< Previous 25 Teknologi Dasar Otomotif Momen gaya positif ternyata lebih besar daripada momen gaya negatif maka batang berputar ke kanan. D. Momen Kopel Sebuah kopel dapat didefinisikan sebagai dua gaya yang pararel yang mempunyai besar yang sama, arahnya berlawanan dan dipisahkan oleh jarak yang tegak lurus, contoh gambar ini akan memperjelas pemahaman ini. Bila kedua 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 pasangan atau Gaya kopel. Dalam diagram gaya digambarkan sebagai berikut. F1 =F2 F1 gaya tarik ke atas. F2 gaya tekan ke bawah. Jarak antara kedua gaya tersebut dengan titik A sama panjang F1A = F2A Karena gerakan gaya itu memutar maka momen besarnya sama dengan besarnya gaya dikalikan jaraknya. M = F a. M = momen gaya kopel (N m atau kgf m) F = gaya kopel (N) a = tangkai atau lengan gaya kopel (m). Bila arah perputaran gaya kopel itu ke kanan maka dinamakan positif diberi tanda (+) dan bila arahnya ke kiri maka dinamakan negatif diberi tanda (-). 26 Teknologi Dasar Otomotif Contoh Soal Dengan gaya kopei sebesar 10 N kita memutar tangkai tap ke kanan. Hitunglah momen kopel yang terjadi bila panjang tangki 15 cm! Penyelesaian: M = F . a = 10 N . 0,15 m = 1,5 N m Sifat gaya kopel Gaya kopel dapat diganti dengan kopel lain apabila momennya tidak berubah. Misalnya, F = 10 N dengan panjang tangkai a = 15 cm dapat diganti dengan F = 5 N dengan panjang tangkainya a = 30 cm karena 10 N . 0,15 m = 5 N . 0,30 m c. Rangkuman 2 Dari uraian materi diatas dapat dirangkum sebagai berikut : 1. Momen suatu gaya terhadap suatu titik ditentukan oleh besar gaya dan jarak dari titik tersebut. Momen merupakan perkalian anatara gaya F dengan jaraknya, satuan momen adalam Newton meter(Nm). 2. Jika sebuah batang dikatakan seimbang maka momen gaya yang terjadi disebelah kiri sama dengan momen yang terjadi disebelah kanan. 3. Bila kita memutarkan roda kemudi pada mobil, gaya yang diberikan tangan kanan dan tangan kiri, sama besarnya, arahnya berlawanan, satu mendorong dan satunya lagi menarik maka pasangan gaya-pasangan gaya itu disebut pasangan atau Gaya kopel. Sedang momen yang terjadi akibat memutar roda kemudi disebut momen kopel. d. Tugas 2 Agar siswa lebih menguasai materi kegiatan belajar ini maka perlu diberikan tugas antara lain : Membaca kembali dan merangkum kegiatan belajar 1 27 Teknologi Dasar Otomotif e. Tes Formatif 2 1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan momen 2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan momen kopel 3. Hitung besarnya resultan gaya, letak resultan gaya dari titik a serta momen yang terjadi pada batang yang dibebani seperti pada gambar f. Kunci jawaban 2 1. Momen adalah perkalian antara gaya dengan jarak 2. Momen kopel adalah dua gaya yang pararel yang mempunyai besar yang sama, arahnya berlawanan dan dipisahkan oleh jarak yang tegak lurus. 3. Momen gaya M terhadap titik A adalah MA MA = gaya dikalikan jaraknya ke titik A = F1 . a1 + F2 . a2 + (-F3 . a3) + F4 . a4 = 3 N . 3 m + 2 N . 5 m + (-2 N . 7 m) + 2 N . 8 m = (9 + 10 – 14 + 16) N m MA = 21 N m Resultan = jumlah gaya Momen gaya A = momen resultan MA = MR MA = R . x, x adalah jarak resultann ke titik A 21 N m = 5 N . x X = = 4,2 m 28 Teknologi Dasar Otomotif 3. Kegiatan Belajar 3 : Tegangan a. Tujuan Kegiatan Belajar 3 Setelah mempelajari topik ini diharapkan siswa mampu : 1). Menjelaskan pengertian tegangan. 