Kinematika Dan Dinamika Teknik

download Kinematika Dan Dinamika Teknik

of 34

  • date post

    01-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    3.600
  • download

    182

Embed Size (px)

description

ramadhan

Transcript of Kinematika Dan Dinamika Teknik

  • KINEMATIKA DAN DINAMIKA TEKNIKIrfan Wahyudi MSc

    Materi/Pertemuan ke 1

  • PendahuluanPada tahap awal perancangan suatu mekanisme mesin perlu dilakukan dulu suatu analisa terhadap mekanisme pergerakan, kecepatan. Dan percepatan tiap-tiap komponen agar memenuhi fungsi keseluruhan dari mesin tersebut. Adapun bidang ilmu pengetahuan yang mempelajari pergerakan komponen tersebut adalah kinematika.

  • Kienematika & Dinamika

    Kinematika adalah suatu cabang ilmu fisika yang mempelajari gerak relative dari suatu elemen-elemen mesin , yaitu kecepatan dan percepatannya. Kecepatan dan percepatan tersebut diperoleh dalam bentuk yang berguna sebagai informasi untuk mendapatkan gaya-gaya dinamik pada elemen-elemen mesin tersebut.Dinamika adalah bidang ilmu yang mempelajari gaya-gaya yang bekerja pada suatu sistem mekanik yang diakibatkan oleh percepatan translasi atau rotasi yang terjadi pada elemen elemen suatu sistem mekanik

  • Hubungan antara gaya-gaya dan gerak benda didasarkan pada hukum Newton:

    Hukum newton I : Suatu partikel akan diam atau bergerak dengan kecepatan tetap pada suatu garis lurus bila tidak ada gaya luar yang bekerja padanya. [F = 0]

    Hukum newton II : percepatan berbanding lurus dengan gaya resultan yang bekerja padanya, dan berbanding terbalik dengan massanya. [F = ma]

    Hukum Newton III : Gaya Aksi = Gaya Reaksi

  • Diagram Kinematika

    Untuk membuat simulasi gerakan-gerakan suatu system mekanik secara komputerisasi atau manual, langkah awal yang paling penting adalah membentuk diagram kinematika (gambar mesin) dalam bentuk sederhana . yaitu dalam bentuk sketsa. Sehingga hanya bagian-bagian yang akan memberi efek pada gerakanya yang diperhatikan. Gambar di bawah ini memperlihatkan mekanisme motor bakar satu silinder berikut dengan diagram kinematikanya.

  • Pasangan/sambungan (Pairing)Pasangan (pairing) terdiri dari 2 bagian atau lebih elemen yang saling berkontak. Pasangan atau sambungan dibedakan menjadi 2, yaitu 1. Sambungan rendah (lower pair)2. Sambungan tinggi (higher pair)

  • Sambungan rendah (lower pair)Titik kontak pada pasangan ini berupa bidang. Sebagai contoh seperti pada gambar piston berkontak translasi pada dindingnyaSambungan Tinggi (higher pair)Titik kontak pada pasangan ini berupa titik, contohnya pada pasangan cam dan follower seperti ditunjukkan pada gambar

  • ENGSEL Engsel adalah sambungan atau joint antar 2 atau lebih batang hubung (n batang hubung) untuk n batang hubung yang dihubungkan pada satu titik sambungan jumlah sambungan yahng dimiliki sebanyak n -1 sambungan atau dalam bentuk persamaan berikut.

    j = n 1

    j = Jumlah sambungann = Jumlah batang hubung

  • Derajat Kebebasan (DOF)Degree Of FreedomDerajat kebebasan merupakan jumlah kemungkinan pergerakan pada saat bersamaan atau Jumlah parameter masukan (jumlah link dan jenis sambungan) yang harus dikendalikan atau diberikan pada mekanisme. misalnya engsel pintu atau jendela mempunyai jumlah derajat kebebasan satu karena gerakan yang terjadi adalah rotasi satu arah. Suatu rangkaian mekanisme juga mempunyai derajat kebebasan.

  • Tampak pada gambar beriku slider bearing yang mempunyai satu derajat kebebasan dengan aran gerakan translasi satu arahContoh lai adalah roda belakang troli yang mempunyai 2 derajat kebebasan dalam arah sumbu y dan z

  • Jumlah derajat kebebasan suatu mekanisme dapat dinyatakan dengan persamaan:

    X = 3(n 1) 2j h

    Dimana,X = derajat kebebasan j = jumlah sambungan n = jumlah batang hubung h = jumlah pasangan tinggiApabila,

    X > 0 Mekanisme memiiliki derajat kebebasan

    X = 0Dianggap sebagai struktur tentu

    X < 0Dianggap sebagai struktur tak tentu

  • Latihan Soal

    1324

  • KINEMATIKA DAN DINAMIKA TEKNIKIrfan Wahyudi MSc

    Materi/Pertemuan ke 2

  • SIFAT-SIFAT GERAKAN RELATIFGerakan Absolut: gerakan suatu benda terhadap benda lain yang diam. Gerakan Relatif: garakan suatu benda terhadap benda lain yang juga bergerak.

