Sistem Pengapian Konvensional

SISTEM PENGAPIAN KONVENSIONAL

BAB I. PENDAHULUAN

A. DESKRIPSI

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi berkembang pesat. Penguasaan

ilmu dan teknologi harus disertai dengan pemahaman dasar-dasar keilmuwan yang

mendukung. Sistem Pengapian sebagai salah satu Standar Kompetensi Dasar

Kejuruan yang mempunyai peran yang sangat penting dalam mengantarkan siswa

untuk memahami dasar-dasar ilmu dan teknologi terutama dasar-dasar Sistem

Kelistrikan Otomotif. Standar Kompetensi Dasar Kejuruan ini membahas tentang

“Sistem Pengapian Konvensional”.

B. PRASYARAT

Materi ini merupakan materi awal atau materi dasar pada Standar Kompetensi

Dasar Kejuruan yaitu Sistem Pengapian. Dengan mempelajari materi ini diharapkan

siswa dapat mempelajari materi berikutnya dengan lebih mudah.

C. PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL

1. Untuk Siswa

Peserta diklat harap memperhatikan petunjuk-petunjuk dibawah ini:

a. Bacalah dengan seksama materi-materi yang ada

b. Catatlah hal-hal yang penting pada tiap materi, jika perlu buatlah

ringkasan-ringkasan rumus-rumusnya

c. Fahami maksud isi materi

d. Siapkan kertas kosong dan alat-alat tulis untuk mencatat hal-hal yang

penting dan ringkasan rumus

e. Kerjakan setiap latihan soal yang ada dan cobalah membuat model soal

lain untuk materi yang sama

f. Ulangi lagi materi yang anda rasa belum paham dengan mecoba latihan

soalnya

g. Kerjakan soal-soal latihan dan mintalah nilai pada guru mata diklat untuk

tiap soal latihan. Jika anda dinyatakan berhasil maka anda boleh

melanjutkan ke materi berikutnya tetapi jika anda belum berhasil maka

ulangi lagi sampai anda dinyatakan berhasil

2. Untuk Guru

Dalam kegiatan pelajaran meteri ini, guru mempunyai peran sebagai berikut :

a. Membantu siswa dalam merencanakan proses belajar

b. Mengorganisasikan kegiatan belajar kelompok jika diperlukan

c. Melaksanakan penilaian

d. Mencatat pencapaian kemajuan siswa

e. Menjelaskan kepada siswa tentang sikap, pengetahuan dan keterampilan

dari suatu kompetensi yang perlu dibenahi dan merundingkan rencana

pemelajaran selanjutya

D. TUJUAN AKHIR

Setelah mempelajari materi modul Standar Kompetensi Dasar Kejuruan “Sistem

Pengapian” ini diharapkan siswa dapat:

1. Menambah pengetahuan dalam pelaksanaan Sitem Pengapian Konvensional.

2. Memberikan pengetahuan awal atau gambaran pelaksanaan praktek Sistem

Pengapian Konvensional.

E. KOMPETENSI

Mata Pelajaran : Standar Kompetensi Dasar Kejuruan

Kelas/Semester : XI/1

Standar Kompetensi : Sistem Pengapian

Kode Kompetensi : OPKR 50-011B

Alokasi Waktu : 40 X @45 menit

By Tarmizi, S.Pd. 1

BAB II. PEMELAJARAN

A. BELAJAR SISWA

Peserta diklat diharapkan mampu membuat rencana belajar yang mencakup

hal-hal berikut:

Jenis Kegiatan Tanggal WaktuTempat belajar

Alasan Perubahan

TandaTangan

1. Pendahuluan

2. Bagian-bagian Sistem Pengapian Baterai

3. Cara Kerja dan Data-data Sistem Pengapian Baterai

4. Kontak Pemutus dan Sudut Dwell

5. Kondensator

6. Koil dan Tahanan Balast

7. Busi

8. Saat Pengapian

9. Advans Sentrifugal

10. Advans Vakum

B. KEGIATAN BELAJAR

Selama pemelajaran diharapkan peserta diklat melakukan kegiatan-kegiatan berikut

ini:

1. Membaca dan memahami materi

2. Mendiskusikan materi bersama peserta diklat lain

3. Membuat laporan hasil diskusi sendiri dan kelompoknya

C. SILABUS KOMPETENSI

Kompetensi Dasar IndikatorMateri

Pembelajaran

Kegiatan Pemelajaran

Sikap Pengetahuan Keterampilan

Sistem Pengapian Pendahuluan Cara penyalaan bahan bakar pada motor bakar

Sistem pengapian konvensional pada motor bensin

Cara

Teliti dalam menerapkan cara penyalaan bahan bakar, menaikkan tegangan

Memahami cara penyalaan bahan bakar, menaikkan tegangan

Dapat mempraktekkan cara penyalaan bahan bakar, cara menaikkan tegangan

menaikkan tegangan

Dasar transformasi tegangan

Bagian-bagian sistem pengapian

Rangkaian sistem pengapian baterai

Teliti dalam menerapkan rangkaian sistem pengapian baterai

Memahami rangkaian sistem pengapian baterai

Dapat mempraktekkan rangkaian sistem pengapian baterai

Cara kerja dan data-data sistem pengapian baterai

Cara kerja sistem pengapian baterai

Data-data sistem pengapian baterai

Teliti dalam menerapkan cara kerja sistem pengapian dan data-data sistem pengapian

Memahami cara kerja dan data-data sistem pengapian

Dapat mempraktekkan cara kerja dan pengukuran data-data sistem pengapian baterai

Kontak pemutus dan sudut dwell

Kegunaan dan bagian-bagian

Jalan arus pada kontak pemutus

Bentuk-bentuk pada kontak pemutus

Sudut pengapian

Sudut dwell

Hubungan sudut dwell dengan celah kontak pemutus

Besar sudut dwell dengan kemampuan pengapian

Teliti dalam menerapkan kegunaan, bentuk kontak pemutus, sudut pengapian, dwell dan hubungannya

Memahami kegunaan, bentuk kontak pemutus, susdut pengapian, dwell dan hubungannya

Dapat mempraktekkan kegunaan, bentuk kontak pemutus, susdut pengapian, dwell dan hubungannya

Kondensator Percobaan sistem pengapian tanpa kondensator

Bunga api pada kontak

Sifat-sifat induksi diri

Sistem pengapian dengan kondensator

Kondensator pada sistem pengapian

Teliti dalam menerapkan percobaan sistem pengapian tanpa dan dengan kondensator

Memahami percobaan sistem pengapian tanpa dan dengan kondensator

Dapat mempraktekkan percobaan sistem pengapian tanpa dan dengan kondensator

Koil dan tahanan ballast

Kegunaan koil

Macam-macam jenis koil

Koil dengan tahanan balas

Kegunaan tahanan ballast

Rangkaian penambahan start

Teliti dalam menerapkan kegunaan koil dan tahanan ballast

Memahami kegunaan, macam-macam koil dan tahanan ballast serta rangkaian penambahan start

