Teknik Mesin - FTI - ITS

dokumen-dokumen yang mirip
TUGAS III DINAMIKA. L/2 L/2 y. L/2 L/2 y

Catatan Kuliah FI1101 Fisika Dasar IA Pekan #8: Osilasi

REKAYASA GEMPA GETARAN BEBAS SDOF. Oleh Resmi Bestari Muin

MINGGUKE KE-5. Learning Outcome:

Respons Sistem dalam Domain Waktu. Dasar Sistem Kontrol, Kuliah 4

menganalisis suatu gerak periodik tertentu

BAB 2 TEORI DASAR 2-1. Gambar 2.1 Sistem dinamik satu derajat kebebasan tanpa redaman

KARAKTERISTIK GERAK HARMONIK SEDERHANA

Karakteristik Gerak Harmonik Sederhana

DEPARTMEN IKA ITB Jurusan Fisika-Unej BENDA TEGAR. MS Bab 6-1

MAKALAH GETARAN BEBAS TAK TEREDAM DAN GETARAN BEBAS TEREDAM

KATA PENGANTAR. Semarang, 28 Mei Penyusun

STUDI EKSPERIMENTAL ENERGI BANGKITAN VIBRATION ENERGY RECOVERY SYSTEM (VERS) GENERASI I DAN PENGARUHNYA TERHADAP PERFORMA SUSPENSI MOBIL ISUZU PANTHER

BAB III SIMPLE VIBRATION APPARATUS

PROFIL GETARAN PEGAS DENGAN PENGARUH GAYA LUAR DAN VARIASI FAKTOR REDAMAN SKRIPSI

Osilasi Harmonis Sederhana: Beban Massa pada Pegas

TUGAS AKHIR DISUSUN OLEH BUDI YULI PRIANTO NRP Dosen Pembimbing. Dr. Eng. Harus Laksana Guntur, ST. M.Eng

ANALISIS SISTEM KENDALI

Fisika Dasar I (FI-321)

GETARAN DAN GELOMBANG

1. (25 poin) Sebuah bola kecil bermassa m ditembakkan dari atas sebuah tembok dengan ketinggian H (jari-jari bola R jauh lebih kecil dibandingkan

Moh. Khairudin, PhD. Lab. Kendali T. Elektro UNY. Bab 8 1

GETARAN DAN GELOMBANG

GERAK HARMONIK. Pembahasan Persamaan Gerak. untuk Osilator Harmonik Sederhana

GERAK HARMONIK SEDERHANA

Pemodelan dan Analisis Simulator Gempa Penghasil Gerak Translasi

PENGATURAN PARAMETER dan DESAIN ABSORBER DINAM GETARAN AKIBAT GERAKAN PERMUKAAN TANAH

SOAL SOAL FISIKA DINAMIKA ROTASI

= = =

STUDI EKSPERIMEN REDAMAN GETARAN TRANSLASI DAN ROTASI DENGAN POSISI SUMBER EKSITASI DVA (DYNAMIC VIBRATION ABSORBER)

Getaran Mekanik. Getaran Bebas Tak Teredam. Muchammad Chusnan Aprianto

Soal-Jawab Fisika Teori OSN 2013 Bandung, 4 September 2013

SASARAN PEMBELAJARAN

Fisika Umum (MA-301) Topik hari ini: Getaran dan Gelombang Bunyi

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

SILABUS. I. IDENTITAS MATA KULIAH Nama mata kuliah : Gataran Mekanis Nomor kode : PP 360

ANALISA STABILITAS DINDING PENAHAN TANAH (RETAINING WALL) AKIBAT BEBAN DINAMIS DENGAN SIMULASI NUMERIK ABSTRAK

BAB 3 DINAMIKA STRUKTUR

Simulasi Sederhana tentang Energy Harvesting pada Sistem Suspensi

Pengenalan SCADA. Karakteristik Dasar Sensor

SCADA dalam Sistem Tenaga Listrik

Supervisory Control and Data Acquisition. Karakteristik Dasar Sensor

Telemetri dan Pengaturan Remote

Pengaruh Perubahan Posisi Sumber Eksitasi dan Massa DVA dari Titik Berat Massa Beam Terhadap Karakteristik Getaran Translasi dan Rotasi

