1
LAPORAN RESMI PRAKTIKUM
SISTEM INSTRUMENTASI INDUSTRI – P4
GETARAN TEREDAM
Di Susun Oleh :
Rizky Kurniasari Kusuma Pratiwi
NRP. 2413031058
Asisten :
Trikarsa Tirtadwipa Manunggal
NRP. 2414105031
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2015
i
LAPORAN RESMI PRAKTIKUM
SISTEM INSTRUMENTASI INDUSTRI – P4
GETARAN TEREDAM
Di Susun Oleh :
Rizky Kurniasari Kusuma Pratiwi
NRP. 2413031058
Asisten :
Trikarsa Tirtadwipa Manunggal
NRP. 2414105031
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2015
iii
PRAKTIKUM 4
GETARAN TEREDAM
Nama : Rizky Kurniasari Kusuma Pratiwi
NRP : 2413031058
Program Studi : D3 Metrologi dan Instrumentasi
Jurusan : Teknik Fisika, FTI-ITS
Asisten : Trikarsa Tirtadwipa Manunggal
ABSTRAK
Getaran merupakan gerakan bolak balik di sekitar titik
kesetimbangan. Beberapa peristiwa di dalam kehidupan sehari-
hari menggunakan prinsip getaran. Benda yang mengalami
getaran tidak bergerak terus menerus melainkan akan berhenti
pada waktu tertentu. Cepat atau lambat sistem tersebut akan
berhenti bergetar karena sistem tersebut mengalami prinsip
getaran teredam . Jenis peredaman yang terjadi pada suatu sistem
dapat ditentukan berdasarkan nilai rasio redaman serta konstanta
pegas. Pada sistem pegas tersebut, menggunakan tiga buah jenis
peredam, yaitu udara, air, dan oli serta diketahui beban sebesar
1.3 Kg dan simpangannya 0.07 m. Sehingga didapatkan hasil dari
konstanta pegas (k) sebesar 0.0186 N/m dan frekuensi natural
sebesar 0.111. Sehingga diperoleh dari rasio redaman ( pada
jenis peredam udara sebesar 0.037 , peredam oli sebesar 0.254,
dan peredam air sebesar 0.2527. Perbandingan antara rasio
redaman dengan beberapa jenis peredam adalah semakin besar
massa jenis atau kerapatan suatu fluida maka akan semakin besar
rasio redaman yang diberikan fluida kepada suatu sistem pegas.
Dari beberapa jenis peredam baik udara, oli maupun air memiliki
kesamaan jenis redaman yaitu under damped, karena nilai dari
rasio redamannya dibawah 1 atau < 1.
Kata Kunci : Getaran Teredam, Konstanta Pegas, Rasio
Redaman, Jenis Peredam, Jenis Redaman
v
EXPERIMENTS 4
DAMPED VIBRATION
Name : Rizky Kurniasari Kusuma Pratiwi
NRP : 2413031058
Program Study : D3 Metrologi dan Instrumentasi
Department : Engineering Physics, FTI-ITS
Assistant : Trikarsa Tirtadwipa Manunggal
ABSTRACT
Vibration is a movement back and forth around an
equilibrium point. Some of the events in everyday life using the
principles of vibration. Experience the thrill of objects that do not
move continuously, but stops at a certain time. Sooner or later the
system will stop vibrating because the system is experiencing the
principles of vibration damped. Kind of damping that occurs in a
system can be determined based on the ratio of the damping and
spring constant. At the spring system, using three types of
dampers, namely air, water, and oil as well known to a load of
1.3 kg and the deviation 0.07 m. So get the results of the spring
constant (k) of 0.0186 N /m and the natural frequencies of 0.111.
Thus obtained from damping ratio (ξ) on the type of air damper
for 0037, damper oil 0.254 and damper water 0.2527.