Dapat mempraktekkan kegunaan koil, tahanan ballast dan rangkaian penambahan start

By Tarmizi, S.Pd. 2

Busi Bagian-bagian busi

Beban dan tuntutan pada busi

Nilai panas

Permukaan busi

Dudukan

Ulir

Celah elektroda busi dan tegangan pengapian

Teliti dalam menerapkan celah elektroda busi dan tegangan pengapian

Memahami bagian-bagian, beban dan tuntutan, nilai panas, permukaan, dudukan, ulir, celah elektroda busi dan tegangan pengapian

Dapat mempraktekkan penyetelan celah elektroda busi dan tegangan pengapian

Saat pengapian

Macam-macam contoh saat pengapian

Persyaratan saat pengapian

Saat pengapian dan daya motor

Hubungan saat pengapian dengan putaran motor

Hubungan saat pengapian dengan beban motor

Saat pengapian dengan nilai oktan

Teleti dalam menerapkan macam-macam saat pengapian, daya, putaran, beban motor dan nilai oktan

Memahami macam-macam, persyaratan saat pengapian dan hubungannya dengan daya, putaran dan beban motor serta nilai oktan

Dapat menentukan saat pengapian idial

Advans sentrifugal

Contoh soal

Fungsi advant sentrifugal (governor)

Teliti dalam menerapkan fungsi advant sentrifugal(governor)

Memahami fungsi advant sentrifugal (governor)

Dapat mempraktekkan fungsi advant sentrifugal (governor)

Advans vakum

Pendahuluan

Cara kerja advans vakum

Macam-macam kondisi vakum pada sambungan advans vakum

Batas toleransi kurva advans vakum

Saat pengapian pada macam-macam keadaan motor

Kerja sistem advans pada macam-macam keadaan motor

Teliti dalam menerapkan cara kerja, macam-macam sambungan, batas toleransi kurva advant vakum dan saat pengapian pada macam-macam keadaan motor

Memahami cara kerja, macam-macam kondisi vakum, batas toleransi kurva advant vakum dan saat pengapian pada macam-macam keadaan motor

Dapat mempraktekkan cara kerja advant vakum dan menentukan batas toleransi kurva advant vakum serta saat pengapian pada macam-macam keadaan motor

D. URAIAN MATERI

Kegiatan Belajar 1

1. Pendahuluan

a. Cara Penyalaan Bahan Bakar pada Motor Bakar

Cara penyalaan bahan bakar pada motor bakar dibedakan dalam 2

macam:

1) Penyalaan sendiri (Motor Diesel)

Penjelasan:

Udara dikompresikan dengan tekanan kompresi tinggi yaitu 20-40

bar (2-4 Mpa), temperatur naik 700oC-900oC

Bahan bakar disemprotkan kedalam ruang bakar → langsung terjadi

penyalaan atau pembakaran

2) Penyalaan dengan bunga api listrik (Motor Bensin)

Penjelasan:

Campuran udara + bahan bakar dikompresikan dengan tekanan

kompresi rendah yaitu 8-13 bar (0,8-13 Mpa), temperatur naik

400oC-600oC. Busi meloncatkan bunga api terjadi penyalaan atau

pembakaran

By Tarmizi, S.Pd. 3

b. Sistem Pengapian Konvensional pada Motor Bensin

Sistem pengapian konvensional pada motor bensin ada 2 macam:

1) Sistem pengapian baterai

2) Sistem pengapian magnet

c. Cara Menaikkan Tegangan

Cara menaikkan tegangan:

Tegangan baterai (12 V) dinaikkan menjadi tegangan tinggi 5000-25000

Volt dengan menggunakan transformator (Koil)

Untuk menaikkan tegangan menggunakan:

By Tarmizi, S.Pd. 4

d. Dasar Transformasi Tegangan

Transformasi tegangan berdasarkan prinsip induksi magnetis

1) Induksi magnetis

Jika magnet digerak-gerakkan dekat kumparan, maka:

Terjadi perubahan medan magnet

Timbul tegangan listrik

Tegangan tersebut disebut ”Tegangan Induksi”

2) Transformator

Jika pada sambungan primer transformator dihubungkan dengan

arus bolak-balik maka:

Ada perubahan arus listrik

Terjadi perubahan medan magnet

Terjadi tegangan induksi lampu

3) Perbandingan tegangan

Perbandingan tegangan sebanding dengan perbandingan jumlah

lilitan

Jumlah lilitan sedikit tegangan induksi kecil

Jumlah lilitan banyak tegangan induksi besar

4) Transformasi dengan arus searah

Bagaimana jika transformator diberi arus searah?

By Tarmizi, S.Pd. 5

Transformator tidak dapat berfungsi dengan arus searah,

karena

Arus tetap

Tidak terjadi perubahan medan magnet

Tidak ada induksi

Bagaimana agar terjadi perubahan medan magnet?

Dengan memberi saklar pada sambungan primer, jika saklar

dibuka atau ditutup (On/Off) maka:

Arus primer terputus-putus

Ada perubahan medan magnet

Terjadi induksi

Kegiatan Belajar 2

2. Bagian-Bagian Sistem Pengapian Baterai

a. Kegunaan Bagian Sistem Pengapian Baterai

1) Baterai

Sebagai penyedia atau sumber arus listrik

2) Kunci kontak

Menghubungkan dan memutuskan arus listrik dari baterai ke sirkuit

primer

3) Koil

Mentransformasikan tegangan baterai menjadi tegangan tinggi

(5000 – 25000 Volt)

By Tarmizi, S.Pd. 6

4) Kontak pemutus

Menghubungkan dan memutuskan arus primer agar terjadi induksi

tegangan tinggi pada sirkuit sekunder sistem pengapian

5) Kondensator

Kegunaan:

Mencegah loncatan bunga api diantara celah kontak pemutus

pada saat kontak mulai membuka

Mempercepat pemutusan arus primer sehingga tegangan

induksi yang timbul pada sirkuit sekunder tinggi

6) Distributor

Membagi dan menyalurkan arus tegangan tinggi ke setiap busi

sesuai dengan urutan pengapian

7) Busi

Meloncatkan bunga api listrik diantara kedua elektroda busi di

dalam ruang bakar, sehingga pembakaran dapat dimulai

By Tarmizi, S.Pd. 7

b. Rangkaian Sistem Pengapian Baterai

Bagian-bagian

1. Baterai

2. Kunci kontak

3. Koil

4. Kontak pemutus

5. Kondensor

6. Distributor

7. Busi

Penjelasan:

Sirkuit tegangan rendah = Sirkuit primer

Aliran arus primer sirkuit primer

Baterai – Kunci kontak – Primer koil – Kontak pemutus – Kondensor –

Massa

Sirkuit tegangan tinggi = Sirkuit sekunder

Aliran arus sirkuit sekunder

Sekunder koil – Distributor – Busi – Massa

Kegiatan Belajar 3

3. Cara Kerja dan Data-data Sistem Pengapian Baterai

a. Cara Kerja Sistem Pengapian Baterai

Cara kerja:

1) Saat kunci kotak on, kontak pemutus menutup

Arus mengalir dari + Baterai – Kunci kontak – Kumparan primer koil

kontak pemutus – Masa

* Terjadi pembentukan medan magnet pada inti koil

Cara kerja:

2) Saat kunci kontak on, kontak pemutus membuka

Arus primer terputus dengan cepat maka:

By Tarmizi, S.Pd. 8

Ada perbedaan medan magnet (medan magnet jatuh)

Terjadi arus induksi tegangan tinggi pada saat sirkuit sekunder

(terjadi loncatan bunga api diantara elektroda busi)

b. Data-data Sistem Pengapian Baterai Secara Umum

Saat kontak pemutus menutup, arus primer 3-4 Amper

Kontak pemutus terbuka: 12-13 Volt

Kontak pemutus tertutup: maksimal 0,3 Volt

Motor hidup ± 300-400 Volt

(Tegangan induksi diri)

Kegiatan Belajar 4

4. Kontak Pemutus dan Sudut Dwell

a. Kegunaan dan Bagian-bagian

Kegunaan:

Menghubungkan dan memutuskan arus primer agar terjadi induksi

tegangan tinggi pada sirkuit sekunder

Bagian-bagian:

1. Kam distributor

2. Kontak tetap (wolfram)

3. Kontak lepas (wolfram)

4. Pegas kontak pemutus

5. Lengan kontak pemutus

6. Sekerup pengikat

7. Tumit ebonit

8. Kabel (dari koil -)

9. Alur penyetel

b. Jalan Arus pada Kontak Pemutus

By Tarmizi, S.Pd. 9

Arus mengalir dari minus koil – Kabel kontak pemutus – lengan kontak

pemutus – kontak lepas – kontak tetap – massa

c. Bentuk-bentuk Kontak Pemutus

1) Kotak berlubang

Keausan yang terjadi

Keausan permukaan rata

Pemindahan panas baik

2) Kontak pejal

Keausan yang terjadi

Keausan permukaan tidak merata

Pemindahan panas kurang baik

d. Sudut Pengapian

Sudut Pengapian adalah:

Sudut putar kam distributor dari saat kontak pemutus mulai membuka 1

sampai kontak pemutus mulai membuka pada tonjolan kam berikutnya 2

Contoh sudut pengapian:

360o

α = Z

Z = Jumlah silinder

Untuk motor 4 silinder

By Tarmizi, S.Pd. 10

360o

α = 4

α = 90o PK (Poros Kam)

e. Sudut Dwell

Sudut Dwell Sudut Putar Kam Distributor

A – B = Sudut buka Kp (Kontak pemutus)

B – C = Sudut tutup Kp

Sudut tutup kontak pemutus dinamakan sudut dwell

Kesimpulan:

Sudut dwell adalah sudut putar kam distributor pada saat kontak pemutus

menutup (B) sampai kontak pemutus mulai membuka (C) pada tonjolan

kam berikutnya.

f. Hubungan Sudut Dwell dengan Celah Kontak Pemutus

1) Celah Kontak Pemutus Kecil

Sudut buka kecil (β)

Sudut dwell besar (α)

Kesimpulan:

Sudut dwell besar → celah kontak pemutus kecil

2) Celah Kontak Pemutus Besar

Sudut buka besar (β)

Sudut dwell kecil (α)

Kesimpulan:

Sudut dwell kecil → celah kontak pemutus besar

Penjelasan:

(a) Sudut pengapian

360o

α = Z

Z = Jumlah silinder


(b) Sudut dwell = 60% x Sudut pengapian

360o

60% x Z

Contoh: Menghitung sudut dwell motor 4 silinder dan 6 silinder

Motor 4 Silinder

360o 360o

Sudut pengapian α = = = 90o PK Z 4

Sudut dwell = 60% x 90o = 54o

Toleransi ± 2o

Besar sudut dwell = 54o ± 2o

Sudut dwell = 52o – 56o

Motor 6 Silinder

360o 360o

Sudut pengapian α = = = 60o PK Z 6

Sudut dwell = 60% x 60o = 36o

Toleransi ± 2o

Besar sudut dwell = 36o ± 2o

Sudut dwell = 34o – 38o

g. Besar Sudut Dwell dan Kemampuan Pengapian

Kemapuan pengapian ditentukan oleh kuat arus primer

Untuk mencapai arus primer maksimum, diperlukan waktu pemutusan

kontak pemutus yang cukup.

Sudut dwell kecil

Waktu penutupan kontak pemutus pendek

Arus primer tidak mencapai maksimum

Kemapuan pengapian kurang

Sudut dwell besar


Kemapuan pengapian baik, tetapi waktu mengalir arus terlalu

lama

Kontak pemutus menjadi panas

Kontak pemutus cepat aus

Kesimpulan:

Besar sudut dwell merupakan kompromis antara kemampuan pengapian

dan umur kontak pemutus

Kegiatan Belajar 5

5. Kondensor

a. Percobaan Sistem Pengapian tanpa Kondensator

1) Pada Sirkuit Primer

Pada saat kontak pemutus mulai membuka

Ada loncatan bunga api diantara kontak pemutus

Artinya:

Arus tidak terputus dengan segera

Kontak pemutus menjadi cepat aus (terbakar)

2) Pada Sirkuit Sekunder

Bunga api pada busi lemah

Mengapa bunga api pada busi lemah?

Karena arus primer tidak terputus dengan segera, medan magnet

pada koil tidak jatuh dengan cepat → Tegangan induksi rendah

b. Bunga Api pada Kontak

Mengapa terjadi bunga api pada kontak saat arus primer diputus?

Pada saat kontak pemutus membuka arus dalam sirkuit primer diputus

maka terjadi perubahan medan magnet pada inti koil (medan magnet

jatuh).

