Sidang Akadenik L994 lgs
April 1995
rQr 203
-
XErUe!8nN BAtrillMasa
:
[3 jan]Sila pastikan bahawa kertas soalan ini mengandungi SEMBILAN (?)
mukaiurat (ternrasuk Lampiran) yang bercetak sebelum anda
rnerraulakan peperiksaan ini.
Jawab SEUUA soalan. Semua soalan mesti dijawab di dilam
Bahasa Malaysia.
I27 t
rQK 2O3
1. Terangkan takrifan/konsep istilah-istilah berikut. Gunakan
ganbarajah jika perlu.
(a) Nisbah poisson
(b) Modulus kekuatan dan modulus kebingkasan bagi bahan (c) Hukun Hooke
(d) Formula Euler
(e) Teorem Momen-luas pertama dan Kedua
(5 narkah)
2. Tuliskan nota RINGKAS mengenai:
(a) Rekabentuk rasuk-rasuk prisrnatik (b) Ganbarajah Tegasan-Terikan
(1O narkah)
3. sebagai latihan amali pelajar-perajar ecr perlu metakukan beberapa ujikaji bagi nenentukan ciri-ciri bahan-bahan
tertentu dan juga bagi mengesahkan konsep-konsep yang telah
merekb perajari sewaktu kuliah, sebagai panduan, pelajar- perajar diberi jadual ciri-ciri mekanikal bahan-bahan kejuruteraan. (Jadual 1 - Lampiran).
(a) ujikaji pertama ialah ujian Tegangan. suatu bar, rogam
yang tidak diketahui, dengan garispusat 2 cm diberikan
pada pelajar-perajar. sewaktu nenjalani ujikaji, mereka rnendapati bar arah di bawah beban gokN. ranya mencapai beban maksirnurn 12okN, dan patah akhirnya pada beban
7OkN. Anggarkan:
(i) Tegasan tegangan pada titik alah;
(ii) Tegasan tegangan muktamad,.
(iii) Tegasan purata pada titik patah jika lelehen patah bergarispusat 1 cm;
(iv) Dengan menggunakan jadual yang diberi, kenalpasti bahan bagi bar tidak diketahui tersebut.
(8 markah)
(b) Di dalam ujikaji yanlt tain, bar bulat bergarispusat 3.5 cm digunakan. Pada kali ini, pelajar-pelajar diberitahu bahawa bahan bar ialah aloi aluminum. Dengan
$engandaikan bahan kenyal, apakah peratus pernanjangan yang disebabkan oleh tegangan paksi 4OkN.
(2 markah)
4. (a) Pada suhu bilik (2OoC) terdapat sela 0.5 mm antara hujung-hujung {qd A dan B (Rajah 1).
Tentukan:
(i) sutiu ':: {i.'.mana tegasan normal bagi rod keIuli
tahankai4t ialah o : - lsoMPai
(ii) panjang sebenar rod ]celuli tahankarat pada suhu
tersebut.
tis ,
Selang
(
iii)
(iv)
beberapa
tegasan panjang
waktu, suhu normal bagi sebenar rod
rQK 2O3
mencapai 14ooc, tentukan aluninun;
aluminum pada suhu tersebut.
A - alumirrium AA
:
2000 rnrtt2EA
:
70 GPa ctA = 23x10-6/"CB - kelu1i tahankarat AB
:
E00 mmzEB = 190 GPa crB=l8xl0-6/"C
(b)
naJrh
r
(5 narkah)
(i) Cari perubahan suhu yang diperlukan bagi
mengecutkan gegelang kuprum bagi membenarkan ia gelangsar kepada suatu gegelang keluIi ' Garispusat dalaman bagi gegelang kuprum ialah
l-5O mm dan garispusat luaran ialah 1.54 mm.
Bagi gegelang keIuIi, garispusat-garispusat
dalaman dan luaran ialah L4O mm dan 1-5O.O5 mm masing-masing. Kedua-dua gegelang mempunyai
lebar yang sama. Andaikan tiada tegasan pada arah lebar.
5.
(
ii)
Cari tegasan seragam lilitan bagi seE.iap gegelang.(Ef.t = z05GN/rn2i Ekop = 10oGN/rn2i okop=18xro-67oc;
(15 narkah)
(a) Tentukan (i) tork dan (ii) tegasan ricih minimum yang sepadan bagi aci bulat geronggang dengan garispusat luar 50 mm dan garispusat dalam 40 mm yang dikenakan tork nenghasilkan tegasan ricih maksinun eo MN/n2 bagi bahan.
(10 narkah)
(b) Suatu rasuk keluli berbentuk rTt diperkuat dengan bolt
pada dua kayu oak seperti di dalam RaJah 2. Suatu momen
Lentur M = 5okN.n dikenakan pada rasuk komposit tersebut. Tentukan (i) tegasan maksimun di dalam kayu dan (ii) tegasan di dalarn keluli sepanjang pinggir atas.
