LAPORAN PRAK TIKUM GETARAN TEREDAM

(1)

LAPORAN RESMIPRAKTIKUM AKUSTIK– P4

GETARAN TEREDAM

Disusun Oleh :

DIONISIUS ANDY KRISTANTO NRP. 2412 100 106

Asisten :

IBRAHIM MASUD ABDURRAHMAN NRP. 2410 100 124

PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK FISIKA JURUSAN TEKNIK FISIKA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

(2)

(3)

LAPORAN RESMIPRAKTIKUM AKUSTIK– P4

GETARAN TEREDAM

Disusun Oleh :

DIONISIUS ANDY KRISTANTO NRP. 2412 100 106

Asisten :

IBRAHIM MASUD ABDURRAHMAN NRP. 2410 100 124

PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK FISIKA JURUSAN TEKNIK FISIKA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

(4)

ii ABSTRAK

Getaran teredam sangat banyak diterapkan pada kehidupan sehari hari, misalnya pada suspense pada berbagai kendaraan yang memanfaatkan redaman pada getaran. Getaran teredam sendiri dibedakan menjadi getaran kurang teredam (underdamped), getaran teredam kritis (critical damped), dan getaran teredam berlebih (Over damped). Pada laporan ini adakn lakukan perhitugan rasio redaman pada sistempegas dengan redaman yang berbeda, untuk dapat mengetahui jenis getaran teredam yang terjadi pada system tersebut.

(5)

ABSTRACT

Vibration damped very widely applied in daily life, for example in suspense on a variety of vehicles that utilize the vibration damping. Damped vibration itself can be divided into less vibration damped (underdamped), critically damped vibration (critical damped), and excessive vibration damped (Over damped). In this report adakn do a calculated damping ratio on sistempegas with different damping, to be able to know the kind of muffled vibrations that occur in the system.

(6)

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia-Nya sehingga Laporan Resmi Praktikum Akustik dan getaran ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya.

Dalam kesempatan kali ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Ir. JerrySusatio, MT selaku dosen pengajar mata kuliah Akustik dan getaran.

2. Saudara asisten yang telah membimbing dalam pelaksanaan praktikum Akustik dan getaran.

3. Rekan-rekan yang telah membantu terlaksananya kegiatan praktikum Akustik dan getaran.

Penyusun menyadari bahwa banyak kekurangan dalam pembuatan laporan ini baik dari segi materi maupun penyajian. Untuk itu penyusun mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun.

Akhir kata penyusun berharap semoga laporan ini bermanfaat bagi penyusun sendiri khususnya dan pembaca pada umumnya.

(7)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

ABSTRAK ... ii

ABSTRACT ... iii

KATA PENGANTAR ... iv

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR TABEL ... vii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 1

1.3 Tujuan ... 2

1.4 Sistematika Laporan ... 2

BAB II DASAR TEORI 2.1Getaran Harmonik ... 3

2.2Jenis Getaran Teredam ... 4

2.2.1 Getaran Kurang Teredam (under-damped)... 5

2.2.2 Getaran Teredam Kritis(Critically-damped)…6 2.2.3 Getaran Teradam Lebih (Over-damped)………..7

BAB III METODOLOGI PRAKTIKUM 3.1 Peralatan dan Bahan ... 8

3.2 Prosedur Percobaan ... 8

(8)

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Gambar Amplitudo ke-n pada getaran yang teredam ... 5

Gambar 2.2 Respon osilasi Getaran Kurang Teredam (under-damped)………..5

Gambar 2.3 Respon osilasi Getaran Teredam Kritis (Critically-damped) ... 6

Gambar 2.4 Respon osilasi Getaran Teredam Lebih

(Over-damped)………...7

(9)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Amplitudo pertama dan kedua dengan redaman udara ... 10

Tabel 4.2 Amplitudo pertama dan kedua dengan redaman oli ... 10

Tabel 4.3 Amplitudo pertama dan kedua dengan redaman minyak ... 10

Tabel 4.4 Peluruhan logaritmik dengan redaman udara…11

Tabel 4.5Peluruhan logaritmik dengan redaman oli…….11 Tabel 4.6 Peluruhan logaritmik dengan redaman minyak.11

Tabel 4.7Hasil Perhitungan Rasio Redaman………….11 Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Koefisien Pegas…………12 Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Frekwensi Natural………12

(10)

(11)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Banyak hal berkaitan dengan getaran yang mudah ditemui di kehidupan sehari-hari. Getaran merupakan gerak bolak-balik yang melewati titik seimbang. Adanya gangguan dari luar menyebabkan terjadinya perubahan posisi dari titik setimbangnya. Sehingga untuk mengembalikan ke bentuk setimbang lagi diperlukan peredam getaran. Contoh benda yang mengalami getaran adalah pegas pada kendaraan atau disebut shock breaker. Dalam suatu pegas tersebut selalu memiliki konstanta pegas dimana hasil perbandingan massa benda yang mempengaruhi panjang pegas. Selain kostanta, pegas juga ration redaman yang dapat dimanfaatkan untuk mempercepat pegas kembali ketitik setimbang.

