LAPORAN PRAKTIKUM
FENOMENA DASAR MESIN
PERCOBAAN PERCOBAAN LENDUTAN BATANG
NAMA NIM ASISTEN
: : :
HARI MARDIYATNO 0711421
JURUSAN TEKNIK MESIN SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI MANDALA
2008
1 I. Tujuan Percobaan 1 � Mengetahui fenomena lendutan batang prismatik dan pemanfaatannya dalam eksperimen dengan konstruksi sederhana 2 � Membandingkan solusi teoretik dengan hasil eksperimen II. Landasan Teoretik Batang kontinu yang ditumpu akan melendut (terdefleksi) bila diberi beban. Lendutan di setiap titik dapat ditentukan dengan metode baku seperti cara integrasi langsung atau metode luas diagram momen lentur. Solusi untuk kasus-kasus sederhana umumnya sudah ditabelkan (Popov, 1986). Salah satu pemanfaatan terpenting berbagai rumusan lendutan adalah pada pemecahan persoalan statis tak tentu. Sebagai ilustrasi, tinjau batang kontinu yang ditumpu dan dibebani seperti tertera pada Gambar 1 berikut:
Gambar 1 Batang kontinu yang dijepit di ujung A dan ditumpu dengan rol di ujung B serta dibebani di tengah bentang batang antara A dan B Diagram benda bebas batang AB dapat digambarkan sebagai berikut:
Gambar 2 Diagram benda bebas batang AB Dengan menggunakan hukum Newton, yang dapat langsung ditentukan hanyalah reaksi pada arah horisontal, Ax = 0. Gaya reaksi yang lain harus dicari dengan memanfaatkan persamaan defleksi di tumpuan B dan mengandaikan bahwa FB adalah gaya luar sedemikian sehingga defleksi total di B akibat gaya P dan FB sama dengan nol. Dengan memanfaatkan tabel di buku rujukan, dapatlah diturunkan bahwa:
2 Untuk melihat secara eksperimental, kita dapat melakukan simulasi dengan menyusun perangkat uji seperti konstruksi di Gambar 1. Hasil pengukuran kemudian dapat dibandingkan dengan solusi teoretik tersebut di atas.
III. Prosedur Percobaan 3.1 Kalibrasi Alat Ukur Gaya Alat ukur gaya atau load cell yang digunakan bekerja secara mekanik. Berbeda dengan jenis elektrik, load cell ini tidak memberi penunjukan langsung besarnya gaya yang terukur. Cara kerja load cell dapat diterangkan sebagai berikut: Bila ujung mata pisau pada torak B terkena beban, torak akan menekan pegas G sehingga posisinya turun akibat defleksi pegas. Untuk mengetahui defleksi pegas, dasar D yang menyatu dengan selubung mikrometer F diputar sehingga ujung mata pisau kembali ke posisi semula. Sebagai indikator posisi mata pisau, digunakan jam-ukur yang dilekatkan di ujung B. Besar defleksi akan berkorelasi langsung dengan nonius mikrometer. Dengan memberi beban di ujung B dan mencatat besar nonius, dapat dicari konstanta kalibrasi load cell dalam [satuan skala nonius/N]. Dengan demikian, gaya yang terukur selanjutnya dapat diperoleh dari membagi harga pembacaan nonius dengan angka konstanta kalibrasi. Untuk keperluan kalibrasi, susun peralatan seperti tersaji pada Gambar 3 berikut.
Gambar 3 Tata letak peralatan untuk kalibrasi load cell Sesudah itu, lakukan pengujian dengan prosedur sebagai berikut: 1 1. Pastikan bahwa ujung mata pisau, batang kontinu, dan jarum peraba jam-ukur terhubung dengan baik. 2 2. Atur posisi jarum jam-ukur pada angka nol dengan memutar piringan skala. 3 3. Beri beban secara bertahap, misalnya dengan gradasi 200 gram. Karena beban diletakkan tepat di tengah bentang batang, gaya yang jatuh di masing-masing load cell besarnya setengah beban yang dipasang. 4 4. Untuk setiap penambahan beban, putar piring mikrometer untuk mengembalikan posisi jarum jam-ukur kembali ke angka nol dan catat penunjukan nonius. 5 5. Sesudah mencapai beban terbesar yang akan digunakan, plot harga penunjukan nonius dan harga beban (dalam N) di bidang kartesian. Dalam hal ini, beban diletakkan di sumbu x dan penunjukan nonius diletakkan di sumbu y.
3 6
6. Tentukan konstanta kalibrasi load cell dengan menghitung kemiringan garis singgung yang terbentuk. Cara terbaik untuk menghitung konstanta kalibrasi adalah dengan memanfaatkan metode kuadrat terkecil. Gunakan konstanta ini untuk mengonversi penunjukan nonius load cell di eksperimen selanjutnya.
