MEKANIKA TEKNIK Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Tugas Akhir Disusun Oleh: Andri Firardi Utama L0G 007 010 PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK PERKAPALAN PROGRAM STUDI DIPLOMA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2012
MEKANIKA TEKNIK Andri Firardi Utama Program Studi Diploma III Teknik Perkapalan Universitas Diponegoro Mekanika teknik adalah ilmu yang sangat mendasar, hal penting yang diperlukan dalam mendesain dan merancang mulai dari alat/mesin, transportasi, bangunan, perlengkapan, furniture. Dalam mekanika teknik kita dapat merancang suatu alat atau proyek dengan desain terbaik (dalam arti desain yang kuat dan tahan lama), namun paling efisien / ekonomis. Mekanika teknik dapat membantu penyusunan yang seharusnya menyajikan untuk mengurangi resiko kecelakaan yang berhubungan dengan berat (manusia). Pokok utama dari ilmu tersebut adalah mempelajari perilaku struktur terhadap beban yang bekerja padanya. Perilaku struktur tersebut umumnya adalah lendutan dan gaya-gaya (gaya reaksi dan gaya internal). Dalam mempelajari perilaku struktur maka hal-hal yang banyak dibicarakan adalah stabilitas, keseimbangan gaya, kompatibilitas antara deformasi dan jenis tumpuannnya, dan elastisitas. Dengan mengetahui gaya-gaya dan lendutan yang terjadi maka selanjutnya struktur tersebut dapat direncanakan atau diproporsikan dimensinya berdasarkan material yang digunakan sehingga aman dan nyaman (lendutannya tidak berlebihan) dalam menerima beban tersebut. SISTEM SATUAN Sistem satuan dalam SI dan US Costumary SISTEM GAYA A. GAYA Gaya adalah interaksi antara benda-benda yang berpengaruh terhadap bentuk atau gerak atau keduanya pada benda yang terlibat. Gaya adalah besaran vektor yang mempunyai besar, arah, dan titik tangkap. 2 MECHANICS TECHNIQUE
B. PRESENTASI GAYA 1. Secara Grafis Besar gaya : L Newton, misal panjang garis 1 cm, maka gaya besarnya 1 Newton Arag gaya : Dinyatakan dalam besar sudut Garis gaya : Garis yang panjangnya tek tertentu yang terdapat pada vector gaya tersebut, digambarkan dengan garis terputus-putus. 2. Secara Matematis C. SISTEM GAYA Macam-macam sistem gaya: 1. Collinear Gaya collinear (kolinet) adalah gaya-gaya yang bekerja pada satu garis kerja yang sama. 2. Coplanar Gaya coplanar (coplanar) adalah gaya-gaya yang bekerja di dalam bidang rata. a. Concurrent adalah gaya yang garis kerja gaya-gayanya berpotongan pada 1 titik. b. Parallel c. NonCurrent-NonParallel 3. Space a. NonCoplanar, Parallel b. NonCoplanar, Concurrent c. NonCoplanar, NonConcurrent D. RESULTAN GAYA Resultan gaya adalah dua atau lebih gaya yang tak sejajar dapat dijadikan sederhana menjadi satu resultan gaya tanpa mengubah efek translasional maupun rotasional yang ditimbulkan pada benda dimana gaya-gaya tersebut bekerja. Pengaruh kombinasi gaya-gaya tersebut setara dengan pengaruh satu gaya yang disebut sebagai resultan gaya-gaya tersebut. Besarnya resultan gaya tersebut adalah: 3 MECHANICS TECHNIQUE