Akibatnya terjadi induksi pada:

Kumparan primer

Kumparan sekunder

Induksi pada sirkuit primer disebut ”induksi diri”


Bunga api yang terjadi pada saat memutuskan suatu sirkuit arus selalu

disebabkan karena induksi diri

c. Sifat-sifat Induksi Diri

1) Tegangan bisa melebihi tegangan sumber arus, pada sistem

pengapian tegangannya ≈ 300 – 400 Volt

2) Arus induksi diri adalah penyebab timbulnya bunga api pada

kontak pemutus

3) Arah tegangan induksi diri menghambat perubahan arus primer

Pada waktu:

1) Kontak pemutus tutup, induksi diri memperlambatarus primer

mencapai maksimum

2) Kontak pemutus buka, induksi diri memperlambat pemutusan

arus primer, akibat adanya loncatan bunga api pada kontak

pemutus

d. Sistem Pengapian dengan Kondensator

Pada sistem pengapian, kondensator dihubungkan secara paralel

dengan kontak pemutus

1) Cara Kerja:

Pada saat kontak pemutus mulai membuka, arus induksi diri diserap

kondensator

Akibatnya:

Tidak terjadi loncatan bunga api pada kontak pemutus

Arus primer diputus dengan cepat (medan magnet jatuh

dengan cepat)

Tegangan induksi pada sirkuit sekunder tinggi, bunga api pada

busi kuat (tegangan induksi tergantung pada kecepatan

perubahan kemagnetan)

2) Prinsip Kerja Kondensator

Kondensator terdiri dari dua plat penghantar yang terpisah oleh foil

isolator, waktu kedua plat bersinggungan dengan tegangan listrik,

plat negatif akan terisi elektron-elektron


Jika sumber tegangan dilepas, elektron-elektron masih tetap

tersimpan pada plat kondensator, ada penyimpanan muatan listrik

Jika kedua penghantar yang berisi muatan listrik tersebut

dihubungkan, maka akan terjadi penyeimbangan arus, lampu

menyala lalu pada

e. Kondensator pada Sistem Pengapian

Pada sistem pengapian konvensional pada mobil umumnya

menggunakan kondensator model gulung

Bagian-bagian: Data:

1. Dua foil alumunium Kapasitas 0,1 – 0,3 mf

2. Dua foil isolator Kemampuan isolator ≈ 500 volt

3. Rumah sambungan massa

4. Kabel sambungan positif


Kegiatan Belajar 6

6. Koil dan Tahanan Ballast

a. Kegunaan Koil

Untuk mentransformasikan tegangan baterai menjadi tegangan tinggi

pada sistem pengapian

b. Macam-macam Jenis Koil

1) Koil Inti Batang (Standar)

Keuntungan:

Konstruksi sederhana dan ringkas

Kerugian:

Garis gaya magnet tidak selalu mengalir dalam inti besi, garis gaya

magnet pada bagian luar hilang, maka kekuatan/daya magnet

berkurang.

2) Koil dengan Inti Tertutup

Keuntungan:

Garis gaya magnet selalu mengalir dalam inti besi ”daya magnet

kuat” hasil induksi besar.

Kerugian:

Sering terjadi gangguan interferensi pada radio tape dan TV yang

dipasang pada mobil/juga dirumah (TV).

3) Koil dengan Tahanan Ballast

Rangkaian prinsip

Persyaratan perlu tidaknya koil dirangkai dengan tahanan

ballast


Pada sistem pengapian konvensional yang memakai kontak

pemutus, arus primer tidak boleh lebih dari 4 ampere, untuk

mencegah:

Keausan yang cepat pada kontak pemutus

Kelebihan panas yang bisa menyebabkan koil meledak (saat

motor mati kunci kontak ON)

Dari persyaratan ini dapat dicari tahanan minimum pada sirkuit

primer

U 12R min = = = 3 Ω I maks 4

Jadi jika tahanan sirkuit primer koil < 3 Ω, maka koil harus dirangkai

dengan tahanan ballast

Catatan:

Untuk pengapianelektronis tahanan primer koil dapat kurang dari 3

Ω.

Contoh: Tahanan rangkaian primer 0,9 – 1 Ω dan dirangkai tanpa

tahanan ballast

4) Kegunaan Tahanan Balast

(a) Pembatas Arus Primer

Contoh Soal:

U = 12 V

I = 4 A

R2 = 1,5 Ω

R1 = ... Ω

U 12R min = = = 3 Ω

I maks 4

R1 dan R2 seri maka R = R1 + R2

R1 = R – R2 = 3 – 1,5 = 1,5 Ω

(b) Konpensasi panas

Pada koil yang dialiri arus, timbul panas akibat daya listrik.

Dengan menempatkan tahanan ballast diluar koil, dapat

memindahkan sebagian panas diluar koil, untuk mencegah

kerusakan koil.

Contoh Soal:

Kuat arus yang mengalir pada koil I = 4 A

Tahanan primer (R2) = 1,5 Ω

Tahanan ballast (R1) = 1,5 Ω

Daya panas pada koil

P. koil = I2 x R2 = 42 . 1,5 = 24 Watt

Daya panas pada tahanan ballast

P. ballast = I2 x R2 = 42 . 1,5 = 24 Watt

5) Rangkaian Penambahan Start

Selama motor distart, tegangan baterai akan turun karena

penggunaan beban starter. Akibatnya, kemampuan pengapian

berkurang.


Untuk mengatasi hal tersebut koil dapat dihubungkan langsung

dengan tegangan baterai selama motor distarter.

(a) Penambahan Start Melalui Terminal ST 2 pada kunci kontak

(b) Penambahan Start Melalui Terminal Motor Starter

(c) Tahanan Ballast di dalam Koil (misal: Toyota Kijang)

(d) Penambahan Start dengan Menggunakan Relay


Kegiatan Belajar 7

7. Busi

a. Bagian-bagian Busi

1. Terminal

2. Rumah busi

3. Isolator

4. Elektrode (paduan nikel)

5. Perintang rambatan arus

6. Rongga pemanas

7. Elektroda massa (paduan nikel)

8. Cincin perapat

9. Cincin elektrode

10. Baut sambungan

11. Cincin perapat

12. Penghantar

b. Beban dan Tuntutan pada Busi

1) Panas

Temperatur gas didalam ruang bakar berubah, temperatur pada

pembakaran 2000oC – 3000oC dan waktu pengisian 0oC – 120oC.

Hal-hal yang dituntut:

Elektrode pusat dan isolator harus tahan terhadap temperatur

tinggi ≈ 800oC

Cepat memindahkan panas sehingga temepratur tidak lebih

baik dari 800oC

2) Mekanis

Tekanan pembakaran 30 – 50 bar

Bahan harus kuat

Konstruksi harus rapat

3) Kimia

Erosi bunga api

Erosi pembakaran

Kotoran



Bahan elektroda harus tahan temperatur tinggi (nikel,

platinum)

Bahan kaki isolator yang cepat mencapai temperatur

pembersih diri (± 400oC)

4) Elektris

Tegangan pengapian mencapai 25000 volt


Bentuk kaki isolator yang cocok sehingga jarak elektroda pusat

ke massa jauh

Konstruksi perintang arus yang cocok

c. Nilai Panas

Nilai panas busi adalah suatu indek yang menunjukkan jumlah panas

yang dapat dipindahkan oleh busi

Kemampuan busi menyerap dan memindahkan panas tergantung pada

bentuk kaki isolator/luas permukaan isolator.

