur
tinggi ≈ 800oC
Cepat memindahkan panas sehingga temepratur tidak lebih
baik dari 800oC
2) Mekanis
Tekanan pembakaran 30 – 50 bar
Bahan harus kuat
Konstruksi harus rapat
3) Kimia
Erosi bunga api
Erosi pembakaran
Kotoran
Hal-hal yang dituntut:
By Tarmizi, S.Pd. 19
Bahan elektroda harus tahan temperatur tinggi (nikel,
platinum)
Bahan kaki isolator yang cepat mencapai temperatur
pembersih diri (± 400oC)
4) Elektris
Tegangan pengapian mencapai 25000 volt
Hal-hal yang dituntut:
Bentuk kaki isolator yang cocok sehingga jarak elektroda pusat
ke massa jauh
Konstruksi perintang arus yang cocok
c. Nilai Panas
Nilai panas busi adalah suatu indek yang menunjukkan jumlah panas
yang dapat dipindahkan oleh busi
Kemampuan busi menyerap dan memindahkan panas tergantung pada
bentuk kaki isolator/luas permukaan isolator.
Nilai panas harus sesuai dengan kondisi operasi mesin
1) Busi panas
Luas permukaan kaki isolator besar
Banyak menyerap panas
Lintasan pemindahan panas panjang, akibatnya pemindahan
panas sedikit
2) Busi dingin
Luas permukaan kaki isolator kecil
Sedikit menyerap panas
Lintasan pemindahan panas pendek, cepat menimbulkan
panas
d. Permukaan Busi
Permukaan muka busi menunjukkan kondisi operasi mesin dan busi
1) Normal
Isolator berwarna kuning atau coklat muda
Puncak isolator bersih, permukaan rumah isolator kotor
berwarna coklat muda atau abu-abu
Kondisi kerja mesin baik
Pemakaian busi dengan nilai panas yang tepat
By Tarmizi, S.Pd. 20
2) Terbakar
Elektroda terbakar, pada permukaan kaki isolator ada partikel-
partikel kecil mengkilat yang menempel
Isolator berwarna putih atau kuning
Penyebab:
Nilai oktan bensin terlalu rendah
Campuran terlalu kurus
Knoking (detonasi)
Saat pengapian terlalu awal
Tipe busi yang terlalu panas
3) Berkerak karena oli
Kaki isloator dan elektrode sangat kotor
Warna kotoran coklat
Penyebab:
Cincin torak aus
Penghantar katup aus
Pengisapan oli melalui sistem ventilasi karter
4) Berkerak karbon/jelaga
Kaki isolator, elektroda-elektroda, rumah busi berkerak jelaga
Penyebab:
Campuran terlalu kaya
Tipe busi yang terlalu dingin
5) Isolator retak
Penyebab:
By Tarmizi, S.Pd. 21
Jatuh
Kelemahan bahan
Bunga api dapat meloncat dari isolator langsung ke massa
e. Dudukan
Penggunaan cinci perapat antara busi dan kepala silinder tergantung
pada tipe motor
1) Dudukan rata, harus dipasang cincin perapat
2) Dudukan bentuk konis, tanpa cincin perapat
f. Ulir
Panjang ulir busi harus sesuai dengan panjang ulir kepala silinder
1) Terlalu panjang
2) Terlalu pendek
By Tarmizi, S.Pd. 22
3) Baik
g. Celah elektroda busi dan tegangan pengapian
Celah elektroda busi mempengaruhi kebutuhan tegangan pengapian
Celah elektroda busi besar → tegangan pengapian besar
Celah elektroda busi kecil → tegangan pengapian kecil
Contoh:
Celah elektroda 0,6 mm → tegangan pengapian 12,5 kv
Celah elektroda 0,8 mm → tegangan pengapian 15 kv
Celah elektroda 1 mm → tegangan pengapian 17,5 kv
Kegiatan Belajar 8
8. Saat Pengapian
a. Macam-macam Contoh Saat Pengapian
1) Pengapian terjadi sebelum torak mencapai TMA (pengapian
awal)
By Tarmizi, S.Pd. 23
2) Pengapian terjadi setelah torak melewati TMA (pengapian
lambat)
Kesimpulan:
Saat pengapian adalah saat busi meloncatkan bunga api
untuk mulai pembakaran, saat pengapian diukur dalam
derajat poros engkol (ope) sebelum atau sesudah TMA.
b. Persyaratan Saat Pengapian
Mulai saat pengapian sampai proses pembakaran selesai
diperlukan waktu tertentu
Waktu rata-rata yang diperlukan selama pembakaran ≈ 2
ms (mili detik).
Penjelasan:
1) Usaha yang efektif
Untuk mendapatkan langkah usaha yang paling efektif,
tekanan pembakaran maksimum harus dekat sesudah TMA
2) Saat pengapian yang tepat
Agar tekanan pembakaran maksimum dekat sesudah TMA
saat pengapian harus ditempatkan sebelum TMA
c. Saat Pengapian dan Daya Motorl
1) Saat pengapian terlalu awal
Mengakibatkan detonasi/knocking, daya motor berkurang,
motor menjadi panas dan menimbulkan kerusakan (pada
torak, bantalan dan busi).
2) Saat pengapian tepat
Menghasilkan langkah usaha yang ekonomis, daya motor
maksimum.
3) Saat pengapian terlalu lambat
Menghasilkan langkah usaha yang kurang ekonomis/tekanan
pembakaran maksimum jauh sesudah TMA, daya motor
berkurang, boros bahan bakar.
By Tarmizi, S.Pd. 24
d. Hubungan Saat Pengapian dengan Putaran Motor
Supaya akhir pembakaran dekat sesudah TMA, saat pengapian
harus ≈ 1 ms sebelum TMA. Untuk menentukan saat pengapian
yang sesuai dalam derajat poros engkol (ope), kita harus
memperhatikan kecepatan putaran motor.
Contoh:
1) Putaran rendah
Sudut putar pe selama 1 ms kecil
2) Putaran tinggi
Sudut putar pe selama 1 ms besar
Kesimpulan:
Supaya pembakaran tetap dekat TMA, saat pengapian harus
disesuaikan pada putaran motor:
Putaran motor tinggi → saat pengapian semakin awal
e. Hubungan Saat Pengapian dengan Beban Motor
Pada beban rendah, pembentukan campuran setelah langkah
kompresi masih kurang homogen karena:
1) Pengisian silinder kurang → Temperatur hasil kompresi
rendah
2) Aliran gas dalam silinder pelan → tolakan kurang
Akibatnya:
By Tarmizi, S.Pd. 25
Waktunya bakar menjadi lebih lama dari pada ketika beban penuh
Kesimpulan:
Agar mendapatkan akhir pembakaran tetap dekat sesudah TMA,
maka pada beban rendah saat pengapian harus lebih awal dari
pada waktu beban penuh.
Petunjuk:
Beban rendah = Katup gas terbuka sedikit
Beban penuh = katup gas terbuka penuh
f. Saat Pengapian dan Nilai Oktan
Jika nilai oktan bensin rendah, saat pengapian sering harus
diperlambat daripada spesifikasi, untuk mencegah knocking
(detonasi).
Macam-macam contoh torak akibat detonasi
1) Torak yang berlubang karena temperatur terlalu tinggi, akibat
detonasi
2) Cincin torak, pen torak, bantalan rusak akibat tekanan yang
tinggi karena detonasi
Kegiatan Belajar 9
9. Advans Sentrifugal
a. Contoh Soal:
By Tarmizi, S.Pd. 26
Hitunglah saat pengapian yang sesuai dalam derajat poros engkol
(ope) untuk putaran: (a) 1000 rpm, (b) 2000 rpm, (c) 4000 rpm, (d)
6000 rpm.
Persyaratan saat pengapian harus tetap 0,8 ms sebelum TMA
Jawab:
(a) n = 1000 rpm
waktu (t) untuk 1 putaran
t = 1/n . 60 . 103 ms
t = 1/1000 . 60 . 103 = 60 ms
Sudut putar poros engkol dalam 1 ms
= 360/60 = 6o poros engkol
Saat pengapian = 0,8 ms
Jadi T = 0,8 . 6 = 5o poros engkol sebelum TMA
Analog:
n = 2000 rpm Saat pengapian ≈ 10o pe sebelum TMA
n = 4000 rpm Saat pengapian ≈ 20o pe sebelum TMA
n = 4000 rpm Saat pengapian ≈ 30o pe sebelum TMA
Kesimpulan:
Semakin cepat putaran motor, saat pengapian semakin maju
(semakin awal)
b. Fungsi Advans Sentrifugal
1) Bagian-bagian
Untuk memajukan saat pengapian berdasarkan putaran
motor digunakan advans sentrifugal.
Bagian-bagian:
Poros distributor dengan plat pembawa pemberat
sentrifugal
Pemberat (bobot) sentrifugal
Poros governor dengan plat berkurva
Pegas pengembali
By Tarmizi, S.Pd. 27
2) Prinsip Kerja
Semakin cepat putaran motor, semakin mengembang bobot-
bobot sentrifugal. Akibatnya poros governor (kam) diputar
lebih maju dari kedudukan semula → kontak pemutus dibuka
lebih awal (saat pengapian lebih maju)
3) Cara Kerja Advans Sentrifugal
(a) Putaran idle (stasioner)
Pemberat sentrifugal belum mengembang
Plat kurva belum ditekan
Advans belum ditekan
Salah satu pegas pengembali masih longgar
(b) Putaran rendah sampai dengan menengah
Pemberat sentrifugal mulai mengembang
Plat kurva mulai ditekan
Advans sentrifugal mulai bekerja
Hanya satu pegas pengembali yang bekerja
By Tarmizi, S.Pd. 28
(c) Putaran tinggi
Pemberat sentrifugal mengembang sampai
pembatas maksimum
Plat kurva ditekan
Advans bekerja maksimum
Kedua pegas pengembali bekerja
4) Karakteristik Kurva Advans Sentrifugal
5) Contoh Spesifikasi Kurva Advans Sentrifugal
Penafsiran:
Pada kendaran tersebut di atas, governor (advans
sentrifugal) bekerja dengan benar jika:
Advans sentrifugal mulai bekerja pada 900 – 1400 rpm
Pada putaran 2000 rpm saat pengapian dimajukan
sebesar 5o – 10o poros engkol
Advans maksimum harus tercapai pada putaran 5500
rpm
Sudut pengatur advans maksimum 17o – 22o poros
engkol
0 sampai A : hanya satu pegas pengembali bekerja
Multi titik A : kelonggaran pegas pengembali kedua
diseimbangkan, maka kedua pegas pengembali bekerja
Petunjuk:
By Tarmizi, S.Pd. 29
Saat pengapian adalah saat yang distel pada idle ditambah
sudut pengatur advans sentrifugal
Contoh saat pengapian pada 5500 rpm
Idle : 10o
Advans : 17o – 22o poros engkol
Saat pengapian : 27o – 32o poros engkol
6) Latihan Daerah Kerja Advans Sentrifugal Secara Umum
(Motor 4 Silinder)
Pada umumnya advans sentrifugal mulai bekerja pada
putaran 900 – 1500 rpm
Advans maksimum tercapai pada putaran 4500 – 6000 rpm
Sudut pengatur advans maksimum 15o – 35o poros engkol
Gambar daerah kerja advans sentrifugal pada diagram
Catatan:
Kurva advans sentrifugal harus sesuai dengan keperluan
motor yang ditentukan berdasarkan percobaan di pabrik
Pengajuan saat pengapian bisa jauh berbeda pada berbagai
macam tipe motor
Grafik di atas merupakan keterangan mengenai batas-batas
kerja advans sentrifugal secara umum
Kegiatan Belajar 10
10. Advans Vakum
a. Pendahuluan
Pada beban rendah atau menengah kecepatan bakar rendah
karena tolakan rendah, temperatur rendah, campuran kurus. Oleh
karena itu waktu pembakaran menjadi lebih lama, agar
mendapatkan tekanan pembakaran maksimum tetap dekat
sesudah TMA, saat pengapian harus dimajukan.