Comparison between damping ratio with some type of damper is
the greater density or density of a fluid, the greater the ratio of
damping fluid given to a system of springs. Good absorbers of
some type of air, oil and water have the same kind of damping
that is under-damped, because the value of the damping ratio
below 1 or ξ <1.
Keywords : Damped Vibration, Spring Constant, Damping Ratio,
Damper Type, Type Attenuation
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami ucapkan kehadirat Allah SWT karena atas
limpahan rahmat serta hidayah-Nya sehingga praktikan mampu
menyelasaikan Laporan Resmi Praktikum mata kuliah
Instrumentasi Akustik dan Vibrasi yang diselenggarakan oleh
Laboratorium Vibrastic Jurusan Teknik Fisika ITS dengan tepat
waktu.
Dalam laporan ini membahas semua apa yang telah praktikan
peroleh dalam praktikum mata kuliah Instrumentasi Akustik dan
Vibrasi.
Dalam kesempatan kali ini penulis mengucapkan terima
kasih kepada:
1. Agus Muhamad Hatta, ST, MSi, Ph.D selaku Ketua
Jurusan Teknik Fisika ITS.
2. Dr. Ir. Purwadi Agus Darwito, MSc selaku Ketua
Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi ITS.
3. Ir. Tutug Dhanardono, MT selaku dosen pengajar Mata
Kuliah Instrumentasi Akustik dan Vibrasi.
4. Dr. Dhany Arifianto ST, M.Eng selaku Ketua
Laboratorium Vibrastic ITS.
5. Asisten Laboratorium Vibrastic ITS.
6. Semua pihak yang terlibat dalam penyusunan laporan ini.
Penulis menyadari bahwa banyak kekurangan dalam
pembuatan laporan ini baik dari segi materi maupun penyajian.
Akhir kata penulis berharap semoga laporan ini bermanfaat
bagi penyusun sendiri khususnya dan pembaca pada umumnya.
Surabaya, 14 Desember 2015
Penulis
ix
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...................................................................................iii
ABSTRACT .................................................................................. v
KATA PENGANTAR ............................................................... vii
DAFTAR ISI ............................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR .................................................................. xi
DAFTAR TABEL .....................................................................xiii
BAB I PENDAHULUAN ............................................................ 1
1.1 Latar Belakang .................................................................. 1
1.2 Permasalahan .................................................................... 1
1.3 Tujuan ............................................................................... 2
1.4 Sistematika Laporan ......................................................... 2
BAB II DASAR TEORI .............................................................. 3
2.1 Getaran Harmonik ............................................................ 3
2.2 Jenis Getaran Teredam ..................................................... 4
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN ................................. 7
3.1 Peralatan ........................................................................... 7
3.2 Prosedur Percobaan .......................................................... 7
BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN .................. 9
4.1 Analisis Data .................................................................... 9
4.2 Pembahasan .................................................................... 12
BAB V PENUTUP ..................................................................... 15
5.1 Kesimpulan ..................................................................... 15
5.2 Saran ............................................................................... 15
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gambar Amplitudo ke-n pada Getaran Teredam ..... 5 Gambar 2.2 Respon Osilasi Getaran Kurang Teredam ................ 5 Gambar 2.3 Respon Osilasi Getaran Teredam Kritis ................... 6 Gambar 4.1 Grafik Rasio Redaman Udara ................................ 11 Gambar 4.2 Grafik Rasio Redaman Oli ..................................... 11 Gambar 4.3 Grafik Rasio Redaman Air ..................................... 11
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 A1 dan A2 dengan Redaman Udara ............................. 9 Tabel 4.2 A1 dan A2 dengan Redaman Oli ................................ 10 Tabel 4.3 A1 dan A2 dengan Redaman Air ................................ 10 Tabel 4.4 Hasil Perolehan Dari Jenis Peredam ........................... 10
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Getaran merupakan gerakan bolak balik di sekitar titi
kesetimbangan. Beberapa peristiwa di dalam kehidupan sehari-
hari menggunakan prinsip getaran. Peristiwa tersebut seperti
getaran pada alat musik, shockbreaker pada mobil atau motor,
pompa air, bandul pada jam dinding, dan sistem pegas. Benda
yang mengalami getaran tidak bergerak terus menerus melainkan
akan berhenti pada waktu tertentu. Cepat atau lambat sistem
tersebut akan berhenti bergetar karena sistem tersebut mengalami
prinsip getaran teredam.