Cara Mencari Besar dan Arah Resultan Gaya 1. Jajaran Genjang Gaya atau Segitiga Gaya 2. Poligon Gaya 3. Aljabar Contoh Soal Mencari resultan dari gaya-gaya koplanar dan letak titik tangkap R 4 MECHANICS TECHNIQUE
maka : Misalkan letak titik tangkap R sejajar X 1 dari titik D M D=0 -> Aksi=Reaksi Misalkan letak titik tangkap R sejajar X 2 dari titik A M A=0 -> Aksi=Reaksi E. KOMPONEN GAYA Resolusi gaya adalah penguraian gaya menjadi komponen-komponennya. Cara Mencari Komponen Gaya 1. Cara Grafis F 1 dan F 2 adalah komponen gaya dari gaya F 5 MECHANICS TECHNIQUE
2. Cara Aljabar F. PENAMBAHAN GARIS VEKTOR Contoh Soal maka : Resultan Gaya adalah: 6 MECHANICS TECHNIQUE
dan Arah Gaya adalah: G. PENAMBAHAN DENGAN BEBERAPA GARIS VEKTOR maka : Besarnya Garis Vektor dan Arahnya 7 MECHANICS TECHNIQUE
Contoh Soal Penyelesaian: MOMEN DAN KOPEL A. MOMEN Momen adalah hasil perkalian dari gaya dengan jarak. Berdasarkan gambar di bawah, besarnya momen adalah M O=F.d 8 MECHANICS TECHNIQUE
Pada gambar di atas, d adalah jarak yang tegak lurus dari titik O ke garis aksi yang diberikan gaya. Namun lebih mudah untuk menentukan M O dengan menggunakan komponen dari F, seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Contoh Soal Cari besar momen di titik A Maka : 9 MECHANICS TECHNIQUE
B. MOMEN KOPEL Momen kopel adalah dua gaya dengan besar yang sama namun memiliki arah yang berlawanan dan dipisahkan dengan garis tegak lurus d. Contoh Soal Resultan Kopel adalah 0. Carilah besar gaya P dan F dan jarak d-nya! 10 MECHANICS TECHNIQUE
maka : dan jarak d : Contoh Soal 2 maka : M RA = {-35cos30 O (0,2)}-{20(0,6)}+{25(0,3)} = -10.56 Nm KESEIMBANGAN Perbedaan Partikel dan Benda Tegar : Partikel : Mempunyai suatu massa namun dapat diabaikan, sehingga geometri benda tidak akan terlibat dalam analisi masalah. Benda Tegar : Kombinasi sejumlah partikel yang mana semua partikel berada pada suatu jarak terhadap satu dengan yang lainnya. 11 MECHANICS TECHNIQUE
A. KESEIMBANGAN PARTIKEL Partikel A adalah titik keseimbangan, jadi gaya di A adalah 0, sehingga: atau atau sehingga : Contoh Soal Cari gaya pada AB dan AC Jadi: 12 MECHANICS TECHNIQUE
B. KESEIMBANGAN BENDA TEGAR Macam-macam tumpuan dan reaksinya Contoh Soal Cari reaksi pada A dan B 13 MECHANICS TECHNIQUE
maka: Contoh Soal 2 Tentukan reaksi di A dan B! maka : BEAM : GAYA INTERNAL, DIAGRAM GESER, DAN MOMEN Balok, strukturalnya dirancang untuk mendukung beban di beberapa di titik sepanjang balok tersebut. Balok mampu mendukung beban yang terpusat, terdistribusi, atau kombinasi dari keduanya. 14 MECHANICS TECHNIQUE
A. GAYA INTERNAL Gaya internal adalah gaya yang mengikat bersama berbagai structural sehingga struktur tersebut menjadi kokoh. Reaksi pada balok B. GAYA GESER DAN MOMEN Menentukan momen dan gaya di beberapa titik pada sebuah balok yang diberi beban terpusat atau terbagi Menentukan reaksi yang terjadi akibat perlakuan tadi Potong balok di C dan gambarkan diagram bebas untuk AC dan CB. Dari sini kita bisa mengetahui sistem pasangan gaya internal. Dengan pertimbangan keseimbangan, tentukan M dan V atau M dan V. 15 MECHANICS TECHNIQUE
C. DIAGRAM GAYA GESER DAN MOMEN PADA BEAM 16 MECHANICS TECHNIQUE