By Tarmizi, S.Pd. 30
Untuk memajukan saat pengapian berdasarkan beban motor
digunakan advans vakum.
b. Bagian-bagian
1. Plat dudukan kontak pemutus yang bergerak radial
2. Batang penarik
3. Diafragma
4. Pegas
5. Langkah maksimum
6. Sambungan selang vakum
c. Cara Kerja Advans Vakum
1) Advans vakum tidak bekerja
(Pada saat idle dan beban penuh)
Vakum rendah membran tidak tertarik
Plat dudukan kontak pemutus masih tetap pada
kedudukan semula
Saat pengapian tetap
2) Advans vakum bekerja
By Tarmizi, S.Pd. 31
(Pada beban rendah dan menengah)
Vakum tinggi, membran tertarik
Plat dudukan kontak pemutus diputar maju berlawanan
arah dengan putaran kam governor
Saat pengapian semakin dimajukan
d. Macam-macam Kondisi Vakum pada Sambungan Advans Vakum
1) Idle
Vakum yang benar terjadi di bawah katup gas
Vakum belum mencapai daerah sambungan advans, maka
advans vakum belum bekerja
2) Beban rendah dan menengah
Vakum yang besar mencapai daerah sambungan advans,
maka advans vakum bekerja
3) Beban penuh
Vakum pada daerah sambungan advans kecil, maka advans
vakum tidak bekerja
e. Batas Toleransi Kurva Advans Vakum (Contoh Suzuki
Carry/Jimny)
Advans Vakum:
By Tarmizi, S.Pd. 32
Mulai bekerja pada vakum 15 – 20 Kpa
Bekerja maksimum pada vakum lebih dari 40 Kpa
Catatan:
Pada pemeriksaan fungsi advans vakum suatu motor, hanya di
dapatkan kurva yang membentuk suatu garis. Jika fungsi advans
vakum baik, garis kurva tersebut berada di antara batas-batas
toleransi.
Secara umum, advans maksimum mencapai 10o – 25o poros
engkol.
f. Saat Pengapian pada Macam-macam Keadaan Motor
Saat pengapian adalah jumlah dari tiga komponen
Saat pengapian yang distel pada waktu idle, ditambah pengajuan
oleh advans sentrifugal dan advans vakum
Contoh 1
Motor berputar 5000 rpm, katup gas terbuka penuh (jalan tol)
Saat pengapian yang telah distel : misal 8o
Advans sentrifugal pada 5000 rpm : misal 25o
Advans vakum saat katup gas terbuka penuh : misal 0o
Hasil saat pengapian : 33o pe sebelum TMA
Contoh 2
Motor berputar 3000 rpm, katup gas 1/3 terbuka (jalan raya)
Saat pengapian : misal 8o
Advans sentrifugal pada 3000 rpm : misal 15o
Advans vakum saat katup gas terbuka penuh : misal 20o
Hasil saat pengapian : 43o pe sebelum TMA
Contoh 3
Motor berputar 5000 rpm, katup gas tertutup (Motor
memperlambat kendaraan)
Saat pengapian yang telah distel : misal 8o
Advans sentrifugal pada 5000 rpm : misal 25o
Advans vakum saat katup gas terbuka penuh : misal 0o
Hasil saat pengapian : 33 pe sebelum TMA
g. Latihan Kerja Sistem-sistem Advans pada Macam-macam
Keadaan Motor
Kendaraan pada jalan tol
By Tarmizi, S.Pd. 33
Kecepatan : 160 km/h (maks)
Putaran motor : 6500 rpm
Katup gas : terbuka penuh
Kendaraan pada jalan raya
Kecepatan : 70 km/h
Putaran motor : 3000 rpm
Katup gas : terbuka sedikit
Kendaraan naik tanjakan
Kecepatan : 70 km/h
Putaran motor : 3000 rpm
Katup gas : terbuka penuh
Kendaraan turun tanjakan
Kecepatan : 70 km/h
Putaran motor : 3500 rpm
Katup gas : tertutup (motor mengerem)
Lalulintas macet
Kecepatan : 10 km/h
Putaran motor : 1000 rpm
Katup gas terbuka sedikit
By Tarmizi, S.Pd. 34
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi
berkembang pesat. Penguasaan ilmu dan
teknologi harus disertai dengan pemahaman
dasar-dasar keilmuwan yang mendukung
Pengetahuan Dasar Tehnik Mesin (PDTM)
sebagai salah satu mata diklat dasar
kompetensi kejuruan yang mempunyai peran
yang sangat penting dalam mengantarkan
siswa untuk memahami dasar-dasar ilmu dan
teknologi terutama dasar-dasar teknologi
permesinan. Materi diklat ini membahas
kompetensi tentang “Pengenalan Ilmu Statika
dan Tegangan”. Materi kompetensi ini dapat
digunakan siswa mengembangkan pemahaman
siswa SMK tentang ilmu dasar teknik mesin.
11. PRASYARAT
Materi ini merupakan materi awal atau materi dasar pada mata diklat
Pengetahuan Dasar Teknik Mesin (PDTM) sebagai salah satu mata diklat
dasar kompetensi kejuruan. Dengan mempelajari materi ini diharapkan
siswa dapat mempelajari materi berikutnya dengan lebih mudah.
12. PETUNJUK PENGGUNAAN MATERI
a. Untuk Siswa
Peserta diklat harap memperhatikan petunjuk-petunjuk dibawah ini:
h. Bacalah dengan seksama materi-materi yang ada
i. Catatlah hal-hal yang penting pada tiap materi, jika perlu buatlah
ringkasan-ringkasan rumus-rumusnya
j. Pahami maksud isi materi
k. Siapkan kertas kosong dan alat-alat tulis untuk mencatat hal-hal
yang penting dan ringkasan rumus
l. Kerjakan setiap latihan soal yang ada dan cobalah membuat model
soal lain untuk materi yang sama
m. Ulangi lagi materi yang anda rasa belum paham dengan mecoba
latihan soalnya
n. Kerjakan soal-soal latihan dan mintalah nilai pada guru mata diklat
untuk tiap soal latihan. Jika anda dinyatakan berhasil maka anda
boleh melanjutkan ke materi berikutnya tetapi jika anda belum
berhasil maka ulangi lagi sampai anda dinyatakan berhasil
b. Untuk Guru
Dalam kegiatan pelajaran meteri ini, guru mempunyai peran sebagai
berikut :
c. Membantu siswa dalam merencanakan proses belajar
d. Mengorganisasikan kegiatan belajar kelompok jika diperlukan
e. Melaksanakan penilaian
f. Mencatat pencapaian kemajuan siswa
g. Menjelaskan kepada siswa tentang sikap, pengetahuan dan
keterampilan dari suatu kompetensi yang perlu dibenahi dan
merundingkan rencana pemelajaran selanjutya
13. TUJUAN AKHIR
By Tarmizi, S.Pd. 35
Setelah mempelajari materi kompetensi “Pengenalan Ilmu Statika dan
Tegangan” ini diharapkan siswa dapat:
3. Mengenal besaran vector, sistem satuan dan hukum Newton
4. Menerapkan besaran vector untuk mempersentasikan gaya, momen dan
kopel
5. Membuat diagram benda bebas dan menerapkan teori keseimbangan
6. Mengenal teori tegangan
14. KOMPETENSI
Mata Pelajaran : Dasar Kompetensi Kejuruan T. M. Otomotif
Kelas/Semester : X/1
Standar Kompetensi : Pengenalan Ilmu Statika dan
Tegangan
Kode Kompetensi : PDTM A
Alokasi Waktu : 40 X @45 menit
BAB II. PEMELAJARAN
14.a.1 RENCANA BELAJAR SISWA
Peserta diklat diharapkan mampu membuat rencana belajar yang mencakup
hal-hal berikut:
Jenis KegiatanTangg
alWakt
u
Tempat
belajar
Alasan Perubaha
n
TandaTanga
n11. Mengenal
besaran vektor,
sistem satuan dan
hukum Newton
12. Menetapkan
besaran vektor
untuk
mempersentasikan
gaya, momen dan
kopel
13. Melatih
membuat diagram
benda bebas dan
menerapkan teori
keseimbangan
14. Mengenal
teori tegangan
14.a.2 KEGIATAN BELAJAR
Selama pemelajaran diharapkan peserta diklat melakukan kegiatan-kegiatan
berikut ini:
14.a.2.1.1.1.1 Membaca dan memahami materi
14.a.2.1.1.1.2 Mendiskusikan materi bersama peserta diklat lain
14.a.2.1.1.1.3 Membuat laporan hasil diskusi sendiri dan kelompoknya
14.a.3 SILABUS KOMPETENSI
Kompetensi Dasar
IndikatorMateri
Pembelajaran
Kegiatan Pemelajaran
Skp Pgthn Ket.