Getaran teredam yang terjadi pada suatu sistem disebabkan
oleh beberapa faktor. Faktor tersebut antara lain adalah adanya
getaran di permukaan atas karena bagian yang bergetar pada suatu
sistem berada di dalam fluida kental. Jenis peredaman yang
terjadi pada suatu sistem dapat ditentukan berdasarkan nilai rasio
redamannya. Rasio redaman dari jenis peredam akan berbeda satu
sama lain. Sehingga dilakukan percobaan mengenai getaran
teredam untuk mengetahui jenis redaman dari fluida yang
digunakan dan menentukan rasio redaman dari jenis redaman
yang digunakan.
Oleh karena itu dilakukan praktikum instrumentasi akustik
dan vibrasi dengan percobaan mengenai getara teredam dengan
maksud agar dapat lebih memahami dan dapat menentukan
konstanta dan rasio redaman pada suatu sistem pegas.
1.2 Permasalahan
Dari latar belakang di atas, adapun permasalahan dari
percobaan, yaitu :
a. Bagaimana menentukan konstanta pegas dan rasio
redaman pada suatu sistem pegas?
b. Bagaimana membandingkan rasio redaman dari jenis
damper yang digunakan?
2
c. Bagaimana menentukan jenis peredaman dalam sistem
pegas?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dilakukannya percobaan, yaitu :
a. Menentukan Konstanta pegas dan rasio redaman pada
suatu sistem pegas.
b. Membandingkan rasio redaman dari jenis damper yang
digunakan.
c. Menentukan jenis peredaman dalam sistem pegas.
1.4 Sistematika Laporan
Dalam sistematika laporan terdiri dari beberapa bab dan sub
bab yang berisi bab I pendahuluan tentang latar belakang,
rumusan masalah, tujuan, dan sistematika laporan. Bab II berisi
dasar teori yang dapat menunjang beberapa percobaan. Bab III
metodologi percobaan berisi peralatan percobaan dan prosedur
percobaan. Bab IV analisis data dan pembahasan. Bab V berisi
penutup terdiri dari kesimpulan dan saran.
3
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Getaran Harmonik
Setiap gerak yang terjadi secara berulang dalam selang
waktu yang sama disebut gerak periodik. Karena gerak ini terjadi
secara teratur maka disebut juga sebagai gerak harmonik. Apabila
suatu partikel melakukan gerak periodik pada lintasan yang sama
maka geraknya disebut gerak osilasi/getaran. Bentuk yang
sederhana dari gerak periodik adalah benda yang berosilasi pada
ujung pegas. Karenanya kita menyebutnya gerak harmonis
sederhana.
Dalam gerak harmonik terdapat beberapa besaran fisika yang
dimiliki benda diantaranya:
a. Simpangan (y) : jarak benda dari titik keseimbangan
b. Amplitudo (A) : simpangan maksimum atau jarak
terjauh
c. Frekuensi (f) : banyaknya getaran setiap waktu
d. Perioda (T) : banyaknya waktu dalam satu getaran
Gerak bolak-balik dikarenakan adanya gaya pemulih dari
suatu benda yang arahnya menuju titik setimbang yang besarnya
sebanding dengan simpangan. Gaya pemulih arahnya selalu
berlawanan dengan arah simpangan, maka dituliskan dalam
persamaan sebagai berikut :
F= -k∆x………………………………..(2.1)
dimana :
k = konstanta gaya (N/m)
Δx = simpangan (m)
F = gaya pemulih (N)
Pada kondisi nyata, gaya pemulih semakin lama semakin
melemah karena adanya gaya gesek yang juga mendisipasikan
energi. Gaya gesek akan mengakibatkan amplitudo setiap osilasi
secara pelan menurun terhadap waktu. Sehinggga osilasi akan
berhenti sama sekali. Getaran semacam ini disebut sebagai
getaran selaras teredam.