1.2 Perumusan Masalah

Sesuai dengan latar belakang diatas, maka rumusan masalah pada praktikum akustik dan getaran tentang getaran teredam kali ini adalah sebagai berikut.

a. Bagaimana menentukan Konstanta pegas dan rasio redaman pada suatu sistem pegas ?

b. Bagaimana membandingkan rasio redaman dari jenis damper yang digunakan ?

(12)

2

1.3 Tujuan

Berdasarkan rumusan masalah diatas maka tujuan dari praktikum akustik dan getaran tentang getaran teredam kali ini adalah sebagai berikut.

a. Menentukan Konstanta pegas dan rasio redaman pada suatu sistem pegas.

b. Membandingkan rasio redaman dari jenis damper yang digunakan.

c. Menentukan jenis peredaman dalam sistem pegas.

1.4 Sistematika Laporan

(13)

BAB II DASAR TEORI

2.1 Getaran Harmonik

Setiap gerak yang terjadi secara berulang dalam selang waktu yang sama disebut gerak periodik. Karena gerak ini terjadi secara teratur maka disebut juga sebagai gerak harmonik. Apabila suatu partikel melakukan gerak periodik pada lintasan yang sama maka geraknya disebut gerak osilasi/getaran. Bentuk yang sederhana dari gerak periodik adalah benda yang berosilasi pada ujung pegas. Karenanya kita menyebutnya gerak harmonis sederhana.

Dalam gerak harmonik terdapat beberapa besaran fisika yang dimiliki benda diantaranya yaitu, simpangan, amplitudo, frekuensi, perioda

(14)

4

2.2 Jenis Getaran Teredam

Getaran yang terdapat gaya penghambat yang pada akhirnya getaran itu akan berhenti. Gaya penghambat itu dikenal dengan gaya redam. Gaya redam merupukan Persamaan umum sistem dinamik orde 2:

……….………(3)

jika persamaan (2) dibandingkan dengan persamaan (3), maka didapatkan 2ξω0=c/m, dan ω0=√ sebagai frekwensi natural.Nilai rasio redaman dapat dicari dengan menggunakan rumus:

ξ =√

………..……(4)

Dimana δ merupakan peluruhan logaritmik yang direpresentasikan dengan persamaan di bawah ini :

=

………...(5)

n : bilangan bulat untuk menyatakan urutan amplitudo satu gelombang (1,2,3...)

(15)

5

Gambar 2.1 Gambar Amplitudo ke-n pada getaran yang teredam

Getaran teredam memiliki beberapa jenis, yaitu getaran kurang teredam (underdamped),getaran redaman kritis (criticallydamped), dan getaran terlampau redam (overdamped).

2.2.1 Getaran Kurang Teredam (under-damped)

Gambar 2.2 Respon osilasi Getaran Kurang Teredam (under-damped)

(16)

6

_√ ………..(6)

Sebenarnya tidaklah mungkin menentukan frekuensi dengan adanya redaman, sebab

gerak itu tidak periodik lagi. Jika redaman kecil, maka frekuensi tersebut akan mendekati frekuensi asli artinya gerak partikel tersebut bergetar harmonik.

2.2.2 Getaran Teredam Kritis(Critically-damped)

Gambar 2.3 Respon osilasi Getaran Teredam Kritis (Critically-damped)

(17)

7

2.2.3 Getaran Teradam Lebih (Over-damped)

Pada gerak terlampau redam tidak menggambarkan getaran periodik (gerakan bolak-balik), simpangan getaran akan berkurang atau sama sekali tidak bergerak tetap berada posisi kesetimbangan atau bisa dikatakan overshoot yang terjadi sangat kecil. Ini terjadi jika nilai rasio redaman lebih dari 1 (ξ >1)

(18)

(19)

BAB III

METODOLOGI PRAKTIKUM

3.1 Peralatan dan Bahan

Peralatan yang digunakan dalam melaksanakan percobaan ini adalah sebagai berikut.

