Tegangan dan Puntiran
Tegangan
Setiap material adalah elastis pada keadaan alaminya. Karena itu jika gaya luar bekerja pada benda, maka benda tersebut akan mengalami deformasi. Ketika benda tersebut mengalami deformasi, molekulnya akan membentuk tahanan terhadap deformasi. Tahanan ini per satuan luas dikenal dengan istilah tegangan. Jika suatu batang prismatik, dengan luas tampang seragam di sepanjang batang, menerima beban atau gaya searah dengan panjang batang, maka gaya tersebut akan menimbukan tegangan atau tekanan pada tampang batang.
Tegangan – Tegangan Lurus :
Tegangan Tarik
yaitu tegangan yang timbul akibat gaya tarik. Tegangan tarik pada umunya terjadi pada rantai , tali , paku keling , rantai yang di beri beban ‘W’ akan mengalami tegangan tarik yang besarnya tergantung pada beratnya.
σ=P/A
dimana P = beban atau gaya yang bekerja pada benda.
A = Luas penampang melintang benda.
Tegangan Tekan
yaitu tegangan yang timbul akibat gaya tekan atau desak, Tegangan Tekan terjadi bila suatu batang di beri gaya yang saling berlawanan dan terletak dalam satu garis gaya. Misalnya terjadi pada tiang bangunan yang belum mengalami tekukan, poros sepeda, dan batang torak.
σD=P/F
σd = tegangan tekan atau desak (kg/cm2 atau kg/mm2)
P = gaya tekan (kg)
F = Luas penampang (cm2)
Tegangan Geser Lurus
Jika gaya normal/tangensial merupakan gaya sejajar arah memanjang batang, gaya geser merupakan gaya yang berarah tegak lurus dengan panjang batang. Batang vertikal pada gambar tersebut menerima geseran di dua bagian potongan m dan potongan n. Besaran tegangan geser dinyatakan dengan simbol τ dalam satuan. Jika besaran gaya geser (S) dikerjakan pada batang akan menimbulkan tegangan geser (τ). Tegangan geser (τ), yaitu tegangan yang timbul akibat gaya geser atau gaya lintang. Ciri dari gaya geser atau gaya lintang adalah melintang batang atau tegak lurus batang.gaya geser terjadi jika suatu benda bekerja dengan dua gaya yang berlawanan arah, tegak lurus sumbu batang , tidak segaris gaya namun pada penampangnya tidak terjadi momen, tegangan ini banyak terjadi pada konstruksi , misanya sambungan keling , gunting , dan sambungan baut.
τ=P/F
τ = tegangan geser (kg/mm2, kg/cm2, ton/m2)
P = gaya geser atau gaya lintang (kg, ton)
F = Luas penampang (mm2, cm2, m2)
Hubungan Antara Torsi, Daya dan Putaran
Hubungan Putaran (n), Torsi ( ) dan Daya (P), Pada motor pembakaran dalam , gas hasil pembakaran akan menekan piston yang terhubung dengan poros engkol dengan setang piston . gaya tekan gas tersebut menghasilkan torsi pada poros engkol dan membuat poros engkol berputar, pada internal combustion engine , torsi maximum tidak di peroleh pada putaran yang sama dimana diperoleh daya maximum. pada kendaraan yang digunakan untuk menarik beban tinggi seperti truk , maka daya maximum yang dihasilkan engine berada pada RPM rendah sehingga torsi maimum juga pada RPM rendah.
Pada kendaraan yang digunakan pada kecepatan tinggi dengan beban ringan seperti sedan dan sepeda motor , maka daya maximum yang dihasilkan engine berada pada RPM tinggi, sehingga torsi maximum juga pada RPM tinggi.