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 6, No. 2, (2017) ISSN: ( Print) F-313

K 1. h = 0,75 H. y x. O d K 2

SELEKSI OLIMPIADE NASIONAL MIPA PERGURUAN TINGGI (ONMIPA-PT) 2014 TINGKAT UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA BIDANG FISIKA

Gambar 1. Sistem pegas-massa diagram benda bebas

Pemodelan Sistem Dinamik. Desmas A Patriawan.

GETARAN STRUKTUR. Didik Nurhadiyanto

MODEL MATEMATIKA MANIPULATOR FLEKSIBEL

INTERFERENSI GELOMBANG

Treefy Education Pelatihan OSN Online Nasional Jl Mangga III, Sidoarjo, Jawa WhatsApp:

Mata Kuliah GELOMBANG OPTIK TOPIK I OSILASI. andhysetiawan

PEMBENTUKAN MODEL : AYUNAN (OSILASI) BEBAS. Husna Arifah,M.Sc

Husna Arifah,M.Sc :Ayunan (osilasi) dipakai.resonansi

FIsika DINAMIKA ROTASI

The Forced Oscillator

Model Dinamik Robot Planar 1 DOF dan Simulasi

Pengembangan Prototipe Hybrid Shock Absorber : Kombinasi Viscous dan Regenerative Shock Absorber

C.1 OSILASI GANDENG PEGAS

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 6, No. 1, (2017) ISSN: ( Print) F 132

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 6, No. 2, (2017) ISSN: ( Print) B-270

Momen Inersia. distribusinya. momen inersia. (karena. pengaruh. pengaruh torsi)

ANALISIS GETARAN ROTASIONAL TEREDAM SISTEM BATANG DAN PEGAS TORSIONAL UNTUK DIKEMBANGKAN SEBAGAI MODEL FLUKTUASI EKONOMI

Instrumentasi Sistem Pengaturan

INTRODUKSI Dr. Soeharsono FTI Universitas Trisakti F

HAND OUT FISIKA DASAR I/GELOMBANG/GERAK HARMONIK SEDERHANA

TUJUAN PERCOBAAN II. DASAR TEORI

Surya Hadi Putranto

FISIKA I. OSILASI Bagian-2 MODUL PERKULIAHAN. Modul ini menjelaskan osilasi pada partikel yang bergerak secara harmonik sederhana

Gambar 7.1 Sebuah benda bergerak dalam lingkaran yang pusatnya terletak pada garis lurus

AEROCO : SOFTWARE TOOL UNTUK MENENTUKAN KOEFISIEN AERODINAMIKA MODEL JEMBATAN BENTANG PANJANG. Fariduzzaman *

Dinamika Rotasi, Statika dan Titik Berat 1 MOMEN GAYA DAN MOMEN INERSIA

Tugas Akhir. Pendidikan sarjana Teknik Sipil. Disusun oleh : DESER CHRISTIAN WIJAYA

DASAR-DASAR TEKNIK PENGATURAN. Oleh: Mohammad Dhandhang Purwadi UNTUK KALANGAN SENDIRI JURUSAN TEKNIK MESIN, FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NASIONAL

PENGUKURAN GETARAN DAN SUARA

Gerak rotasi: besaran-besaran sudut

R = matriks pembobot pada fungsi kriteria. dalam perancangan kontrol LQR

iii Banda Aceh, Nopember 2008 Sabri, ST., MT

Fisika Umum (MA101) Kinematika Rotasi. Dinamika Rotasi

OSILASI ELEKTROMAGNETIK & ARUS BOLAK-BALIK

Untai Elektrik I. Untai Orde Tinggi & Frekuensi Kompleks. Dr. Iwan Setyawan. Fakultas Teknik Universitas Kristen Satya Wacana. Untai 1. I.