  • Lintasan dan Kecepatan Linier

    Lintasan suatu partikel didefinisikan sebagai perubajan posisi partikel tersebut, sedangkan besar lintasan merupakan perbedaan jarak antara posisi awal dan posisi akhir partikel tersebut. Sebagai contoh pada gambar tampak titik P bergerak dari posisi A ke posisi BVektor lintasan dan besarnya lintasan linier dinyatakan dalam fungsi X dan YS = X + Y .(1.1) ..............(1.2)

    Dan arah lintasannya dinyatakan sbb:

    (1.3) Jika jarak lntasan kecil mendekati nol maka vektor S pada titik B merupakan garis singgung lintasan pada titik B. Kecepatan linier suatu titik yang bergerak pada lintasannya adalah perubahan posisi dibagi perubahan waktu yg secara matematis dinyatakan

    V = .(1.4)

  • Perpindahan dan kecepatan sudut

    Rotasi atau perpindahan sudut suatu titik didefinisikan sebagai perubahan posisi titik tersebut dengan jarak yg tetap terhadap suatu titik lain. Sebagai ilustrasi kita tinjau titik A pada roda yang berputar terhadap sumbu O. pada gambar titik awal adalah A dan bergerak ke A dgn lintasan sudut OA sebesar dalam selang waktu t. Kecepatan sudut dari roda

    .(1.5) Pada gambar jari2 roda R sama dengan panjang OA shg panjang lintasan dari A ke A adalah R dgn sudut yg dinyatakan dlm satuan radian. Melalui pers diperoleh

    (1.6)

  • Perpindahan dan kecepatan sudut

    Dengan mensubtitusikan pers (1.5) dan (1.6) maka diperoleh hub kecepatan linier dan kecepatan sudut:

    V = R .(1.7) adalah kec sudut dgn satuan rad/s, umumnya kec sudut dinyatakan dalam putaran per menit atau rpm.Mengingat satu putaran adalah 2 radian maka diperoleh hub sbb

    :.(1.8)

  • 1.Kecepatan dan Percepatan

    Kecepatan dan percepatan linier Kecepatan dan percepatan sudut

    Gambar . Kecepatan linier berbanding lurus dengan jari-jari

  • 2.Kecepatan relatif

    Sebuah benda dikatakan mempunyai gerak relatif (relative) terhadap benda yang lain hanya jika mereka mempunyai perbedaan dalam gerakan-gerakan absolutnya. Jika kita memperhatikan sebuah mobil yang bergerak sepanjang jalur yang lurus, lintasan absolut dari keseluruhan benda (frame) adalah translasi. Sedangkan rodanya akan mempunyai lintasan absolut yang akan merupakan translasi yang sama dengan keseluruhan benda, ditambah dengan gerakannya sendiri yang berupa putaran. Selanjutnya, menurut definisi kita mengenai gerakan relatif, lintasan dari roda relatif terhadap keseluruhan benda hanyalah sebuah putaran. Sebagai gambar dari gerakan relatif, perhatikan dua mobil A dan B dalam gambar 4 yang berjalan dengan kecepatan 60 km/jam dan 40 km/jam. Va dan Vb masing- masing merupakan kecepatan absolutnya.

    Gambar 4. Kecepatan relatif dua benda A dan B

  • 2.Kecepatan relatif

    Apabila sebuah vektor ditulis dengan satu huruf bawah (subscript) itu berarti merupakan harga absolut. Kecepatan A relatif terhadap B ditulis V A/B dan adalah kecepatan absolut A dikurangi kecepatan absolut B. Jadi V A/B = VA VB Kecepatan A relatif terhadap B adalah suatu kecepatan yang dapat diperlihatkan oleh A terhadap seorang pengamat dalam mobil B, jika pengamat membanyangkan bahwa mobil B ada dalam keadaan diam. Terhadap pengamat, mobil A akan kelihatan bergerak kekiri dengan kecepatan 20 Km/jam. . Hal ini dalam gambar ditunjukkan oleh VA/B. Kecepatan B relatif terhadap A ditulis sebagai VB/A dan adalah kecepatan absolut dari B dikurangi kecepatan absolut dari A. Oleh karena itu: V B/A = VB VA Kecepatan dari B relatif terhadap A adalah kecepatan, yang dapat dipunyai oleh mobil B, yang terlihat oleh pengamat dalam mobil A, dan ini terjadi jika pengamat membayangkan bahwa mobil A adalah diam. Terhadap pengamat, mobil B akan kelihatan bergerak kekanan dengan kecepatan 20 Km/jam. Hal ini ditunjukkan sebagai AB/A dalam gambar.

  • 2.Kecepatan relatif

    Contoh lain dari gerakan relatif ditunjukkan dalam gambar 5, dimana Va dan Vb adalah kecepatan-kecepatan dari kedua pesawat terbang. Kecepatan dari A relatif terhadap B adalah kecepatan absolut A dikurangi kecepatan absolut B, oleh karena itu

    Seperti terlihat dalam gambar 5. dengan cara yang sama kecepatan B relatif terhadap A adalah kecepatan absolut dari B dikurangi kecepatan dari A.

  • 2.Kecepatan relatif

    Selanjutnya, jika huruf bawah dari kecepatan dibalik pada sebuah vektor yang berada dalam sebuah persamaan vektor, tanda dari vektor harus diubah. Sebagai contoh, jika kita membalik huruf bawah pada VA/B dengan persamaan yang terakhir. Mengingat pergeseran linier dan percepatan-percepatan linier adalah besaran-besaran vektor, mereka harus diperlakukan dalam cara yang sama sebagai kecepatan-kecepatan linier. Jika benda 2 dan benda 3 mempunyai gerakan dalam sebuah bidang atau bidang-bidang yang sejajar, maka gerakan sudut relatifnya didefinisikan sebagai perbedaan gerakan-gerakan sudut absolutnya. Jadi

    Dimana Dianggap positif jika BJJ dan negatif jika SJJ

  • Contoh Soal 1

    Orang berjalan diatas kereta api, jika kereta api bergera