Nilai panas harus sesuai dengan kondisi operasi mesin

1) Busi panas

Luas permukaan kaki isolator besar

Banyak menyerap panas

Lintasan pemindahan panas panjang, akibatnya pemindahan

panas sedikit

2) Busi dingin

Luas permukaan kaki isolator kecil

Sedikit menyerap panas

Lintasan pemindahan panas pendek, cepat menimbulkan

panas

d. Permukaan Busi

Permukaan muka busi menunjukkan kondisi operasi mesin dan busi

1) Normal

Isolator berwarna kuning atau coklat muda

Puncak isolator bersih, permukaan rumah isolator kotor

berwarna coklat muda atau abu-abu

Kondisi kerja mesin baik

Pemakaian busi dengan nilai panas yang tepat


2) Terbakar

Elektroda terbakar, pada permukaan kaki isolator ada partikel-

partikel kecil mengkilat yang menempel

Isolator berwarna putih atau kuning

Penyebab:

Nilai oktan bensin terlalu rendah

Campuran terlalu kurus

Knoking (detonasi)

Saat pengapian terlalu awal

Tipe busi yang terlalu panas

3) Berkerak karena oli

Kaki isloator dan elektrode sangat kotor

Warna kotoran coklat

Penyebab:

Cincin torak aus

Penghantar katup aus

Pengisapan oli melalui sistem ventilasi karter

4) Berkerak karbon/jelaga

Kaki isolator, elektroda-elektroda, rumah busi berkerak jelaga

Penyebab:

Campuran terlalu kaya

Tipe busi yang terlalu dingin

5) Isolator retak

Penyebab:


Jatuh

Kelemahan bahan

Bunga api dapat meloncat dari isolator langsung ke massa

e. Dudukan

Penggunaan cinci perapat antara busi dan kepala silinder tergantung

pada tipe motor

1) Dudukan rata, harus dipasang cincin perapat

2) Dudukan bentuk konis, tanpa cincin perapat

f. Ulir

Panjang ulir busi harus sesuai dengan panjang ulir kepala silinder

1) Terlalu panjang

2) Terlalu pendek


3) Baik

g. Celah elektroda busi dan tegangan pengapian

Celah elektroda busi mempengaruhi kebutuhan tegangan pengapian

Celah elektroda busi besar → tegangan pengapian besar

Celah elektroda busi kecil → tegangan pengapian kecil

Contoh:

Celah elektroda 0,6 mm → tegangan pengapian 12,5 kv

Celah elektroda 0,8 mm → tegangan pengapian 15 kv

Celah elektroda 1 mm → tegangan pengapian 17,5 kv

Kegiatan Belajar 8

8. Saat Pengapian

a. Macam-macam Contoh Saat Pengapian

1) Pengapian terjadi sebelum torak mencapai TMA (pengapian

awal)


2) Pengapian terjadi setelah torak melewati TMA (pengapian

lambat)

Kesimpulan:

Saat pengapian adalah saat busi meloncatkan bunga api

untuk mulai pembakaran, saat pengapian diukur dalam

derajat poros engkol (ope) sebelum atau sesudah TMA.

b. Persyaratan Saat Pengapian

Mulai saat pengapian sampai proses pembakaran selesai

diperlukan waktu tertentu

Waktu rata-rata yang diperlukan selama pembakaran ≈ 2

ms (mili detik).

Penjelasan:

1) Usaha yang efektif

Untuk mendapatkan langkah usaha yang paling efektif,

tekanan pembakaran maksimum harus dekat sesudah TMA

2) Saat pengapian yang tepat

Agar tekanan pembakaran maksimum dekat sesudah TMA

saat pengapian harus ditempatkan sebelum TMA

c. Saat Pengapian dan Daya Motorl

1) Saat pengapian terlalu awal

Mengakibatkan detonasi/knocking, daya motor berkurang,

motor menjadi panas dan menimbulkan kerusakan (pada

torak, bantalan dan busi).

2) Saat pengapian tepat

Menghasilkan langkah usaha yang ekonomis, daya motor

maksimum.

3) Saat pengapian terlalu lambat

Menghasilkan langkah usaha yang kurang ekonomis/tekanan

pembakaran maksimum jauh sesudah TMA, daya motor

berkurang, boros bahan bakar.


d. Hubungan Saat Pengapian dengan Putaran Motor

Supaya akhir pembakaran dekat sesudah TMA, saat pengapian

harus ≈ 1 ms sebelum TMA. Untuk menentukan saat pengapian

yang sesuai dalam derajat poros engkol (ope), kita harus

memperhatikan kecepatan putaran motor.

Contoh:

1) Putaran rendah

Sudut putar pe selama 1 ms kecil

2) Putaran tinggi

Sudut putar pe selama 1 ms besar

Kesimpulan:

Supaya pembakaran tetap dekat TMA, saat pengapian harus

disesuaikan pada putaran motor:

Putaran motor tinggi → saat pengapian semakin awal

e. Hubungan Saat Pengapian dengan Beban Motor

Pada beban rendah, pembentukan campuran setelah langkah

kompresi masih kurang homogen karena:

1) Pengisian silinder kurang → Temperatur hasil kompresi

rendah

2) Aliran gas dalam silinder pelan → tolakan kurang

Akibatnya:


Waktunya bakar menjadi lebih lama dari pada ketika beban penuh

Kesimpulan:

Agar mendapatkan akhir pembakaran tetap dekat sesudah TMA,

maka pada beban rendah saat pengapian harus lebih awal dari

pada waktu beban penuh.

Petunjuk:

Beban rendah = Katup gas terbuka sedikit

Beban penuh = katup gas terbuka penuh

f. Saat Pengapian dan Nilai Oktan

Jika nilai oktan bensin rendah, saat pengapian sering harus

diperlambat daripada spesifikasi, untuk mencegah knocking

(detonasi).

Macam-macam contoh torak akibat detonasi

1) Torak yang berlubang karena temperatur terlalu tinggi, akibat

detonasi

2) Cincin torak, pen torak, bantalan rusak akibat tekanan yang

tinggi karena detonasi

Kegiatan Belajar 9

9. Advans Sentrifugal

a. Contoh Soal:


Hitunglah saat pengapian yang sesuai dalam derajat poros engkol

(ope) untuk putaran: (a) 1000 rpm, (b) 2000 rpm, (c) 4000 rpm, (d)

6000 rpm.

Persyaratan saat pengapian harus tetap 0,8 ms sebelum TMA

Jawab:

(a) n = 1000 rpm

waktu (t) untuk 1 putaran

t = 1/n . 60 . 103 ms

t = 1/1000 . 60 . 103 = 60 ms

Sudut putar poros engkol dalam 1 ms

= 360/60 = 6o poros engkol

Saat pengapian = 0,8 ms

Jadi T = 0,8 . 6 = 5o poros engkol sebelum TMA

Analog:

n = 2000 rpm Saat pengapian ≈ 10o pe sebelum TMA



Kesimpulan:

Semakin cepat putaran motor, saat pengapian semakin maju

(semakin awal)

b. Fungsi Advans Sentrifugal

1) Bagian-bagian

Untuk memajukan saat pengapian berdasarkan putaran

motor digunakan advans sentrifugal.

