Materi Pelajaran Kelas 1 Otomotif
M A T E R I P E L A J A R A N
DASAR KOMPETENSI KEJURUAN
Dasar ilmu statiska
Desain
mesin tidak lepas dari ilmu statika. Ilmu statika mempelajari tentang
kekuatan material berdasarkan kombinasi tegangan dan regangan baik dua
dimensi maupun tiga dimensi. Dalam material tidak lepas dari tegangan
dan regangan, karena dari dua hal tersebut dapat dicari kekuatan dari
bahan, seperti kekuatan tarik, bending dan puntir. Dalam bahasan ini
akan diulas beberapa dasar dari statika.
Gaya
Gaya
adalah suatu kemampuan atau kekuatan yang bekerja pada suatu benda
sehingga menyebabkan benda tersebut berubah posisi, bentuk, struktur,
ukuran dan lain sebagainya
Sumber-sumber Gaya :
- Gaya Otot :
Gaya
otot bersumber dari tenaga/otot hewan dan manusia sehingga dapat
memindahkan beban, menggerakkan sesuatu, berjalan, melakukan aktifitas
sehari-hari
- Gaya Grafitasi Bumi/Gaya magnet :
Gaya
Grafitasi Bumi/Gaya magnet adalah gaya yang bersumber dari magnet
ataupun juga dari kekuatan grafitasi bumi. Sehingga setiap benda akan
jatuh ke bumi akibat gaya grafitasi bumi
- Gaya pegas :
Gaya
pegas adalah gaya yang bersumber dari Pegas, gaya ini banyak
dimanfaatkan untuk meredam getaran terutama pada komponen otomotif.
- Gaya Sentrifugal :
Gaya
sentrifugal bersumber dari setiap benda yang berputar, makin cepat
putaran suatu benda, maka semakin besar pula gaya sentrifugal yang
dihasilkan. Gaya sentrifugal bergerak menjauhi titik pusat.
Melukis sebuah gaya
Gaya diukur dengan satuan Newton (N), disebut sebuah gaya jika memiliki tiga syarat yaitu :
- Memiliki titik tangkap (dalam hal ini kita sebut titik O)
- Memiliki besar gaya (dalam hal ini kita beri notasi P)
- Memiliki arah gaya (dalam hal ini kita beri tanda panah) ke kanan seperti gambar berikut :
P
O Garis kerja gaya
l
Gambar : Sebuah Gaya
Gaya dapat kita lukis dengan menggunakan Skala Gaya yang ditentukan sesuai dengan kebutuhan kita sendiri :
Skala gaya yang kita buat misalnya 1 cm = 10 Newton. Sebagai contoh : Gambarkanlah gaya P = 150 Newton keatas
Penyelesaian
: tentukan skala Gaya, misalnya 1 cm = 50 Newton, maka gaya P kita
gambarkan sebuah tanda panah yang arahnya ke atas sepanjang 3 cm seperti
gambar :
P
l
Menjumlahkan Dua Buah Gaya atau Lebih
Dua buah gaya atau lebih dapat dijumlahkan dengan dua cara yaitu :
- Cara Grafis
Cara grafis adalah dengan menggunakan bantuan sepasang segitiga untuk membuat lukisan-lukisan gaya
- Cara Analitis
Cara analitis adalah dengan menggunakan perhitungan matematika terutama rumus phytagoras.
Jumlah dari dua buah gaya atau lebih disebut Resultante (R) gaya.
Dua
buah gaya atau lebih yang mempunyai satu garis kerja dilakukan dengan
menjumlahkan secara aljabar sesuai arahnya, jika arahnya sama maka
dijumlahkan dan jika arahnya berlawanan, maka untuk menghitung
resultannya gaya-gaya tersebut dikurangkan.
Contoh : Hitunglah Resultan gaya berikut ini dimana P1 = 50 N, dan gaya P2 = 30 N yang arahnya seperti gambar berikut :
P1 P1
1. 2.
P2 P2
Penyelesaian :
Pertama kita tentukan skala gaya misalnya 1 cm = 10 N
Selanjutnya kita gambarkan kedua gaya dengan benar sesuai arah dan besarnya, dimana P1 = 50 N, kita gambarkan 5 cm dan gaya P2 = 30 N kita gambarkan 3 cm
Selanjutnya gaya P2 kita gambarkan dengan ujung gaya P1 sebagai titik tangkapnya
Selanjutnya hubungkanlah titik tangkap gaya P1 ke ujung gaya P2, inilah yang disebut R seperti gambar :
P1 P2 P2 P1
1. 2.
R R
Selanjutnya ukurlah R lali kalikan dengan skala gaya yaitu :
- R = 8 cm x 10 N = 80 N
- R = 2 cm x 10 N = 20 N
Secara analitis lakukanlah perhitungan berikut ini yaitu :
- R = P1 + P2
R = 50 + 30
R = 80 N
- R = P1 + (-P2)
R = 50 – 30
R = 20 N
Menjumlahkan beberapa gaya yang berlainan arah
Untuk menjumlahkan beberapa gaya yang berlainan arah (membentuk sudut tertentu) dilakukan dengan cara berikut ini :
Contoh : Hitunglah Resultan gaya berikut ini dimana P1 = 30 N, dan gaya P2 = 40 N yang arahnya seperti gambar berikut :
- 2.