4
2.2 Jenis Getaran Teredam
Tidak semua gerak periodic mengalami osilasi sempurna.
Suatu titik tertentu, gerak periodik akan mengalami pelemahan
pada akhirnya menjadi nol. Getaran yang terdapat gaya
penghambat atau gaya gesekan yang pada akhirnya getaran itu
akan berhenti. Gaya penghambat itu dikenal dengan gaya redam.
Gaya redam merupukan fungsi linier dari kecepatan, Fd = -c
dx/dt. Jika suatu partikel bermassa m bergerak di bawah pengaruh
gaya pulih linier dan gaya hambat, maka persamaannya menjadi:
mẍ + cẋ + kx = 0…………………….(2.2)
Persamaan umum sistem dinamik orde dua adalah sebagi
berikut :
ẍ + 2ξω0 ẋ+ω02 x = 0………………………(2.3)
jika Pers. (2) dan Pers. (3) dibandingkan maka diperoleh :
2ξω0 = c/m…………………………… (2.4)
Rasio redaman dihitung menggunakan persamaan berikut:
√ …………………………..(2.5)
√
……………………………(2.6)
Frekuensi natural dihitung menggunakan persamaan berikut :
√
………………………………(2.7)
dimana merupakan peluruhan logaritmik yang
direpresentasikan dengan persamaan berikut :
(
)…………………………(2.8)
dimana
n: bilangan bulat untuk menyatakan urutan amplitudo satu
gelombang (1,2,3…)
A: Amplitudo (m)
5
Gambar 2.1 Gambar Amplitudo ke-n pada Getaran Teredam
Getaran teredam memiliki beberapa jenis, yaitu :
a. Getaran Kurang Teredam (underdamped)
Untuk getaran kurang teredam didefinisikan sebagai
getaran yang memiliki loss kecil dengan respon osilasi
dengan peluruhan logaritmik. Jika dan
frekuensi teredam dituliskan dengan persamaan berikut :
√ ……………………..(2.9)
Jika redaman kecil, maka frekuensi tersebut akan
mendekati frekuensi asli artinya gerak partikel tersebut
bergetar harmonik.
Gambar 2.2 Respon Osilasi Getaran Kurang Teredam
b. Getaran Redaman Kritis (critically damped)
Untuk suatu getaran redam kritis akan mendekati
kesetimbangan dengan suatu kadar laju yang lebih cepat
daripada gerak terlampau redam maupun gerak kurang
6
redam. Getaran redaman kritis akan terjadi jika rasio
redamannya sama dengan satu ( . Sifat ini penting
guna mendesain suatu sistem ayunan praktis, misalnya
galvanometer analog.
Gambar 2.3 Respon Osilasi Getaran Teredam Kritis
c. Getaran Terlampau Redam (overdamped)
Pada gerak terlampau redam tidak menggambarkan
getaran periodik (gerakan bolak-balik), simpangan
getaran akan berkurang atau sama sekali tidak bergerak
tetap berada posisi kesetimbangan atau bisa dikatakan
overshoot yang terjadi sangat kecil. Ini terjadi jika rasio
redaman lebih dari 1 ( ).