Pekan #3. Osilasi. F = ma mẍ + kx = 0. (2)

DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN

TUGAS AKHIR TM

Referensi : Hirose, A Introduction to Wave Phenomena. John Wiley and Sons

Jadi momentum anguler adalah jumlah momen dari momentum linear jika sumbu putar sistem berhimpit.

Getaran osilasi teredam pada pendulum dengan magnet dan batang aluminium

BAB II DASAR TEORI. mampu bergetar. Mesin dan struktur rekayasa (engineering) mengalami getaran

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Model Matematik Sistem Mekanik

Optimasi Posisi dari Massa SDVA (1/20 Massa Sistem) untuk Mereduksi Getaran Translasi-Rotasi pada Beam

dengan g adalah percepatan gravitasi bumi, yang nilainya pada permukaan bumi sekitar 9, 8 m/s².

Getaran sistem pegas berbeban dengan massa yang berubah terhadap waktu

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 4, No. 1, (2015) ISSN:

Studi Pengaruh Penambahan Dual Dynamic Vibration Absorber (DDVA)-Dependent Terhadap Respon Getaran Translasi Dan Rotasi Pada Sistem Utama 2-DOF

FISIKA. Sesi GELOMBANG BERJALAN DAN STASIONER A. GELOMBANG BERJALAN

GETARAN DAN GELOMBANG STAF PENGAJAR FISIKA DEP. FISIKA IPB

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi:

B a b 2 2.1 Frekuensi Natural Getaran Bebas 1 DOF Untuk getaran translasi 1 DOF, frekuensi natural ω n didefinisikan k ω n 2π f n m rad /s 2.1) dimana k adalah kekakuan pegas dan m adalah massa. Untuk getaran translasi dengan arah vertikal, frekuensi natural dapat didefinisikan g ω n 2π f n rad/s 2.2) δ st dimana δ st adalah defleksi statik. Sedangkan untuk getaran rotasi 1 DOF, frekuensi natural ω n didefinisikan kt ω n 2π f n J rad /s 2.3) dimana k t adalah kepegasan torsi dan J adalah momen inersia. 2.2 Getaran Bebas System 1 DOF Tak Teredam Persamaan gerak getaran bebas tak teredam untuk getaran translasi didefinisikan sebagai mẍ + kx 0 2.4) dimana ẍ d2 x adalah perepatan dari massa m. Solusi dari persamaan diatas dapat diari dt 2 dengan mengasumsikan x t) Ce st 2.5) dimana C dan s adalah konstanta yg perlu ditentukan. Substitusi persamaan 2.5) ke persamaan 2.4), kita dapatkan C ms 2 + k ) 0 1

2.2 Getaran Bebas System 1 DOF Tak Teredam 2 karena C tidak bisa sama dengan nol, maka ms 2 + k 0 2.6) sehigga s ± m) k 1/2 ±iω n 2.7) Karena kedua nilai s dapat digunakan untuk menyelesaikan persamaan 2.6), penyelesaian umum untuk persamaan 2.4) dapat diexpresikan x t) C 1 e iω nt + C 2 e iω nt 2.8) dimana C 1 dan C 2 adalah konstanta. Dengan menggunakan identitas persamaan 2.8) dapat ditulis e ±iαt osαt ± isinαt x t) A 1 osω n t + A 2 sinω n t 2.9) dimana A 1 dan A 2 adalah konstanta. Konstanta C 1 dan C 2 atau A 1 dan A 2 dapat ditentukan dari kondisi awal. Jika nilai kondisi awal untuk posisi x t 0) x 0 dan keepatan ẋ t 0) ẋ 0, dari persamaan 2.9) x t 0) A 1 x 0 ẋ t 0) ω n A 2 ẋ 0 2.10) atau A 1 x 0 dan A 2 ẋ0 ω n. Sehingga penyelesaian persamaan 2.4) adalah x t) x 0 osω n t + ẋ0 ω n sinω n t 2.11) Sedangkan persamaan gerak getaran bebas tak teredam untuk getaran rotasi didefinisikan sebagai J θ + k t θ 0 2.12) Sama dengan gerak translasi, penyelesaian umum dari getaran bebas tak teredam untuk getaran rotasi adalah θ t) A 1 osω n t + A 2 sinω n t 1 2.13) dimana A 1 dan A 2 ditentukan dari kondisi awal. Untuk kondisi awal θ t 0) θ 0 dan θ 0 t 0) θ 0, persamaan diatas bisa ditulis θ t) θ 0 osω n t + θ 0 ω n sinω n t 1 2.14)