Bagian-bagian:

Poros distributor dengan plat pembawa pemberat

sentrifugal

Pemberat (bobot) sentrifugal

Poros governor dengan plat berkurva

Pegas pengembali


2) Prinsip Kerja

Semakin cepat putaran motor, semakin mengembang bobot-

bobot sentrifugal. Akibatnya poros governor (kam) diputar

lebih maju dari kedudukan semula → kontak pemutus dibuka

lebih awal (saat pengapian lebih maju)

3) Cara Kerja Advans Sentrifugal

(a) Putaran idle (stasioner)

Pemberat sentrifugal belum mengembang

Plat kurva belum ditekan

Advans belum ditekan

Salah satu pegas pengembali masih longgar

(b) Putaran rendah sampai dengan menengah

Pemberat sentrifugal mulai mengembang

Plat kurva mulai ditekan

Advans sentrifugal mulai bekerja

Hanya satu pegas pengembali yang bekerja


(c) Putaran tinggi

Pemberat sentrifugal mengembang sampai

pembatas maksimum

Plat kurva ditekan

Advans bekerja maksimum

Kedua pegas pengembali bekerja

4) Karakteristik Kurva Advans Sentrifugal

5) Contoh Spesifikasi Kurva Advans Sentrifugal

Penafsiran:

Pada kendaran tersebut di atas, governor (advans

sentrifugal) bekerja dengan benar jika:

Advans sentrifugal mulai bekerja pada 900 – 1400 rpm

Pada putaran 2000 rpm saat pengapian dimajukan

sebesar 5o – 10o poros engkol

Advans maksimum harus tercapai pada putaran 5500

rpm

Sudut pengatur advans maksimum 17o – 22o poros

engkol

0 sampai A : hanya satu pegas pengembali bekerja

Multi titik A : kelonggaran pegas pengembali kedua

diseimbangkan, maka kedua pegas pengembali bekerja

Petunjuk:


Saat pengapian adalah saat yang distel pada idle ditambah

sudut pengatur advans sentrifugal

Contoh saat pengapian pada 5500 rpm

Idle : 10o

Advans : 17o – 22o poros engkol

Saat pengapian : 27o – 32o poros engkol

6) Latihan Daerah Kerja Advans Sentrifugal Secara Umum

(Motor 4 Silinder)

Pada umumnya advans sentrifugal mulai bekerja pada

putaran 900 – 1500 rpm

Advans maksimum tercapai pada putaran 4500 – 6000 rpm

Sudut pengatur advans maksimum 15o – 35o poros engkol

Gambar daerah kerja advans sentrifugal pada diagram

Catatan:

Kurva advans sentrifugal harus sesuai dengan keperluan

motor yang ditentukan berdasarkan percobaan di pabrik

Pengajuan saat pengapian bisa jauh berbeda pada berbagai

macam tipe motor

Grafik di atas merupakan keterangan mengenai batas-batas

kerja advans sentrifugal secara umum

Kegiatan Belajar 10

10. Advans Vakum

a. Pendahuluan

Pada beban rendah atau menengah kecepatan bakar rendah

karena tolakan rendah, temperatur rendah, campuran kurus. Oleh

karena itu waktu pembakaran menjadi lebih lama, agar

mendapatkan tekanan pembakaran maksimum tetap dekat

sesudah TMA, saat pengapian harus dimajukan.


Untuk memajukan saat pengapian berdasarkan beban motor

digunakan advans vakum.

b. Bagian-bagian

1. Plat dudukan kontak pemutus yang bergerak radial

2. Batang penarik

3. Diafragma

4. Pegas

5. Langkah maksimum

6. Sambungan selang vakum

c. Cara Kerja Advans Vakum

1) Advans vakum tidak bekerja

(Pada saat idle dan beban penuh)

Vakum rendah membran tidak tertarik

Plat dudukan kontak pemutus masih tetap pada

kedudukan semula

Saat pengapian tetap

2) Advans vakum bekerja


(Pada beban rendah dan menengah)

Vakum tinggi, membran tertarik

Plat dudukan kontak pemutus diputar maju berlawanan

arah dengan putaran kam governor

Saat pengapian semakin dimajukan

d. Macam-macam Kondisi Vakum pada Sambungan Advans Vakum

1) Idle

Vakum yang benar terjadi di bawah katup gas

Vakum belum mencapai daerah sambungan advans, maka

advans vakum belum bekerja

2) Beban rendah dan menengah

Vakum yang besar mencapai daerah sambungan advans,

maka advans vakum bekerja

3) Beban penuh

Vakum pada daerah sambungan advans kecil, maka advans

vakum tidak bekerja

e. Batas Toleransi Kurva Advans Vakum (Contoh Suzuki

Carry/Jimny)

Advans Vakum:


Mulai bekerja pada vakum 15 – 20 Kpa

Bekerja maksimum pada vakum lebih dari 40 Kpa

Catatan:

Pada pemeriksaan fungsi advans vakum suatu motor, hanya di

dapatkan kurva yang membentuk suatu garis. Jika fungsi advans

vakum baik, garis kurva tersebut berada di antara batas-batas

toleransi.

Secara umum, advans maksimum mencapai 10o – 25o poros

engkol.

f. Saat Pengapian pada Macam-macam Keadaan Motor

Saat pengapian adalah jumlah dari tiga komponen

Saat pengapian yang distel pada waktu idle, ditambah pengajuan

oleh advans sentrifugal dan advans vakum

Contoh 1

Motor berputar 5000 rpm, katup gas terbuka penuh (jalan tol)

Saat pengapian yang telah distel : misal 8o

Advans sentrifugal pada 5000 rpm : misal 25o

Advans vakum saat katup gas terbuka penuh : misal 0o

Hasil saat pengapian : 33o pe sebelum TMA

Contoh 2

Motor berputar 3000 rpm, katup gas 1/3 terbuka (jalan raya)

Saat pengapian : misal 8o



Hasil saat pengapian : 43o pe sebelum TMA

Contoh 3

Motor berputar 5000 rpm, katup gas tertutup (Motor

memperlambat kendaraan)

Saat pengapian yang telah distel : misal 8o



Hasil saat pengapian : 33 pe sebelum TMA

g. Latihan Kerja Sistem-sistem Advans pada Macam-macam

Keadaan Motor

Kendaraan pada jalan tol


Kecepatan : 160 km/h (maks)

Putaran motor : 6500 rpm

Katup gas : terbuka penuh

Kendaraan pada jalan raya

Kecepatan : 70 km/h


Katup gas : terbuka sedikit

Kendaraan naik tanjakan

Kecepatan : 70 km/h


Katup gas : terbuka penuh

Kendaraan turun tanjakan

Kecepatan : 70 km/h


Katup gas : tertutup (motor mengerem)

Lalulintas macet

Kecepatan : 10 km/h


Katup gas terbuka sedikit


Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi

berkembang pesat. Penguasaan ilmu dan

teknologi harus disertai dengan pemahaman

dasar-dasar keilmuwan yang mendukung

Pengetahuan Dasar Tehnik Mesin (PDTM)

sebagai salah satu mata diklat dasar

kompetensi kejuruan yang mempunyai peran

yang sangat penting dalam mengantarkan

siswa untuk memahami dasar-dasar ilmu dan

teknologi terutama dasar-dasar teknologi

permesinan. Materi diklat ini membahas

kompetensi tentang “Pengenalan Ilmu Statika

dan Tegangan”. Materi kompetensi ini dapat

digunakan siswa mengembangkan pemahaman

siswa SMK tentang ilmu dasar teknik mesin.