Mengenal Besara Pengenal Teliti Mema
By Tarmizi, S.Pd. 36
besaran
vector,
sistem
satuan
dan
hukum
Newton
n
skalar,
besara
n
vector,
sistem
satuan
dan
hukum
Newton
an ilmu
mekanika
Besara
skalar dan
besaran
vector
Sistem
satuan
Hukum
Newton
dalam
menera
pkan
besara
n
vector
untuk
mempr
esenta
sikan
gaya
hami
denga
n
benar
ilmu
mekani
ka
Menge
nal
dan
mengu
asai
penegr
tian
besara
n
skalar
dan
besara
n
vector
Menge
nal
dan
mengu
asai
penger
tian
sistem
satuan
Menge
nal
dan
mengu
asai
penger
tian
hukum
Newto
n
Menerapk
an
besaran
vector
untuk
memprese
ntasikan
gaya,
momen
dan kopel
Gaya
momen
dan
kopel
dinyata
kan
dengan
besara
n vector
secara
benar
Konsep
gaya
Sistem
gaya-
gaya
dimensi
Teliti
dalam
menera
pkan
besara
n
vector
untuk
mempe
rsentas
ikan
gaya
Mengu
asai
pengert
ian
Mengu
asai
penger
tian
konsep
gaya
Mengu
asai
penget
ian
mome
n dan
kopel
Mengu
asai
penger
By Tarmizi, S.Pd. 37
konsep
gaya
Mengu
asai
pengert
ian
momen
dan
kopel
tian
penju
mlaha
n gaya
Melatih
membuat
diagram
benda
bebas dan
menerapk
an teori
keseimban
gan
Diagra
m
benda
bebas
dan
keseim
bangan
didemo
nstrasik
an
sesuai
dengan
kaidah-
kaidah
baku
Isolasi
sisten
mekanika
Diagram
benda
bebas
Kondisi
keseimba
ngan
Menge
tahui
denga
n
benar
maksu
d
isolasi
sistem
mekani
ka
Mene
rapka
n
diagr
am
bend
a
beba
s dan
kondi
si
kesei
mban
gan
untuk
meng
hitun
g
gaya
dala
m
siste
m
meka
nika
Mengenal
teori
tegangan
Konsep
tegang
an
dimeng
erti
dengan
benar
Konsep
tegangan
Tegangan
normal
Tegangan
geser
Menge
tahui
denga
n
benar
penger
tian
tegang
an
Menge
rti
denga
n
benar
penger
tian
tegang
an
normal
Menge
tahui
denga
By Tarmizi, S.Pd. 38
n
benar
tegang
an
geser
14.a.4 URAIAN MATERI
Pengenalan Ilmu Statika dan Tegangan
1. Besaran dan Sistem Satuan
a. Pengertian Besaran dan Satuan
Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan
dengan angka-angka. Contoh panjang, massa, waktu, suhu,
kecepatan, gaya dan energi. Sedangkan satuan adalah ukuran
pembanding yang telah diperjanjikan terlebih dahulu. Besaran-
besaran harus diukur dengan satuan-satuan yang sesuai.
b. Besaran Pokok dan Besaran Turunan Menurut SI
Besaran pokok adalah besaran-besaran yang satuannya telah
ditetapkan (dibakukan) terlebih dahulu, untuk digunakan sebagai
dasar (patokan) dalam menentukan satuan-satuan pada besaran
lainnya. Besaran lainnya yang ditentukan dari besaran pokok,
selanjutnya disebut besaran turunan. Dengan demikian, satuan-
satuan untuk besaran turunan diperoleh atau diturunkan dari
satuan-satuan besaran pokok.
1) Macam-macam Sistem Satuan
(a) Sistem Metrik (Metric System)
Sistem metrik dibagi menjadi dua kelompok, yaitu sistem
metrik dinamis dan sistem metrik statis.
Sistem Metrik Dinamis
Dalam sistem metrik dinamis digunakan tiga besaran
pokok, yaitu: panjang, massa dan waktu.
Sistem Metrik Statis
Dalam sistem metrik statis digunakan tiga besaran
pokok, yaitu: panjang, gaya dan waktu.
(b) Sistem British (British System)
Dalam sistem British digunakan tiga besaran pokok, yaitu
panjang, gaya dan waktu. Satuan-satuannya berturut-turut:
feet (kaki), pound (lb) dan second (detik). Sistem satuan ini
juga sering disebut sistem fps (feet, pound, second).
Dari kedua sistem diatas, sistem metrik lebih banyak dipakai
oleh sebagian besar negara. Sistem ini lebig mudah
penggunaannya karena konversi satuan-satuannya berupa
kelipatan sepuluh. Misalnya 1 meter = 102 centimeter = 103
milimeter = 106 mikrometer dan seterusnya.
Tabel 1. Nama-nama Besaran dan Satuannya
Sistem
Satuan
Metrik Dinamis Metrik Statis BritishBesar (mks)
Kecil (cgs)
Besar Kecil
Panjan
gm cm m cm feet (ft)
Massa kg gr smsb smsk slug
Waktu s s s s s
Gaya kg.m/s2 gr.cm/s2 kg grpound
(lb)
Usaha kg.m2/s2 gr.cm2/s2 kg.m gr.cm ft.lb
Daya kg.m2/s3 gr.cm2/s3 kg.m/ gr.cm/ ft.lb/s
By Tarmizi, S.Pd. 39
s s
Keterangan:
smsb : satuan massa statis besar
smsk : satuan massa statis kecil
slug : satuan massa statis british
2) Sistem Satuan Internasional (SI)
Penggunaan sistem satuan yang beragam menimbulkan
kesukaran-kesukaran. Kesukaran-kesukaran tersebut dapat
mengganggu kelancaran kerja sama antar bangsa dalam
penggunaan dan pengembangan ilmu pengetahuan dan
teknologi.
Kesukaran itu tidak akan ada jika digunakan satu sistem satuan
saja secara seragam. Untuk itu pada tahun 1960 dalam
konferensi CGPM (Conference Generale des Poids et
Measures), para ilmuwan meresmikan suatu sistem satuan
untuk dipakai secara internasional. Sistem ini disebut Sistem
Satuan Internasional (System International d’United) disingkat
SI. Sistem ini diadopsi dan dikembangkan dari sistem satuan
metrik dinamis besar atau sering disebut MKS (Meter-Kilogram-
Sekon).
3) Besaran Pokok dalam SI
Dalam sidangnya yang ke-14, tahun 1971, CGPM telah memilih
7 besaran pokok dan menentapkan satuan-satuannya sebagai
berikut:
Tabel 2. Tujuh Besaran Pokok dalam Sistem Internasional
Besaran Pokok SatuanLambang
Satuan Dimensi
Panjang meter m L
Massa kilogram kg M
Waktu second s T
Arus listrik ampere A I
Suhu Kelvin K θ
Intensitas
cahayaKandela Cd J
Jumlah zat Mole Mol N
Disamping itu dipilih juga besaran tambahan sebagai
pelengkap, yaitu:
Tabel 3. Besaran Tambahan dalam Satuan Internasional
Besaran Tambahan
SatuanLambang
Satuan Dimensi
Sudut datarRadian
(radial)rad α
Sudut ruang Steradian sr Ø
4) Besaran Turunan
Besaran turunan adalah besaran-besaran yang diturunkan atau
diperoleh dari hasil perkalian dan atau pembagian atas besaran-
besaran pokok. Beberapa contoh besaran turunan yang telah
kita kenal antara lain:
By Tarmizi, S.Pd. 40
Tabel 4. Besaran Turunan dalam Satuan International
Besaran Turunan
Lambang
besaranSatuan
Lambang
SatuanDimen
si
Gaya F Newton
Kg.m.s-2
atau
Kg.m/s2
N
Jumlah panas Q JouleN.m atau
Kg.m2/s2J
Tekanan P Pascal
N.m-2
atau
N/m2
Pa
Usaha W Joule N.m J
Daya P WattJ.s-1 atau
J/sW
Tegangan
listrikV Volt
W.A-1
atau W/AV
Muatan listrik Q Coulomb
A.s
(ampere
second)
C
Kapasitas
listrikC Farad
C.V-1
atau C/V F
Tekanan listrik R ohmV.A-1
atau V/AΩ
Fluks
magnetikФ weber
V.s (volt
second)Wb
Medan E tesla Wb.m-2 T
magnetatau
Wb/m2
Dalam SI, dianjurkan pula penggunaan awalan untuk
menyatakan suatu bilangan yang teramat besar atau teramat
kecil dengan istilah-istilah seperti tercantum pada tabel dibawah
ini:
Tabel 5. Awalan dalam Satuan International
Faktor Awalan Simbol
103 kilo k
106 mega M
109 giga G
1012 tera T
1015 peta P
1018 exa E
10-3 mili m
10-6 micro μ
10-9 nano n
10-12 pico p
10-15 femto f
10-18 atto a
Contoh soal:
Tuliskan dengan menggunakan awalan untuk menyatakan
bilangan berikut!
a. Sepuluh juta watt (10.000.000 W)
By Tarmizi, S.Pd. 41
b. 1/1.000.000 meter (10-6 m)
Penyelesaian:
a. Sepuluh juta watt (10.000.000 W) dapat dinyatakan dengan
menuliskan 10 MW (dibaca; 10 mega watt).
b. 1/1.000.000 meter (10-6 m) dapat dinyatakan dengan
menuliskan 1 mm (dibaca; 1 mikrometer).
Latihan Soal 1.1
Tuliskan angka-angka dibawah ini dengan menggunakan
awalan dalam SI!
1. 5 400 m
2. 420 000 m
3. 603 000 000 m
4. 28 000 000 000 m
5. 0,000 702 kg
6. 0,000 000 65 kg
7. 0,004 800 kg
8. 0,009 kg
9. 0,000 005 km
10. 0,001 gram
c. Dimensi Besaran
1) Dimensi Besaran Pokok
Setiap besaran pokok mempunyai dimensi dan satuan
tersendiri. Dimensi dan satuan besaran poko sifatnya berdiri
sendiri, tidak terikat antara satu dengan yang lainnya. Tabel 2
dan Tabel 3 menyajikan lambang dimensi dari 7 besaran pokok
dan 2 besaran tambahan.
2) Dimensi Besaran Turunan
Dimensi semua besaran turunan tersusun dari dimensi-dimensi
besaran pokok. Beberapa contoh dimensi besaran turunan:
Tabel 6. Dimensi Besaran Turunan
Besaran Turunan Satuan Rumus Dimensinya
Volume m3 [L3]
Kecepatan m/s [L]/[T] atau [LT-1]
Gaya kg.m/s2[M] [L]/[T2] atau
[M.L.T-2]
Energi kg.m2/s2 [M.L2.T-2]
Tekanan kg/m.s2 [M.L-1.T-2]
3) Kegunaan Dimensi
Untuk memeriksa benar atau salahnya suatu persamaan,
misalnya: v = v0 + ½ at2, dengan v = laju, a = percepatan
dan t = waktu.
Tabel 7. Kegunaan Dimensi
Persamaan
Dimensi Ruas Kiri
Dimensi Ruas Kanan
Kesimp.
v = v0 + ½
at2[L.T-1]
[L.T-1] + [L.T-2]
[T2]
[L.T-1] + [L]
Salah
Untuk memeriksa kesetaraan dua besaran yang kita
ragukan kebenarannya, misalnya persamaan usaha (W =
F.s) dan persamaan energi potensial (Ep = m.g.h) dengan F
= gaya, s = perpindahan, m = massa, g = percepatan
gravitasi bumi dan h = ketinggian.
Tabel 8. Kegunaan Dimensi
By Tarmizi, S.Pd. 42
Persamaan Usaha
Persamaan Energi P.
Kesimpulan
[M.LT-2] [L]
[M.L2.T-2]
[M] [L.T-2] [L]
[M.L2.T-2]Benar
Latihan Soal 1.2
1. Tuliskan dimensi besaran-besaran dibawah ini:
a. Percepatan
b. Massa jenis
c. Usaha
d. Daya
e. Hambatan Listrik
2. Periksalah apakah dua besaran berikut setara?
a. Usaha dan energi kinetik
Usaha = gaya x perpindahan
Energi kinetik = ½ x massa x (kecepatan)2
½ adalah ketetapan (konstanta) yang tidak memiliki
dimensi
b. Tekanan dan massa jenis
Tekanan = gaya : luas
Massa jenis = massa : volume
d. Konversi Satuan British ke SI
Konversi satuan berarti mengubah suatu satuan ke satuan lain
dengan cara mengali atau membaginya dengan faktor konversi. Ada
tiga macam konversi yang sudah dilakukan, yaitu: a. konversi
secara matematika, b. konversi melalui tabel dan c. konversi dial
mesin (conversion dial).