7
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Peralatan
Adapun peralatan yang digunakan dalam praktikum, antara
lain :
a. Statif
b. Pegas
c. Minyak
d. Air
e. Meteran
f. Kertas
g. Beban
h. Wadah
i. Alat perekam video
3.2 Prosedur Percobaan
Adapun langkah-langkah yang dilakukan pada percobaan,
antara lain :
a. Pegas dipasang pada statif.
b. Beban digantungkan di ujung pegas.
c. Meteran dipasang di samping statif.
d. Panjang pegas yang telah diberi beban dihitung.
e. Pegas diberi simpangan sejauh 1cm kemudian dilepaskan.
f. Peristiwa pada langkah d direkam untuk mengetahui
amplitudo pertama dan kedua pada sistem.
g. Amplitudo pertama dan kedua dari hasil rekaman video
dicatat.
h. Langkah (d) hingga (g) diulangi untuk jenis peredam
yang lain yaitu air dan oli.
8
(Halaman Ini Memang Dikosongkan)
9
BAB IV
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis Data
Pada percobaan didapatkan data untuk menentukan nilai dari
konstanta pegas dan rasio redaman. Disusun sebuah sistem pegas
dengan panjang pegas sebesar 0.07 m dan beban massa 1.3 kg,
sehingga nilai konstanta pegas sebesar:
Setelah diketahui nilai dari konstanta pegas tersebut yang
dipasang secara parallel maka dapat diketahui nilai dari frekuensi
natural, yaitu dengan menggunakan rumus :
√
√
Kemudian mencari besarnya nilai Amplitudo pada setiap
jenis peredam sebagai berikut :
Tabel 4.1 A1 dan A2 dengan Redaman Udara
Pengambilan
data ke-
Amplitudo 1
(m)
Amplitudo 2
(m)
1 0.034 0.028
2 0.03 0.027
3 0.032 0.024
Rata-rata 0.032 0.026333333
10
Tabel 4.2 A1 dan A2 dengan Redaman Oli
Pengambilan
data ke-
Amplitudo 1
(m)
Amplitudo 2
(m)
1 0.012 0.007
2 0.019 0.013
3 0.017 0.009
Rata-rata 0.016 0.009666667
Tabel 4.3 A1 dan A2 dengan Redaman Air
Pengambilan
data ke-
Amplitudo 1
(m)
Amplitudo 2
(m)
1 0.025 0.014
2 0.028 0.015
3 0.025 0.018
Rata-rata 0.026 0.015666667
Kemudian dicari peluruhan logaritmik ( ) dan rasio redaman
( dari beberapa jenis peredam, yaitu udara, oli, dan air dengan
rumus :
(
)
√
Sehingga didapatkan perolehan hasil dari masing-masing
jenis redaman ditunjukkan pada tabel 4.4.
Tabel 4.4 Hasil Perolehan Dari Jenis Peredam
Peredam K
(N/m)
(rad/det)
C
(Ndet/m)
Udara
0.0372 0.169
0.19 0.037 0.016
Oli 0.5 0.254 0.1116
Air 0.51 0.252 0.1111
11
Dari tabel 4.4, berikut didapatkan gambar berupa grafik,
yaitu :
Gambar 4.1 Grafik Rasio Redaman Udara
Gambar 4.2 Grafik Rasio Redaman Oli
Gambar 4.3 Grafik Rasio Redaman Air
12
Dari grafik yang didapatkan dari hasil percobaan dapat
disimpulkan bahwa jenis redaman pada saat menggunakan
peredam udara, oli dan air memiliki kesamaan jenis, yaitu
merupakan jenis redaman under – damped, dikarenakan nilai dari
koefisien redaman dibawah 1.