1. Statif satu buah 2. Pegas satu buah

1. Pegas dipasang pada statif

2. Massa digantungkan di ujung pegas 3. Dihitung panjang pegas yang terbentuk. 4. Pegas ditarik 5cm kemudian dilepaskan.

5. Amplitudo pertama dan kedua pada coretan dicatat 6. Diulangi langkah yang sama sampai tiga kali.

7. Disambungkan pegas dengan osiloskop kemudia ditarik pegas dan dilepaskan.

8. Pada waktu yang sma disimpan data osilasi pada osiloskop.

9. Ditambahkan cairan oli dibawah beban pegas. 10. Pegas ditarik 5cm kemudian dilepaskan.

11. Amplitude pertama dan kedua pada coretan dicatat 12. Diulangngi langkah yang sama sampai tiga kali. 13. Disambungkan pegas dengan osiloskop kemudia

(20)

9

14. Pada waktu yang sama disimpan data osilasi pada osiloskop.

15. Ditambahkan cairan minyak dibawah beban pegas 16. Pegas ditarik 5cm kemudian dilepaskan.

17. Amplitude pertama dan kedua pada coretan dicatat 18. Diulangngi langkah yang sama sampai tiga kali. 19. Disambungkan pegas dengan osiloskop kemudia

ditarik pegas dan dilepaskan.

(21)

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisa Data

Pada praktikum akustik dan getaran tentang getaran teredam kali ini didapatkan beberapa data amplitudo pertama dan kedua dari geratan yang teredam dengan medium redaman yang berlainan antara antara lain udara, oli dan minyak. Berikut adalah data data hasil percobaan.

Tabel 4.1 Amplitudo pertama dan kedua dengan redaman udara

Pengambilan data ke- Amplitudo 1 (Cm) Amplitudo 2 (cm)

1 4 3.5

2 4.5 4.2

3 4 3.6

Tabel 4.2 Amplitudo pertama dan kedua dengan redaman Oli

1 4.2 3.4

2 4.5 3.6

3 4.5 3.5

Tabel 4.3 Amplitudo pertama dan kedua dengan redaman Minyak

1 3.3 2

2 3.5 2.6

3 3.4 2.9

(22)

13

Tabel 4.4 Peluruhan logaritmik dengan redaman udara Pengambilan data ke- Peluruhan Logaritmik (δ)

1 0.133531

2 0.068993

3 0.105361

(δ) Rata-rata 0.102628

Tabel 4.5 Peluruhan logaritmik dengan redaman oli Pengambilan data ke- Peluruhan Logaritmik (δ)

1 0.211309

2 0.223144

3 0.251314

Tabel 4.6 Peluruhan logaritmik dengan redaman minyak Pengambilan data ke- Peluruhan Logaritmik (δ)

1 0.500775

2 0.297252

3 0.159065

Setelah didapatkan data peluruhan logaritmik, kemudian dicari rasio redaman menggunakan persamaan 4, hasil dari perhitungan rasio redaman adalah sebagai berikut.

Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Rasio Redaman Jenis Redaman Rasio Redaman

Udara 0.036375

Oli 0.050736

MInyak 0.01634

Kemudian dihitung koefisien pegas dengan persamaan 1, dengan F dicari dengan persamaan newton pertama F=m.g, m adalah massa pegas sebesar 1 kg, dan g adalah percepatan grafitasi bumi sebesar 9.8 m/s sehingga

(23)

12

diperoleh F sebesar 9.8 N. berikut adalah data koefisien pegas.

Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Koefisien Pegas Jenis Redaman Koefisien Pegas (N/m)

Udara 2.481013

Oli 3.322034

MInyak 2.470588

Kemudian Dihitung Frekwensi Natural dengan persamaan ω0=√ , hingga diperoleh data sebagai berikut.

Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Frekwensi Natural Jenis Redaman Frekwensi Natural

(rad/s)

Udara 1.575123

Oli 1.822645

MInyak 1.57181

Selanjutnya adalah perhitungan konstanta redaman (C), yag dihitung menggunkan rumus 2ξω0=c/m, data hasil perhitungan nya adalah sebagai berikut,

Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Frekwensi Natural

Jenis Redaman Konstanta Redaman {c} Kg/s

Udara 0.11459

Oli 0.184947

(24)

13

Tabel 4.11 Data-data hasil Perhitungan

No Sistem k (Nm-1) ω0 (rad/s) (δ) ξ C Kg/s

Pada praktikum selaindiambil data amplitude pertama dan kedua jua diambil data bentuk getaran yang terjadi dengan menggunakan osiloskop. Berikut adalah grafik getaran yang terbentuk.