2.3 Getaran Bebas System 1 DOF Teredam 3 2.3 Getaran Bebas System 1 DOF Teredam Persamaan gerak getaran bebas tak teredam untuk getaran translasi didefinisikan sebagai mẍ + ẋ + kx 0 2.15) Solusi dari persamaan diatas dapat diari dengan mensubstitusi persamaan 2.5) ke persamaan 2.15) ms 2 + s + k 0 2.16) akar dari persamaan diatas adalah s 1, 2 ± 2 4mk 2m 2m ± ) 2 k 2m m Kedua akar ini mempunyai dua penyelesaian untuk persamaan 2.15) x 1 t) C 1 e s 1t dan x 2 t) C 2 e s 2t 2.17) 2.18) Dan penyelesaian umum untuk persamaan 2.15) merupakan kombinasi dari dua solusi diatas x t) C 1 e s 1t + C 2 e s 2t C 1 e { } 2m + 2m ) 2 m k t { } 2m 2m ) 2 m k t dimana C 1 dan C 2 adalah konstanta yang ditentukan dari kondisi awal. 2.3.1 Konstanta Damping Kritis dan Rasio Redaman Konstanta damping kritis 2.19) Konstanta damping kritis didefinisikan k 2m m 2 km 2mω n 2.20) Rasio redaman Rasio redaman ζ didefinisikan ζ 2mω n 2 km ω n 2k Untuk getaran rotasi 1 DOF, rasio redaman ζ didefinisikan 2.21) ζ t 2Jω n t 2 k t J 2.22)

2.3 Getaran Bebas System 1 DOF Teredam 4 2.3.2 Respon Getaran Bebas System 1 DOF Teredam Dengan mendefinisikan persamaan 2.17) bisa ditulis 2m 2m ζω n 2.23) s 1, 2 ζ ± ζ 2 1 ) ω n 2.24) dan persamaan 2.19) bisa ditulis ) ) ζ+ ζ x t) C 1 e 2 1 ω n t ζ ζ 2 1 ω n t 2.25) Sehingga perilaku dari penyelesaian persamaan diatas tergantung dari besarnya nilai damping. Untuk ζ 0 menghasilkan respon getaran bebas tak teredam. Untuk ζ 0 ada tiga tipe penyelesaian tergantung dari besarnya damping ratio ζ. Underdamped Ketika damping rasio dalam range 0 < ζ < 1, sistem getaran kita sebut underdamped. Untuk kondisi ini, ζ 2 1 ) adalah negatif dan akar s 1 dan s 2 dapat ditulis dan persamaan 2.25) dapat ditulis ) ζ+i 1 ζ x t) C 1 e 2 ω n t ζ i { ) e ζω nt i 1 ζ C 1 e 2 ω n t s 1 ζ + i 1 ζ 2) ω n s 2 ζ i 1 ζ 2) ω n ) 1 ζ 2 ω n t ) i 1 ζ 2 ω n t e ζω nt { C 1 + C 2 ) os 1 ζ 2 ω n t + i C 1 C 2 ) sin 1 ζ 2 ω n t } e ζω nt { C 1 os 1 ζ 2 ω n t + C 2 sin 1 ζ 2 ω n t } } 2.26) dimana C 1 dan C 2 adalah konstanta yang ditentukan dari kondisi awal. Untuk kondisi awal x t 0) x 0 dan ẋ 0 t 0) ẋ 0, maka C 1 x 0 dan C 2 ẋ0 + ζω n x 0 1 ζ2 ω n 2.27) sehingga persamaan 2.25) dapat ditulis menjadi x t) e ζω nt x 0os 1 ζ 2 ω n t + ẋ0 + ζω n x 0 sin 1 ζ 2 ω n t 1 ζ2 ω n 2.28) Getaran yang dideskripsikan oleh persamaan 2.28) adalah getaran harmonik dengan frekuensi angular 1 ζ 2 ω n. Besaran ω d 1 ζ 2 ω n 2.29) disebut frekuensi getaran teredam. Dari persamaan diatas bisa dilihat bahwa frekuensi getaran teredam ω d selalu lebih keil dari natural frekuensi tak teredam ω n.