1) Konversi secara Matematika
Konversi metrik ke inci secara matematika diperlukan faktor
konversi. Caranya adalah sebagai berikut:
1 yard = 3600/3973 meter = 0.91440 meter
1 yard = 36 inci, berarti:
1 inci = 1/36 x 0.91440 meter = 0.025400 meter.
Kita tahu bahwa 1 meter = 1000 milimeter, maka;
1 inci = 0.025400 x 10000 milimeter
1 inci = 25.4000 milimeter (faktor konversi)
2) Konversi melalui Table (chart)
Konversi ini berupa table yang ada angka-angka konversinya.
Sehingga mudah untuk menggunakan karena tinggal melihat
table saja. Dari tabel atau chart ini banyak terdapat dipabrik-
pabrik, contohnya dapat dilihat tabel di bawah.
Tabel 9. Konversi Metrik ke Inci
Milimeter Inci Milimeter Inci Milimetr Inci
0.01 0.00039 0.34 0.01339 0.67 0.02638
0.02 0.00079 0.35 0.01378 0.68 0.02677
0.03 0.00118 0.36 0.01417 0.69 0.02717
0.04 0.00157 0.37 0.01457 0.70 0.02756
0.05 0.00197 0.38 0.01496 0.71 0.02795
0.06 0.00236 0.39 0.01535 0.72 0.02835
0.07 0.00276 0.40 0.01575 0.73 0.02874
0.08 0.00315 0.41 0.01614 0.74 0.02913
0.09 0.00354 0.42 0.01654 0.75 0.02953
0.10 0.00394 0.43 0.01693 0.76 0.02992
By Tarmizi, S.Pd. 43
0.11 0.00433 0.44 0.01732 0.77 0.03032
0.12 0.00472 0.45 0.01772 0.78 0.03071
0.13 0.00512 0.46 0.01811 0.79 0.03110
0.14 0.00551 0.47 0.01850 0.80 0.03150
0.15 0.00591 0.48 0.01890 0.81 0.03189
0.16 0.00630 0.49 0.01929 0.82 0.03228
0.17 0.00669 0.50 0.01969 0.83 0.03268
0.18 0.00709 0.51 0.02008 0.84 0.03307
0.19 0.00748 0.52 0.02047 0.85 0.03346
0.20 0.00787 0.53 0.02087 0.86 0.03386
0.21 0.00827 0.54 0.02126 0.87 0.03425
0.22 0.00866 0.55 0.02165 0.88 0.03465
0.23 0.00906 0.56 0.02205 0.89 0.03504
0.24 0.00945 0.57 0.02244 0.90 0.03543
0.25 0.00984 0.58 0.02283 0.91 0.03583
0.26 0.01024 0.59 0.02323 0.92 0.03622
0.27 0.01063 0.60 0.02362 0.93 0.03661
0.28 0.01102 0.61 0.02402 0.94 0.03701
0.29 0.01142 0.62 0.02441 0.95 0.03740
0.30 0.02282 0.63 0.02480 0.96 0.03780
0.31 0.01220 0.64 0.02520 0.97 0.03819
0.32 0.01260 0.65 0.02559 0.98 0.03858
0.33 0.01299 0.66 0.02598 0.99 0.03898
1 0.03937 34 1.33858 67 2.63779
2 0.07874 35 1.37795 68 2.67716
3 0.11811 36 1.41732 69 2.71653
4 0.15748 37 1.45669 70 2.75590
5 0.19685 38 1.49606 71 2.79527
6 0.23622 39 1.53543 72 2.83464
7 0.27559 40 1.57480 73 2.87401
8 0.31496 41 1.61417 74 2.91338
9 0.35433 42 1.65354 75 2.95275
10 0.39370 43 1.69291 76 2.99212
11 0.44307 44 1.73228 77 3.03149
12 0.47244 45 1.77165 78 3.07086
13 0.51181 46 1.81102 79 3.11023
14 0.55118 47 1.85039 80 3.14960
15 0.59055 48 1.88976 81 3.18897
16 0.62992 49 1.92913 82 3.22834
17 0.66929 50 1.96850 83 3.26771
18 0.70866 51 2.00787 84 3.30708
19 0.74803 52 2.04724 85 3.34645
20 0.78740 53 2.08661 86 3.38582
21 0.82677 54 2.12598 87 3.42519
22 0.86614 55 2.16535 88 3.46456
23 0.90551 56 2.20472 89 3.50393
24 0.94488 57 2.24409 90 3.54330
25 0.98425 58 2.28346 91 3.58267
26 1.02362 59 2.32283 92 3.62204
27 1.06299 60 2.36220 93 3.66141
28 1.10236 61 2.40157 94 3.70078
29 1.14173 62 2.44094 95 3.74015
By Tarmizi, S.Pd. 44
30 1.18110 63 2.48031 96 3.77952
31 1.22047 64 2.51968 97 3.81889
32 1.25984 65 2.55905 98 3.85826
33 1.29921 66 2.59482 99 3.89763
3) Konversi Dial Mesin (Coversion Dial)
Konversi ini dilakukan pada dial yang terdapat pada mesin-
mesin produksi, misalnya mesin bubut, freis dan sebagainya.
Dengan demikian satu unit mesin dapat digunakan untuk
membuat komponen-komponen baik yang ukurannya dalam inci
maupun yang ukurannya dalam metrik.
Selanjutnya untuk menggunakan satuan untuk unit-unit lain yang
berdasar atas satuan dasar meter dan kilogram dapat dilihat
konversi pada tabel berikut ini.
Tabel 10. Konversi Meter dan Kilogram
UKURAN LINIER1 centimeter (cm) 10 milimeter (mm) -
1 decimeter (dm) 10 centimeter (cm) 100 mililiter
(mm)
1 meter (m) 10 decimeter (dm) 1000 mililiter
(mm)
1 dekameter (dkm) 10 meter -
1 hectometer (hm) 10 dekameter (dkm) 100 meter (m)
1 kilometer (km) 10 hectometer (hm) 1000 meter (m)
UKURAN LUAS
1 centimeter kuadrat
(cm2)
100 milimeter kuadrat
(mm2)
-
1 meter kuadrat (m2) 10000 centimeter
kuadrat (cm2)
-
1 are (a) 100 meter kuadrat
(m2)
-
1 hectare (ha) 100 are (a) -
1 kilometer kuadrat
(km2)
100 hectare (ha) 1000000 meter
kuadrat (m2)
UKURAN VOLUME1 centiliter (cl) 10 mililiter (ml) -
1 deciliter (dl) 10 centiliter (cl) 100 mililiter
(ml)
1 liter (l) 10 deciliter (dl) 1000 mililiter
(ml)
1 dekaliter (dkl) 10 liter (l) -
1 hectoliter (hl) 10 dekaliter (dkl) 100 liter (l)
UKURAN KUBIK1 centimeter kubik
(cm3)
1000 milimeter kubik
(mm3)
-
1 decimeter kubik
(dm3)
1000 centimeter
kubik (cm3)
-
1 meter kubik (m3) 1000 decimeter kubik
(dm2)
-
By Tarmizi, S.Pd. 45
UKURAN MASSA1 centigram (cg) 10 miligram (mg) -
1 decigram (dg) 10 centigram (cg) 100 miligram
(mg)
1 gram (g) 10 decigram (dg) 1000 miligram
(mg)
1 dekagram (dkg) 10 gram (g) -
1 hectogram (hg) 10 dekagram (dkg) 100 gram (g)
1 kilogram (kg) 10 hectogram (hg) 1000 gram (g)
1 metrik ton (t) 1000 kilogram (kg) -
e. Besaran Vektor dan Besaran Vektor
1) Perbedaan Besaran Vektor dan Skalar
Besaran skalar adalah besaran-besaran yang hanya
mempunyai besar (nilai) saja disebut besaran skalar. Misalnya
panjang, massa, waktu, laju, energi, daya, suhu, potensial listrik
dan sebagainya. Sedangkan besaran vector adalah besaran-
besaran yang selain mempunyai besar (nilai) juga mempunyai
arah. Misalnya kecepatan, percepatan, gaya, momentum, kuat
arus, dan sebagainya.
2) Penggambaran dan Penulisan Vektor
Sebuah vektor dapat digambarkan dengan sebuah anak panah.
Arah anak panah menunjukkan arah vektor dan panjangnya
menunjukkan besar vektor. Sedangkan penulisan notasi vektor
dan besar vektor yang lazim adalah:
Untuk tulisan cetak, notasi vektor dengan huruf tebal,
misalnya A atau a.
Untuk tulisan tangan, notasi vektor ditulis dengan tanda
panah di atasnya, misalnya A atau a.
Besaran vektor dalam tulisan cetak dinyatakan dengan
huruf tipis miring misalnya A atau a.
Besar vektor dalam tulisan tangan dinyatakan dengan huruf
tanpa tanda panah, misalnya A atau a.
Contoh:
Gambar 1. 1 Pengambaran dan Penulisan Vektor
Vektor A positif, besarnya A = 3 satuan (tulisan cetak)
Vektor B positif, besarnya B = 4 (tulisan tangan)
Vektor C negative, besarnya C = 3 satuan
Vektor V membentuk sudut θ terhadap garis x, besarnya V = 3,5
satuan.
3) Penjumlahan dan Pengurangan Vektor
Dua buah vector atau lebih dapat dipadukan menjdi satu vector
resultan dengan cara menjumlahkan atau mengurangkan
(mencari selisih) kedua vector itu.
(a) Menjumlahkan dan mengurangkan vektor segaris
By Tarmizi, S.Pd. 46
Misalnya vector V1 = 2 satuan searah dan bertitik tangkap
sama dengan vector V2 = 5 satuan. Maka resultan kedua
vector tersebut adalah R = V1+V2 atau R = 2+5 = 7 satuan.
R = resultan (paduan) kedua vector tersebut. Lukisannya
adalah sebagai berikut:
Gambar
Bila salah satu vector berharga negative, misalnya V1 = 6
satuan dan V2 = -2 satuan, maka resultannya adalah selisih
kedua vector itu, yaitu R = V1+(-V2) atau R = 6+(-2) = 4
satuan.
Gambar
Dalam menjumlah atau mengurangkan vector-vector
segaris, pengertian R = V1+V2 atau R = V1+(-V2) sama
dengan R = V1+V2 atau R = V1 + (-V2), seolah-olah
merupakan jumlah aljabar biasa.
2. Sistem Satuan
a. Pengertian Satuan
Satuan adalah ukuran pembanding yang telah diperjanjikan terlebih
dahulu. Besaran-besaran harus diukur dengan satuan-satuan yang
sesuai. Ada dua macam sistem satuan yang sering digunakan
dalam fisika dan ilmu teknik, yaitu sistem metrik dan sistem Inggris.
Sistem metrik dibagi dalam dua bagian yaitu sistem MKS (Meter
Kilogram Sekon) dan sistem CGS (Centimeter Gram Sekon).
b. Macam-macam Sistem Satuan
Sistem satuan yang akan dibahas dan digunakan pada materi ini
adalah sistem SI. Tetapi mengingat dalam bidang teknik masih
banyak dipergunakan sistem satuan lain, maka untuk menambah
wawasan siswa SMK, akan dibahas sekilas tentang beberapa
macam sistem satuan.
