Getaran Mekanik

Getaran Bebas

Getaran bebas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent), dan jika ada gaya luas yang bekerja. Sistem yang bergetar bebas akan bergerak pada satu atau lebih frekuensi naturalnya, yang merupakan sifat sistem dinamika yang dibentuk oleh distribusi massa dan kekuatannya. Semua sistem yang memiliki massa dan elastisitas dapat mengalami getaran bebas atau getaran yang terjadi tanpa rangsangan luar.

Sistem Massa Pegas

Prinsip D’Alembert

Suatu sistem dinamik dapat diseimbangkan secara statik dengan menambahkan gaya kayal yang dikenal dengan gaya inersia, dimana besarnya sama dengan massa dikali percepatan dengan arah melawan melawan arah percepatan.

Penyusunan persamaan diferensial gerak (PDG)

Jawab Persamaan Diferensial Gerak

Setiap benda dapat bergetar bebas, jika benda tersebut mempunyai massa (m) dan kekakuan (k) dengan frekuensi pribadi (w_n)

Contoh pada sistem massa-balok

Balok ditumpu sederhana

Balok Kantilever

Balok ditumpu pegas

Statika Pegas

Statika Pegas

Pegas apabila diberi beban akan mengalami perpendekkan/ lendutan, berdasarkan hukum aksi-reaksi, maka beban yang diberikan pada pegas sebanding dengan besarnya lendutan dikali dengan konstanta pegas.

Sistem Pegas Ekivalen

• Pegas disusun secara paralel

• Pegas disusun secara seri

Pengertian Getaran Mekanik

Pengertian Getaran

Getaran adalah gerakan bolak-balik dalam suatu interval waktu tertentu. Getaran berhubungan dengan gerak osilasi benda dan gaya yang berhubungan dengan gerak tersebut. Semua benda yang mempunyai massa dan elastisitas mampu bergetar, jadi kebanyakan mesin dan struktur rekayasa (engineering) mengalami getaran sampai derajat tertentu dan rancangannya biasanya memerlukan pertimbangan sifat osilasinya.

Pentingnya Belajar Getaran Mekanik

—        Salah satu tujuan belajar getaran adalah mengurangi efek negatif getaran melalui desain mesin yang baik

—        Hampir semua alat gerak mempunyai masalah getaran karena adanya ketidak seimbangan mekanisme, contohnya :

-     Mechanical failures karena material fatigue

-      Getaran dapat mengakibatkan keausan yang lebih cepat

-     Dalam proses manufaktur, getaran dapat menyebatkan hasil akhir yang buruk

—        Selain efek yang merusak, getaran dapat digunakan untuk hal hal yang berguna.

-     Getaran digunakan dalam conveyors getar, mesin cuci, sikat gigi elektrik.

-     Getaran juga digunakan dalam pile driving, vibratory testing of materials.

-     Getaran digunakan untuk menaikan efisiensi dari proses permesinan seperti casting dan forging.

Mekanisme getaran pada mobil

Pengelompokkan Getaran

—   Getaran Bebas dan Paksa

—   Getaran Teredam dan tak teredam

—   Getaran Deterministic dan Random

1. Getaran Bebas Dan Getaran Paksa

Getaran Bebas

Getaran bebas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent), dan jika ada gaya luas yang bekerja. Sistem yang bergetar bebas akan bergerak pada satu atau lebih frekuensi naturalnya, yang merupakan sifat sistem dinamika yang dibentuk oleh distribusi massa dan kekuatannya. Semua sistem yang memiliki massa dan elastisitas dapat mengalami getaran bebas atau getaran yang terjadi tanpa rangsangan luar.

Getaran Paksa

Getaran paksa adalah getaran yang terjadi karena rangsangan gaya luar, jika rangsangan tersebut berosilasi maka sistem dipaksa untuk bergetar pada frekuensi rangsangan. Jika frekuensi rangsangan sama dengan salah satu frekuensi natural sistem, maka akan didapat keadaan resonansi dan osilasi besar yang berbahaya mungkin terjadi. Kerusakan pada struktur besar seperti jembatan, gedung ataupun sayap pesawat terbang, merupakan kejadian menakutkan yang disebabkan oleh resonansi. Jadi perhitungan frekuensi natural merupakan hal yang utama.

2. Getaran Teredam dan Tak Teredam

Damping

—  Dalam system dynamic bekerja dissipative forces – friction, structural resistances

—  Umumnya, damping dalam structural systems adalah kecil dan mempunyai efek yang kecil terhadap natural frekuensi

—  Tetapi, damping mempunyai pengaruh yang besar dalam mengurangi resonant pada structural system

3. Getaran Deterministic dan Random

Getaran Deterministic

Sinyal disebut deterministic, selama harga dari sinyal dapat diprediksi.

Getaran deterministic

Getaran Random

- Tidak memiliki sinyal yang periodik maupun harmonik

- Harga dari getaran random tidak dapat di prediksi

- Tetapi getaran random bisa di gambarkan secara statistik

Cara Menentukan Putaran Kritis Pada Poros

Ketika suatu poros di beri putaran, maka akan selalu terjadi fenomena whirling. Whirling adalah keadaan dimana poros berputar akan mengalami defleksi yang besar akibat dari gaya sentrifugal yang di hasilkan oleh eksentrisitas massa poros. Fenomena whirling ini terlihat sebagai poros berputar pada sumbunnya, dan pada saat yang sama poros yang berdefleksi juga berputar relative mengelilingi sumbu poros.

Hal ini akan selalu terjadi, bahkan pada system sudah seimbang. Pada sistem yang seimbang, hal ini dapat di sebabkan oleh defleksi terjadi sampai keadaan seimbang yang berkaitan dengan kekakuan poros tercapai. Poros yang melewati putaran kritis lalu akan mencapai keadaan seimbang.

Kondisi yang dapat di terapkan untuk percobaan :

1)        Jika pembebanan pada poros  tersebut berada di tengah poros :

2)        Jika pembebanan  pada poros tersebut tidak tepat di tengah poros :