TUGAS FISIKA TERAPAN Aplikasi Osilasi Harmonik Sederhana pada Shock Absorber Mobil
Disusun oleh: Nama
: Ahmad Arida
NIM
: 17511044
Fakultas
: FSRD
Jurusan
: Desain Produk
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2012/2013
BAB I PENDAHULUAN
Osilasi adalah merupakan suatu gerakan periodik - umumnya terhadap waktu - dari suatu hasil
pengukuran, contohnya pada ayunan bandul. Istilah vibrasi sering digunakan sebagai sinonim osilasi, walaupun sebenarnya vibrasi merujuk pada jenis spesifik osilasi, yaitu osilasi mekanis. Yang mana getaran atau vibrasi itu ialah suatu ger ak bolak-balik di sekitar titk ke setimbangan. Kesetimbangan di sini maksudnya adalah keadaan dimana suatu benda berada pada posisi diam jika tidak ada gaya yang bekerja pada benda tersebut. Getaran mempunyai amplitudo (jarak simpangan terjauh dengan titik tengah) yang sama. Pada osilasi tidak hanya terjadi pada suatu sistem fisik, tapi bisa juga pada sistem biologi. Osilasi terbagi menjadi 2 yaitu osilasi harmonis sederhana dan osilasi harmonis kompleks. Dalam osilasi harmonis sederhana terdapat gerak harmonis sederhana. Dimana definisi dari gerak harmonik sederhana adalah gerak bolak – balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan. Gerak harmonic sederhana telah banyak diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya penghisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa / air dalam pipa U, gerak horizontal / vertikal dari pegas, gerak bandul/ bandul fisis, osilasi ayunan, Shockabsorber pada Mobil, Jam Mekanik, garpu tala dan masih banyak lagi. Berikut ini penjelasan mengenai persamaan-persamaan yang sering digunakan dalam gerak harmonic sederhana , diantaranya:
Persamaan Gerak Harmonik Sederhana
Persamaan Gerak Harmonik Sederhana adalah: Y = Asinωt
Keterangan : Y = simpangan A = simpangan maksimum (amplitudo) t = waktu Jika posisi sudut awal adalah θ0, maka persamaan gerak harmonik sederhana menjadi :
0 Y = Asinωt +θ
Getaran bebas dengan redaman
Gambar 1.1
Gambar osilasi pegas teredam Saat peredaman diperhitungkan, hal ini berarti gaya peredam juga berlaku pada massa selain gaya yang disebabkan oleh peregangan pegas. Bila bergerak dalam fluida benda akan mendapatkan peredaman karena kekentalan fluida. Gaya akibat kekentalan ini sebanding dengan kecepatan benda. Konstanta akibat kekentalan (viskositas) c ini dinamakan koefisien peredam, dengan satuan N s/m (SI) Dengan menjumlahkan semua gaya yang berlaku pada benda, maka diperoleh persamaan berikut:
F mg
k x1 k x k x
Solusi persamaan ini tergantung pada besarnya redaman. Bila redaman cukup kecil, sistem masih akan bergetar, namun pada akhirnya akan berhenti. Keadaan ini disebut kurang redam, dan merupakan kasus yang paling mendapatkan perhatian dalam analisis vibrasi. Bila peredaman diperbesar sehingga mencapai titik saat sistem tidak lagi berosilasi, ini dapat dikatakan mencapai titik redaman kritis. Bila peredaman ditambahkan melewati titik kritis ini sistem disebut dalam keadaan lewat redam. Nilai koefisien redaman yang diperlukan untuk mencapai titik redaman kritis pada model massa pegas peredam adalah:
T
2
Untuk mengkarakterisasi jumlah peredaman dalam sistem digunakan nisbah yang dinamakan nisbah redaman. Nisbah ini adalah perbandingan antara peredaman sebenarnya terhadap jumlah peredaman
yang diperlukan untuk mencapai titik redaman kritis. Rumus untuk nisbah redaman (ζ) adalah Sebagai contoh struktur logam akan memiliki nisbah redaman lebih kecil dari 0,05, sedangkan suspensi otomotif akan berada pada selang 0,2-0,3.
BAB II PEMBAHASAN
Shock Absorber
Pada artikel ini yang dibahas hanya pada shock absorber saja. Lihat pada gambar.
Shock absorber pada mobil Sebagaimana telah diketahui bahwa shock absorber adalah salah satu komponen dalam system suspensi, yang berfungsi untuk meredam gaya osilasi dari pegas. Shock absorbers berfungsi untuk memperlambat dan mengurangi besarnya getaran gerakan dengan mengubah energi kinetik dari gerakan suspense menjadi energi panas yang dapat dihamburkan melalui cairan hidrolik. Untuk memahami bagaimana ini bekerja, sebaiknya untuk melihat ke dalam sebuah shock absorber untuk melihat struktur dan fungsinya.
Gambar struktur dan fungsi shock absorber
Peredam kejut (shockabsorber) pada mobil memiliki komponen pada bagian atasnya terhubung dengan piston dan dipasangkan dengan rangka kendaraan. Bagian bawahnya, terpasang dengan silinder bagian bawah yang dipasangkan dengan as roda. Fluida kental menyebabkan gaya redaman yang
bergantung pada kecepatan relatif dari kedua ujung unit tersebut. Hal ini membantu untuk mengendalikan guncangan pada roda. Pada shock absorber terjadi dua peristiwa yaitu ditekan dan memanjang, ditekan berar ti shock absorber mengalami pemendekan panjang, sedangkan saat memanjang berarti shock absorber mengalami pemanjangan ukuran. Konstruksi shock absorber itu terdiri atas piston, piston rod dan tabung. Piston adalah kmponen dalam tabung shock absorber yang bergerak naik turun di saat shock absorber bekerja. Sedangkan tabung adalah tempat dari minyak shock absorber dan sekaligus ruang untuk piston bergerak naik turun. Dan yang terakhir adalah piston rod adalah batang yang menghubungkan piston dengan tabung bagian atas (tabung luar) dari shock absorber.