Sebelum sistem SI diresmikan sebagai sistem satuan international,
telah berkembang dua macam sistem satuan yang dipergunakan
terbatas pada beberapa negara, yaitu sistem metrik dan sistem
British (Inggris).
By Tarmizi, S.Pd. 47
1) Sistem Metrik (Metric System)
Seperti telah dikemukakan bahwa sistem metrik telah
dikembangkan oleh para ilmuawan Perancis sejak tahun 1970-
an. Sistem ini mendasarkan pada meter untuk pengukuran
panjang dan kilogram untuk pengukuran berat. Dari satuan
meter dan kilogram ini kemudian diturunkan untuk satuan lain
untuk mengukur luas, volume, kapasitas dan tekanan.
Pada mulanya satu meter ini panjangnya diperkirakan sama
dengan sepersepuluh juta dari kuadrant meridian bumi.
Berdasarkan pengamatan lebih lanjut ternyata persamaan
tersebut kurang tepat. Lalu dibuatlah standar meter dari bahan
platinum-iridium yang kemudian dikenal dengan sebutan
Prototip Meter Internasional (International Prototype Meter).
Sejak tahun 1960, oleh General Conference of Weights and
Measures (CGPM), satu meter didefinisikan sebagai satuan
panjang yang panjangnya adalah sama dengan 1650763.73 kali
panjang gelombang radiasi atom krypton 86 dalam ruang
hampa dan ini timbul karena adanya perubahan tingkatan energi
antara 2p10 dan 5d5.
Sedangkan satu kilogram didefinisikan sebagai masa dari satu
decimeter kubik air destilasi pada kekentalan (density)
maksimum yaitu pada temperatur 4oC. Dari dasar inilah
kemudian dibuatkan prototipenya yaitu Prototip Kilogram
Internasional (International Prototype Kilogram). Kedua prototip
di atas yaitu prototip meter dan prototip kilogram semuanya di
simpan di suatu tempat yang bernama Sevres, Perancis dan
dipelihara oleh suatu badan yang bernama International Bureau
of Weights and Measures.
Ada pula satuan yang untuk unit lain yaitu yang disebut liter.
Liter adalah unit untuk kapasitas yang didasarkan atas standar
massa. Definisinya adalah satu liter kira-kira sama dengan
volume yang dimiliki oleh air putih yang massanya satu (1)
kilogram. Volume ini mendekati satu (1) decimeter kubik,
persamaan yang sesungguhnya adalah 1 liter = 1000.028
centimeter kubik. Jadi satu liter lebih besar sedikit dari pada
satu centimeter kubik. Untuk maksud-maksud tertentu kelebihan
itu bisa diabaikan. (Menurut perhitungan awal yang dilakukan
oleh International Bureau of Weights and Measures, didapatkan
bahwa 1 liter = 1000.027 centimeter kubik.
Sistem metrik dibagi menjadi dua kelompok, yaitu sistem metrik
dinamis dan sistem metrik statis
(a) Sistem metrik dinamis
Dalam sistem metrik dinamis, digunakan tiga besaran
pokok, yaitu panjang, masa dan waktu. Satuan-satuan untuk
ketiga besaran tersebut dapat dilihat sebagai berikut:
Tabel 2.1 Tiga Besaran Pokok Sistem Metrik Dinamis
Sistem Metrik
StatisPanjang Massa Waktu
Statis besar Meter kKilogram Sekon
Dinamis kecil Centimeter Gram Sekon
(b) Sistem metrik statis
Dalam satuan metrik statis digunakan tiga besaran pokok
panjang, gaya dan waktu dengan nama-nama satuan
seperti terlihat pada tabel berikut:
By Tarmizi, S.Pd. 48
Tabel 2.2 Tiga Besaran Pokok Sistem Metrik Statis
Sistem Metrik
DinamisPanjang Massa Waktu
Dinamis
besar (mks)Meter Kilogram Sekon
Dinamis kecil
(cgs)Centimeter Gram Sekon
Selanjutnya untuk menggunakan satuan untuk unit-unit lain
yang berdasar atas satuan dasar meter dan kilogram dapat
dilihat konversi pada tabel berikut ini.
Tabel 1. Konversi Meter dan Kilogram
UKURAN LINIER
1 centimeter (cm) 10 milimeter (mm) -
1 decimeter (dm) 10 centimeter (cm) 100 mililiter
(mm)
1 meter (m) 10 decimeter (dm) 1000 mililiter
(mm)
1 dekameter (dkm) 10 meter -
1 hectometer (hm) 10 dekameter (dkm) 100 meter (m)
1 kilometer (km) 10 hectometer (hm) 1000 meter (m)
UKURAN LUAS
1 centimeter kuadrat
(cm2)
100 milimeter kuadrat
(mm2)
-
1 meter kuadrat (m2) 10000 centimeter kuadrat
(cm2)
-
1 are (a) 100 meter kuadrat (m2) -
1 hectare (ha) 100 are (a) -
1 kilometer kuadrat
(km2)
100 hectare (ha) 1000000 meter
kuadrat (m2)
UKURAN VOLUME
1 centiliter (cl) 10 mililiter (ml) -
1 deciliter (dl) 10 centiliter (cl) 100 mililiter
(ml)
1 liter (l) 10 deciliter (dl) 1000 mililiter
(ml)
1 dekaliter (dkl) 10 liter (l) -
1 hectoliter (hl) 10 dekaliter (dkl) 100 liter (l)
UKURAN KUBIK
1 centimeter kubik
(cm3)
1000 milimeter kubik
(mm3)
-
1 decimeter kubik
(dm3)
1000 centimeter kubik
(cm3)
-
1 meter kubik (m3) 1000 decimeter kubik
(dm2)
-
UKURAN MASSA
1 centigram (cg) 10 miligram (mg) -
By Tarmizi, S.Pd. 49
1 decigram (dg) 10 centigram (cg) 100 miligram
(mg)
1 gram (g) 10 decigram (dg) 1000 miligram
(mg)
1 dekagram (dkg) 10 gram (g) -
1 hectogram (hg) 10 dekagram (dkg) 100 gram (g)
1 kilogram (kg) 10 hectogram (hg) 1000 gram (g)
1 metrik ton (t) 1000 kilogram (kg) -
Sekarang sistem ini banyak digunakan oleh hamper semua
negara industri, baik industri yang sudah maju maupun industri
yang baru berkembang. Akan tetapi, adanya juga beberapa
negara yang industrinya sudah maju namun masih tetap
menggunakan sistem pengukuran yang bukan sistem metrik,
misalnya Amerika dan Kanada. Negara-negara ini, sebagian
besar industrinya masih menggunakan sistem pengukuran inci
(English system). Kita tahu bahwa Amerika dan Kanada
merupakan negara industri maju yang produk-produk
industrinya sudah dikenal dan digunakan orang sejak lama.
Timbul pertanyaan, mengapa negara-negara tersebut di atas
masih mempertahankan sistem inci? Alasan yang bisa diterima
tentunya masalah biaya. Untuk mengubah suatu sistem
pengukuran yang sudah mantap menjadi suatu sistem yang
belum pernah digunakan sama sekali tentu membutuhkan
biaya, dan tentunya masih ada pertimbangan-pertimbangan lain.
Meskipun demikian, lambat laun negara-negara yang masih
menggunakan sistem inci tentu akan mempertimbangkan untuk
menggunakan sistem metrik dalam perindustriannya.
Sebetulnya, kalau dikaji lebih jauh, sistem metrik ini mempunyai
banyak keuntungan dibandingkan sistem inci, keuntungan-
keuntungan tersebut antara lain, yaitu:
1. Konversinya lebih mudah,
perhitungannya juga lebih mudah dan cepat karena
berdasarkan kelipatan sepuluh, dan terminologinya lebih
mudah dipelajari.
2. Dunia perdagangan dari negara-negara
industri sebagian besar menggunakan sistem metrik
sehingga hal ini memungkinkan terjadinya hubungan kerja
sama antara industri satu dengan lainnya karena sistem
pengukuran yang digunakan sama. (ingat prinsip dasar
industri untuk menghasilkan komponen yang mempunyai
sifat mampu tukar).
c. Sistem Inci (English System)
Sistem inci, secara garis besar berlandaskan pada satuan inci,
pound dan detik sebagai dasar satuan panjang, massa dan
waktu. Kemudian berkembang pula satuan-satuan lain
misalnya, yard, mil, ounce, gallon, feet, barrel dan sebagainya.
Pada umumnya sistem inci yang digunakan di Inggris (British
Standard) dan di Amerika (National Bureau of Standard) adalah
tidak jauh berbeda. Hanya pada hal-hal tertentu ada sedikit
perbedaan, misalnya, satu ton menurut Bristish Standard adalah
sama dengan 2240 pound, sedangkan di Amerika satu ton
adalah sama dengan 2000 pound; satu yard Amerika =
3600/3937 meter, sedangkan satu yard menurut British Imperial
By Tarmizi, S.Pd. 50
= 3600000/3937014 meter; dan contoh yang lain lagi satu
pound Amerika sama dengan 0.4535924277 kilogram
sedangakan satu pound menurut British Imperial sama dengan
0.45359234 kilogram itulah beberapa contoh dari perbedaan
besarnya satuan yang dipakai oleh National Bureau of Standart
dan British Standard.
Standar utama (primary standard) untuk panjang yang
digunakan oleh industri-industri di Amerika adalah United States
Prototype Meter 27, Prototip ini merupakan standar garis (line
standard) yang terbuat dari 90% platinum dan 10% iridium, dan
mempunyai penampang yang berbentuk X. Batang ukur
panjang (length bar) ini disimpan di National Bureau of Standard
di Washington. Dasar untuk menentukan standar panjangnya
bermacam-macam. National Bureau of Standard telah
menetapkan bahwa panjang gelombang radiasi hijau dari isotop
mercury 198 sebagai dasar yfundamental untuk ukuran panjang
yang berbeda dengan international Prototype Meter. Kalau
dibandingkan dengan standar meter maka didapat bahwa 1 inci
= 0.0254 meter. Dalam pemakaiannya di industri-industri ada
dua macam skala pecahan, misalnya, 0.0001 inci (decimal) dan
1/128 (pecahan atau fractional). Untuk pengukuran-pengukuran
presisi banyak digunakan skala decimal, misalnya 0.1, 0.01,
0.0001 sampai 0.000001 inci. Untuk skala pecahan yang
banyak digunakan adalah: 1/128, 1/64, 1/32, 1/20, 1/16, 1/8, ¼,
dan ½ inci. Untuk satuan-satuan yang lain: 1 foot = 12 inci, 1
yard = 36 inci = 3 feet, 1 mil = 5280 feet.
Sedangkan standar utama (primary standard) untuk massa yang
berlaku di Amerika adalah United States Prototype Kilogram 20,
terbuat dari platinum iridium dan dipelihara oleh National Bureau
of Standard. Dalam praktek sehari-hari satuan masa yang
digunakan adalah pound yang disesuaikan dengan Prototype
Kilogram 20. Sejak tahun 1893 satu pound ini ditetapkan sama
dengan 0.4535924277 kilogram. Dalam satuan inci ini dikenal
juga adanya istilah ton ini pada dasarnya mempunyai dua
pengertian yaitu:
i. Sebagai unit dari berat,
misalnya:
3. Short atau net ton = 2000 pound,
4. Long, gross atau shipper ton = 2240
pound,
5. Metric ton = 1000 kilogram = 2204.6
pound.