4.2 Pembahasan
Pada praktikum P4 mata kuliah Interumentasi Akustik Dan
Vibrasi membahas tentang getaran teredam. Dari praktikum
tersebut menggunakan pegas untuk menetukan rasio redaman dan
konstanta pegas. Dengan menggunakan tiga buah jenis peredam,
yaitu udara, air, dan oli serta diketahui beban sebesar 1.3 Kg dan
simpangannya 0.07 m dipasang paralel. Sehingga didapatkan
hasil dari konstanta pegas (k) yang dipasang paralel sebesar
0.0327 N/m dan frekuensi natural sebesar 0.169 rad/det. Dari
masing-masing peredam diambil data sebanyak tiga kali untuk
mencari simpangan maksimum atau jarak terjauh (A1 dan A2)
dengan menggunakan simpangan awal sebesar 0.11 m. sehingga
diperoleh hasil dari peluruhan logaritmik ( ) pada jenis peredam
udara sebesar 0.19, peredam oli sebesar 0.5, dan peredam air
sebesar 0.51 dan rasio redaman ( pada jenis peredam udara
sebesar 0.037 , peredam oli sebesar 0.254, dan peredam air
sebesar 0.2527. Dan untuk perolehan hasil dari konstanta
redaman (c) pada jenis peredam udara sebesar 0.016 Ndet/m ,
peredam oli sebesar 0.1116 Ndet/m, dan peredam air sebesar
0.01111 Ndet/m. Jika hasil tersebut dibuat pada grafik untuk
menentukan jenis redaman dengan menggunakan software
matlab. Dari hasil percobaan pada beberapa jenis peredam baik
udara, oli maupun air memiliki kesamaan jenis redaman yaitu
under damped, karena nilai dari rasio redamannya dibawah 1 atau
< 1. Perbedaan dari nilai redaman dapat dilihat dari perbedaan
pengurangan peluruhan logaritmik yang dialami oleh pegas untuk
setiap jenis peredam. Perbandingan antara rasio redaman dengan
beberapa jenis peredam adalah nilai rasio redaman paling tinggi
dimiliki oleh jenis peredam oli. Hal tersebut dikarenakan oli
memiliki viskositas paling tinggi diantara jenis peredam lain.
13
Nilai dari beberapa viskositas dari udara, air dan oli sebesar
0,018x10-3
Pa.s; 1x10-3
Pa.s; 3 x 10-2
Pa.s . Semakin tinggi nilai
viskositas suatu fluida maka fluida tersebut akan memberikan
efek redaman semakin tinggi pada suatu sistem yang sedang
berosilasi.
14
(Halaman Ini Memang Dikosongkan)
15
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat diambil, yaitu :
a. Untuk menentukan konstanta pegas dan rasio redaman
yaitu dengan menggunakan tiga buah jenis peredam pada
sistem pegas, yaitu udara, air, dan oli yang diketahui
beban atau massa sebesar 1.3 Kg dan simpangannya 0.07
m yang dipasang paralel.
b. Perbandingan antara rasio redaman dengan beberapa jenis
peredam baik udara, oli maupun air adalah semakin besar
massa jenis atau kerapatan suatu fluida maka akan
semakin besar rasio redaman yang diberikan fluida
kepada suatu sistem pegas.
c. Dari beberapa jenis peredam baik udara, oli maupun air
memiliki kesamaan jenis redaman yaitu under damped,
karena nilai dari rasio redamannya dibawah 1 atau < 1.
5.2 Saran
Adapun saran yang diberikan selama praktikum, yaitu :
a. Hendaknya dilakukan pengecekan alat terlebih dahulu
sebelum praktikum berlangsung.
b. Sebaiknya praktikan lebih belajar tentang dasar teori
sebelum praktikum berlangsung.
c. Sebaiknya asisten lebih memberikan acuan tentang cara
perhitungan, agar data yang diperoleh sesuai dengan
teori.
16
(Halaman Ini Memang Dikosongkan)
DAFTAR PUSTAKA
[1] Anonim. (2015). Modul Praktikum P4 Akustik dan Vibrasi.
Surabaya: Vibrastic Lab-ITS Surabaya.
LAMPIRAN
- Pengambilan data pada percobaan peredam udara
- Pengambilan data pada percobaan peredam oli
- Pengambilan data pada percobaan peredam air
Top Related