Studi Eksperimental dan Analisa Respon Mekanik Knalpot Komposit Bahan Polymeric Diperkuat Serat BKS Akibat Impak Jatuh Bebas

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Proses-Proses Produksi

Banyak proses dapat dipergunakan untuk menghasilkan sebuah produk yang

memeiliki bentuk,ukuran dan memiliki kualitas permukaan tertentu. Menurut

Agus Sutanto, proses manufaktur (atau dalam buku ini disebut juga proses

produksi) tersebut dapat dibagi atas 8 (delapan) kelompok besar yaitu:

1. Proses pengecoran (Casting processes)

2. Proses pembentukan (Forming processes)

3. Proses pemesinan (Machinning proceses)

4. Proses produksi polimer (Polymer processing)

5. Proses metalurgi serbuk (Powder metalurgy)

6. Proses penggabungan (Joining processes)

7. Proses penyelesaian akhir seperti heat treatment dan surface treatment

(Finishing Processes)

8. Proses perakitan (Assembly Processes)

2.1.1 Proses Produksi Polymer

Polimer atau dikenal sebagai plastik oleh kebanyakan orang adalah

material non logam yang terdiri dari molekul-molekul yang menyertakan

rangkaian satu atau lebih dari satu unit monomer. Polimer memiliki sifat yang

khas dibandingkan material lain yaitu polimer jauh lebih ringan, tahan korosi,

cukup kuat, murah dan mudah di bentuk menjadi bentuk komplek. Dengan sifat

ini banyak produk dibuat dengan memakai material polimer sebagai subtitusi

bahan logam.

Tipe polimer secara garis besar dapat dibedakan antara polimer

termoplastik, polimer termoset dan polimer elastomer. Polimer termoplastik

bersifat lunak dan viskos (viscous) pada saat dipanaskan dan menjadi keras dan

kaku (rigid) pada saat di dinginkan secara berulang-ulang. Sedangkan polimer

termoset hanya melebur pada saat pertama kali di panaskan dan selanjutnya

mengeras secara permanent pada saat didinginkan.polimer jenis elastomer,

Umumnya produk dengan bahan polimer dibuat dengan menggunakan proses

cetak tekan (injection molding), ekstruksi (proses ditekan panas melalui sebuah

orifice), Blow molding (diekstruksi membentuk pipa kemudian ditiup di dalam

cetakan) ataupun thermoforming (lembaran polimer yang dipanaskan ditekan

kedalam suatu cetakan ).

2.2 Komposit

Komposit adalah penggabungan dari bahan yang dipilih berdasarkan

kombinasi sifat fisik masing-masing material penyusun untuk menghasilkan

material baru dengan sifat baru dan unik dibandingkan dengan sifat material dasar

sebelum dicampur dan terjadi ikatan permukaan antara masing-masing material

penyusun.

Komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari logam, kekakuan

jenis (modulus Young/density) dan kekuatan jenisnya lebih tinggi dari logam.

Beberapa lamina komposit dapat ditumpuk dengan arah orientasi serat yang

berbeda, gabungan lamina ini disebut sebagai laminat.

Matriks, umumnya lebih ductile tetapi mempunyai kekuatan dan rigiditas

yang lebih rendah. Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan

penguat yang digunakannya, yaitu:

1. Fibrous Composite (Komposit Serat). Merupakan jenis komposit yang

hanya terdiri dari satu laminat atau satu lapisan yang menggunakan

penguat berupa serat / fiber. Fiber yang digunakan bisa berupa glass fibers,

carbon fibers, aramid fibers (poly aramide), dan sebagainya. Fiber ini bisa

disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga

dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman.

2. Laminated Composite (Komposite Laminat). Merupakan jenis komposit

yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan

setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri.