(c) Sebagai unit dari kapsitas atau volume, misalnya:
6. register ton = 100 feet kubik,
7. measurement ton = 40 feet kubik,
8. English water ton = 224 British Imperial
gallon
Yang banyak digunakan di Amerika dan Kanada adalah short
ton, Britania raya (Inggris sekarang) menggunakan long ton, dan
untuk sistem metrik digunakan metric ton.
Dengan demikian, dalam dunia perdagangan dan industri
sekarang ini terdapat dua sistem pengukuran yaitu sistem metrik
dan sistem inci. Meskipun sistem metrik digunakan oleh
sebagian besar negara industri, namun ada baiknya pula
mempelajari sistem inci. Hal ini disebabkan masih ada industri-
industri besar misalnya di Amerika dan Kanada yang
By Tarmizi, S.Pd. 51
menggunakan sistem inci dan semua hasil-hasil produksinya
tersebar diberbagai negara. Sebagian besar obyek yang diukur
dalam industri permesinan adalah menyangkut panjang dengan
berbagai bentuk. Oleh karena itu, konversi dari satuan metrik ke
inci atau inci ke metrik perlu juga dipelajari.
d. Konversi Antara Metrik dan Inci
Karena sejak semula sistem metrik dan sistem inci maka tidak
ada hubungan yang jelas antara kedua sistem itu dalam
pengukuran panjang. Untuk itu perlu dilakukan konversi dari
metrik ke inci atau dari inci ke metrik. Ada tiga (3) macam
konversi yang sudah dilakukan yaitu:
1) Konversi secara Matematika
Konversi metrik ke inci secara matematika diperlukan faktor
konversi. Caranya adalah sebagai berikut:
1 yard = 3600/3973 meter = 0.91440 meter
1 yard = 36 inci, berarti:
1 inci = 1/36 x 0.91440 meter = 0.025400 meter.
Kita tahu bahwa 1 meter = 1000 milimeter, maka;
1 inci = 0.025400 x 10000 milimeter
1 inci = 25.4000 milimeter (faktor konversi)
2) Konversi melalui Table (chart)
Konversi ini berupa table yang ada angka-angka
konversinya. Sehingga mudah untuk menggunakan karena
tinggal melihat table saja. Dari tabel atau chart ini banyak
terdapat dipabrik-pabrik, contohnya dapat dilihat tabel di
bawah.
Tabel 2. Konversi Metrik ke Inci
Milimeter Inci Milimeter Inci Milimetr Inci
By Tarmizi, S.Pd. 52
0.01 0.00039 0.34 0.01339 0.67 0.02638
0.02 0.00079 0.35 0.01378 0.68 0.02677
0.03 0.00118 0.36 0.01417 0.69 0.02717
0.04 0.00157 0.37 0.01457 0.70 0.02756
0.05 0.00197 0.38 0.01496 0.71 0.02795
0.06 0.00236 0.39 0.01535 0.72 0.02835
0.07 0.00276 0.40 0.01575 0.73 0.02874
0.08 0.00315 0.41 0.01614 0.74 0.02913
0.09 0.00354 0.42 0.01654 0.75 0.02953
0.10 0.00394 0.43 0.01693 0.76 0.02992
0.11 0.00433 0.44 0.01732 0.77 0.03032
0.12 0.00472 0.45 0.01772 0.78 0.03071
0.13 0.00512 0.46 0.01811 0.79 0.03110
0.14 0.00551 0.47 0.01850 0.80 0.03150
0.15 0.00591 0.48 0.01890 0.81 0.03189
0.16 0.00630 0.49 0.01929 0.82 0.03228
0.17 0.00669 0.50 0.01969 0.83 0.03268
0.18 0.00709 0.51 0.02008 0.84 0.03307
0.19 0.00748 0.52 0.02047 0.85 0.03346
0.20 0.00787 0.53 0.02087 0.86 0.03386
0.21 0.00827 0.54 0.02126 0.87 0.03425
0.22 0.00866 0.55 0.02165 0.88 0.03465
0.23 0.00906 0.56 0.02205 0.89 0.03504
0.24 0.00945 0.57 0.02244 0.90 0.03543
0.25 0.00984 0.58 0.02283 0.91 0.03583
0.26 0.01024 0.59 0.02323 0.92 0.03622
0.27 0.01063 0.60 0.02362 0.93 0.03661
0.28 0.01102 0.61 0.02402 0.94 0.03701
0.29 0.01142 0.62 0.02441 0.95 0.03740
0.30 0.02282 0.63 0.02480 0.96 0.03780
0.31 0.01220 0.64 0.02520 0.97 0.03819
0.32 0.01260 0.65 0.02559 0.98 0.03858
0.33 0.01299 0.66 0.02598 0.99 0.03898
1 0.03937 34 1.33858 67 2.63779
2 0.07874 35 1.37795 68 2.67716
3 0.11811 36 1.41732 69 2.71653
4 0.15748 37 1.45669 70 2.75590
5 0.19685 38 1.49606 71 2.79527
6 0.23622 39 1.53543 72 2.83464
7 0.27559 40 1.57480 73 2.87401
8 0.31496 41 1.61417 74 2.91338
9 0.35433 42 1.65354 75 2.95275
10 0.39370 43 1.69291 76 2.99212
11 0.44307 44 1.73228 77 3.03149
12 0.47244 45 1.77165 78 3.07086
13 0.51181 46 1.81102 79 3.11023
14 0.55118 47 1.85039 80 3.14960
15 0.59055 48 1.88976 81 3.18897
16 0.62992 49 1.92913 82 3.22834
17 0.66929 50 1.96850 83 3.26771
18 0.70866 51 2.00787 84 3.30708
19 0.74803 52 2.04724 85 3.34645
By Tarmizi, S.Pd. 53
20 0.78740 53 2.08661 86 3.38582
21 0.82677 54 2.12598 87 3.42519
22 0.86614 55 2.16535 88 3.46456
23 0.90551 56 2.20472 89 3.50393
24 0.94488 57 2.24409 90 3.54330
25 0.98425 58 2.28346 91 3.58267
26 1.02362 59 2.32283 92 3.62204
27 1.06299 60 2.36220 93 3.66141
28 1.10236 61 2.40157 94 3.70078
29 1.14173 62 2.44094 95 3.74015
30 1.18110 63 2.48031 96 3.77952
31 1.22047 64 2.51968 97 3.81889
32 1.25984 65 2.55905 98 3.85826
33 1.29921 66 2.59482 99 3.89763
3) Konversi Dial Mesin (Coversion Dial)
Konversi ini dilakukan pada dial yang terdapat pada mesin-
mesin produksi, misalnya mesin bubut, freis dan
sebagainya. Dengan demikian satu unit mesin dapat
digunakan untuk membuat komponen-komponen baik yang
ukurannya dalam inci maupun yang ukurannya dalam
metrik.
Yang paling banyak dijumpai dalam pengukuran adalah
pengukuran panjang (linear). Bahkan sudut pun bisa diukur
dengan kombinasi pengukuran linier. Untuk dapat
melakukan pengukuran tersebut diperlukan standar. Dalam
pengukuran dikenal ada ting macam standar yaitu:
a. standar garis, b. standar ujung, dan c. standar
gelombang.
Sistem Satuan Internasional
Dalam suatu penemuan internasional yang dinamakan Conference
Generaledes Poids et Measures (CGPM) di Perancis pada tahun 1960,
telah ditetapkan suatu sistem satuan yang dikenal sebagai Sistem
Internasional.
Dalam SI terdapat tujuh buah besaran pokok berdimensi dan dua buah
besaran tambahan tidak berdimensi.
Tabel 2. Tujuh Besaran Pokok dalam Sistem Internasional
Besaran Pokok SatuanLambang
satuanDimensi
Panjang
Massa
Waktu
Arus listrik
Temperatur
Thermodinamika
Intensitas cahaya
Jumlah zat
meter
kilogram
detik
(second)
ampere
Kelvin
candela
mol (mole)
m
kg
s
A
K
cd
mol
L
M
T
I
J
N
Tabel 3. Besaran Tam,bahan dalam Satuan Internasional
Besaran Tambahan Satuan Lambang
By Tarmizi, S.Pd. 54
satuan
Sudut datar
Sudut ruang
radian
Steradian
rad
sr
Penetapan Satuan Panjang
Mula-mula satu meter didefiniskan sebagai jarak antara dua goresan
yang terdapat pada kedua ujung sebatang platina-iridium, pada suhu
0oC yang disimpan di Sevres dekat Paris. Batang itu disebut meter
standar. Meskipun telah disimpan pada tempat yang aman dari
pengaruh fisik dan kimia, namun meter standar ini lama kelamaan
mengalami perubahan panjang, mesikpun sangat kecil. Maka pada
tahun 1960, satu meter standar didefinisikan sebagai jarak yang sama
dengan 1650763.73 kali panjang gelombang cahaya merah jingga yang
dihasilkan oleh gas krypton.
Penetapan Satuan Massa
Kilogram standar adalah sebuah massa standar, yaitu massa sebuah
platinum-iridium yang aslinya disimpan di Sevres dekat Paris. Kota
Sevres adalah “Kantor International tentang Besaran Ukuran”.
Atau massa kilogram standar disamakan dengan massa 1 liter air murni
pada suhu 4C.
Penetapan Satuan Waktu
Satuan waktu dalam S1 adalah detik atau sekon. Mula-mula, 1 detik
atau 1 sekoan didefinisikan :
Karena 1 Hari matahari rata-rata dari tahun ke tahun tidak sama, maka
standar ini tidak berlaku lagi kemudian, pada tahun 1956 sekon standar
ditetapkan secara internasional.
Akhirnya pada tahun 1967, ditetapkan kembali bahwa : satu sekon
ialaha waktu yang diperlukan oleh atom cesium untuk bergetar
sebanyak 9.192.631,770 kali.
Penetapan Satuan Arus Listrik
Arus listrik tahun 1954 titik acuan suhu diambil sebagai berikut : titik
lebur es beharga 0C, dan titik didih (1 coulomb = 6,25.1018 elekteron)
yang melewati suatu penampung dalam waktu 1 sekon.
Penetapan satuan suhu
Sebelum tahun 1954, titik acuan suhu diambil sebagai berikut : titik lebur
es berharga 0C, dan titik didih air berharga 100C pada tekanan 76
cmHg.
Kemudian pada tahun 1954, dalam kongres perhimpunan internasional
fisika bahwa suhu titik lebur es pada 76 cmHg menjadi T = 273,15K dan
titik didih air pada 76 cmHg menjadi T = 373,15K.
Penetapan Satuan Intensitas Cahaya
Untuk sumber cahaya standar mula-mula dipakai cahaya buatan yang
ditentukan menurut perjanjian internasional disebut lilin.