2). Mengidentifikasi macam macam tegangan 3). Menjelaskan tegangan tarik, tegangan tekan dan tegangan geser 3). Menghitung tegangan tarik yang terjadi pada batang 4). Menghitung tegangan tekan yang terjadi pada batang 5). Menghitung tegangan geser yang terjadi pada batang. b. Uraian Materi 3 1. Pengertian 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 penampnag batang tersebut. Jadi, misalnya besarnya gaya tersebut adalah sebesar F dan luas penampangnya adalah A maka setiap satuan luas penampang akan menerima beban sebesar Tegangan ada bermacam-macam sesuai dengan pembebanan yang diberikan. Misalnya, pada beban tarik akan terjadi tegangan tarik maka pada beban tekan akan terjadi tekan dan seterusnya. Terjadinya tegangan akibat deformasi dari pembebanan Sebuah batang yang dibebani suatu gaya maka di dalam batang itu sendiri akan timbul gaya reaksi atau gaya lawan yang dihasilkan oleh gaya di antara molekul-mlekul itu sendiri. Reaksi atau gaya lawan di dalam batang itu disebut dengan gaya alam. Misalnya, 29 Teknologi Dasar Otomotif suatu batang di bebani gaya seperti pada gambar berikut ini. Bila dipotong pada penampang X-X akan diperoleh suatu sistem keseimbangan. Gaya dalam yang arahnya tegak lurus penampang normal. Dinamakan gaya normal (Fn) Gaya dalam yang arahnya sejajar dan atau terletak pada penampang normal. Dinamakan gaya tangensial (Fq) Telah disinggung di atas bahwa gaya dalam-gaya dalam akan diterima sama rata oleh setiap molekul pada seluruh bidang penampang batang. Gaya dalam yang bekerja pada setiap satuan luas penampang itu dinamakan tegangan. 2. Satuan Tegangan Bila gaya dalam diukur dalam kgf atau N, sedangkan luas penampang dalam m2 maka: Tegangan disingkat dengan simbol huruf (baca: sigma) atau (baca: thau) Tegangan ada dua macam, yaitu tegangan normal disingkat dan tegangan tangensial disingkat . Tegangan normal bila luas penampang = A m2 dan besarnya gaya Fn = kgf 30 Teknologi Dasar Otomotif Tegangan tangenisial: Macam-macam tegangan dasar a. Tegangan tarik. Misalnya, terjadi pada tali, rantai, dan sudu-sudu turbin. b. Tegangan tekan. Misalnya, terjadi pada porok sepeda, batang torak dan tiang bangunan yang belum mengalami tekukan. c. Tegangan geser. Misalnya, pada paku keling, gunting, dan baut. 31 Teknologi Dasar Otomotif d. Tegangan lengkung. Misalnya, pada poros-poros mesin dan poros roda yang dalam keadaan ditumpu. Jadi, merupakan tegangan tangensial. Mb = momen lengkung Wb = momen tahanan lengkung e. Tegangan puntir. Misalnya, pada poros roda gigi dan batang-batang torsi pada mobil. Jadi, merupakan tegangan tangensial. Mt = momen puntir (torsi) WP = momen tahanan polar (pada puntir) a. Tegangan tarik. Apabila pada suatu batang bekerja gaya-gaya yang sejajar dengan sumbu batang ke arah luar dan tegak lurus penampang normal maka dikatakan bahwa batang tersebut mengalami pembebanan tairk. Keadaan pada beban tarik terjadi, misalnya pada rantai, sabuk mesin dan tali pada pesawat angkat . Pada penampang X-X: Fn = F Fn – F = 0 32 Teknologi Dasar Otomotif ⃑⃑⃑⃑ Apabila tegangan tarik yang diizinkan = ̅ maka tegangan tarik harus lebih kecil daripada tegangan tarik yang diizinkan. Dengan demikian dapat ditentukan ukuran-ukuran