Getaran Bebas

  • View
    681

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Laporan ini sebagai syarat untuk mata kuliah Fenomena Dasar Mesin ,,,,!!!!

Transcript

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan praktikum Fenomena Dasardengan judul Getaran Bebas ini dengan tepat pada waktunya. Tak lupa pula shalawat serta salam mahabbah kita hadiahkan kepada junjungan kita kepada Nabi Muhammad SAW, sebagai pembawa risalah Allah terakhir dan penyempurna seluruh risalah-Nya.

Penulis untuk menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada semua pihak yang telah berjasa memberikan motivasi dalam rangka menyelesaikan laporan ini. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Muftil, ST.,MT, dan Bapak Nazaruddin, ST.,MT selaku dosen pembimbing mata kuliah Fenomena Dasar Mesin bidang konstruksi.2. Bang Afrian selaku Asisten Dosen yang telah banyak memberikan masukan dan bimbingan selama praktikum hingga dalam penyelesaian laporan ini.3. Juga kepada teman-teman satu kelompok yang saling memberi dukungan dan motivasi.Penulis menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam penulisan laporan ini, untuk itu saran dan kritik yang sifatnya membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata penulis ucapkan terima kasih.

Pekanbaru, Oktober 2013

PenulisDAFTAR ISI

iKATA PENGANTAR

iiDAFTAR ISI

iiiDAFTAR GAMBAR

ivDAFTAR TABEL

BAB I1PENDAHULUAN

11.1 LATAR BELAKANG

11.2 TUJUAN

11.3 MANFAAT

2BAB II TINJAUAN PUSTAKA

22.1 TEORI DASAR

82.2 APLIKASI

11BAB III METODOLOGI

113.1 PERALATAN

133.2 PROSEDUR PRAKTIKUM

143.3 ASUMSI - ASUMSI

BAB IV16DATA DAN PEMBAHASAN

164.1 DATA

164.1.1 Pengujian Getaran Bebas Tanpa Redaman Dengan Massa 0,34 kg.

164.1.2 Pengujian Getaran Bebas Tanpa Redaman Dengan Massa 0,66 kg.

174.1.3 Pengujian Getaran Bebas Dengan Redaman Dengan Massa 0,34 kg.

174.1.4 Pengujian Getaran Bebas Dengan Redaman Dengan Massa 0,66 kg.

174.2 PERHITUNGAN

174.2.1 Perhitungan Getaran Bebas Tanpa Redaman Dengan Massa 0,34 kg.

194.2.2 Perhitungan Getaran Bebas Tanpa Redaman Dengan Massa 0,66 kg.

204.2.3 Perhitungan Getaran Bebas Dengan Redaman Dengan Massa 0,34kg.

214.2.4 Perhitungan Getaran Bebas Dengan Redaman Dengan Massa 0,66kg.

234.3 PEMBAHASAN

BAB V24PENUTUP

245.1 KESIMPULAN

255.2 SARAN

DAFTAR PUSTAKALAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR2Gambar 1. Getaran Pada Bandul

2Gambar 2. Getaran Sederhana dengan Diagram Benda Bebas

3Gambar 3. Sistem Pegas-Massa dan Diagram Benda Bebas

4Gambar 4. Getaran Bebas Tanpa Redaman

5Gambar 5. Getaran Bebas Dengan Redaman

7Gambar 6. Grafik Pengurangan Logaritmik

8Gambar 7. Getaran Paksa Dengan Redaman

8Gambar 8. Neraca Pegas

9Gambar 9. Grandfather Clock

9Gambar 10. Suspensi Kendaraan

9Gambar 11. Spring Bed

10Gambar 12. Gitar

11Gambar 13. Alat Uji Getaran Bebas

11Gambar 14. Pegas

11Gambar 15. Massa

12Gambar 16. Pulpen

12Gambar 17. Stopwatch

12Gambar 18. Kertas Gulungan

13Gambar 19. Oli

13Gambar 20. Adaptor

DAFTAR TABEL16Tabel 1. Data Pengujian Getaran Bebas Tanpa Redaman Dengan Massa 0,34 kg.