P1 P1
60o
P2
O P2 O
Penyelesaian :
Secara Grafis :
- Tentukan Skala gaya misalnya 1 cm = 10 N
- Gambar kedua gaya sesuai arah dan besarnya menurut skala gaya yang telah ditentukan
- Tarik garis sejajar dengan P2 dari ujung gaya P1
- Tarik garis sejajar dengan P1 dari ujung gaya P2 hingga berpotongan di titik A
- Hubungkan OA itulah yang disebut R
- Ukur R lalu kalikan dengan skala gaya
A A
1. 2.
P1
P1
60o
O P1 O P1
Dari gambar diperoleh
untuk soal no. 1, R = 5 cm dikalikan dengan skala 5 x 10 N
R = 50 N
untuk soal no. 1, R = 6,1 cm dikalikan dengan skala 6,1 x 10 N
R = 61 N
Cara Analitis :
- 2.
R = 50 N R = 60,84 N
Soal :
Hitunglah resultante dari gaya-gaya berikut ini secara analitis dan grafis :
85 N
15 N
450 30o
90 N 55 N
Menjumlahkan lebih dari dua buah gaya pada bidang datar
1. Poligon Gaya (Segi Banyak Gaya)
Untuk
menjumlahkan beberapa buah gaya, juga dilakukan dengan cara grafis dan
analitis, namun dalam hal ini kita akan mempelajari hanya dengan cara
grafis saja yang kita senut dengan Poligon gaya atau segi banyak gaya.
Contoh : Pada suatu benda A bekerja 4 buah gaya seperti gambar berikut ini, dimana P1 = 30 N,
P2 = 45 N, P3 = 60 N dan P4 = 40 N
P1 P2
A 45o P3
P4 30o
Penyelesaian Secara Grafis
- Tentukan skala gaya, misalnya 1 cm = 10 N
- Gambar semua gaya dengan benar menurut skala sesuai arah dan besarnya
- Pindahkan gaya P1 dengan titik tangkap O sesuai arah dan besarnya
- Pindahkan gaya P2 dengan titik tangkap ujung gaya P1 sesuai arah dan besarnya
- Pindahkan gaya P3 dengan titik tangkap ujung gaya P2 sesuai arah dan besarnya
- Pindahkan gaya P4 dengan titik tangkap ujung gaya P3 sesuai arah dan besarnya
- Hubungkan titik tangkap gaya P1, (titik O) dengan ujung gaya P4, itulah yang disebut R
- Dengan demikian sudah terbentuk Poligon gaya (segi banyak gaya)
- Ukur panjang R lalu kalikan dengan skala gaya
P4
P2
P1
Gambar Poligon gaya
Soal/Tugas :
Pada suatu benda A bekerja 4 buah gaya seperti gambar berikut ini, dimana P1 = 30 N,
P2 = 45 N, P3 = 60 N dan P4 = 40 N
P1 P2
60o
A
30o
45o
P4
P3
Mengurai Gaya
Mengurai
gaya adalah memvaktorkan setiap gaya yang ada terhadap sumbu koordinat
kartesius, tujuan mengurai gaya adalah untuk menghitung Resultante
beberapa buah gaya yang bekerja pada suatu benda secara Analitis.
Contoh :
Hitunglah resultante dari beberapa buah gaya yang bekerja seperti gambar berikut ini :
P1 = 50 N
P2 = 30 N
P3 = 80 N
P4 = 25 N y
P4 P1
60o 30o
x
O
60o 45o
P2
P3
Penyelesaian
- Uraikan masing-masing gaya terhadap sumbu x dan sumbu y
- Uraian gaya P1 terhadap sumbu x disebut P1x
- Uraian gaya P1 terhadap sumbu y disebut P1y
- Uraian gaya P2 terhadap sumbu x disebut P2x
- Uraian gaya P2 terhadap sumbu y disebut P1y
- Uraian gaya P3 terhadap sumbu x disebut P3x
- Uraian gaya P3 terhadap sumbu y disebut P1y
- Uraian gaya P4 terhadap sumbu x disebut P4x P1 P2y P2
- Uraian gaya P4 terhadap sumbu y disebut P1y P1y
- Hitung masing masing uraian gaya dengan cara :
a. Px = P . cos α
b.
P
y = P . Sin α P
4x P
1x P
3x P
2x
- Hitung jumlah Px dan Px dengan
menggunakan rumus :
∑Px = P1x + P2x + P3x + … + Pnx
P
3y P
3
∑Py = P1y + P2y + P3y + … + Pny
- Hitung resultante gaya dengan
menggunakan rumus
P
4 P
4y
Catatan
: Siswa mengerjakan sesuai dengan langkah-langkah yang telah ditentukan
diatas, kemudian guru memberi beberapa soal latihan untuk dikerjakan
siswa