Modulus kekenyalan bagi kayu ialah 12.5GPa dan bagi kelu}i 2oOGPa.
200 mm
-L
20 mmT
I I300 mm
I I I I .^[,
l--"----1
20iF"-*-t
mnReJrh 2
131
(1O narkah)
rQK 2O3
5. Perhatikan rasuk prisnatic (W250 x 67) AB seperti di dalam Rajah 3.
(a) Lukiskan gambarajah-ganbarajah ricih dan momen lentur bagi rasuk dan beban yang ditunjukkan serta tentukan lokasi dan rnagnitud momen lentur maksimurn.
Tentukan tenaga terikan bagi rasuk prisnatik dengran mengambil kira hanya kesan tegasan-tegasan nornal
disebabkan oleh lentur.
E : 2OOGPa dan I : 103.2 x tO-6m4.
nrjrb
3(b)
t-n
(15 narkah)
7. suatu tiang berhujung cemat kering udara Douglas fir 2.s m panjang mempunyai keratan rentas segiempat tepat. Andaikan
f, = 13GPa, kekuatan kenyal = 44 MPa, oall = 12Mpa.
Tentukan:
(a) Nisbah kelangsin€tan.
(b) Beban lengkok Euter.
(c) Nisbah tegasan paksi dibawah tindakan beban lengkokan dengan kekuatan kenyal. bahan.
(d) Beban rnaksimum bagi tiang menyokong dengan faktor keselanatan 2.5.
(e) Saiz-saiz keratan rentas jika tiang boleh menyokong dengan selamat beban 100kN dan 2OOkN. (Guna Z.S faktor
keselamatan) .
(10 markah)
8. (a) Nyatakan dan terangkan dengan ringkas konsep ketumpatan
tenaga-terikan.
(3 narkah)
(b) Tentukan modulus kebingkasan bagi
(i) Aloi Aluminum 201"4-T6 ! E = 75GPa, 6y = 4OOMPa.
(ii) Aloi Titanium 3 E - 114GPa, oy : 825MPa.
(iii) Keluli struktur ASTM A-36 : E : 2OOGPa,
oy : 250MPa.
(3 narkah)
1&3
IQK 2O3
(c) Suatu rod AB bergarispusat 5 nm dengan panjang L = 3'5 m diperbuat daripada aloi aluminum (oy = 32Ol4Pa dan E =
72GPal. Jika beban paksi P dikenakan, rod mengalami tenaga terikan lOJ. Tentukan faktor keselamatan bagi rod dengan pertirnbangkan ubahbentuk kekal'
(4 narkah)
^I
7
iFI (h{
mz
-J
l':1
{
ril a).'
ln 7fr
lz iz
i'zla\
t7l-'
It
l-lmlF
l2':l- t6
o^.
-aa *, L!
^Jr\-^.,
€E:l 3 *7
3
t
?;:; <i€
*_:Y ' ;=
7(-
<tr ni
== 6: =
(T
-l i<
€ri=1., zqa.
0qo 5rja2,t
-OO i o -at Oe aoc
=*='q
: oi
j -l
\o I
r-r{idY, xxxxxlxlxxxx
Y sEsF
.9*ia.oxxl*1"""Ee- A €a€€
--5-l---II I
p xxxxxxxxxxxx ru,- i o, o.8 S U U S U DL:la,__!3=xxl3eI
->-;-;-_l-ra.o.Qr??CrCo 3re. I ''
I
NF--::-::-:\JQP -*l^ i o ^ O
'a-- xxxxxxxxxxxx CtJN.r-*av{\c>', ,JrtJiE tilq^E;+!=C
i:tF!!B _*l o* = = -,
q3eccoooEq?" ,), :, ,t, .), ,.t J, ,-t, J J, .- ,,. .;, 9"ld t^ A.a:.;i - :
;i;ii F;F; a i€gE
i;6€
?; ' ;3
d, ,tE F;
a;6x=I-+i'r d9i.= cit:g
3ngg9ei.Fq q P? e-€ x
2."cjoJ3
3
???,,-ii55EeEs
tJ .J- ?r
-l.j=-f.Jt9{.J{-sN
;!35::E53g3E
o
o
v.
:
353 ;;sBHc!dggEgg
gSOO
VrlJ=H
X><H= I i | | I 9-* Hu
v-ru gauro CO
\, !t9Ca
t9 tg
aa!{
AA
tli --&tl
II
| frgHErll
i'J q {-lC\
IJ F- NJ
ttil,t C\ Cla A
U,{<>
XXX
XXX
IFHt> .o lExt.ct
I r-{ tu
llc o I> qt lz
oooooOOO0Oooooo
13s
le.{
IE
lFlH