3. Particulate Composite (Komposit Partikel). Merupakan komposit yang

menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara

Keunggulan komposit dapat dilihat dari sifat bahan pembentuknya serta

ciri-ciri komposit itu sendiri, antara lain:

1. Bahan ringan, kuat dan kaku;

2. Struktur dapat berubah mengikuti perubahan keadaan sekitar;dan

3. Unggul dalam sifat–sifat bahan teknis yang dibutuhkan, kekuatan

yang tinggi, keras, ringan serta tahan terhadap benturan.

Skema struktur komposit diperlihatkan pada Gambar 2.1 sebagai berikut :

Gambar 2.1 Skema Struktur Komposit [4]

Ada dua hal yang perlu diperhatikan pada komposit yang diperkuat agar

dapat membentuk produk yang efektif, yaitu:

a. Komponen penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi

daripada komponen matriksnya.

b. Harus ada ikatan permukaan yang kuat antara komponen penguat dan

matriks.

Bila peningkatan kekuatan menjadi tujuan utama, komponen penguat

harus mempunyai aspek rasio yang besar, yaitu rasio panjang/diameter harus

tinggi, sehingga beban diteruskan melintasi titik perpatahan potensial.Jadi, batang

baja ditanamkan dalam konstruksi beton. Demikian pula, serat gelas

dikombinasikan dengan resin, menghasilkan plastik yang diperkuat serat (RFP ).

Jelas bahwa bahan penguat merupakan komponen yang lebih kuat dan

memikul beban.Selain itu bahan penguat harus memiliki modulus elastisitas yang Komposit

Komposit Partikulat

Partikel Besar

Dispersi

Komposit Serat

Berlanjut

Tidak Berlanjut

Komposit Struktur

Lapisan

lebih tinggi. Di samping itu, ikatan antara matriks dan bahan penguat sangat kritis,

karena biasanya beban diteruskan dari matriks ke serat atau batang.

Agar bahan penguat dapat memikul beban, penguat harus memiliki

modulus Young yang lebih tinggi daripada matriks. Modulus elastisitas plastik

yang diperkuat serat, EFRP dapat dihitung dari fraksi volume rata-rata bila semua

serat sejajar dengan arah beban.

Tegangan geser setara juga timbul pada permukaan antara serat penguat

dan matriks plastik di sekitar nya.Pada hal ini tegangan geser ditahan oleh ikatan

kimia. Tegangan geser antar permukaan penting diperhatikan bila serat tidak

kontinu. Bila serat putus, tegangan secara otomatis mencapai nol pada ujung serat,

dan beban dialihkan ke matriks. Transfer berlangsung melalui tegangan geser

pada permukaan antara. Tegangan geser pada ujung serat sangat tinggi, dan

matriks yang lebih lemah harus memikul beban lebih ini.Oleh karena itu, serat

yang panjang dan kontinu sangat baik untuk komposit yang harus menanggung

beban. Serat halus dalam jumlah banyak lebih baik daripada serat kasar dalam

jumlah kecil, karena semakin halus serat semakin luas permukaan antara yang

dapat menanggung beban geser dan semakin kecil kemungkinan bahwa serat

menyebabkan kecacatan pada matriks. Akhirnya, matriks yang ulet lebih mudah

menyesuaikan diri dengan konsentrasi tegangan pada ujung serat dibandingkan

dengan matriks rapuh.

Karena komposit polimer ringan, bahan ini menarik perhatian ahli desain.

Meskipun komposit memiliki kekuatan tarik Su yang lebih rendah daripada logam,

rasio kekuatan/kerapatan, Su /ρ, tinggi.Namun, fungsi penguat pada beban tarik dan beban tekan berbeda.Pada kompresi, rasio modulus elastisitas/kerapatan, E/ρ, merupakan criteria desain yang lebih baik.

