JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK U.I.

Lengan AB dari keran pengangkat muatan di kapal terbuat dari batang baja uniform dengan panjang 10 m dan luas penampang 2500 mm². Satu muatan yang akan dimuat kedalam kapal tergantung statis pada keran dengan berat W. Kabel Penarik beban dan penahan CDEBF terbuat dari baja pula dengan luas penampang 100 mm². Rangkaian kabel CDEB pada pulley bisa diabaikan, dianggap satu kabel saja. Hitung konstanta elastisitas (pegas ekivalen) dari sistim pengangkat muatan ini pada arah vertikal. Modulus Young baja E = 207·109 N/m².

Satu ocean-going luxury liner yang besar mempunyai masalah getaran. Kapal ini mempunyai 4 propeller dengan massa 12.200 kg setiap propellernya. Masing masing propeller digerakkan oleh poros berrongga yang panjang dengam ukuran L= 71,6 m, ID= 0,28 m dan OD= 0,56 m. Kapal berlayar dengan putaran poros adalah 258 rpm. Hitung frekuensi pribadi getaran longitudinal dari poros panjang dan propeller tersebut. Apa yang terjadi bila propeller yang

digunakan mempunyai 4 sudu. Bagaimana cara mengkoreksi masalah getaran tersebut.

Satu pesawat terbang ringan dengan propulsi baling baling digerakkan oleh motor bakar 4-langkah 9 silinder radial. Daya motor diteruskan melalui satu poros pendek kepada kedua bilah baling baling yang terbuat dari aluminium. Momen inersia baling baling arah aksial besarnya adalah 17,62 kg•m2, sedangkan momen inersia efektif dari seluruh komponen

mesin radial yang bergerak/berputar adalah 0,544 kg•m2. Konstanta elastisitas puntir dari poros baling baling adalah 0,45×106 N•m2/rad. (a) Hitung berapa besarnya frekuensi pribadi dari sistim propulsi pesawat terbang tersebut. (b) Bila motor radial penggerak itu dioperasikan pada kecepatan putaran 200 rpm, jelaskan apa yang kemungkinan terjadi.

Satu sistim suspensi dirancang seperti pada gambar (a) disebelah ini untuk mendukung suatu kendaraan dengan massa m = 200 kg. Pada saat kendaraan ini melalui jalan bergelombang, maka respons sistim suspensi tersebut tergambar pada diagram simpangan x(t) vs waktu t seperti pada diagram (b) dibawah. Waktu peredaman getaran yang terjadi pada sistim suspensi ini adalah 2 detik, dan simpangannya meluruh/mengecil menjadi seperempatnya dalam setengah siklus ( x1,5 = ¼ x1 ).

Tentukan besarnya konstanta kekakuan dari setiap pegas dan konstanta redaman yang digunakan dalam rancangan sistim suspensi ini. Hitung besarnya amplitudo kecepatan awal dari respons sistim propulsi ini bila simpangannya adalah maksimum sebesar 250 mm.

Kaki manusia diketahui mempunyai frekuensi pribadi sebesar 20 Hz dengan rasio redaman ζ = 0,224 pada posisi orang berdiri lurus/tegak (dengkul terkunci) sepanjang tulang yang membentuknya (dari pinggul sampai telapak kaki). Bila orang melakukan loncat kecil (dengan ketinggian loncat sekitar 18 mm) dengan kaki lurus seperti tersebut diatas, maka amplitudo kecepatan awal yang dirasakan struktur kaki tersebut adalah 0,6 m/detik dengan simpangan nol pada saat menginjak bumi setelah meloncat. (a) Buatlah diagram plot antara simpangan vs waktu untuk kondisi seperti tersebut

diatas (loncat kecil). (b) Bila diasumsikan stuktur kaki tidak mempunyai efek peredaman sehingga rasio

redamannya nol, hitung besarnya respons percepatan maksimum yang akan diterima oleh struktur kaki pada kondisi seperti tersebut diatas (loncat kecil).

Rotor ekor dari satu pesawat helikopter mengalami masalah tidak balans sebesar 0,5 kg pada jarak 15 cm dari pusat rotor tersebut akibat tertumbuk suatu benda tak diketahui. Ketidak balans itu menimbulkan gaya sentrifugal harmonik terhadap bagian ekor dari pesawat helikopter yang mempunyai massa 60 kg. Konstanta kekakuannya diperkirakan sebesar k =

1×105 N/m. Massa rotor ekor adalah sebesar 20 kg. Konstruksi ekor pesawat helikopter memberikan efek peredaman dengan rasio redaman 0,01. Kecepatan putaran rotor ekor adalah 1500 rpm. Hitung berapa besar defleksi yang terjadi pada ekor pesawat helikopter ini karena getaran yang timbul akibat ketidak balans rotor ekor tersebut diatas. Pada putaran rotor ekor berapa yang mengakibatkan defleksi ekor pesawat helikopter menjadi maksimum. Hitung berapa besarnya defleksi maksimum itu.

Satu model rudder pesawat terbang bila dipandang dari atas adalah seperti pada gambar disamping, dan dapat dianggap sebagai sebagai satu batang kaku dengan engsel pegas torsi Kt. Bila tahanan udara pada kedua sisi rudder dapat dianggap sebagai pegas linier k1 dan k2, sedangkan aliran udara turbulensi pada rudder

dianggap menimbulkan eksitasi getaran paksa dengan respons simpangan Xsinωt dan defleksi rudder adalah sudut θ yang kecil maka hitunglah frekuensi pribadi d

Xsinωt

ari dder ini.

ru

Satu pompa piston dengan berat 750 N dipasang ditengah dari satu pelat baja setebal 12 cm dengan lebar 50 cm dan panjang 250 cm. Kedua ujung pelat dipasang mati (clamped) seperti ditunjukkan pada gambar disamping. Pengoperasian mesin pompa tersebut menimbulkan eksitasi getaran paksa

F(t)= ( 25 cos 62,832 t ) N. Tentukan besarnya amplitudo getaran dari pelat dudukan mesin pompa tersebut.

Satu mekanisme sistim mekanikal seperti pada gambar disamping terdiri dari aktuator A, piringan M, pegas dengan konstanta kekakuan k, serta blok D yang mempunyai peredam. Piringan penggerak M berputar dengan momen puntir M dan kecepatan Ω. Pada piringan M terdapat pin P yang menggerakkan aktuator A. Buat analisa dinamika/gerakan dari

sistem mekanikal ini, dengan menjabarkan respons getaran paksa yang timbul dalam amplitudo X(t). Tentukan Momen puntir atau Torsi M yang dibutuhkan oleh piringan penggerak tersebut. Diasumsikan sistim bebas friksi.