Gambar 1. Sistem pegas-massa diagram benda bebas

Transkripsi

1 GETARAN MEKANIK Pengertian Getaran Getaran adalah gerakan bolak-balik dalam suatu interval waktu tertentu. Getaran berhubungan dengan gerak osilasi benda dan gaya yang berhubungan dengan gerak tersebut. Semua benda yang mempunyai massa dan elastisitas mampu bergetar, jadi kebanyakan mesin dan struktur rekayasa (engineering) mengalami getaran sampai derajat tertentu dan rancangannya biasanya memerlukan pertimbangan sifat osilasinya. Ada dua kelompok getaran secara umum : 1. Getaran Bebas Getaran bebas terjadi jika system berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam system itu sendiri. Sistem yang bergetar bebas akan bergerak pada satu atau lebih frekuensi naturalnya, yang merupakan sifat system dinamika yang dibentuk oleh distribusi massa dan kekuatannya. Semua sistem yang memiliki massa dan elastisitas dapat mengalami getaran bebas atau getaran yang terjadi tanpa rangsangan luar. Gambar 1. Sistem pegas-massa diagram benda bebas Respons getaran bebas :

2 2. Getaran Paksa Getaran paksa adalah getaran yang terjadi karena rangsangan gaya luar, jika rangsangan tersebut berosilasi maka sistem dipaksa untuk bergetar pada frekuensi rangsangan. Jika frekuensi rangsangan sama dengan salah satu frekuensi natural sistem, maka akan didapat keadaan resonansi dan osilasi besar yang berbahaya mungkin terjadi. Kerusakan pada struktur besar seperti jembatan, gedung ataupun sayap pesawat terbang, merupakan kejadian menakutkan yang disebabkan oleh resonansi. Jadi perhitungan frekuensi natural merupakan hal yang utama. Respons getaran paksa : Peredam Sebenarnya, banyak system teknik selama bergerak getarannya mengalami gesekan atau tahanan dalam bentuk peredam. Peredam, dalam berbagai bentuk seperti peredam udara, gesekan fluida, gesekan Coulomb kering, peredam magnetis, peredam-dalam, dan sebagainya, selalu memperlambat gerakan dan menyababkan oskilasi hilang. Apabila peredam berat, gerakan oskilasi tidak terjadi, system disebut teredam lebih (overdamped). Apabila peredam ringan oskilasi mungkin terjadi, system disebut teredam kurang (underdamped). Sistem teredam kritis (critically damped) merupakan salah satu besaran peredam gerakan resultante yang merupakan garis batas antara kedua kasus yang baru saja dibahas. Massa yang dilepas akan kembali ke kedudukan kesetimbangan statisnya. Dalam banyak soal getaran, peredam udara sangat kecil sehingga diabaikan kecuali untuk kasus khusus. Resonansi Resonansi terjadi apabila frekuensi eksitasi sama dengan frekuensi pribadi system. Bila hal ini terjadi, amplitude getaran akan bertambah tanpa henti dan diatur hanya dengan besar peredam yang ada dalam system. Dengan demikian, agar kerusakan yang dihasilkan

3 akibat amplitudo getaran yang sangat besar pada resonansi dihindari, maka frekuensi pribadi system harus diketahui dan dijaga dengan sempurna. Sistem Satu Derajat Kebebasan Banyak system dapat bergetar dalam lebih daripada satu kejadian dan arah. Apabila system dibatasi sehingga system hanya dapat bergerak dalam satu modus atau kejadian, atau apabila hanya satu koordinat bebas dibutuhkan untuk menunjukkan kedudukan massa geometri system dalam ruang secara lengkap, maka system tersebut disebut system satu derajat kebebasan.keempat system berikut merupakan satu derajat kebebasan. Pada system massa pegas seperti terlihat pada gambar 1-1 dibawah ini, apabila massa m dibatasi bergerak secara tegak maka hanya satu koordinat, x(t), yang dibutuhkan untuk mendefinisikan kedudukan massa pada waktu sebarang dari kedudukan kesetimbangan statis. Berarti system tersebut memiliki satu derajat kebebsasan. Dengan cara yang sama, apabila pendulum torsi seperti diperlihatkan pada gambar 1-2 dibatasi beroskilasi sepanjang sumbu memanjang poros, konfigurasi system dapat ditunjukkan dengan satu koordinat, Ɵ(t). Sistem ini juga merupakan system satu derajat kebebasan. Sistem puli-massa pegas gambar 1-3, satu derajat kebebasan karena x(t) atau Ɵ(t) dapat digunakan untuk menetapkan kedudukan relative massa. Tetapi x(t) dan Ɵ(t) satu sama lain saling bergantungan. Dengan mengikat dasar ke benda yang gerakannya bisa diukur, seperti terlihat pada gambar 1-4, tuas getaran akan mampu mengukur gerakan oskilasi benda. Hal ini dimungkinkan dengan mencari gerakan relative dasar dan massa. Oleh karena itu untuk menunjukkan konfigurasi system hanya dibutuhkan satu koordinat.

4 Sistem Dua Derajat Kebebasan Sistem dua derajat kebebasan adalah system yang memiliki dua buah koordinat bebas dari pergerakan massanya. Berarti system membutuhkan dua buah koordinat bersama-sama untuk menentukan kedudukan massanya. Sistem dua derajat kebebasan dibagi atas tiga system, yaitu: 1. Dalam system massa pegas seperti terlihat dalam Gambar 2, bila gerakan massa m1 dan m2 secara vertical dibatasi maka paling sedikit dibutuhkan saatu koordinat x(t) guna menentukan kedudukan massa pada berbagai waktu. Berarti system membutuhkan dua buah koordinat bersama-sama untuk menentukan kedudukan massa. Gambar Bila massa m ditumpu dengan dua buah pegas yang sama seperti terlihat dalam Gambar 3 di bawah ini gerakannya dibatasi secara vertical, maka dibutuhkan dua buah koordinat untuk menentukan konfigurasi system. Salah satu konfigurasi ini merupakan perpindahan lurus, seperti perpindahan massa x(t). Koordinat yang lain yaitu perpindahan sudut, θ(t), yang mengukur rotasi massa. Ke dua koordinat ini satu sama lain bebas, oleh karenaitu system ini adalah system dua derajat kebebasan.

5 Gambar Untuk pendulum ganda seperti terlihat dalam Gambar 4, jelas bahwa untuk menentukan posisi masssa m1 dan m2 pada berbagai waktu dibutuhkan dua buah koordinat dan system adalah dua derajat kebebasan. Tetapi x1 dan x2 atau y1 dan y2, atau θ1 dan θ2, mungkin merupakan kelompok koordinat system ini. Gambar 4.

6 TUGAS TKM 307 GETARAN MEKANIS Nama : Benny Suria NIM : Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Katolik Atma Jaya 2011