6. Kelarutan unsur alkali 1 % 29.30
2.3. Manufaktur Helmet Sepeda
Bahan polimer memiliki keunggulan dari pada bahan logam dan keramik yakni lebih liat juga lebih murah tetapi juga memiliki kekurangan antara lain kurang kuat, kurang baik terhadap suhu tinggi juga kurang sesuai digunakan untuk menahan beban tinggi. Oleh sebab itu sifat bahan polymer ini harus diperbaiki lagi. Salah satu metoda yang digunakan adalah dengan mencampurkan bahan serat kedalamnya sehingga menjadi komposit.
Teknik pembuatan produk komposit secara umum diklasifikasikan atas 7 jenis, yaitu:
A. Cara hand lay- up.
Cara ini merupakan metode yang paling mudah dan murah namun lambat dan membutuhkan tenaga kerja yang berpengalaman dan mahir. Prosesnya dilakukan dengan tangan dan peralatan yang sederhana yakni roller dan kuas saja, seperti gambar 2.8. Bahan yang digunakan serat kaca sebagai tulangan dan
poliester resin sebagai matriknya. Kebanyakan produk yang dihasilkan adalah badan boat, sampan, tangki air dan sebagainya.
Gambar 2.8. Cara hand lay up B. Cara semprotan
Semprotan dilakukan secara serentak antara serat kaca dan resin ke atas permukaan cetakan menggunakan alat penyemprot (spray gun) dengan tekanan yang sesuai. Roller juga dipergunakan untuk meratakan dan mengeluarkan udara yang terperangkap, seperti diperlihatkan pada gambar 2.9.
Gambar 2.9. Cara semprot C. Cara kantong vakum (vacumbag)
Melalui cara ini cairan komposit resin dan cetakan dimasukkan ke dalam
Cetakan
Serat kaca tak beraturan
Cetakan
Produk
udaranya dengan cara divakum. Ini menyebabkan tekanan atmosfir dari arah luar menekan kantong atau membran secara seragam ke atas resin komposit yang basah ini. Tekanan kerja sekitar 383 kPa, diperlihatkan gambar 2.10.
Gambar 2.10. Cara Kantong vakum (bag vacum) D. Cara kantong tekanan ( pressure bag )
Cara kantong tekanan digunakan apabila dibutuhkan tekanan yang lebih besar dari tekanan kantong vakum. Tekanan yang diberikan dari sebelah luar seperti ditampilkan pada gambar 2.11.
Gambar. 2.11. Cara kantong tekanan ( pressure bag ) E. Cetakan autoklaf
Cara ini dilakukan apabila tekanan kerja melebihi dari kantong bertekanan. Tekanan yang diberikan dapat mencapai 1380 kPa, diperlihatkan pada gambar 2.12. (a) dan (b). Umumnya produk yang dihasilkan dengan standar aeronautikal
produk
dipergunakan antara lain untuk komponen struktur pesawat terbang (bahagian ekor dan sayap), mobil racing F1 dan raket tenis.
Gambar 2.12.(a) dan (b) Cetakan autoklaf F. Cara cetakan suntikan ( injection moulding )
Cara suntikan sesuai untuk produksi masal tetapi hanya untuk komponen yang kecil. Cara ini dapat menghemat tenaga kerja selain juga lingkungan kerja yang bersih dan terjamin keselamatan kerja. Cara ini merupakan penggabungan antara metoda suntik dan juga dibantu dengan alat vakum (gambar 2.13). Produk yang dihasilkan banyak digunakan untuk komponen otomotif dan tempat duduk kereta api.
Gambar 2.13. Cara cetakan suntik ( injection moulding )
G. Proses pultrusi ( Pultrusion )
Pultrusi merupakan teknik pemrosesan istimewa yang menggabungkan serat penguat dan resin matrik dalam alat yang sesuai untuk menghasilkan profil penguatan dengan ketahanan membujur yang baik. Serat ditarik keluar melalui
Ke vakum pump
(a) (b)
gambar 2.14. Proses ini merupakan cara yang cepat dan ekonomis dimana kandungan resin dan serat dapat diatur takarannya sesuai yang diinginkan. Sifat struktur juga sangat baik karena profil yang dihasilkan mempunyai serat yang lurus dan pecahan isi paduan serat yang tinggi. Contoh produk yang dihasilkan adalah sambungan yang digunakan dalam struktur jembatan, tangga dan sebagainya .
Gambar. 2.14. Proses pultrusi ( pultrusion )
2.4. Pengujian Kekuatan Helmet Sepeda 2.4.1. Pengujian impak jatuh bebas
Pengujian impak jatuh bebas adalah pengujian dimana benda jatuh bebas dari keadaan mula-mula diam kemudian bergerak dan mengalami pertambahan kecepatan selama benda tersebut jatuh. Jika benda jatuh ke bumi dari ketinggian tertentu relatif kecil dibandingkan jari-jari bumi, maka benda mengalami pertambahan kecepatan ke bawah dengan harga yang sama setiap detik. Hal ini berarti bahwa percepatan benda berkurang dengan harga yang sama jika sebuah benda ditembakkan ke atas kecepatannya berkurang dengan harga yang sama setiap detik dan perlambatan ke atasnya konstan.
Untuk menentukan kecepatan benda jatuh setiap detik akan diperoleh dengan pendekatan sebagaimana terlihat pada tabel 2.7.