16Tabel 2. Data Pengujian Getaran Bebas Tanpa Redaman Dengan Massa 0,66 kg.

17Tabel 3. Data Pengujian Getaran Bebas Dengan Redaman Dengan Massa 0,34 kg.

17Tabel 4. Data Pengujian Getaran Bebas Dengan Redaman Dengan Massa 0,66 kg.

BAB IPENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANGSesuai dengan perkembangan zaman dan perkembangan cara berpikir manusia begitu juga ilmu pengetahuan dan teknologi selalu berkembang dan mengalami kemajuan. Disertai dengan sistem pendidikan yang mapan, memungkinkan kita berpikir kritis, kreatif, dan produktif.Sama halnya dengan perkembangan teknologi dibidang konstruksi.Salah satu contoh penerapan ilmu konstruksi dalam dunia industri yaitu, peredam getaran.Peredam getaran merupakan aplikasi dari ilmu getaran.Getaran merupakan fenomena yang bisa menguntungkan atau bisa merugikan. Tergantung pada seberapa besar pengaruh getaran tersebut, dari segi negatif atau positifnya.Didalam kehidupan sehari-hari banyak terdapat aplikasi getaran, contohnya pada poros yang berputar sudah pasti menimbulkan getaran. Namun banyak yang belum mengerti terhadap fenomena-fenomena yang terjadi pada getaran dan juga belum dapat menghitung koefisien damping sistem getaran. Oleh karena itu masih perlu pengenalan lebih lanjut dan lebih dalam mengenai getaran ini.1.2 TUJUAN1. Memahami fenomena getaran bebas.2. Dapat menghitung frekuensi pribadi getaran bebas tanpa redaman.3. Dapat menghitung frekuensi getaran bebas dengan redaman.4. Dapat menghitung koefisien damping getaran bebas.1.3 MANFAATAdapun manfaat dari pratikum ini yaitu :

1. Praktikandiharapkan dapat memperdalam pemahaman tentang fenomena-fenomena yang terjadi pada getaran bebas.2. Praktikan diaharapkan mampu menerapkan ilmu yang didapat pada praktikum getaran bebas ke dunia kerja nantinya apabila diperlukan.BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1 TEORI DASARGetaran adalah suatu gerak bolak-balik dalam suatu interval waktu tertentu di sekitar kesetimbangan. Kesetimbangan di sini maksudnya adalah keadaan dimana suatu benda berada pada posisi diam jika tidak ada gayayang bekerja pada benda tersebut. Getaran mempunyai amplitudo (jarak simpangan terjauh dengan titik tengah) yang sama.

Gambar 1. Getaran Pada BandulGetaran juga berhubungan dengan gerak osilasi benda dan gaya yang berhubungan dengan gerak tersebut. Semua benda yang mempunyai massa dan elastisitas mampubergetar, jadi kebanyakan mesin dan struktur rekayasa (engineering) mengalami getaran sampai derajat tertentu dan rancangannya biasanya memerlukan pertimbangan sifat osilasinya.Sistem yang berisolasi yang paling sederhana terdiri dari massa dan pegas seperti ditunjukkan pada pada gambar dibawah dibawah. Pegas yang menyangga massa dianggap mempunyai massa yang dapat diabaikan dan mempunyai nilai kekakuan, k(N/m). Sistem mempunyai satu derajat kebebasan karena geraknya digambarkan oleh koordinat tunggal x.