3.2 Contoh percobaan dengan konstruksi sederhana Sebagai contoh, akan digunakan konstruksi seperti tersaji pada Gambar 1. Untuk itu, atur peralatan sesuai gambar berikut:
Gambar 4 Tata letak pengujian untuk konstruksi sederhana: batang yang dijepit di satu ujung dan ditumpu dengan rol (mata pisau) di ujung yang lain. Sesudah itu, lakukan percobaan dengan prosedur sebagai berikut: 1 1. Pastikan semua peralatan sudah terangkai dengan baik. 2 2. Atur posisi jarum penunjuk jam-ukur pada angka nol (zero-setting). 3 3. Beri beban secara bertahap, misalnya dengan gradasi 200 gram. 4 4. Kembalikan posisi jarum jam-ukur ke angka nol dan catat penunjukan nonius untuk setiap tahap pembebanan. 5 5. Ubah harga pembacaan nonius menjadi gaya reaksi tumpuan (dalam [N]) dengan menggunakan konstanta kalibrasi load cell dan bandingkan dengan solusi teoretik. IV. Data Pengamatan 4.1 Data hasil pengamatan dial indikator Load cell P
Beban P (kg) 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4
Defleksi Ujung Batang (nonius) 8.5 15.0 21.0 28.0 33.0 43.0 4
4.2 Data kalibrasi load cell
l2
l2
A
B
load cell - A
Beban P (kg) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4
load cell - B
Pembacaan Nonius Load Cell A B 6.5 6.5 10.5 10.5 15.0 15.5 20.5 21.0 29.0 27.0 34.0 31.5 38.0 37.0 41.5 41.5 47.0 46.5 50.5 51.5 55.5 56.0 60.5 61.0
4.3 Tugas ( yang ditanyakan dan yang akan dicari ) 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4
Buat kurva kalibrasi load cell A dan B Hitung konstanta pegas (k) load cell A dan B Buat kurva gaya reaksi tumpuan FB vs P hasil percobaan dan teoritik Buat analitis dan kesimpulan
5
V. Perhitungan 5.1. Perhitungan Gaya FB teoritik dengan menggunakan rumus sebagai beriukut :
Dimana :
P = Tekanan
5.2. Perhitungan Konstanta pegas dengan rumus sebagai beriukut : k = FB / x Dimana :
FB = Gaya x = Nonius
Contoh Perhitungan • Gaya FB teoritik :
FB = 5 / 16 x 0.4 = 0.125 kg
• Konstantan (k) - Loaf cell - A - Loaf cell - B
k = 0.2 / 6.5 = 0.030 kg k = 0.4 / 15.5 = 0.025 kg
: : :
5.3 Hasil Perhitungan. 5.3.1. Hasil perhitugan pengamatan dan teorik: Beban P (kg) 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4
Defleksi Ujung Batang (nonius) 8.5 15.0 21.0 28.0 33.0 43.0
FB Teoritik 0.125 0.25 0.375 0.5 0.625 0.75
6 5.3.2. Hasil perhitugan konstanta load cell A dan B :
Beban P (kg)
Konstantan Pegas (kg) A 0.0308 0.0381 0.0400 0.0390 0.0345 0.0353 0.0368 0.0386 0.0383 0.0396 0.0396 0.0397
Pembacaan Nonius Load Cell A 6.5 10.5 15.0 20.5 29.0 34.0 38.0 41.5 47.0 50.5 55.5 60.5
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4
B 6.5 10.5 15.5 21.0 27.0 31.5 37.0 41.5 46.5 51.5 56.0 61.0
5.3.3. Kurva gaya reaksi tumpuan FB vs P hasil pengamatan dan teoritik :
GrafikTekanan (P) vs Gaya Reaksi (FB) 3 2.5 Tekanan
2 1.5 1 0.5 0 -10
0
10
20
30
Gaya Reaksi (kg) FB teoritik FB Percobaan
40
Load Cell B 0.0308 0.0381 0.0387 0.0381 0.0370 0.0381 0.0378 0.0386 0.0387 0.0388 0.0393 0.0393
7 5.3.4. Kurva kalibrasi load cell –A dan load cell - B : Grafik Kalibrasi Load cell-A dan B vs P 2.4
Tekanan
1.9 1.4 0.9 0.4 -0.1 0.0300
0.0320
0.0340
0.0360
0.0380
Konstanta k. load cell A
V. Analitis dan Perhitungan 5.1. Analitis
k. load cell - B
0.0400
V. Rujukan Popov, E.P., Mekanika Teknik (Mechanics of Materials), terjemahan Zainul Astamar, Penerbit Erlangga, 1986.