Seperti telah dijelaskan, Torsi () merupakan nilai momen yang didapat dari hasil perkalian antara gaya F (newton) dengan panjang lengan L (meter). Sehingga diturunkan persamaan Torsi ( ) menjadi sbb :
= F. L (Nm)
Pada sebuah motor listrik, gaya F (Newton) berasal dari hasil interaksi antara medan magnet pada statordengan induksi medan pada rotor. Hubungan antara Daya Motor dengan Torsi (Ƭ) yang dihasilkan adalah sebagai berikut :
P = M / t ,
Daya merupakan Torsi pesatuan waktu
M = F.L (Nm)
P = F . L / t ,
v (kecepatan) = L / t
Jarak tempuh satu putaran motor adalah (L) :
L= 2 . r . л
Sehingga kecepatan (v) putaran motor untuk menempuh jarak (L) adalah :
v = n . 2 . r . л
Dengan memperhitungkan gaya yang bekerja pada poros motor sebagai pengaruh untuk Torsi, maka daya motor menjadi (P) :
P = n . 2 . r . л .F
Sehingga didapat hubungan antara daya (P) dengan Torsi () serta kecepatann motor (n) sebagai berikut :
P = 2 . л. n . T(Nm/menit)
Tegangan Lentur/Lengkung
Balok merupakan struktur yang menerima beban tegak lurus terhadap arah panjang. Karenanya balok umumnya mengalami lenturan dan geseran pada bagian di dekat dudukan. Gaya geser, sering disebut gaya lintang akan menyebabkan tegangan geser. Gambar 3.52 menunjukkan diagram geser balok yang terjadi di sepanjang batang. Ditunjukkan pula diagram gaya momen yang menyebabkan lenturan pada balok. Momen penyebab lenturan tersebut disebut sebagai momen lentur. Gaya geser dan momen lentur tersebut akan menyebabkan tegangan geser dan tegangan lentur. Tegangan lentur maksimum seperti terjadi pada batang tepat di bawah P, berjarak a dari dudukan A. Diagram momen lentur maksimum terjadi pada titik dimana geseran memiliki nilai = 0. Sedangkan geseran maksimum terjadi umumnya di daerah dudukan. Pada gambar gaya lintang masimum/ Dmaks terjadi di atas dudukan B. Terdapat dua macam momen lentur, momen lentur positif dan momen lentur negatif. Tampang balok yang mengalami lenturan positif akan mengalami tegangan dengan arah sejajar panjang batang (tegangan normal). Di bagian atas sumbu tengah tampang akan mengalami tegangan tekan (Compression Stress). Bagian bawah sumbu tampang mengalami tegangan tarik (tension stress). Sedangkan tampang dengan lenturan negatif berlaku kebalikannya, tegangan tarik di bagian atas dan tegangan tekan di bagian bawah sumbu tampang.
Tegangan lentur / lengkung (σL), yaitu tegangan yang terjadi akibat momen lentur atau lengkung yang timbul. Momen yang diperhitungkan adalah momen maksimum.
Puntiran
Puntiran dapat terjadi secara murni atau bersamaan dengan beban aksial, momen lentur dan gaya lintang. Puntiran murni dapat terjadi misalnya pada batang-batang poros mesin. Batang-batang ini kebanyakan berpenampang lingkaran. Sedangkan pada struktur bangunan, misalnya puntiran terjadi pada balok pinggir atau balok luifel, kolom pada bangunan gedung akibat pembebanan horisontal, jembatan lengkung dan lain sebagainya. Batang-batang ini biasanya berpenampang persegi, T, I atau box.
Batang Berpenampang Lingkaran
Sekarang kita tinjau sebuah batang prismatis berpenampang lingkaran masiv
yang menerima puntiran yang saling berlawanan arah pada kedua ujungnya, seperti
diperlihatkan pada Gambar 5.2. Akibat puntiran, penampang akan berputar terhadap
sumbu longitudinal batang. Puntiran ini menyebabkan salah sath ujung batang berputar terhadap Iainnya. Sebelum membalias tentang tegangan-tegangan akibat puntiran tersebut, ada beberapa asumsi khususnya untuk batang yang homogen
berpenampang Iingkaran atau tabung, yaitu:
Potongan datar yang tegak lurus terhadap sumbu batang akan tetap datar setelah mengalami puntiran. Akibat lanjut dan asumsi ini adalah tidak akan terjadi regangan geser pada bidang-yang sejajar dan melalui sumbu batang.
Adanya puntiran, potongan datar ini akan tetap rigid, sehingga regangan geser berbanding lurus dengan jaraknya dan sumbu batang.
Tidak terjadi deformasi arah memanjang batang.
Batang Berpenampang Berongga yang Berdinding Tipis
Jika penampang lingkaran berongga berdinding sangat tipis, momen inersia polar dapat didekati dengan rumus:
Penampang Solid Bukan Lingkaran
Penurunan secara analitis untuk batang dengan penampang solid bukan
lingkaran cukup rumit, karena asumsi-asumsi yang berlaku pada penampang Iingkaran (Bab 5.2) tidak berlaku lagi. Sebagai contoh pada penampang segiempat yang dibebani puntir, pada bagian sudut-sudut penampang akan mengalami distorsi.
diperlihatkan distribusi tegangan geser disepanjang garis yang arahnya radial dan titik pusat berat. Tegangan geser maksimum akan terjadi pada serat terluar sisi panjang, sedangkan pada bagian sudut tegangan geser menjadi nol.