untuk perencanaanya. ̅ ̅ Apabila luas penampang tidak sama besarnya di sepanjang batang maka diambil luas penampang yang terkecil karena pada penampang terkecil itu yang paling berbahaya. Pada batang yang tergantung bebas selain menerima pembebanan tarik F sebenarnya juga harus menerima beban oleh beratnya sendiri G sehingga beban total menjadi F + G maka tegangan maksimum : ̅̅̅ Pada ranitai yang harus menerima beban tarik adalah dua bagian penampang kiri dan kanan. ( ) a. Sifat Elastisitas Bahan Pada saat batang mengalami beban tarik, batang akan bertambah panjang. Keadaan ini dikatakan batang tersebut meregang. Besarnya regangan dipengaruhi oleh besarnya beban. Apabila batas kekuatan bahan tidak dilampaui maka jika beban yang diberikan dilepaskan, batang tersebut akan kembali ke ukuran semula. Akan tetapi, bila bebannya ditambah sedikit saja, batang tersebut tidak mampu kembali ke ukuran panjang semula meskipun beban sudah dilepaskan. Jadi. pertambahan panjangnya tetap. 33 Teknologi Dasar Otomotif Beban maksimum yang berakibat batang tidak mengalami pertambahan panjang yang tetap dinamakan batas proporsional. Pada keadaan ini bahan masih dalam keadaan elastis atau masih memiliki sifat elastisitas bahan. Regangan adalah perbandingan antara pertambahan panjang setelah patah dengan panjang semula yang dinyatakan dalam perseratau tidak dengan persen. Regangan ini menunjukkan apakah bahan itu cukup elastis artinya bila regangannya besar bahan tersebut mampu menahan perubahan bentuk sebelum patah. Makin besar regangan suatu bahan maka bahan itu makin mudah dibentuk. Peryambahan panjang L = Lu-Lo (baca: epsilon) Selain mengalami pertambahan panjang jika suatu batang ditarik maka juga akan mengalami perubahan penampang. Batang akan menjadi lebih kecil. Pengurangan luas penampang yang terjadi sampai batas kekuatan tariknya atau sebatas kekenyalannya disebut kontraksi. Adapun pengurangan luas penampang terbesar terjadi setelah batang putus yang disebut penggentingan. Penggentingan juga disebut regangan pada arah tegak lurus poros (lateral strain) disingkat q. Perbandingan antara penggentinganregangan dikenal dengan nama Konstanta Poisson disingkat dengan (baca: mu). 34 Teknologi Dasar Otomotif b. Hukum Hooke pada perhitungan tegangan tarik Apabila beban tarik yang dikenakan pada suatu batang sebelum melampaui batas proposionalnya maka akan berlaku ketentuan sebagai berikut: Perpanjangan atau perpendekan akan berbanding lurus dengan beban dan panjang semula, tetapi berbanding terbalik dengan penampangnya. Perubahan memanjang dari sebuah batang berabnding lurus dengan beban dan panjang semula, tetapi berbanding terbalik dengan modulus kenyal. Hukum Hooke itu masih tetap berlaku apabila beban tidak melampaui batas perbandingan (proporsionalitas). Apabila tegangan dalam batang terletak di atas batas proposionalitasnya maka hukum Hooke sudah tidak berlaku lagi. Pada batas proposionalitas akan berlaku hubungan antara tegangan dan regangan: Konstanta ini dinamakan modulus kenyal atau modulus elastissitas (E). Modulus kenyal atau modulus elastisitas adalah ukuran kekakuan suatu bahan. Suatu bahan dengan modulus kenyal yang lebih besar disebut lebih kaku, sedangkan suatu bahan dengan modulus kenyal yang lebih kecil disebut lebih lemah. Next >