Pembuatan komposit serat membutuhkan ikatan permukaan yang kuat

antaraseratdan matrik. Selain itu matrik juga harus mempunyai kecocokan secara

kimia agar reaksi yang tidak diinginkan tidak terjadi pada permukaan kontak

antara keduanya. Untuk memilih matrik harus diperhatikan sifat-sifatnya antara

lain seperti tahan terhadap panas, tahan cuaca yang buruk dan tahan terhadap

goncangan yang biasanya menjadi pertimbangan dalam pemilihan material

komposit ada dua macam yaitu thermoplastik dan termoset. Termoplastik adalah

jenis plastik yang dapat didaur ulang, yaitu jika dipanaskan lagi memiliki sifat

plastis sehingga dapat dicetak lagi. Sebaliknya termosetjika dipanaskan akan

langsung mengeras dan menjadi arang, sehingga tidak dapat didaur ulang.

2.2.1 Proses Pembuatan Produk Komposit Matriks

Menurut Siswo, bahan polymer memiliki keunggulan daripada bahan

logam dan ceramic yakni lebih liat juga lebih murah tetapi juga memiliki

kekurangan antara lain kurang kuat, kurang baik terhadap suhu tinggi juga kurang

sesuai digunakan untuk menanggung beban tinggi. Oleh sebab itu sifat bahan

polymer ini harus diperbaiki lagi. Salah satu metode yang digunakan adalah

dengan mencampurkan bahan serat kedalamnya, yaitu dengan menjadikannya

komposit. Berbagai macam proses pembuatan produk komposit matriks polymer:

1. 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 diperlihatkan pada Gambar 2.2. Bahan yang digunakan serat kaca sebagai

tulangan dan poliester resin sebagai matriksnya. Kebanyakan produk yang

dihasilkan adalah badan boat, sampan, tangki air, dan sebagainya.

Gambar 2.2 Cara Hand Lay Up [12]

2. Cara Semprot/Semburan

Semprotan/semburan dilakukan secara serentak dengan campuran serat

yang tak beraturan, biasanya serat kaca dan resin keatas permukaan mal

menggunakan alat penyemprot (spray gun) dengan tekanan yang sesuai. Roller

juga dipergunakan untuk meratakan dan mengeluarkan udara yang terperangkap,

Gambar 2.3 Cara Semprot/Semburan [12]

3. Cara Kantong Vakum (Vacuum Bag)

Melalui cara ini cairan komposit resin dan cetakan dimasukan kedalam

kantong atau membran yang lentur kemudian bagian dalam kantong dikeluarkan

dengan cara divakum, diperlihatkan Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Cara Kantong Vakum (Vacuum Bag) [12]

Ini menyebabkan tekanan atmosfir dari arah luar menekan kantong atau

membran secara seragam keatas resin komposit yang basah ini. Tekanan kerja

sekitar 383 kPa.

4. 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 2.5.

Gambar 2.5 Cara Kantong Tekanan (Pressure Bag) [12]

5. Cara Autoklaf

Tekanan yang diberikan dapat mencapai 1380 kPa, diperlihatkan pada Gambar 2.6

(a) dan (b).

Gambar 2.6 (a) dan (b) Cetakan Autoklaf [12]

Umumnya produk yang dihasilkan dengan standar aeronautical

dipergunakan antara lain untuk komponen struktur pesawat terbang (bagian ekor

dan sayap), mobil racing F1 dan raket tenis.

6. Cara Cetakan Suntik (Injection Moulding)

Metode suntikan sesuai untuk produksi masal tetapi hanya untuk

komponen kecil. Cara ini dapat menghemat tenaga kerja selain juga lingkungan

kerja yang bersih dan terjamin keselamatan kerja. Cara ini merupakan

penggabungan antara metode suntuk dan juga dibantu dengan alat vakum

(Gambar 2.7). produk yang dihasilakn banyak digunakan untuk komponen

otomotif dan tempat duduk kereta api.

Gambar 2.7 Cara Cetakan Suntikan (Injection Moulding) [12]

7. Cara Pultrusi (Pultrusion)

Pultrusi merupakan teknik pemprosesan istimewa yang menggabungkan

serat penguat dan resin matriks dalam alat yang sesuai untuk menghasilkan profil

penguatan dengan ketahanan membujur yang baik. Serat ditarik keluar melalui

rendaman resin juga melalui pewarna yang dipanaskan, seperti diperlihatkan

Gambar 2.8. Proses ini merupakan cara yang cepat dan ekonomis dimana

kandungan resin dan serat dapat diatur takarannya sesuai dengan yang diinginkan.

