BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pendahuluan Bola golf Sampul bola golf saat ini terbuat dari bahan yang berbeda-beda seperti Balata, Surlyn, Zylin, atau Elastomer. Tantangan utama adalah untuk menemukan penutup. Bola golf saat ini banyak ditemukan terdiri dari 1-piece, 2-piece, atau 3-piece bola. Dan pada percobaan ini adalah untuk bola 1-piece, penjelasan dan pada penelitian ini membahas Bola golf 1-piece adalah sebagai berikut: Bola golf 1-piece (bola golf 1 lapisan) Bola 1-piece jarang digunakan sebagai bola bermain dalam kejuaraan. Ini adalah bola yang baik untuk pemula, murah dalam produksi. Hal ini biasanya dibuat dari sepotong padat Surlyn. Dan tahan terhadap pukulan driver, bola satu-potongan memiliki permukaaan lembut.dan pada Gambar 2.1 dibawah adalh jenis bola golf 1-piece ball inti bola golf cangkang bola golf Gambar 2.1 bola golf 1-piece ball Sebuah bola golf 1-Piece digunakan oleh pegolf sehari-hari yang paling biasa karena menggabungkan daya tahan dengan jarak maksimum. Bola ini dibuat dengan inti padat tunggal (biasanya plastik keras) tertutup pada cover bola. Inti padat biasanya akrilat energi tinggi atau resin dan ditutupi oleh penutup, sulit dipotong-bukti dicampur yang memberikan bola dua potong lebih jauh daripada bola lainnya Bola golf 2-piece (bola golf 2 lapisan)

2 Bola golf 2 piece hybird memiliki core yang solid dengan lapisan mentle. Pertemuan kedua bagian ini dibungkus dengan pembungkus yang lembut atau cover karet urethene.jenis bola ini memadukan forgivenass dari bola golf model 1 piece dengan performa tambahan dan control spin dari konstruksi 2 piece untuk lebih jelas terlihat pada Gambar 2.2 bola golf 2-piece ball inti cangkang luar mentle Bola golf 3-piece (bola golf 3 lapisan) Gambar 2.2 bola golf 2-piece ball Para pegolf preofesional dan para pegolf berhandicap rendah dengan kecepatan swing yang tinggi membutuhkan bola dengan putaran awal yang rendah dan putaran iron yang tinggi. Bola golf 2 dan 3 piece memenuhi kebutuhan ini dengan desain dual core yang unik Dalam bola berkonstruksi 3 piece,terdapat 2 core piece ( terlihat pada Gambar 2.3.warna hijau dan abu-abu) dikelilingi dengan lapisan mentle yang tebal, urethene dan dimpel. Pembungkus urethene digabungkan dengan komponen lain memberikan bola jenis ini gerakan drop and stop inti pelapis inti mentle cangkang Gambar 2.3 bola golf 3-piece ball 2.2. Standar bola golf peraturan diamanatkan oleh R & A dan USGA menyatakan bahwa diameter bola golf tidak bisa lebih kecil dari 1,680 inci (43 mm). Kecepatan maksimum bola tidak dapat melebihi 250 meter per detik (270 km / jam) di bawah kondisi uji dan berat bola tidak boleh melebihi 1,620 ons (45,9 g). Kebanyakan bola golf dijual saat ini memiliki sekitar lesung, meskipun ada bola dengan lebih dari 500 lesung. Pemegang rekor bola dengan lesung yang

3 lebih besar (dalam empat ukuran yang berbeda) dan 656 yang berukuran dudukannya. Satu bola bernomor ganjil di pasar adalah bola dengan 333 lesung, yang disebut Srixon AD jenis-jenis stik golf Pada dasarnya ada Tiga Jenis stik Golf : Woods, Irons dan Putter. Setiap stik golf dirancang untuk jenis tertentu tembakan Golf dan untuk jarak tertentu. Beberapa dirancang dengan Loft lebih, Akurasi lebih atau Jarak lebih. Pada bagian ini, akan membahas Karakteristik Irons, Woods dan Putter. A. Woods adalah stik golf panjang dengan tiang kecil yang digunakan untuk jarak yang lebih besar. Produsen saat ini, menggunaan titanium atau baja untuk membuat stik ini. Woods biasanya terdiri dari Driver dan jaluran woods. Dan untuk lebih jelas stik woods pada Gambar 2.4. Gambar 2.4 stik golf wood atau driver B. Stik Irons biasanya digunakan untuk jarak pendek. Stik iron biasanya terdiri dari 3-9 Irons yang Wedge Pasir dan Wedge Pitching. Stik iron dirancang untuk pukulan jarak pendek, Shots Golf akurat dan Gambar 2.5 adalah gambar dari stik irons 3-9.