Satuan cendela didefiniskkan sebagai sebagai “Benda hitam seluas satu
meter persegi yang bersuhu titik lebur platina (1773C) akan
memancarkan cahaya dalam arah tegak lurus dengan kuat cahaya
sebesar 6 x 105 kendala.
By Tarmizi, S.Pd. 55
Penetapan Satuan Jumlah Zat
Jumlah zat dalam satuan internasional diukur dengan mol. Dimana
terdiri atas 6,025 x 1023 disebut dengan bilangan Avogadro.
2. Besaran Turunan
Besaran turunan adalah besaran-besaran yang diturunkan dari satu
atau lebih besar pokok. Seperti besara volum berasal dari satu besaran
pokok yaitu meter kubik, besaran kecepatan berasal dari dua besaran
pokok yaitu panjang dan waktu, karena satuan dari kecepatan adalah
meter/sekon.
Contoh besaran-besaran turunan yang berasal dari besaran pokok
adalah :
15. Kecepatan : Meter/sekon
16. Massa Jenis : Kilogram/m3
17. Luas : M2
18. Volume : M3
19. Percepatan : Meter/sekon2
20. Gaya : Kilogram meter/sekon2
Dalam sistem internasional, besaran turunan itu mempergunakan sistem
satuan MKS (meter-kilogram-sekon)
Tabel 4. Beberapa Besaran Turunan dalam S1 yang
mempunyai Nama Satuan Tertentu.
Besaran Turunan Satuan Lambang
Satuan
Gaya Newton N
Energi
Daya
Tekanan
Frekuensi
Muatan listrik
Beda potensial
Hambatan listrik
Kapasitas kapasitor
Induktif
Fluks cahaya
Kuat penerangan
Induksi magnet
Joule
Watt
Pascal
Hertz
Couloumb
Volt
Ohm
Farad
Henry
Lumen
Lux
Tesla
J
W
Pa
Hz
C
V
F
H
In
Lx
T
Faktor pengali
Dalam sistem internasioanl, faktor pengali dari sebuah besaran pokok
dengan besaran pokok lainnya adalah sama. Contoh untuk besaran
panjang dan besaran massa.
Besaran panjang Besaran massa
kilometer
hectometer
decameter
meter
decimeter
centimeter
milimeter
kilogram
hectogram
dekagram
gram
decigram
centigram
miligram
Tabel 5. Faktor Pengali dalam S1
By Tarmizi, S.Pd. 56
Factor Nama awalan Syimbol
10-18
10-15
10-12
10-9
10-6
10-3
103
106
109
1012
Atto
Femto
Piko
Nano
Mikro
Mili
Kilo
Mega
Giga
Tera
a
f
p
n
m
K
M
G
T
3. Vektor
Secara umum besaran-besaran dalam ilmu fisika atau lmu teknik dapat
dibai dalam dua bagian. Yaitu secara abesaran skalar dan besaran
vektor.
Besaran skalar adalah besaran yang hanya memiliki besaran dan cukup
dinyatakan dengan anka dan sebuah satuan. Misalnya, massa (sebuah
batu bata massanya 1 kg), volum (sebuah boto; air mineral volumnya 1
liter), dan suhu (suhu tubuhmu 36,5C).
Lambang suatu besaan skalar dicetak dengan huruf miring (m = massa,
V = volum, T = suhu). Besaran-besaran skalar memenuhi hukum
berhitung : tambah, kurang, kali dan bagi. Misalnya, 20 kg beras dari
karung pertam dan 10 kg beras dari karung kedua menghailkan 30 kg
beras campuran.
Besaran vektor adalah besaran yang selain memiliki besaran juga
memiliki arah. Misalnya, perpindahan (pesawat terbang telah terbang
300 km ke arah selatan), kecepatan (sebuah mobil sedang bergerak
dengan kecepatan 60 km/jam ke utara), dan gaya (seorang pekerja
sedang memberikan gaya ke atas 200 N untuk mengangkat sebuah
paket barang).
Lambang suatu besaran vektor dicetak dengan huruf tegak cetak tebal
(s = perpindahan, v = kecepatan, f = gaya) dan jika dituli dengan
tangan dinyatakan dengan anak panah diatas lambang besaran s, v, f.
Ketika menjumlahkan besaran-besaran vektor, arah vektor harus
diperhatikan. Oleh karena itu, hukum-hukum berhitung tidak berlaku
pada besaran-besaran vektor.
Besran vektor digambarkan dengan sebuah anak panah, dimana
panjang anak panah menunjukan besar vektor (5 cm menyatakan 5,0
N), dan araj acuan tertentu, misalnya 30 terhadap arah horizontal.
5 cm
30
Gambar 1 Sebuah gaya 5,0 N berarah 30 terhadap horizontal
Penjumlahan Vektor
a) Secara Grafik (Metode Polygon)
Untuk menjumlahkan vektor A dengan vektor B, lukislah B dengan
ekornya berada di kepala A. Jumlah A+B adlaah vektor R yang
menghubungkan ekoor A dengan kepala B.
By Tarmizi, S.Pd. 57
F = 5,0 N
+
+
=
=
=
=
R
B A
A B
R
R
Gambar 2 Penjumlahan Vektor
b) Metode Jajaran Genjang
Resultan dua vektor yang
berpotongan adalah diagonal jajar
genjang dengan kedua vektor
tersebut sebagai sisi jajaran genjang.
Gambar 4 Metode Jajaran Genjang
c) Selisih Vektor
=
4. Hukum Newton
Seorang ilmuwan Inggris yang bernama Isaac Newton (1642-1727)
mengemukakan tiga hukum mengenai hubungan antara gaya dan
gerak yang disebut Hukum I Newton, Hukum II Newton, dan Hukum III
Newton.
(b) Hukum I Newton
Pada dasarnya setiap benda bersifat lembam, artinya setiap
benda mempunyai sifat untuk mempertahankan keadaannya.
Jika resultan dari gaya-gaya yang bekerja pada benda sama
dengan nol, maka benda tersebut :
1) Jika dalam keadaan diam akan tetap diam atau
2) Jika sedang bererak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus
beraturan
Pernyataannya diatas dikenal dengan Hukum I Newton atau
Hukum Kelembaman. Sifat kelembaman itu dapat dirasakan pada
saat naik kendaraan. Misalnya, pada kendaraan mobil atau kereta
api, bila kendaraan yang ditumpangi dengan tiba-tiba direm, maka
badan atau tubuh kita akan terdorong ke depan atau tubuh kita
akan terdorong ke belakang bila dengan tiba-tiba kendaraan yang
kita tumpangi bergerak maju dari keadaan diam.
1) Setiap benda dalam keadaan diam mempunyai
kecenderungan untuk tetap diam.
2) Sedangkan jika benda sedang bergerak, maka mempunyai
kecenderungan untuk bergerak terus.
(c) Hukum II Newton
Apabila resultan gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda
tidak sama dengan 0, maka benda tersebut akan bergerak
dengan suatu percepatan.
Menurut Hukum II Newton :
Percepatannya yang timbul pada suatu benda karena diengaruhi
oleh gaya F besarnya akan berbanding lurus dan searah dengan
gaya itu dan berbanding terbalik dengan massa benda.
Dalam bentuk persamaan, Hukum II Newton dituliskan :
F = m.a
Dimana :
F = gaya yang bekerja
pada benda (Newton)
By Tarmizi, S.Pd. 58
R
B R
A
A
A
BD=A+B
m
a
F
m = massa benda (kg) Gambar 14
a = percepatan pada benda(m/s2)
(d) Hukum III Newton
Apabila suatu benda mengerjakan gaya pada benda lain, maka
benda yang kedua ini juga akan mengerjakan gaya pada benda
pertama yang sama besarnya, etapi dengan arah yang
berlawanan. Pernyataan ini dikenal sebagai Hukum III Newton.
Hukum III Newton ini disebut sebagai gaya aksi reaksi.
(c) KEGIATAN BELAJAR 2
Gaya, Momen, Kopel, Keseimbangan dan Tegangan
1) Gaya
a. Pengertian dan Jenis Gaya
a. Pengetian Gaya
Sifat pokok pertama Hukum Newton menyebutkan apabila
sebuah benda dibiarkan pada dirinya sendiri, maka dalam
keadaan bergerak atau diam kedudukan benda itu tak akan
berubah(azas kelembaman/enersia).
Jika sebuah benda beralih dari keadaan diam ke keadaan
bergerak atau sebaliknya, atau jika ada perubahan dalam
kedudukan diam atau kedudukan bergerak itu, maka ada suatu
sebab yang menjadikan perubahan itu, penyebab ini dinamakan
gaya. Selain itu, gaya juga menyebabkan perubahan arah atau
kecepatan suatu gerak.
Agar dapat menyatakan gaya itu pada gambar, haruslah
diketahui terlebih dahulu ketentuan dari gaya, seperti titik
tangkap, besar dan arah gaya.
b. Jenis Gaya
Pada ilmu gerak dalam mekanika teknik terjadinya gaya itu
karena beberapa hal antara lain, seperti:
i. Gaya otot
Gaya otot adalah gaya yang dibangkitkan oleh manusia
atau binatang, contohnya:
Menggerakkan penggerak tangan (handel)
Menggerakkan mesin jahit
Menggerakkan kaki pada permainan sepak bola
ii. Gaya berat
Gaya berat adalah agaya yang terjadi karena tarikan bumi.
Sebuah benda yang jatuh bebas selalu mendapatkan
kecepatan yang semakin besar. Gaya yang menyebabkan
perubahan gerak ini dinamakan gaya berat.
iii. Gaya pusingan atau
Gaya sentrifugal
Gaya yang keluar dari titik pusat suatu benda yang diikat
pada seutas tali lalu diputar, tidak saja tali akan tertarik
tegang, akan tetapi bila semakin cepat perputarannya,
mengakibatkan tali akan putus dan benda tadi terlempar.
Kenyataan ada gaya pada benda itu, arah keluar, segaris
dengan tali. Gaya ini disebut gaya sentrifugal, sedangkan
gaya yang terdapat pada tali yang menahan atau menarik
benda tersebut disebut gaya sentripetal.
iv. Gaya pegas
Gaya pegas adalah gaya yang diberikan oleh pegas yang
dalam keadaan tertekan atau tertarik (pegas berubah
bentuk).
c. Menentukan Suatu Gaya
By Tarmizi, S.Pd. 59
Gaya ditentukan oleh:
(a) Arah gaya, yang digambarkan sebagai garis dengan tanda
panah.
(b) Besar gaya, yang digambarkan sebagai panjang garis yang
disebut vektor.
(c) Titik tangkap dari gaya, dimana vektor mulai bekerja.
Pada gambar 3.1, dilukiskan suatu benda yang terletak pada
bidang datar. Dimana pada titik A bekerja suatu gaya K = 25 kg
mendatar ke kanan, skala gaya 1 cm = 5 kg, (artinya 1 cm
satuan panjang dianggap sama dengan 5 kg satuan gaya).
Gambar
b. Menyusun dan Menguraikan Gaya
Gaya adalah sesuatu yang menyebabkan benda yang lain menjadi
bergerak atau sesuatu yang menyebabkan benda yang sedang
bergerak mengalami perubahan gerak.