Tabel 2.7. Waktu dan Kecepatan Benda Jatuh Waktu t
(s) 0 1 2 3 4 5
Kecepatan
v (m/s) 0 9,8 19,6 29,4 39,2 49
Grafik v-t yang sesuai dengan tabel 2.7 ditunjukkan pada gambar 2.15 merupakan sebuah garis lurus sehingga percepatan seragam. Jika tahanan udara diabaikan gerakan benda jatuh bebas dapat dihitung dengan percepatan konstan membentuk garis lurus, bila percepatan benda jatuh bebas sama dengan percepatan gravitasi (g) yaitu:
1. Untuk gerakan ke bawah a = + g 2. Untuk gerakan keatas a = - g
percepatan gravitasi (g) dapat dipandang sebagai sebuah vektor dengan arah lurus ke bawah menuju ke pusat bumi.
Definisi perpindahan adalah perubahan posisi, hal ini merupakan besaran vektor mencakup jarak dan arah. Kecepatan adalah laju perubahan kedudukan terhadap waktu. Hal ini juga merupakan besaran vektor mencakup jarak, arah dan waktu. Kecepatan konstan memiliki partikel yang bergerak dengan kecepatan konstan pada lintasan lurus atau dimiliki partikel yang melintasi perpindahan yang sama dalam selang waktu yang sama secara berturut-turut tanpa peduli berapa selisih selang waktu tersebut. Sedangkan percepatan seragam dimiliki partikel yang mengalami perubahan kecepatan yang sama dalam selang waktu yang sama secara berturut-turut tanpa peduli berapa selisih selang waktu tersebut, seperti ditunjukkan pada persamaan 2.1.
1
2 (v0 + v ) = s t
s =12 (v0 + v )t (2.1)
Dimana v0 adalah kecepatan awal, v kecepatan akhir, t waktu dan s jarak. Persamaan (2.2) adalah perbandingan antara perubahan kecepatan dan perubahan waktu. ∆v ∆t = a (2.2) v = v0+∆v ∆t t v = v0t +1 2 a t 2 v2 = v0+ 2 as (2.3)
Dari persamaan (2.3), bila v0= 0, maka : v2= 0 + 2 as, akhirnya v diperoleh seperti ditunjukkan pada persamaan (2.4).
v = √2as (2.4) bila a = g, dan s = H
Maka :
v = �2gH (2.5)
Maka persamaan (2.5) adalah percepatan benda jatuh bebas tergantung pada jarak atau tinggi benda jatuh dari pusat bumi, ketika sebuah benda padat jatuh dengan kecapatan sedang, dapat dianggap benda mengalami percepatan gravitasi seragam, untuk pengertian umum para ilmuan mengambil harga percepatan gravitiasi g = 9,81 m/s2
.
Selama ini helmet sepeda diuji menggunakan prosedur pengujian standar menggunakan test rig dengan teknik jatuh bebas. Pengujian standar ini bertujuan untuk melihat sejauh mana kemampuan helmet sepeda dalam menyerap energi impak. Selain itu uji standar juga bertujuan meneliti keparahan rusak helmet sepeda yang memungkinkan merusak lapisan kulit kepala lewat penetrasi.
Memakai uji standar yang ada, baik memakai standar Jepang JIS maupun Standar Nasional Indonesia (SNI) striker hanya dijatuhkan dari ketinggian H=2 - 3 meter, dengan demikian kecepatan striker hanya lebih kurang, v= 2gH = 6.3 m/detik dan masih tergolong kecepatan impak rendah.
2.4.2. Momentum dan impuls
Momentum sebuah benda bergerak dikatakan mempunyai momentum yang dinyatakan dengan hasil kali massa benda dengan kecepatan benda.
Impuls sebuah benda bergerak dikatakan mempunyai impuls yang dinyatakan dengan hasil kali gaya yang bekerja pada benda dengan waktu yang diberikan.
I = F t ( N s ) (2.7)
2.4.3. Hukum gerakan Newton.
Hukum gerakan pertama:”Jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda yang mula - mula diam akan tetap diam dan benda yang mula - mula bergerak akan tetap bergerak lurus beraturan”.
Secara matematis dirumuskan:
Jika ΣF = 0 (2.8)
maka ψ = 0 atau ψ = konstan
Hukum gerakan kedua: ”Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada benda berbanding lurus dengan besar gayanya dan berbanding terbalik dengan massa benda”.
Secara matematis dirumuskan:
m F a= ∑
atau
ΣF = m a (2.9)
Hukum gerakan ketiga: ”Jika benda pertama mengerjakan gaya terhadap benda kedua, maka benda kedua pun akan mengerjakan gaya terhadap benda pertama yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan”.
Secara matematis dirumuskan:
2.4.4. Energi mekanik
Energi mekanik pada suatu benda adalah tetap asalkan tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda tersebut. Energi mekanik gabungan energi potensial dan energi kinetik.
Energi potensial merupakan energi yang dimiliki benda karena letaknya. Secara matematis dirumuskan:
Ep = m g h (2.11)
dimana:
Ep = energi potensial (J) m = massa benda (kg) g = gravitasi bumi (9.8 m/s)
h = tinggi jatuh benda (m)
Energi kinetik merupakan energi yang dimilik benda karena gerak yang bekerja padanya.
Secara sistematis dirumuskan:
Ek = ½ m ψ2
(2.12) dimana:
Ek = energi kinetik
BAB 3