4 Gambar 2.5 stik irons 3-9 C. Stik Putter digunakan untuk Menempatkan dan finishing Hole. Putters umumnya baik Putter pisau atau Putter Mallet. Pada dasarnya adalah untuk pukulan penyelesaian untk memasukkan ola ke hole dan pada Gambar 2.6 adalah gambar stik putter Gambar 2.6 stik putters 2.4. Komposit Bahan komposit merupakan bahan teknologi yang mempunyai potensi yang tinggi. Komposit dapat memberikan gabungan sifat-sifat yang berbeda - beda pada penggunaan yang tidak akan diperoleh melalui penggunaan logam, polimer dan seramiks,khususnya tentang sifat kekuatan spesifik serta kekakuan spesifik. Klasifikasi komposit dapat dilihat pada Gambar 2.7. Composite

5 Particle - Reinforced Fiber - Reinforced Structural Large - Disper Laminates Sanwidch Panel Particle sion- Continous Disontinous Streng (Aligned) (Short) thened Aligned Randomly Gambar 2.7. Klasifikasi / Skema Struktur Komposit (Calliester, 1994) Secara umum bahan komposit terdiri dari dua bagian utama, yaitu : (1) matriks yang mengisolasi fasa, dan (2) penguat / reinforcement (Gambar 2.8). Matriks Penguat Komposit Gambar 2.8. Gabungan makroskopis fasa-fasa pembentuk komposit Foam didefenisikan sebagai penyebaran gelembung gelembung gas yang terjadi pada material cair dan padat. Foam berkembang menjadi rongga rongga mikro yang memiliki diameter 10µm. Foam yang tersebar dalam polymer dapat mencapai 10 8 /cm 3 (Kumar,2005). Pada saat ini, perkembangan penelitian ini telah menghasilkan karakteristik fisik dan mekanik material foam (Klemper dan Sendijarevic,2004). Karakteristik fisik tersebut meliputi factor geometri, separti ukuran rongga dan ketebalan dinding rongga. Selain karakteristik fisik juga terdapat karakteristik mekanik. Karakteristik mekanik terdiri atas densitas dan modulus elastisitas. Material foam memiliki susunan rongga yang bervariasi. Susunan rongga tersebut dapat diketahui melalui pengamatan strutur mikro material foam. Susunan rongga dibagi atas dua jenis, yaitu susunan rongga terbuka (open cell) dan tertutup (closed cell). Pada material foam dengan susunan rongga terbuka terdapat pemutusan dinding rongga yang fleksibel. Material foam dengan susunan rongga tertutup tidak terdapat pemutusan dinding rongga dan bersifat kaku. Perbedaan kedua jenis ini susunan rongga tersebut ditunjukan oleh Gambar 2.9.

6 a.rongga terbuka b.rongga tertutup Gambar 2.9. Jenis Material Berongga Rongga rongga pada polimer terbentuk akibat adanya campuran fase padat dan gas. Dua fase tersebut terjadi dengan cepat dan membentuk permuakaan material yang berongga. Foam yang dihasilkan dari polimer merupakan gelembung udara atau rongga udara yang bergabung di dalam polimer tersebut. Gas yang digunakan untuk membentuk foam disebut blowing agent. Pemberian blowing agent dilakukan secara kimia dan fisika. Blowing agent secara kimia menimbulkan dekomposisi unsur unsur material dalam suatu reaksi kimia. Blowing agent secara fisika terjadi akibat adanya gas yang diberikan pada material. Polymericfoam yang flexible dihasilkan dari reaksi polyuretene. Polyuretene dalam pembentukan polymericfoam juga berfungsi sebagai blowing agent. Proses pembentukan rongga dari hasil reaksi polyuretene flexible berlangsung relative cepat. Pada saat reaksi pembentukan polyuretene terjadi pengeluaran panas (eksoterm) dengan kenaikan temperature mencapai C. Peningkatan volume polyuretene sekitar kali volume mula mula. Sifat sifat dari komposit sangat tergantung kepada sifat sifat dari fasa fasa pembentuknya, jumlah relative masing masing fasa, bentuk dari fasa, ukuran fasa dan distribusi ukuran dari fasa fasa dan sebarannya. Bila komposit tersusun dari dua material yaitu : (1) M Sebagai Matriks dan (2) P sebagai penguat maka secara teoritis sifat sifat hasil pencampuran kedua material tersebut memiliki sifat diantara sifat dari masing masing material yang bercampur.