Sifat struktur juga sangat baik karena profil yang dihasilkan mempunyai serat

dihasilkan adalah sambungan yang digunakan dalam struktur jembatan, tangga,

dan sebagainya.

Gambar 2.8 Proses Pultrusi (pultrusion) [12]

2.3 Knalpot

Knalpot merupakan alat untuk mereduksi kebisingan pada kendaraan.

Knalpot yang dipasang pada kendaraan mempunyai banyak macam dan jenis serta

ukuran. Masing– masing pabrik knalpot merancang sedemikian rupa bentuk dan

modelnya, sehingga sesuai dengan jenis kendaraan dan tipe kendaraan yang

dipesan oleh pabrik pemesanannya.

2.4 Material Komposit Penyusun Knalpot 2.4.1 Resin

Resin dalam penggunaan yang paling spesifik dari istilah adalah sekresi

hidrokarbon banyak tanaman, terutama jenis konifera pohon. Resin yang dinilai

untuk sifat kimia dan menggunakan terkait, seperti produksi pernis, perekat dan

glazing agent makanan. Mereka juga dihargai sebagai sumber penting bahan baku

untuk sintesis organik, dan sebagai konstituen dari dupa dan parfum. Resin

tanaman memiliki sejarah yang sangat panjang yang didokumentasikan di Yunani

kuno oleh Theophrastus, di Roma kuno oleh Pliny the Elder, dan terutama dalam

resin yang dikenal sebagai kemenyan dan mur, dihargai di Mesir kuno. Zat ini

yang sangat berharga, dan diperlukan sebagai dupa dalam beberapa ritual

keagamaan. Amber adalah resin fosil keras dari pohon-pohon tua.

Polyester resin BQTN 157-EX merupakan material polimer kondensat

organik gabungan dengan alkohol multiple atau gugus fungsi hidroksi, dan

polycarboxylic yang mengandung ikatan ganda. Tipikal jenis polyol yang

digunakan adalah glycol, seperti ethylene glycol. Sementara asam polycarboxylic

yang digunakan adalah asam phthalic dan asam maleic adapun jenis polyester

resin yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 2.9.

Gambar 2.9 Resin Unsaturated Polyester BQTN-157 EX

Polyester resin tak jenuh adalah jenis polimer thermoset yang memiliki

struktur rantai karbon yang panjang. Matrik yang berjenis ini memiliki sifat dapat

mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan

ketika proses pembentukan. Struktur bahan yang dihasilkan berbentuk crosslink

dengan keunggulan daya tahan yang lebih baik terhadap jenis pembebanan statik

dan impak. Hal tersebut disebabkan oleh molekul yang dimiliki bahan dalam

bentuk rantai molekul raksasa, atom-atom karbon yang saling mengikat satu

dengan lainnya mengakibatkan struktur molekulnya menghasilkan efek

peredaman yang cukup baik terhadap beban yang diberikan data karakteristik

mekanik bahan polyester resintak jenuh seperti terlihat pada Tabel 2.1 [6].

Sifat mekanik Satuan Besaran

Berat Jenis (ρ) Mg.m-3 1,2 s/d 1,5

Modulus Young ( E) GPa. 2 s/d 4,5

Kekuatan Tarik (σT) (MPa) 40 s/d 90

Umumnya resin thermosetting digunakan yang berpolimerisasi dengan

mencampur dengan bahan pengawet (katalis polimerisasi) pada suhu kamar dan

tekanan normal. Resin yang ditunjuk oleh analogi dengan resin tanaman, tetapi

monomer sintetis untuk membuat plastik polimer. Yang disebut resin sintetis yang

digunakan meliputi resin polystyrene, resin poliuretan, resin epoxy, polyester resin

tak jenuh, resin akrilik dan resin silikon.