Gambar 2. Getaran Sederhana dengan Diagram Benda BebasAda dua jenis getaran yang umum diantaranya yaitu, getaran bebas dan getaran paksa.Getaran bebas terjadi bila sistem mekanis dimulai dengan gaya awal, lalu dibiarkan bergetar secara bebas, sedangkan getaran paksa terjadi bila gaya bolak-balik atau gerakan diterapkan pada sistem mekanis.1. Getaran BebasGetaran bebas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent), dan jika ada gaya luas yang bekerja. Sistem yang bergetar bebas akan bergerak pada satu atau lebih frekuensi naturalnya, yang merupakan sifat sistem dinamika yang dibentuk oleh distribusi massa dan kekuatannya. Semua sistem yang memiliki massa dan elastisitas dapat mengalami getaran bebas atau getaran yang terjadi tanpa rangsangan luar.

Gambar 3. Sistem Pegas-Massa dan Diagram Benda BebasPerioda natural osilasi dibentuk dari , atau

dan frekuensi natural sistem satu derajat kebebasan ditentukan oleh penyimpangan statik . Getaran bebas dibagi dengan getaran bebas tanpa redaman dan getaran bebas dengan redaman.

a. Getaran Bebas Tanpa RedamanPada model yang paling sederhana redaman dianggap dapat diabaikan, dan tidak ada gaya luar yang memengaruhi massa (getaran bebas).

Gambar 4. Getaran Bebas Tanpa Redaman

Dalam keadaan ini gaya yang berlaku pada pegas Fs sebanding dengan panjang peregangan x, sesuai dengan hukum Hooke, atau bila dirumuskan secara matematis:

dengan k adalah tetapan pegas.

Sesuai Hukum kedua Newton gaya yang ditimbulkan sebanding dengan percepatan massa:

Karena F = Fs, kita mendapatkan persamaan diferensial biasa berikut:

Bila kita menganggap bahwa kita memulai getaran sistem dengan meregangkan pegas sejauh A kemudian melepaskannya, solusi persamaan di atas yang memerikan gerakan massa adalah:

Solusi ini menyatakan bahwa massa akan berosilasi dalam gerak harmonis sederhana yang memiliki amplitudoA dan frekuensi fn. Bilangan fn adalah salah satu besaran yang terpenting dalam analisis getaran, dan dinamakan frekuensi alami takredam. Untuk sistem massa-pegas sederhana, fndidefinisikan sebagai:

b. Getaran Bebas Dengan RedamanBila peredaman diperhitungkan, berarti gaya peredam juga berlaku pada massa selain gaya yang disebabkan oleh peregangan pegas. Bila bergerak dalam fluidabenda akan mendapatkan peredaman karena kekentalan fluida.

Gambar 5. Getaran Bebas Dengan Redaman

Gaya akibat kekentalan ini sebanding dengan kecepatan benda. Konstanta akibat kekentalan (viskositas) cini dinamakankoefisien peredam, dengan satuan N s/m (SI)

Dengan menjumlahkan semua gaya yang berlaku pada benda kita mendapatkan persamaan.

Solusi persamaan ini tergantung pada besarnya redaman. Bila redaman cukup kecil, sistem masih akan bergetar, namun pada akhirnya akan berhenti. Keadaan ini disebut kurang redam, dan merupakan kasus yang paling mendapatkan perhatian dalam analisis vibrasi. Bila peredaman diperbesarsehingga mencapai titik saat sistem tidaklagi berosilasi, kita mencapai titik redaman kritis. Bila peredaman ditambahkan melewati titik kritis ini sistem disebut dalam keadaan lewat redam.

Nilai koefisien redaman yang diperlukan untuk mencapai titik redaman kritis pada model massa-pegas-peredam adalah:

Untuk mengkarakterisasi jumlah peredaman dalam sistem digunakan nisbah yang dinamakan nisbah redaman. Nisbah ini adalah perbandingan antara peredaman sebenarnya terhadap jumlah peredaman yang diperlukan untuk mencapai titik redaman kritis. Rumus untuk nisbah redaman () adalah :

Sebagai contoh struktur logam akan mem