7 Matriks berfungsi sebagai pelindung dan pengikat fasa pengikat. Biasanya matriks mempunyai kerapatan / densitas, kekukuhan dan kekuatan yang jauh lebih rendah daripada serat. Namun gabungan matriks dengan serat bisa mempunyai kekuatan dan ketegaran yang tinggi, tetapi masih mempunyai kerapatan yang rendah. Matriks jenis ini tergolong polimer thermoset, dan memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses pembentukannya. Struktur material yang dihasilkan berbentuk crosslink dengan keunggulan pada daya tahan yang lebih baik terhadap jenis pembebanan statik dan impak. Hal ini disebabkan molekul yang dimiliki bahan ini ialah dalam bentuk rantai molekul raksasa atom-atom karbon yang saling berhubungan satu dengan yang lainnya. Dengan demikian struktur molekulnya menghasilkan efek peredaman yang cukup baik terhadap beban yang diberikan. Data mekanik material matriks diperlihatkan pada Tabel 2.1 Tabel 2.1 Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh. Sifat Mekanik Satuan Besaran Berat jenis (ρ) kg/mm 3 1, Modulus Elastisitas (E) MPa Kekuatan Tarik (σ T ) MPa 54 Elongasi % 1,6 Sumber: PT. Justus Kimia Raya, 2007 Seperti telah disebutkan sebelumnya, bahwa penguat komposit yang digunakan ialah dari bahan TKKS yang kemudian dibentuk menjadi ukuran halus dan dicampurkan dalam matriks. Berdasarkan Penelitian Subiyanto B,dkk : tiap kandungan serat TKKS secara fisik mengandung bahan-bahan serat seperti lignin (16,19%), selulosa(44,14%) dan hemiselulosa (19,28%) yang mirip dengan bahan kimia penyusun kayu. Ukuran serat TKKS yang belum dicacah adalah cm dan serat ini dihaluskan lagi hingga mencapai ukuran 0,1-0,8 mm. 2.5 Mekanika Ayunan Stik Golf Sebuah ayunan stik golf yang tepat memiliki dampak yang besar pada permainan golf. Ayunan stik golf memiliki mekanika fisika tertulis dan merupakan contoh yang bagus dari sudut gerak. Ayunan memutar menghasilkan torsi pada klub. Hal ini memaksa perubahan torsi kecepatan sudut klub, menyebabkan rotasi, sehingga kunci untuk dapat memukul bola yang jauh terletak pada kecepatan kepala klub.dan pada bola akan mengalami impak geser

8 Semakin cepat kepala klub di ayun maka, semakin besar jumlah energi kinetik yang akan ditransfer dari kepala klub ke bola karena energi kinetik sebanding dengan massa dari kepala klub dan kuadrat kecepatannya. Dan pada Gambar 2.10 (a) kita dapat melihat mekanika ayunan stik golf driver. Gambar 2.10(b). mekanika ayunan stik golf iron 6 (pitching). Gambar 2.10 (c) mekanika ayunan stik golf putter Arah lintasan bola Gambar 2.10 (a) mekanika ayunan stik golf driver Arah lintasan bola golf Gambar 2.10 (b). mekanika ayunan stik golf iron 6 (pitching). Arah lintasan bola golf Gambar 2.10 (c) mekanika ayunan stik golf putter

9 2.6. Teori Ayunan bola bandul Dengan pendekatan empiris dengan asumsi sebuah bandul, dengan massa m diikiatkan pada sebuah tali dengan panjang L. Kemudian masssa ini ditarik kesamping sehingga tali membentuk sudut θ 0 dengan sudut vertikal dan dilepas dari keadaan diam. Prinsip kerjanya dapat dilihat pada Gambar Gambar Prinsip ayunan bola bandul. Kedua gaya yang bekerja pada beban (dengan mengabaikan hambatan udara) adalah gaya gravitasi mg, yang bersifat konservatif, dan tegangan T, yang tegak lurus terhadap gerakan dan karena itu tidak melakukan kerja. Oleh karena itu, dalam persoalan ini energi mekanik sistem beban-bumi adalah kekal. Kita pilih energi potensial gravitasi bernilai nol didasar ayunan. Semula beban berada pada ketinggian h didasar ayunan dan diam. Energi kinetiknya bernilai nol dan energi potensial sistem bernilai mgh. Jadi energi total awal dari sistem adalah : E i = K i + U i = 0 + mgh (2.1) Dimana: E i = energy total awal system K i = energy kinetic awal U i = energy potensial awal Ketika bandul berayun turun, energi potensial berubah menjadi energi kinetik. Maka energi akhir dari dasar ayunan menjadi : E f = K f + U f = ½ mv = ½ mv 2 (2.2) Dimana : E f = energy total akhir system K f = energy kinetic akhir