Metode yang paling sederhana dalam pembentukan komposit polyester

resin tak jenuh adalah gravity casting di mana resin dituangkan ke dalam cetakan

dan terbentuk ke dalam semua bagian oleh gravitasi. Bila dua bagian resin

dicampur, gelembung udara cenderung terjadi di dalam cairan,hal tersebut dapat

dihilangkan dalam ruang vakum. Casting juga bisa dilakukan di ruang vakum

(bila menggunakan cetakan terbuka) untuk menghindari terbentuknya gelembung,

atau dalam panci tekanan. Penekanan pada cetakan dan/atau gaya sentrifugal

dapat digunakan untuk membantu mendorong cairan resin ke dalam semua bagian

dari cetakan. Cetakan juga dapat digetarkan untuk mengusir gelembung.

Resincasting adalah metode pengecoran plastik di mana cetakan diisi

dengan resin sintetik cair, yang kemudian mengeras. Bahan dan metode ini

banyak digunakan untuk membuat prototipe industry, produksi mainan, model,

dan action figure, serta produksi perhiasan skala kecil. Resin sintetis untuk proses

tersebut adalah monomer untuk membuat polimer thermosetting plastik. Selama

proses pengaturan, monomer berpolimerisasi cair ke dalam polimer, sehingga

mengeras menjadi solid.

2.4.2 Serat Batang Sawit

Menurut Rahmadhani, kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq) yaitu

merupakan tumbuhan dari ordo : Palmales, family : Palmaceae, sub family :

Cocoideae. Tumbuhan ini termasuk tumbuhan monokotil dengan ciri-ciri tidak

memiliki kambium, pertumbuhan sekunder, lingkaran tahun, sel jari-jari, kayu

awal, kayu akhir, cabang, mata kayu. Pertumbuhan dan pertambahan diameter

batang berasal dari pembelahan secara keseluruhan dan pembebasan sel pada

jaringan dasar parenkim serta pembesaran serat dari berkas pembuluh. Batang

tahun, ketinggian 9-12 meter dan diameter 45-65 cm yang di ukur pada ketinggian

1,5 meter dari permukaan tanah. Jika tanaman telah mencapai dari 12 meter sudah

sulit untuk dipanen, maka pada umumnya tanaman di atas 25 tahun sudah

diremajakan. Batang kelapa sawit memiliki jaringan parenkim dan serat.

Dewasa ini, pemanfaatan limbah batang kelapa sawit banyak digunakan

orang khususnya mahasiswa untuk penelitian material sebagai pengisi atau

penguat matriks dalam pembentukan komposit.

Komponen-komponen yang terkandung dalam kayu kelapa sawit adalah

selulosa, lignin, parenkim, air, dan abu dan pati [13]. Kandungan parenkim dan air

meningkat sesuai dengan ketinggiannya. Tingginya kadar air menyebabkan

kestabilan dimensi batang kelapa sawit rendah. Parenkim pada bagian atas pohon

mengandung pati hingga 40 % ini menyebabkan sifat fisik dan mekanik batang

kelapa sawit juga rendah, yaitu mudah patah, retak dan mudah diserang rayap

[13]. Kerapatan kayu batang kelapa sawit berkisar dari 0,2 g/ml sampai 0,6 g/ml

dengan kerapatan rata-rata 0,37 g/ml. Persentase kandungan dari kayu kelapa

sawit dapat dilihat pada Tabel 2.2

Tabel 2.2 Persentase Komponen-Komponen Kayu Kelapa Sawit

Komponen Kandungan %

*Sumber data: Rahmadhani Banurea (2011)