2.4 Penurunan Logaritmi 5 Critially damped Ketika ζ 1, sistem getaran kita sebut ritially damped. Untuk kondisi ini kedua akar s 1 dan s 2 adalah sama s 1 s 2 2 m ω n 2.30) dan penyelesaian persamaan 2.15) adalah x t) C 1 + C 2 t) e ω nt 2.31) Untuk kondisi awal x t 0) x 0 dan ẋ 0 t 0) ẋ 0, kita peroleh dan persamaan 2.31) bisa ditulis Overdamped C 1 x 0 dan C 2 ẋ 0 + ω n x 0 2.32) x t) [x 0 + ẋ 0 + ω n x 0 ) t] e ω nt 2.33) Ketika ζ > 1, sistem getaran kita sebut overdamped. Untuk kondisi ini, ζ 2 1 ) adalah positif dan akar s 1 dan s 2 dapat ditulis s 1 ζ + ζ 2 1 ) ω n < 0 s 2 ζ ζ 2 1 ) ω n < 0 dengan s 2 s 1, dan penyelesaian persamaan 2.15) adalah ) ζ+ ζ x t) C 1 e 2 1 ω n t ζ ) ζ 2 1 Untuk kondisi awal x t 0) x 0 dan ẋ 0 t 0) ẋ 0, kita peroleh C 1 x 0ω n ζ + ζ2 1 ) + ẋ 0 2ω n ζ2 1 2.4 Penurunan Logaritmi ω n t 2.34) dan C 2 x 0ω n ζ ζ2 1 ) ẋ 0 2ω n ζ2 1 2.35) Penurunan logarithmi δ merepresentasikan laju penurunan amplitudo getaran bebas teredam yang didefiniskan sebagai rasio logarithmi dari dua amplitudo getaran yang berurutan. Misal, t 1 dan t 2 merupakan waktu yang berhubungan dengan dua amplitudo getaran yang berurutan dari sistem underdamped. Untuk sistem underdamped persamaan 2.26) dapat ditulis x t) X 0 e ζω nt os ω d t φ 0 ) 2.36) Menggunakan persamaan diatas, ratio amplitudo getaran bisa ditulis x 1 X 0e ζωnt1 os ω d t 1 φ 0 ) x 2 X 0 e ζω nt 2os ωd t 2 φ 0 ) Waktu t 2 t 1 + τ d, dimana τ d 2π /ω d adalah periode getaran teredam, sehingga 2.37) os ω d t 2 φ 0 ) os 2π + ω d t 1 φ 0 ) os ω d t 1 φ 0 )

2.4 Penurunan Logaritmi 6 dan persamaan 2.37) bisa ditulis x 1 x 2 Dari persamaan diatas penurunan logarithmi δ dapat kita tulis e ζωnt1 e ζω nt 1 +τ d ) eζω nτ d 2.38) δ ln x 1 2π ζω n τ d ζω n x 2 1 ζ2 ω n 2πζ 2π 1 ζ 2 ω d 2m 2.39) untuk damping keil ζ 1, persamaan 2.39) bisa ditulis δ 2πζ 2.40)