Gambar 4.1 Grafik Getaran dengan redaman udara

(25)

12

Gambar 4.2 Grafik Getaran dengan redaman minyak

Gambar 4.3 Grafik Getaran dengan redaman oli

(26)

13

4.2 Pembahasan

Dari data-data yang dipeloreh setelah dilakukan perhitungan rasio redaman (ξ), maka di peroleh nilairasio redaman dari ketiga system pegas dengan rasio redaman yang berbeda-beda yaitu udara, minyak dan oli masing-masing sebesar, 0.036, 0.05 dan 0.016. dari nilai reasi redaman tersebut maka ketiga system pegas tersebut dapat digolongkan sebagai jenis getaran underdamped, karena memiliki nilai rasio redaman yang kurang dari 1 (ξ<1). Selain dari data perhitungan rasio redaman, jenis getaran dari ketiga system pegas tersebut dapat dilihat dari bentuk plot grafik yang dihasilkan oleh osiloskop, yaitu pada gambar, 4.1, 4.2 dan 4.3. dari plot grafik tersebut jika dicermati merupakan bentuk grafik dari jenis getaran underdamped. Sehingga pada percobaan ini antara perhitungan dan grafik yang di plot mendapatkan sebesar 1,5 Pa.s, dan oli sebesar 3 x 10-2 Pa.s, jika diurutkan jenis fluida yag memiliki nilai viskositas paling besar adalah yang pertama minya, oli, kemudian udara adalah yang terkecil. Data viskositas tersebut dibandingkan degan data hasil perhitungan nilai redaman (c), dari ketiga system pegas dengan redaman yang berbeda-beda tersebut. yaitu udara, minyak dan oli masing-masing sebesar, 0.036, 0.05 dan 0.016. jika di urutkan yang teredam paling banyak adalah system pegas pada fluida oli kemudian minyak dan yang paling sedikit teredam adalah system pegas dengan redaman udara. Data hasil perhitungan ini tidak sesuai jika dibandingkan dengan nilai viskositas fluida redaman, seharusnya jika dibandingkan dengan data viskositas. Yang teredam paling banyak adalah system pegas dengan fluida

(27)

12

oli, karena oli memiliki viskositas paling kental disbanding kan fluida lain nya, kemudian minyak, dan yang teredam paling kecil adalah pada fluida udara. Hal tesebut terjadi karena spesifikasi fluida oli dan minyak yang digunakan sudah banyak berubah nilai viskosnya karena sudah berkali kali digunakan sehingga terjadi perbedaan. Selain itu juga kondisi ruang praktikum yang tidak tepat 20 derajat celcius pada saat dilakukan percobaan, sehingga nilai viskositas dari fluida yang digunakan tidak sama dengan nilai viskositas yang didapatkan.

(28)

13

Halaman ini sengaja dikosongkan

(29)

BAB V PENUTUP

5.1 Simpulan

Dari praktikum akustik dan getaran tentang getaran teredam yang telah dilakukan, dapat disimpulkan beberapa hal antara lain.

1. Jenis getaranteredam ada tiga antara lain getaran kurang teredam (underdamped), getaran teredam kritis (critical damped), dan getaran teredam lebih (over damped), dimana yang membedakan antara ketiganya adalah terletak pada rasio redaman nya.

2. Nilai viskositas dari sebuah fluida bila dipakai sebagai redaman dalam system getaran ternyata berbanding lurus dengan nilai rasio redaman, dimana bila viskositas suatu fluida semakin besar semakin besar pula rasio redaman yang dihasilkan pada sebuah system getaran.

5.1 Saran

Adapun saran yang dapat diberikan pada praktikum getaran teredam. Adalah instrument yang digunkanan dalam praktikum ini kurang memadahi sehingga praktikan agak kesulitan dalam pengambilan data selain itu juga menghasilkan error yang cukup tinggi, sebaiknya instrument praktikum diperbaharui lagi sehingga data hasil pengukuran

(30)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Anonim. Modul Percobaan P-4 Getaran Teredam. Surabaya. LaboratoriumAkustik JTF-FTI-ITS

(31)