Nilai modulus elastisitas batang berkisar antara 19273,7-45957,1 kg/cm2

dengan rata-rata sebesar 29704,4 kg/cm2. nilai kekuatan tarik sejajar serat batang

berkisar antara 104,8-344,6 kg/cm2 dengan rata-rata sebesar 177,6 kg/cm2. nilai

kekuatan tekan sejajar serat berkisar antara 38,8-141,8 kg/cm2 dengan rata-rata

2.4.3 Katalis

Katalis merupakan bahan kimia yang digunakan untuk mempercepat

proses reaksi polimerisasi struktur komposit pada kondisi suhu kamar dan tekanan

atmosfir.Jenis katalis yang digunakan adalah jenis Methyl Ethyl Keton Peroksida

(MEKPO), seperti diperlihatkan pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Katalis Mekpo

2.5 Pengujian Komposit

2.5.1 Uji Impak Jatuh Bebas

Uji standard yang dikenal saat ini diadopsi dari: SNI (Standar Nasional

Indonesia) 09-1811-1998 9 (Indonesia); JIS (Japanese Industrial Standard) T

8131-1977 (Jepang); ANSI (American National Standards Institute) Z 89.1-1997

(Amerika), dimana menggunakan test rig jatuh bebas yang dalam penelitian ini

digunakan alat uji impak jatuh bebas.

2.5.2 Gerak Jatuh Bebas

Benda jatuh tanpa kecepatan awal (vo = nol). Semakin ke bawah gerak

benda semakin cepat.Percepatan yang dialami oleh setiap benda jatuh bebas selalu

sama, yakni sama dengan percepatan gravitasi bumi (a = g) (besar g = 9,8 ms-2

dan sering dibulatkan menjadi 10 ms-2).

Jika benda jatuh ke bumi dari ketinggian tertentu relatif lebih kecil

dibandingkan dengan jari-jari bumi, maka benda mengalami pertambahan

kecepatan dengan harga yang sama setiap detik. Hal ini berarti bahwa percepatan

ke bawah benda bertambah dengan harga yang sama dan jika sebuah benda

tersebut ditembakkan keatas kecepatannya berkurang dengan harga yang sama

setiap detik dengan perlambatan kebawahnya seragam.

Menurut Khurmi R.S, untuk menentukan kecepatan benda jatuh bebas

setiap detik akan diperoleh pendekatan seperti yang terlihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3. 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

Dari data Tabel 2.3 dapat digambarkan sebuah grafik hubungan antara

kecepatan dan waktu yang juga merupakan sebuah persamaan garis lurus seperti

Gambar 2.12 Grafik hubungan v – t

Jika hambatan udara diabaikan maka gerak benda jatuh bebas tersebut dapat

dihitung dengan percepatan seragam melintas melalui sebuah garis lurus, sehingga

percepatan diganti dengan percepatan gravitasi g. Untuk gerakan ke bawah nilai

percepatan identik dengan nilai positif dari gravitasi (+ g; yang berarti

percepatan), dan untuk gerakan ke atas nilai percepatan identik dengan nilai

positif dari gravitasi (-g; yang berarti perlambatan).

2.5.3 Gerak Lurus

Perpindahan adalah sebuah perubahan kedudukan ini merupakan besaran

vektor yang memiliki jarak dan arah.Percepatan dapat didefinisikan sebagai laju

perubahan kedudukan terhadap waktu. Ini juga merupakan besaran vektor yang

memiliki jarak, arah, dan waktu.

Percepatan seragam yang dimiliki partikel yang bergerak dengan

kecepatan konstan pada lintasan lurus atau dimiliki partikel yang melintasi

perpindahan yang sama dalam selang waktu yang sama berturut-turut walaupun

kecilnya perubahan waktu. Satuan perpindahan dapat diukur dengan meter (m),

dan kecepatan dapat diukur dalam meter /detik (ms-2), sedangkan percepatan

diukur dalam meter/detik kuadrat (ms-2) Persamaan gerak lurus percepatan

seragam dapat dijelaskan pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13 Diagram kecepatan – waktu

Perpindahan digambarkan dengan luas daerah dibawah grafik kecepatan – waktu.

a

maka diperoleh jarak perpindahan sebesar



2



0.t 1₂.at

kecepatan diperoleh dengan persamaan (2.5).

h g

V  2 . ... (2.5) Dimana:

v = kecepatan benda jatuh bebas, (m/s).

g = gaya grafitasi, (m/s2).

h = ketinggian jatuh benda, ( m).