11. PRASYARAT

Materi ini merupakan materi awal atau materi dasar pada mata diklat

Pengetahuan Dasar Teknik Mesin (PDTM) sebagai salah satu mata diklat

dasar kompetensi kejuruan. Dengan mempelajari materi ini diharapkan

siswa dapat mempelajari materi berikutnya dengan lebih mudah.

12. PETUNJUK PENGGUNAAN MATERI

a. Untuk Siswa

Peserta diklat harap memperhatikan petunjuk-petunjuk dibawah ini:

h. Bacalah dengan seksama materi-materi yang ada

i. Catatlah hal-hal yang penting pada tiap materi, jika perlu buatlah

ringkasan-ringkasan rumus-rumusnya

j. Pahami maksud isi materi

k. Siapkan kertas kosong dan alat-alat tulis untuk mencatat hal-hal

yang penting dan ringkasan rumus

l. Kerjakan setiap latihan soal yang ada dan cobalah membuat model

soal lain untuk materi yang sama

m. Ulangi lagi materi yang anda rasa belum paham dengan mecoba

latihan soalnya

n. Kerjakan soal-soal latihan dan mintalah nilai pada guru mata diklat

untuk tiap soal latihan. Jika anda dinyatakan berhasil maka anda

boleh melanjutkan ke materi berikutnya tetapi jika anda belum

berhasil maka ulangi lagi sampai anda dinyatakan berhasil

b. Untuk Guru

Dalam kegiatan pelajaran meteri ini, guru mempunyai peran sebagai

berikut :

c. Membantu siswa dalam merencanakan proses belajar

d. Mengorganisasikan kegiatan belajar kelompok jika diperlukan

e. Melaksanakan penilaian

f. Mencatat pencapaian kemajuan siswa

g. Menjelaskan kepada siswa tentang sikap, pengetahuan dan

keterampilan dari suatu kompetensi yang perlu dibenahi dan

merundingkan rencana pemelajaran selanjutya

13. TUJUAN AKHIR


Setelah mempelajari materi kompetensi “Pengenalan Ilmu Statika dan

Tegangan” ini diharapkan siswa dapat:

3. Mengenal besaran vector, sistem satuan dan hukum Newton

4. Menerapkan besaran vector untuk mempersentasikan gaya, momen dan

kopel

5. Membuat diagram benda bebas dan menerapkan teori keseimbangan

6. Mengenal teori tegangan

14. KOMPETENSI

Mata Pelajaran : Dasar Kompetensi Kejuruan T. M. Otomotif

Kelas/Semester : X/1

Standar Kompetensi : Pengenalan Ilmu Statika dan

Tegangan

Kode Kompetensi : PDTM A

Alokasi Waktu : 40 X @45 menit

BAB II. PEMELAJARAN

14.a.1 RENCANA BELAJAR SISWA

Peserta diklat diharapkan mampu membuat rencana belajar yang mencakup

hal-hal berikut:

Jenis KegiatanTangg

alWakt

u

Tempat

belajar

Alasan Perubaha

n

TandaTanga

n11. Mengenal

besaran vektor,

sistem satuan dan

hukum Newton

12. Menetapkan

besaran vektor

untuk

mempersentasikan

gaya, momen dan

kopel

13. Melatih

membuat diagram

benda bebas dan

menerapkan teori

keseimbangan

14. Mengenal

teori tegangan

14.a.2 KEGIATAN BELAJAR

Selama pemelajaran diharapkan peserta diklat melakukan kegiatan-kegiatan

berikut ini:

14.a.2.1.1.1.1 Membaca dan memahami materi

14.a.2.1.1.1.2 Mendiskusikan materi bersama peserta diklat lain

14.a.2.1.1.1.3 Membuat laporan hasil diskusi sendiri dan kelompoknya

14.a.3 SILABUS KOMPETENSI

Kompetensi Dasar

IndikatorMateri

Pembelajaran

Kegiatan Pemelajaran

Skp Pgthn Ket.

Mengenal Besara Pengenal Teliti Mema


besaran

vector,

sistem

satuan

dan

hukum

Newton

n

skalar,

besara

n

vector,

sistem

satuan

dan

hukum

Newton

an ilmu

mekanika

Besara

skalar dan

besaran

vector

Sistem

satuan

Hukum

Newton

dalam

menera

pkan

besara

n

vector

untuk

mempr

esenta

sikan

gaya

hami

denga

n

benar

ilmu

mekani

ka

Menge

nal

dan

mengu

asai

penegr

tian

besara

n

skalar

dan

besara

n

vector

Menge

nal

dan

mengu

asai

penger

tian

sistem

satuan

Menge

nal

dan

mengu

asai

penger

tian

hukum

Newto

n

Menerapk

an

besaran

vector

untuk

memprese

ntasikan

gaya,

momen

dan kopel

Gaya

momen

dan

kopel

dinyata

kan

dengan

besara

n vector

secara

benar

Konsep

gaya

Sistem

gaya-

gaya

dimensi

Teliti

dalam

menera

pkan

besara

n

vector

untuk

mempe

rsentas

ikan

gaya

Mengu

asai

pengert

ian

Mengu

asai

penger

tian

konsep

gaya

Mengu

asai

penget

ian

mome

n dan

kopel

Mengu

asai

penger


konsep

gaya

Mengu

asai

pengert

ian

momen

dan

kopel

tian

penju

mlaha

n gaya

Melatih

membuat

diagram

benda

bebas dan

menerapk

an teori

keseimban

gan

Diagra

m

benda

bebas

dan

keseim

bangan

didemo

nstrasik

an

sesuai

dengan

kaidah-

kaidah

baku

Isolasi

sisten

mekanika

Diagram

benda

bebas

Kondisi

keseimba

ngan

Menge

tahui

denga

n

benar

maksu

d

isolasi

sistem

mekani

ka

Mene

rapka

n

diagr

am

bend

a

beba

s dan

kondi

si

kesei

mban

gan

untuk

meng

hitun

g

gaya

dala

m

siste

m

meka

nika

Mengenal

teori

tegangan

Konsep

tegang

an

dimeng

erti

dengan

benar

Konsep

tegangan

Tegangan

normal

Tegangan

geser

Menge

tahui

denga

n

benar

penger

tian

tegang

an

Menge

rti

denga

n

benar

penger

tian

tegang

an

normal

Menge

tahui

denga


n

benar

tegang

an

geser

14.a.4 URAIAN MATERI

Pengenalan Ilmu Statika dan Tegangan

1. Besaran dan Sistem Satuan

a. Pengertian Besaran dan Satuan

Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan

dengan angka-angka. Contoh panjang, massa, waktu, suhu,

kecepatan, gaya dan energi. Sedangkan satuan adalah ukuran

pembanding yang telah diperjanjikan terlebih dahulu. Besaran-

besaran harus diukur dengan satuan-satuan yang sesuai.