Setiap material adalah elastis pada keadaan alaminya. Karena itu jika gaya luar bekerja pada benda, maka benda tersebut akan mengalami deformasi. Ketika benda tersebut mengalami deformasi, molekulnya akan membentuk tahanan terhadap deformasi. Tahanan ini per satuan luas dikenal dengan istilah tegangan. Jika suatu batang prismatik, dengan luas tampang seragam di sepanjang batang, menerima beban atau gaya searah dengan panjang batang, maka gaya tersebut akan menimbukan tegangan atau tekanan pada tampang batang.
Tegangan – Tegangan Lurus :
Tegangan Tarik
yaitu tegangan yang timbul akibat gaya tarik. Tegangan tarik pada umunya terjadi pada rantai , tali , paku keling , rantai yang di beri beban ‘W’ akan mengalami tegangan tarik yang besarnya tergantung pada beratnya.
σ=P/A
dimana P = beban atau gaya yang bekerja pada benda.
A = Luas penampang melintang benda.
Tegangan Tekan
yaitu tegangan yang timbul akibat gaya tekan atau desak, Tegangan Tekan terjadi bila suatu batang di beri gaya yang saling berlawanan dan terletak dalam satu garis gaya. Misalnya terjadi pada tiang bangunan yang belum mengalami tekukan, poros sepeda, dan batang torak.
σD=P/F
σd = tegangan tekan atau desak (kg/cm2 atau kg/mm2)
P = gaya tekan (kg)
F = Luas penampang (cm2)
Tegangan Geser Lurus
Jika gaya normal/tangensial merupakan gaya sejajar arah memanjang batang, gaya geser merupakan gaya yang berarah tegak lurus dengan panjang batang. Batang vertikal pada gambar tersebut menerima geseran di dua bagian potongan m dan potongan n. Besaran tegangan geser dinyatakan dengan simbol τ dalam satuan. Jika besaran gaya geser (S) dikerjakan pada batang akan menimbulkan tegangan geser (τ). Tegangan geser (τ), yaitu tegangan yang timbul akibat gaya geser atau gaya lintang. Ciri dari gaya geser atau gaya lintang adalah melintang batang atau tegak lurus batang.gaya geser terjadi jika suatu benda bekerja dengan dua gaya yang berlawanan arah, tegak lurus sumbu batang , tidak segaris gaya namun pada penampangnya tidak terjadi momen, tegangan ini banyak terjadi pada konstruksi , misanya sambungan keling , gunting , dan sambungan baut.
τ=P/F
τ = tegangan geser (kg/mm2, kg/cm2, ton/m2)
P = gaya geser atau gaya lintang (kg, ton)
F = Luas penampang (mm2, cm2, m2)
Hubungan Antara Torsi, Daya dan Putaran
Hubungan Putaran (n), Torsi ( ) dan Daya (P), Pada motor pembakaran dalam , gas hasil pembakaran akan menekan piston yang terhubung dengan poros engkol dengan setang piston . gaya tekan gas tersebut menghasilkan torsi pada poros engkol dan membuat poros engkol berputar, pada internal combustion engine , torsi maximum tidak di peroleh pada putaran yang sama dimana diperoleh daya maximum. pada kendaraan yang digunakan untuk menarik beban tinggi seperti truk , maka daya maximum yang dihasilkan engine berada pada RPM rendah sehingga torsi maimum juga pada RPM rendah.
Pada kendaraan yang digunakan pada kecepatan tinggi dengan beban ringan seperti sedan dan sepeda motor , maka daya maximum yang dihasilkan engine berada pada RPM tinggi, sehingga torsi maximum juga pada RPM tinggi.