Dinamika adalah bagian dari ilmu fisika yang mempelajari hubungan
antara gaya dan gerak. Gaya ada bermacam-macam, seperti : gaya
berat, gaya normal, gaya tegangan tali, gaya gesekan, gaya
sentrifugal, dan sebagainya.
7. Gaya Berat
Berat benda juga merupakan gaya. Berat mempunyai satuan
Newton. Sedangkan massa benda mempunyai satuan kilogram.
Jadi, berat dengan massa adalah berbeda. Tetapi, dalamkehidupan
sehari-hari massa benda sering disebut dengan berat benda.
Hubungan antara massa benda, berat, dan percepatan grafitasi
adalah :
w = m . g
dimana:
w = gaya berat (Newton)
m = massa benda (kilogram)
g = percepatan grafitasi (m/s2)
Berat benda adalah massa benda yang dipengaruhi oleh medan
grafitasi pada tempat tersebut. Massa benda dimana-mana adalah
sama, sedangkan berat benda tergantung dari besarnya pengaruh
medan grafitasi pada benda tersebut.
8. Penggunaan Hukum Newton
d. Menentukan gaya tegangan
tali
i. Benda akan keadaan
setimbang (diam). Dalam keadaan ini akan berlaku :
T – m . g = 0 atau T = m . g
Dimana : T = Tegangan tali
m.g = Berat benda
Gambar 21 Benda diam
ii. Benda bergerak ke atas dengan percepatan = a. Dalam
keadaan ini akan berlaku :
By Tarmizi, S.Pd. 60
T
m . g
T
T – m . g = m . a atau
T = m.g + m.a
Gambar 22 Benda bergerak ke atas dengan percepatan a
e. Gerak Benda yang
Dihubungkan dengan Katrol
Dua buah benda m1 dan m2
dihubungkan dengan tali dan
dihubungkan ke katrol. Apabila
massa tali diabaikan dan tali
dengan katrol tidak ada gaya
gesekan, maka akan berlaku
persamaan-persamaan :
Bila m1 < m2, maka sistem akan bergerak ke arah m2 dengan
percepatan a.
f. Benda Bergerak pada Bidang
Miring
Tidak ada gesekan antara benda denga bidang miring, bila
bidangnya licin sempurna.
Gambar 25. Gerak benda pada bidang miring
Besarnya gaya normal :
N = m.g cos
Penyebab gerak benda adalah gaya yang sejajar dengan bidang
miring, yaitu gaya mg sin .
N = m.g sin
Dari Hukum II Newton didapatkan,
a =
a = g sin
dimana :
a = Percepatan benda (m/s2)
g = Percepatan gravitasi bumi (m/s2)
= Sudut kemiringan bidang
Gaya Gesekan
Sebuah benda diletakkan pada suatu permukaan yang kasar,
kemudian benda tersebut ditarik dengan sebuah gaya, maka akan
terjadi gaya perlawanan, yang disebut gaya gesekan. Jadi, gaya
gesekan dapat menghambat gerakan sebuah benda.
1. Pengertian Gaya Gesekan
Bila sebuah balok massanya m dilepaskan dengan kecepatan
awal vo pada sebuah bidang horizontal, maka balok itu akhirnya
akan berhenti. Ini berarti, di dalam gerakannya balok mengalami
perlambatan, atau ada gaya yang menahan balok. Gaya ini
disebut gaya gesekan yang arahnya berlawanan dengan arah
gerak balok.
By Tarmizi, S.Pd. 61
m . ga
T
T
T
T
a
a
a
m2.g
m2.g
mgMg cos
Mg sin
N
Besarnya gaya gesekan yang dialami olehs ebuah benda
tergantung pada :
2. Kekasaran permukaan yang bergesekan (koefisien
gesekan = )
3. Besarnya gaya normal
Namun, gaya gesekan tidak tergantung dari luas bidang
yang bergesekan. Sehingga, perumusan gaya gesekan
dapat dituliskan :
fg = .N
dimana :
fg = Gaya gesekan (Newton)
= Koefisien gesekan (tidak bersatuan)
N = Gaya Normal (Newton)
Arah gaya gesekan selalu berlawanan dengan arah gaya
penyebabnya.
Bila : - F < fg : benda diam
- F = fg : benda tepat akan bergerak
- F > fg : benda bergerak
Gambar 34 Gaya gesekan fg berlawanan dengan arah F
2. Gaya Gesekan dapat Merugikan, Dapat pula Bermanfaat
Sebuah lemari ingin dipindahkan dari satu tempat ke tempat
yang lain di dalam sebuah rumah. Bila lemarinya berat,
dibutuhkan gaya dorong yang sangat besar untuk memindahkan
lemari tersebut. Ini menunnjukkan bahwa gaya gesekan dalam
hal ini sangat merugikan. Komponen-komponen di dalam
sebuah mesin selalu direndam dengan minyak pelumas adalah
untuk mengurangi timbulnya gaya gesekan antar komponen
pada saat mesin sedang dijalankan. Gesekan akan mengurangi
kecepatan putaran mesin, demikian juga gesekan akan
menimbulkan energi dalam bentuk panas. Gesekan ini di dalam
mesin semuanya merugikan.
Sedangkan seseorang tidak akan dpaat berja;lan kaki diatas
lantai yang licin, demikian juga kendaraan tidak akan dapat
dihentikan atau diren oada jalan yang licin. Jadi, dalam hal
seperti ini gesekan adalah bermanfaat.
Dengan demikian, seperti telah disebutkan diatas bahwa
gesekan itu ada yang bermanfaat dan ada juga yang merugikan.
Bila gesekan itu merugikan, maka diusahakan supaya
kerugiannya sekecil mungkin, yaitu seperti mengisi mesin-mesin
dengan pelumas, untuk mengurangi terjadinya gesekan.
3. Koefisien Gaya Gesekan
Bila mendorong sebuah benda yang sedang dalam keadaan
diam, dibutuhkan gaya dorong yang lebih besar dibandingkan
dengan benda tersebut ketika bergerak, untuk keadaan yang
sama.
4) Momen
Momen terhadap sebuah benda adalah bila sebuah gaya yang
bekerja pada benda tersebut, tetapi garis kerja gyanya tidak melalui
pusat benda. Dengan demikian ebuah momen akan selalu membuat
putaran, yang disebabkan adanya jarak tegak lurus antara gaya
By Tarmizi, S.Pd. 62
N
W
Ffg
dengan titik pusat benda. Momen terhadap suatu titik adalah besar
gaya yang bekerja di kali dengan jarak tegak lurus antara gaya
terhadap titik.
Rumus : M = P x a, dimana :
P = Gaya (kg)
A = Jarak (m)
M = Momen (kg/m)
Momen positif : Momen yang membentuk putraan searah
dengan putaran jarum jam.
Momen negatif : Momen yang mengakibatkan putaran yang
berlawanan dengan arah jarum jam.
Ada beberapa konsepsi momen
a. Mencari gaya pengganti (resultan) dari beberapa buah gaya pada
bidang datar atau tumpuan dengan jalan perhitungan momen
terhadap suatu titik.
Gambar 43. Mencari resultan
By Tarmizi, S.Pd. 63
P P aa
x
P1
P3 P4
P2
a b c d
MA = MR
+ P1. a – P2 (a+b) + P3 (a+b+c) + P4 (a+b+c+d) = Rx
b. Mencari gaya reaksi titik tumpu pada gaya-gaya yang bekerja
pada batang yang ditummpu pada dua titik tumpu antara rol dan
engsel.
Gambar 44. Mencari Gaya Reaksi
Untuk mencari Ra MB = 0
Ra (a+b+c) - P1 (b+c) + P2.c = 0
Untuk mencari Rb MA = 0
-RB (a+b+c) – P3 (a+b+c) – P2 (a+b) + P1.a = 0
P = RA + RB
5) Kopel
Momen Kopel merupakan hasil perkalian gaya dengan jaraknya tegak
lurus.
Untuk menjelaskan tentang gaya kopel, dapat kita gambarkan pada
penggunaan alat pengulir (tap atau sney). Bila kedua gaya gaya
tangan kanan dan tangan kiri untuk memutarkan alat itu sama
besarnya, arahnya berlawanan, satu mendorong dan satunya lagi
menarik maka pasangan gaya-pasangan gaya itu disebut gaya
pasangan atau gaya kopel.
6) Diagram Benda Bebas dan Kesetimbangan
Dalam ilmu mekanika teknik menjelaskan gejala-gejala keseimbangan
dan gerak-gherak benda yang berhubungan dengan konstruksi
bangunan. Dalam ilmu mekanika untuk menghitung gaya dengan cara
membuat diagram.
Dalam membuat diagram benda bebas lurus diperhatikan skala gaya
dan kala panjang. Skala gaya yaitu perbandingan [panjang garis gaya
dengan besarnya gaya, misalnya 1 cm # 100 kg, artinya setiap
panjang garis gaya 1 cm menunjukkan besarnya gaya 100 kg.
Suatu benda dikatakan mempunyai keseimbangan (sesuai dengan
hukum Newton), yaitu :
M = 0 artinya jumlah momen pada suatu titik sama dengan nol
FV = 0 yaitu jumlah gaya-gaya vertikal smaa dengan nol
Fh = 0 yaitu jumlah gaya-gaya horizontal sama dengan nol
7) Tegangan
Apabila sebuah batang dibebani suatu gaya maka akan terjadi gaya
reaksi yang besarnya sama dengan arah yang berlawanan. Gaya
tersebut akan diterima sama rata oleh setiap molekul pada bidang
penampang batang tersebut. Jadi, misalnya besarnya gaya tersebut
adalah sebesar F dan luas penampang adalah A, maka setiap satuan
luas penampang akan menerima beban sebesar .
By Tarmizi, S.Pd. 64
P3P1
P2
RBRA
A B
a b c
(a) KEGIATAN BELAJAR 3
Pengenalan Komponen Mesin
8) Sambungan
Pada umumnya mesin-mesin itu terdiri dari beberapa bagian yang sambung-
menyambung menjadi sebuah mesin utuh. Cara menyambung bagian-
bagian tadi ada yang disambung mati, ada pula yang dapat dilepas dan ada
pula yang harus dapat bergerak/berputar.
9) Poros dan Bantalan
(a) Poros
Poros adalah sebatang logam yang berpenampang lingkaran yang
berfungsi memindahkan putaran atau mendukung sesuatu beban
dengan atau tanpa meneruskan daya. Poros ditahan oleh dua atau lebih
bantalan poros atau pemegang poros. Bagian-bagian berputar yang
didukung poros, seperti roda daya (fly mheel), roda gigi, roda ban, roda
gesek, dan lain-lain.
(b) Bantalan
Bantalan berguna untuk menuju poros dan memberi kemungkinan poros
dapat berputar bersamanya atau berputar padanya.
10) Penerus Daya Fleksibel
(a) Sabuk
Sabuk penggerak berfungsi memindahkan gaya atau memindahkan
putaran dari puli satu ke puli yang lain. Sabuk penggerak banyak
digunakan untuk : industru, otomotif, pertanian, dan lain-lain.
(b) Rantai
Rantai dan sabuk memiliki fungsi yang sama, yaitu pemindah daya atau
meneruskan putaran.
By Tarmizi, S.Pd. 65