10 U f = energy potensial akhir Selanjutnya kekekalan energi memberikan : E f =E i 1 2 mv = mgh 2 (2.3) Untuk mendapatkan kelajuan yang dinyatakan dalam sudut awal θ 0, harus dihubungkan h dengan θ 0. Jarak h berhubungan dengan θ 0 dan panjang bandul L melalui : h = L L cosθ 0 = L(1 cosθ 0 ) (2.4) Sehingga kelajuan didasar bandul didapat dari : v 2 = gh = 2gL(1 cosθ ) 2 0 (2.5) 2.7. Impuls dan Momentum Impuls Impuls didefinisikan sebagai gaya yang bekerja dalam waktu singkat. Secara matematis ditulis : I = F.Δt = F (t 2 -t 1 ) (2.6) Dimana : I = Impuls (Ns) F = Gaya (N) Δt = selang waktu (s) Ketika terjadi tumbukan, gaya biasanya melonjak dari nol pada saat kontak menjadi nilai yang sangat besar dalam waktu yang sangat singkat, dan kemudian dengan drastis kembali ke nol lagi. Selang waktu Δt biasanya cukup nyata dan sangat singkat. Dapat dilihat pada Gambar 2.12.

11 Gambar Grafik Gaya vs Waktu Momentum Momentum adalah ukuran kecenderungan benda untuk terus bergerak. Momentum merupakan ukuran mudah atau sukarnya suatu benda mengubah keadaan geraknya (mengubah kecepatannya, diperlambat atau dipercepat) Secara matematis ditulis : P = m.v (2.7) Dimana : P = Momentum benda (kgms -1 ) m = massa benda yang bergerak (kg) v = kelajuan benda ( ms -1 ) Sesuai dengan Hukum II Newton : F = m.a v2 v1 F = m. t 2 t1 Δv F = m. Δt F.Δt = m.δv I = m.v m. 2 v 1 (2.8.) I = p Sehingga Impuls merupakan perubahan momentum. 2.8.Kesetimbangan Benda dikatakan mencapai kesetimbangan jika benda tersebut dalam keadaan diam/statis atau dalam keadaan bergerak beraturan/dinamis. Ditinjau dari keadaannya, kesetimbangan terbagi dua, yaitu: 1. Kesetimbangan Translasi (a = 0) v = 0 (statis) ; v = konstan (dinamis) Untuk setiap bidang acuan,disini perlu bahwa jumlah vektor dari gaya gaya yang bekerja adalah nol. F = 0

12 Fx = 0 ; Fy = 0 (2.9) Persamaan persamaan ini adalah persamaan persamaan Newton untuk kasus khusus benda dalam keadaan diam,atau bergerak dengan suatu kecepatan konstan yang membatasi keseimbangan. Komponen komponen gaya yang saling tegak lurus dalam arah arah x dan y dipandang telah menggantikan gaya gaya resultan. 2. Kesetimbangan Rotasi (alpha = 0) w = 0 (statis) ; w = konstan (dinamis) τ = 0 pilih pada suatu titik dimana gaya-gaya yang bekerja terbanyak WR cos θ = 0 (keseimbangan gaya gaya horizontal) WR sin θ = 0 (keseimbangan gaya gaya vertikal) Keterangan : W = Gaya berat (N) R = jari jari (m) θ = simpangan sudut ( 0 ) Macam Kesetimbangan Statis : 1. Kesetimbangan Stabil : setelah gangguan (dikenakan gaya), benda berada pada posisi semula. Contoh :Mula-mula benda berada dalam keseimbangan statis / benda diam (Gambar 2.13). Seperti yang tampak pada Gambar 2.13, jumlah gaya total yang bekerja pada benda = 0. Pada benda hanya bekerja gaya berat (w) dan gaya normal (N), di mana besar gaya normal = besar gaya berat. Karena arahnya berlawanan, maka kedua gaya ini saling melenyapkan. Gambar Contoh dari keseimbangan stabil Fx = 0 (2.10)