Seperti telah dijelaskan, Torsi () merupakan nilai momen yang didapat dari hasil perkalian antara gaya F (newton) dengan panjang lengan L (meter). Sehingga diturunkan persamaan Torsi ( ) menjadi sbb :
= F. L (Nm)
Pada sebuah motor listrik, gaya F (Newton) berasal dari hasil interaksi antara medan magnet pada statordengan induksi medan pada rotor. Hubungan antara Daya Motor dengan Torsi (Ƭ) yang dihasilkan adalah sebagai berikut :
P = M / t ,
Daya merupakan Torsi pesatuan waktu
M = F.L (Nm)
P = F . L / t ,
v (kecepatan) = L / t
Jarak tempuh satu putaran motor adalah (L) :
L= 2 . r . л
Sehingga kecepatan (v) putaran motor untuk menempuh jarak (L) adalah :
v = n . 2 . r . л
Dengan memperhitungkan gaya yang bekerja pada poros motor sebagai pengaruh untuk Torsi, maka daya motor menjadi (P) :
P = n . 2 . r . л .F
Sehingga didapat hubungan antara daya (P) dengan Torsi () serta kecepatann motor (n) sebagai berikut :
P = 2 . л. n . T(Nm/menit)
Tegangan Lentur/Lengkung
Balok merupakan struktur yang menerima beban tegak lurus terhadap arah panjang. Karenanya balok umumnya mengalami lenturan dan geseran pada bagian di dekat dudukan. Gaya geser, sering disebut gaya lintang akan menyebabkan tegangan geser. Gambar 3.52 menunjukkan diagram geser balok yang terjadi di sepanjang batang. Ditunjukkan pula diagram gaya momen yang menyebabkan lenturan pada balok. Momen penyebab lenturan tersebut disebut sebagai momen lentur. Gaya geser dan momen lentur tersebut akan menyebabkan tegangan geser dan tegangan lentur. Tegangan lentur maksimum seperti terjadi pada batang tepat di bawah P, berjarak a dari dudukan A. Diagram momen lentur maksimum terjadi pada titik dimana geseran memiliki nilai = 0. Sedangkan geseran maksimum terjadi umumnya di daerah dudukan. Pada gambar gaya lintang masimum/ Dmaks terjadi di atas dudukan B. Terdapat dua macam momen lentur, momen lentur positif dan momen lentur negatif. Tampang balok yang mengalami lenturan positif akan mengalami tegangan dengan arah sejajar panjang batang (tegangan normal). Di bagian atas sumbu tengah tampang akan mengalami tegangan tekan (Compression Stress). Bagian bawah sumbu tampang mengalami tegangan tarik (tension stress). Sedangkan tampang dengan lenturan negatif berlaku kebalikannya, tegangan tarik di bagian atas dan tegangan tekan di bagian bawah sumbu tampang.
Tegangan lentur / lengkung (σL), yaitu tegangan yang terjadi akibat momen lentur atau lengkung yang timbul. Momen yang diperhitungkan adalah momen maksimum.
Puntiran
Puntiran dapat terjadi secara murni atau bersamaan dengan beban aksial, momen lentur dan gaya lintang. Puntiran murni dapat terjadi misalnya pada batang-batang poros mesin. Batang-batang ini kebanyakan berpenampang lingkaran. Sedangkan pada struktur bangunan, misalnya puntiran terjadi pada balok pinggir atau balok luifel, kolom pada bangunan gedung akibat pembebanan horisontal, jembatan lengkung dan lain sebagainya. Batang-batang ini biasanya berpenampang persegi, T, I atau box.
Batang Berpenampang Lingkaran
Sekarang kita tinjau sebuah batang prismatis berpenampang lingkaran masiv
yang menerima puntiran yang saling berlawanan arah pada kedua ujungnya, seperti
diperlihatkan pada Gambar 5.2. Akibat puntiran, penampang akan berputar terhadap
sumbu longitudinal batang. Puntiran ini menyebabkan salah sath ujung batang berputar terhadap Iainnya. Sebelum membalias tentang tegangan-tegangan akibat puntiran tersebut, ada beberapa asumsi khususnya untuk batang yang homogen
berpenampang Iingkaran atau tabung, yaitu:
Potongan datar yang tegak lurus terhadap sumbu batang akan tetap datar setelah mengalami puntiran. Akibat lanjut dan asumsi ini adalah tidak akan terjadi regangan geser pada bidang-yang sejajar dan melalui sumbu batang.
Adanya puntiran, potongan datar ini akan tetap rigid, sehingga regangan geser berbanding lurus dengan jaraknya dan sumbu batang.
Tidak terjadi deformasi arah memanjang batang.
Batang Berpenampang Berongga yang Berdinding Tipis
Jika penampang lingkaran berongga berdinding sangat tipis, momen inersia polar dapat didekati dengan rumus:
Penampang Solid Bukan Lingkaran
Penurunan secara analitis untuk batang dengan penampang solid bukan
lingkaran cukup rumit, karena asumsi-asumsi yang berlaku pada penampang Iingkaran (Bab 5.2) tidak berlaku lagi. Sebagai contoh pada penampang segiempat yang dibebani puntir, pada bagian sudut-sudut penampang akan mengalami distorsi.
diperlihatkan distribusi tegangan geser disepanjang garis yang arahnya radial dan titik pusat berat. Tegangan geser maksimum akan terjadi pada serat terluar sisi panjang, sedangkan pada bagian sudut tegangan geser menjadi nol.
Komentar
Posting Komentar