12

LAMPIRAN

 Pembahasan Jurnal

Pengujian Prototip Suspensi Aktif Tegar (Robust) Model Seperempat Kendaraan

Sistem suspensi yang sering dijumpai pada berbagai kendaraan adalah sistem suspensi pasif. Sistem suspensi jenis ini mempunyai 2 komponen utama yaitu pegas dan peredam kejut (shockarbsorber). Sebagaimana telah diketahui, sistem suspensi pasif mempunyai kelemahan utama, yakni tidak mampu meningkatkan faktor kenyamanan dan faktor keamanan kendaraan secara bersamaan. Apabila kendaraan diharapkan mempunyai faktor kenyamanan yang baik, maka faktor keamanannya mesti sedikit dikorbankan. Sebaliknya bila suatu kendaraan diharapkan mempunyai faktor keamanan yang baik, maka faktor kenyamanannya mesti sedikit dikorbankan.

Para peneliti akhirnya mengusulkan suatu sistem suspensi yang dikenal dengan sistem suspensi aktif, yang mampu memperbaiki kinerja dari sistem suspensi pasif. Sistem suspensi aktif mampu memperbaiki faktor kenyamanan dan faktor keamanan kendaraan secara bersamaan. Sistem suspensi jenis ini diperoleh dengan jalan menambahkan komponen aktif (sebuah aktuator) pada sistem suspensi pasif yang telah dikenal luas. Pengujian terhadap prototip suspensi aktif tegar yang telah dibuat, dimaksudkan untuk mengetahui unjuk kerja dari sistem suspensi bersangkutan. Dalam pengujian yang dilakukan, akan dipelajari seberapa besar atenuasi percepatan vertikal yang terjadi pada massa sprung maupun massa unsprung kendaraan.

(32)

13

mempunyai amplituda sebesar 1,5 mm. Frekuensi eksitasi dari gangguan diubah-ubah mulai dari 1 Hz hingga 9 Hz.Untuk melihat performansi dari pengontrol yang diimplementasikan dalam pengujian ini, maka sebagai pembanding, selain dilakukan pengujian terhadap sistem suspensi aktif yang dibuat, akan dilakukan juga pengujian terhadap sistem suspensi pasifnya. Pengujian terhadap sistem suspensi pasif dilakukan dengan cara melepas stinger, melepas stopper mekanis, serta pengontrol tidak diaktifkan.

(33)

12

respon frekuensi, seperti terlihat pada gambar 5 sampai dengan gambar 8. Dari gambar 5 dan gambar 6 terlihat bahwa sinyal yang terukur pada komponen massa sprung tidak murni sinusoida. Hal itu menandakan bahwa sistem suspensi yang sedang dipelajari, pada dasarnya merupakan sistem yang tidak linier. Pada Gambar 7 terlihat bahwa

sistem suspensi aktif yang dibuat mampu

menurunkan/memperkecil percepatan vertikal yang terjadi pada komponen massa sprung, dalam rentang frekuensi 1 Hz sampai dengan 4 Hz. Pada rentang frekuensi 5 Hz sampai dengan 9 Hz sistem suspensi aktif memberikan harga percepatan vertikal massa sprung sedikit lebih besar dari sistem suspensi pasifnya. Sementara itu gambar 8 memperlihatkan sistem suspensi aktif yang dibuat, mampu meredam/menurunkan percepatan vertikal yang terjadi pada massa unsprung kendaraan dalam seluruh rentang frekuensi pengujian, terhitung mulai 1 Hz hingga 9 Hz.

 Aplikasi redaman :

shockbreaker pada kendaraan

Kegunaan dari shockbreaker ini adalah untuk meredam getaran sehingga jalannya kendaraan dapat memberikan kenyamanan pada penumpang. Energi gerak dari bagian yang bergetar diubah melalui gerakan menjadi energi panas.

(34)

13

Dengan Peredam

(35)

12

pada shockbreaker ini akan mengimbangi efek goyangan kendaraan atau mobil pada saat melewati jalan yang bergelombang. Selain itu shockbreaker juga membantu mengurangi efek saat menikung, pengereman, ataupun akselerasi. Pegas dan fluida kental yang terdapat pada shockbreaker kendaraan menimbulkan efek redaman terhadap gerak harmonik yang terjadi saat kendaraan terguncang. Redaman ini dibutuhkan agar kendaraan tidak berosilasi secara terus menerus.

 Aplikasi dari jenis geteran teredam critical-damped dan over-damped

a. over-damped sering diaplikasikan pada pintu di minimarket, dimana pintu dapat menutup sendiri secara perlahan, hal tersebut terjadi karena pada engsel pintu telah dipasang system pegas dengan menggunakan prisip over-damped.