13 Pada arah x tidak ada gaya yang bekerja sehingga tidak ada pengaruh terhadap gaya pada arah x. Fy = 0 (2.11) Pada arah y terdapat dua gaya yaitu gaya normal dan gaya berat dari benda tersebut dan dapat dikembangkan menjadi: N W = 0 N = W N= m.g (2.12) Pada gambar nomor 1 saat N = W maka benda tersebut berada dalam keadaan stabil. Ketika pada gambar 2 dan gambar 3 titik tumpuh menjadi berbeda sehingga gaya normal dan gaya berat menjadi berbeda. Pada saat perbedaan ini tidak telalu besar maka benda akan kembali pada posisi seperti gambar 1 dan apabila perbedaan ini terlalu besar benda akan menggelinding dan merubah titik tumpuhnya. 2. Kesetimbangan Labil : setelah gangguan, benda tidak kembali ke posisi semula. Contoh : Sebuah bola, mula-mula sedang diam di atas pantat wajan yang dibalik (Gambar 2.14). Setelah ditiup angin, bola bergerak ke kanan. Amati gaya-gaya yang bekerja pada bola tersebut. Komponen gaya berat yang tegak lurus permukaan wajan (w cos θ ) dan gaya normal (N) saling melenyapkan karena kedua gaya ini mempunyai besar yang sama tapi arahnya berlawanan. Pada bola bekerja juga komponen gaya berat yang sejajar permukaan wajan (w sin θ ). w sin θ merupakan gaya total yang menyebabkan bola terus berguling ria ke bawah menjahui posisinya semula. Gambar Contoh dari keseimbangan labil Fy = 0 N W cos θ = 0

14 N = W cos θ (2.13) Pada saat bola menggelinding maka berlaku N= W cos θ. Bola akan terus menggelinding sampai permukaan benda menjadi datar. 3. Kesetimbangan Indiferen (netral) : setelah gangguan, titik berat tetap benda tetap pada satu garis lurus seperti semula. Contoh : Bola berada di atas permukaan horisontal (bidang datar). Jika bola didorong, bola akan bergerak. Setelah bergerak, bola tetap diam di posisinya yang baru. Dengan kata lain, bola sudah malas balik ke posisinya semula; bola juga malas bergerak lebih jauh lagi dari posisinya semula. Pada Gambar 2.15 merupakan contoh dari keseimbangan netral. Gambar Contoh dari keseimbangan netral 2.9. Gaya Impak Gaya impak dapat dihitung dengan menggunakan persamaan impuls: F = I /Δt F = /Δt F = /Δt (2.14) Dimana: F I = Gaya (N) = Impuls (N.s) P = Perubahan momentum (kg m/s) m = Massa benda yang bergerak (kg) v = Kelajuan benda ( ms -1 )

15 persamaan: Untuk menghitung gaya impak, terlebih dahulu dengan menentukan kelajuan dengan (2.15) Dimana: v = Kecepatan benda jatuh (m/s) Kelentingan bola. g = Percepatan gravitasi (m/s 2 ) h = selisih ketinggian h 2 h 1 (m) Pada tumbukan lenting sebagian hanya hanya berlaku Hukum Kekekalan Momentum, sedangkan Hukum Kekekalan Energi Kinetik tidak berlaku. Besarnya koefisien restirusi pada tumbukan lenting sebagian adalah 0 < e < 1. Jika dibandingkan dengan tumbukan lenting sempurna, didapatkan bahwa kecepatan setiap benda setelah bertumbukan pada tumbukan lenting sebagian menjadi lebih kecil. Konsep tumbukan lenting sebagian ini dapat diterapkan pada pemantulan sebuah bola yang jatuh bebas di lantai, seperti yang di tunjukan pada Gambar di bawah ini: Gambar Pantulan bola jatuh bebas Bola jatuh bebas dari ketinggian. Sesaat sebelum bertumbukan dengan lantai, kecepatan bola. Sesudah bertumbukan dengan lantai, kecepatan bola menjadi sehingga bola mencapai ketinggian. Dalam hal ini berlaku persamaan (2.16) Dalam kasus ini, benda pertama adalah bola dan lantai bertindak sebagai benda kedua. sebelum dan sesudah tumbukan, lantai tetap diam sehingga dan bernilai nol. Jika dihubungkan antara ketinggian benda dan kecepatannya, akan didapatkan a. Kecepatan saat tepat sebelum bertumbukan,

16 = ; (2.17) b. Kecepatan saat tepat sesudah bertumbukan, didapat =. (2.18) Subtitusikan kedua persamaan tersebut ke dalam persamaan di atas, sehingga (2.19) Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian, dan setelah tumbukan yang pertama tinggi menjadi. Jika terjadi tumbukan berulang kali, setelah tumbukan berikutnya, tinggi yang dapat dicapai adalah dan seterusnya.