Download download

Matakuliah
Tahun
Versi
: D0472/PERANCANGAN ELEMEN MESIN
: 2005
:
Pertemuan 2
BESARAN DALAM ELEMEN MESIN
1
Learning Outcomes
Pada akhir pertemuan ini, diharapkan mahasiswa
akan mampu :
• menjelaskan dan mengaplikasikan konsep dan
prinsip dasar mekanika dalam merancang
sebuah elemen mesin
2
Outline Materi
•
•
•
•
•
Mekanika
Sistem Satuan
Konsep dan Prinsip Dasar
Vektor
Gaya
3
MEKANIKA
• Pengertian :
Bidang Ilmu, mendeskripsikan dan
memprediksikan benda/obyek, mengalami
gaya, kondisi diam atau bergerak.
• Pembagian:
– Mekanika benda tegar
• Statik
• Dinamik
– Mekanika benda berdeformasi
– Mekanika Fluida
• Kompresibel
• Inkompresibel
4
SISTEM SATUAN
–British Unit
»Britain
»America
–International Unit
5
KONSEP & PRINSIP DASAR
• Konsep :
– Ruang, Waktu, Massa dan Gaya
• Prinsip :
– Enam Prinsip Dasar Mekanika:
• Hk. Jajaran Genjang untuk Penjumlahan Gaya.
Hukum ini menyatakan bahwa dua buah gaya
yang beraksi pada suatu partikel dapat diganti
dengan sebuah gaya, disebut gaya resultan, yang
diperoleh dengan menggambarkan diagonal
jajaran genjang dengan sisi kedua gaya tersebut.
• Prinsip Transmisibilitas. Prinsip ini menyatakan
bahwa kondisi keseimbangan atau gerak suatu
benda tegar tidak akan berubah apabila gaya yang
beraksi pada suatu titik diganti dengan gaya yang
sama besar dan arahnya, tetapi beraksi pada
suatu titik yang berbeda, asalkan kedua gaya
6
tersebut terletak pada suatu garis aksi yang sama.
KONSEP & PRINSIP DASAR
– Hk. Pertama Newton. Bila gaya resultan yang beraksi pada
suatu partikel sama dengan nol, partikel tersebut akan tetap
diam (apabila mula-mula diam) atau akan bergerak dengan
kecepatan sama pada suatu garis lurus (apabila mula-mula
bergerak).
– Hk. Kedua Newton. Bila gaya resultan yang beraksi pada suatu
partikel tidak sama dengan nol, partikel tersebut akan
memperoleh kecepatan sebanding dengan besarnya gaya
resultan dan dalam arah yang sama dengan arah gaya resultan
tersebut. Hukum ini dinyatakan dengan,
• F = m.a, dimana F, m dan a berturut-turut adalah gaya
resultan yang beraksi pada partikel, massa partikel dan
percepatan; masing-masing dinyatakan dalam satuan yang
konsisten.
– Hk. Ketiga Newton. Gaya aksi dan reaksi antara benda yang
berhubungan mempunyai besar dan garis aksi yang sama dan
berlawanan arah, dinyatakan dengan, Faksi = - Freaksi .
7
KONSEP & PRINSIP DASAR
– Hk. Gravitasi Newton. Hukum ini menyatakan bahwa dua
partikel dengan masa M dan m akan saling tarik menarik
yang sama dan berlawanan dengan gaya F dan F’. Besar F
dinyatakan dengan rumus :
GM
g 2
R
dengan r = jarak antara dua pertikel
G = konstanta universal yang disebut dengan
konstanta
gravitasi.
maka besarnya W yang merupakan berat partikel
dengan massa
m dapat dinyatakan dengan,
W = m.g.
8
METODA SOLUSI SOAL
Pernyataan soal harus jelas dan tepat:
Semua data yg diketahui
Informasi yg diminta/diperlukan
Free-body diagram
Solusi didasaran pada:
Enam prinsip dasar mekanika
Teorema yg berasal dari keenem prinsip dasar tsb.
Hasil yang diperoleh diperiksa kembali
9
VEKTOR
• SKALAR DAN VEKTOR
Vektor didefinisikan sebagai pernyataan matematis yang
mempunyai besar dan arah, yang penjumlahannya
mengikuti hukum jajaran genjang.
Sedangkan besaran yang tidak mempunyai arah, dinyatakan
dengan angka biasa disebut skalar.
Dua buah vektor yang mempunyai besar dan arah yang sama
disebut kedua vektor itu sama. Sedangkan dua vektor yang
besarnya sama, garis aksi sejajar dan berlawanan arah
disebut sama dan berlawabnan arah.
10
VEKTOR
Penjumlahan Vektor
1.
2.
3.
4.
•
komutatif.
Asosiatif
metoda segitiga.
Aturan Polygon.
Gaya  Vektor, dicirikan oleh:
–
–
–
–
Titik aplikasi
Besar
Arah
Penjumlahan
11
VEKTOR
12
VEKTOR
13
GAYA
VEKTOR = GAYA
• Gaya dapat didefinisikan sebagai dorongan atau
tarikan terhadap sebuah benda, atau aksi
sebuah benda terhadap benda lain.
• Dalam hal ini, gaya yang akan dibahas ialah
gaya yang berhubungan dengan gerak benda
sehingga definisi gaya menjadi dorongan atau
tarikan yang akan mempercepat atau
memperlambat gerak suatu benda.
14
GAYA
HK TTG GAYA DAN GERAK
• Aristotle (384-322 SM):
– keadaan alami sebuah benda adalah diam, dan
dianggap perlu adanya gaya untuk menjaga agar
benda tetap bergerak. Dan ia berkesimpulan : makin
besar gaya pada benda,makin besar pula lajunya.
• Galileo Galilei
– Galileo menyimpulkan bahwa jika tidak ada gaya
yang diberikan kepada benda yang bergerak, benda
itu akan terus bergerak dengan laju konstan dengan
lintasan yang lurus.
• Isac Newton
– HK Newton I, II, III dan Gravitasi.
15
GAYA
• Macam-macam Gaya:
– Massa dan Berat
– Gaya Normal
– Gaya Gravitasi
– Gaya Elektromagnetis
– Gaya Sentripetal
– Gaya Sentrifugal
– Gaya Tegang
16
PENUTUP
• Gaya adalah Vektor, sehingga semua
hukum penjumlahan gaya mengikuti
hukum penjumlahan vektor.
• Penyelesian penjumlahan gaya, secara
grafis dan trigonometris.
17