2.5.4 Momentum dan Impuls

Momentum dan Impuls adalah sebagai satu kesatuan karena momentum

momentum dan Impuls bila memiliki satuan Sistem Internasional(SI) sama atau

juga dimensi sama seperti terlihat pada Gambar 2.14.

Gambar 2.14 Hubungan Momentum dan Impuls

Sebuah benda bergerak dikatakan mempunyai momentum yang

dinyatakan dengan hasil kali massa dengan kecepatan benda tersebut. Hal ini

dapat dinyatakan dengan persamaan (2.6).

v m

M  . _{... (2.6)}

Dimana:

M = momentum, (kg.m/s).

m = massa, (kg).

v = kecepatan, (ms-2).

Impuls sebuah gaya konstan adalah hasil kali gaya dengan selang waktu

yang diperlukan, ini dapat dinyatakan dalam persamaan (2.7).

t F

I  . ... (2.7)

Dimana:

I = impuls

F = gaya (N)

t = waktu (s)

2.5.5 Gaya dan Energi Impak

Gaya impak dapat diperoleh dengan mensubstitusi persamaan (2.6) dengan

persamaan (2.7), sehingga besar nilai gaya dapat dinyatakan dengan persamaan

t v m

F  . ... (2.8)

Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha/kerja.

Hukum kekekalan energi menjelaskan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan

dimusnahkan. Salah satu bentuk energi mekanik adalah energi kinetik dan energi

potensial.Energi kinetik (Ek) adalah energi yang dimiliki oleh benda berdasarkan

gerakan benda. Nilai energi kinetik dapat dihitung dari pergerakan awal benda

dari kecepatan awal (vo) ke kecepatan perubahan benda (v1), yang ditentukan

Energi potensial (Ep) adalah energi yang dimiliki oleh benda berdasarkan

kedudukan (ketinggian).Besarnya energi potensial dapat dihitung dengan

persamaan (2.10).

gaya reaksi yang sama dengan yang arah berlawanan. Gaya tersebut akan diterima

sama rata oleh setiap molekul pada bidang penampang batang tersebut. Jadi

tegangan adalah suatu ukuran intensitas pembebanan yang dinyatakan oleh gaya

dan dibagi oleh luas di tempat gaya tersebut bekerja. Tegangan ada

sudut yang tegak lurus pada bidang ditempat bekerjanya gaya disebut tegangan

langsung. Pada pembebanan tarik akan terjadi tegangan tarik maka pada beban

tekan akan terjadi tegangan tekan. Biasanya dinyatakan dalam bentuk persentasi

atau tidak dengan persentasi.Besarnya tegangan menunjukkan apakah bahan

tersebut mampu menahan perubahan bentuk sebelum patah.Makin besar tegangan

suatu bahan maka bahan itu mudah dibentuk Maka, rumus tegangan seperti

terlihat pada persamaan (2.11).

... (2.11)

Dimana:

σ = Tegangan (N/m2

)

F = gaya (Newton)

Ao = luas penampang awal (m2)

2.5.7 Regangan

Regangan adalah suatu bentuk tanpa dimensi untuk menyatakan perubahan

bentuk.Biasanya dinyatakan dalam bentuk persentasi atau tidak dengan

persentasi.Besarnya regangan menunjukkan apakah bahan tersebut mampu

menahan perubahan bentuk sebelum patah. Makin besar regangan suatu bahan

maka bahan itu mudah dibentuk, maka rumus regangan dapat dilihat pada

persamaan (2.12).

ε = _{... (2.12)}

Dimana:

ε= Regangan

L0 = panjang mula-mula (mm)