Prinsip kerja dari Shock Absorber adalah sebagai berikut :
Shock absorbers bekerja dalam dua siklus yakni siklus kompresi dan siklus ekstensi. Siklus kompresi (penekanan)
Saat shock absorber ditekan karena gaya osilasi dari pegas suspensi, maka gerakan yang terjadi adalah shock absorber mengalami pemendekan ukuran. Siklus kompresi terjadi ketika piston bergerak ke bawah, menekan fluida hidrolik di dalam ruang bawah piston. Dan minyak shock absorber yang berada dibawah piston akan naik keruang atas piston melalui lubang yang ada pada piston. Sementara lubang kecil (orifice) pada piston tertutup karena katup menutup saluran orifice tersebut. Penutupan katub ini disebabkan karena peletakan katup yang berupa membran (plat tipis) dipasangkan dibawah piston, sehingga ketika minyak shock absorber berusaha naik ke atas maka katup membran ini akan terdorong oleh shock absorber dan akilbatnya menutup saluran orifice.
Jadi minyak shock absorber akan menuju ke atas melalui lubang yang besar pada piston, sementara minyak tidak bisa keluar melalui salkuran oriface pada piston. Pada saat ini shock absorber tidak melakukan peredaman terhadap gaya osilasi dari pegas suspensi, karena minyak dapat minyak dapat naik ke ruang di atas piston dengan sangat mudah.
Siklus ekstensi (memanjang)
Pada saat memanjang piston di dalam tabung akan begerak dari bawah naik ke atas. Gerakan naik piston ini membuat minyak shock absorber yang sudah berada diatas menjadi tertekan. Minyak shock absorber ini akan mencari jalan keluar aagar tidak tidak tertekan oleh piston terus. Maka minyak
ini akan mendorong katup pada saluran oriface untuk membuka dan minyak akan keluar atau turun ke bawah melalui saluran oriface. Pada saat ini katup pada lubang besar di piston akan tertutup karena letak katup ini yang berada di atas piston. Minyak shock absorber ini akan menekan katup lubang besar di piston ke bawah dan berakibat katup ini tertutup. Tapi letak katup saluran oriface membuka karena letaknya berada di bawah piston, sehingga ketika minyak shock menekan ke bawah katup ini membuka. Pada saat ini minyak shock absorber hanya dapat turun ke bawah melalui saluran orifice yang kecil. Karena salurannya yang kecil, maka minyak shock absorber tidak akan bisa cepat turun ke bawah alias terhambat. Di saat inilah shock absorber melakukan peredaman terhadap gaya osilasi pegas suspensi. Tipikal mobil atau truk ringan akan memiliki lebih banyak perlawanan selama siklus ekstensi daripada siklus kompresi. Semua peredam kejut modern adalah kecepatan-sensitif – suspensi semakin cepat bergerak, semakin banyak perlawanan yang shock breker menyediakan. Hal ini memungkinkan guncangan untuk menyesuaikan diri dengan kondisi jalan dan untuk mengontrol semua gerakan yang tidak diinginkan yang dapat terjadi dalam kendaraan yang bergerak. Cara kerja dari shock absorber tersebut di atas merupakan shock absorber yang bertipe single action, sedangkan untuk shock absorber bertipe double action tidak menggunakan saluran besar pada piston, keduaduanya hanya berupa saluran saluran orifice saja. Sehingga saat kompresi, shock absorber akan melakukan peredaman terhadap gaya osilasi pegas suspensi.
BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan:
Osilasi adalah merupakan suatu gerakan periodik - umumnya terhadap waktu - dari
suatu hasil pengukuran
Shock absorber pada mobil Sebagaimana telah diketahui bahwa shock absorber adalah salah satu komponen dalam system suspensi, yang berfungsi untuk meredam gaya osilasi dari pegas
B. Daftar Pustaka:
http://www.google.co.id/url?sa=t&rc http://www. google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=vektor% t=j&q=vektor%20dan%20kinematika 20dan%20kinematika&sourc &sourc e=web&cd=3&ved=0CDEQFjAC&url=ht e=web&cd=3&ved=0CD EQFjAC&url=http%3A%2F%2F tp%3A%2F%2Felearning.pelatihanelearning.pelatihanosn.com%2Friddar%2Ffisika%2F osn.com%2Fridd ar%2Ffisika%2Flatihankinematika. latihankinematika.pdf&ei=JqR6ULbILI3wrQeL pdf&ei=JqR6ULbILI3wrQeLz4D z4D QDw&usg=AFQjCNEnnx_2ODt QDw&usg=AFQ jCNEnnx_2ODtfRublc0iD_bQ6OUg0mQ&c fRublc0iD_bQ6OUg0mQ&cad=rja ad=rja
www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q www.google.c o.id/url?sa=t&rct=j&q=kinematika&sour =kinematika&source=web&cd=2&ved ce=web&cd=2&ved=0CC0 =0CC0 QFjAB&url=http%3A%2F%2Fmirza. QFjAB&url=http% 3A%2F%2Fmirza.staff.ugm.ac. staff.ugm.ac.id%2Ffisdas%2Fno id%2Ffisdas%2Fnote1.pdf&ei=Yq te1.pdf&ei=Yq R6UPekLo6srAfghoGQAQ&usg=A R6UPekLo6srAfgho GQAQ&usg=AFQjCNHFiLFhUmIC FQjCNHFiLFhUmIC93nqZST6ay7y9HYUWQ 93nqZST6ay7y9HYUWQ&cad &cad =rja