b. Besaran Pokok dan Besaran Turunan Menurut SI

Besaran pokok adalah besaran-besaran yang satuannya telah

ditetapkan (dibakukan) terlebih dahulu, untuk digunakan sebagai

dasar (patokan) dalam menentukan satuan-satuan pada besaran

lainnya. Besaran lainnya yang ditentukan dari besaran pokok,

selanjutnya disebut besaran turunan. Dengan demikian, satuan-

satuan untuk besaran turunan diperoleh atau diturunkan dari

satuan-satuan besaran pokok.

1) Macam-macam Sistem Satuan

(a) Sistem Metrik (Metric System)

Sistem metrik dibagi menjadi dua kelompok, yaitu sistem

metrik dinamis dan sistem metrik statis.

Sistem Metrik Dinamis

Dalam sistem metrik dinamis digunakan tiga besaran

pokok, yaitu: panjang, massa dan waktu.

Sistem Metrik Statis

Dalam sistem metrik statis digunakan tiga besaran

pokok, yaitu: panjang, gaya dan waktu.

(b) Sistem British (British System)

Dalam sistem British digunakan tiga besaran pokok, yaitu

panjang, gaya dan waktu. Satuan-satuannya berturut-turut:

feet (kaki), pound (lb) dan second (detik). Sistem satuan ini

juga sering disebut sistem fps (feet, pound, second).

Dari kedua sistem diatas, sistem metrik lebih banyak dipakai

oleh sebagian besar negara. Sistem ini lebig mudah

penggunaannya karena konversi satuan-satuannya berupa

kelipatan sepuluh. Misalnya 1 meter = 102 centimeter = 103

milimeter = 106 mikrometer dan seterusnya.

Tabel 1. Nama-nama Besaran dan Satuannya

Sistem

Satuan

Metrik Dinamis Metrik Statis BritishBesar (mks)

Kecil (cgs)

Besar Kecil

Panjan

gm cm m cm feet (ft)

Massa kg gr smsb smsk slug

Waktu s s s s s

Gaya kg.m/s2 gr.cm/s2 kg grpound

(lb)

Usaha kg.m2/s2 gr.cm2/s2 kg.m gr.cm ft.lb

Daya kg.m2/s3 gr.cm2/s3 kg.m/ gr.cm/ ft.lb/s


s s

Keterangan:

smsb : satuan massa statis besar

smsk : satuan massa statis kecil

slug : satuan massa statis british

2) Sistem Satuan Internasional (SI)

Penggunaan sistem satuan yang beragam menimbulkan

kesukaran-kesukaran. Kesukaran-kesukaran tersebut dapat

mengganggu kelancaran kerja sama antar bangsa dalam

penggunaan dan pengembangan ilmu pengetahuan dan

teknologi.

Kesukaran itu tidak akan ada jika digunakan satu sistem satuan

saja secara seragam. Untuk itu pada tahun 1960 dalam

konferensi CGPM (Conference Generale des Poids et

Measures), para ilmuwan meresmikan suatu sistem satuan

untuk dipakai secara internasional. Sistem ini disebut Sistem

Satuan Internasional (System International d’United) disingkat

SI. Sistem ini diadopsi dan dikembangkan dari sistem satuan

metrik dinamis besar atau sering disebut MKS (Meter-Kilogram-

Sekon).

3) Besaran Pokok dalam SI

Dalam sidangnya yang ke-14, tahun 1971, CGPM telah memilih

7 besaran pokok dan menentapkan satuan-satuannya sebagai

berikut:

Tabel 2. Tujuh Besaran Pokok dalam Sistem Internasional

Besaran Pokok SatuanLambang

Satuan Dimensi

Panjang meter m L

Massa kilogram kg M

Waktu second s T

Arus listrik ampere A I

Suhu Kelvin K θ

Intensitas

cahayaKandela Cd J

Jumlah zat Mole Mol N

Disamping itu dipilih juga besaran tambahan sebagai

pelengkap, yaitu:

Tabel 3. Besaran Tambahan dalam Satuan Internasional

Besaran Tambahan

SatuanLambang

Satuan Dimensi

Sudut datarRadian

(radial)rad α

Sudut ruang Steradian sr Ø

4) Besaran Turunan

Besaran turunan adalah besaran-besaran yang diturunkan atau

diperoleh dari hasil perkalian dan atau pembagian atas besaran-

besaran pokok. Beberapa contoh besaran turunan yang telah

kita kenal antara lain:


Tabel 4. Besaran Turunan dalam Satuan International

Besaran Turunan

Lambang

besaranSatuan

Lambang

SatuanDimen

si

Gaya F Newton

Kg.m.s-2

atau

Kg.m/s2

N

Jumlah panas Q JouleN.m atau

Kg.m2/s2J

Tekanan P Pascal

N.m-2

atau

N/m2

Pa

Usaha W Joule N.m J

Daya P WattJ.s-1 atau

J/sW

Tegangan

listrikV Volt

W.A-1

atau W/AV

Muatan listrik Q Coulomb

A.s

(ampere

second)

C

Kapasitas

listrikC Farad

C.V-1

atau C/V F

Tekanan listrik R ohmV.A-1

atau V/AΩ

Fluks

magnetikФ weber

V.s (volt

second)Wb

Medan E tesla Wb.m-2 T

magnetatau

Wb/m2

Dalam SI, dianjurkan pula penggunaan awalan untuk

menyatakan suatu bilangan yang teramat besar atau teramat

kecil dengan istilah-istilah seperti tercantum pada tabel dibawah

ini:

Tabel 5. Awalan dalam Satuan International

Faktor Awalan Simbol

103 kilo k

106 mega M

109 giga G

1012 tera T

1015 peta P

1018 exa E

10-3 mili m

10-6 micro μ

10-9 nano n

10-12 pico p

10-15 femto f

10-18 atto a

Contoh soal:

Tuliskan dengan menggunakan awalan untuk menyatakan

bilangan berikut!

a. Sepuluh juta watt (10.000.000 W)


b. 1/1.000.000 meter (10-6 m)

Penyelesaian:

a. Sepuluh juta watt (10.000.000 W) dapat dinyatakan dengan

menuliskan 10 MW (dibaca; 10 mega watt).

b. 1/1.000.000 meter (10-6 m) dapat dinyatakan dengan

menuliskan 1 mm (dibaca; 1 mikrometer).

Latihan Soal 1.1

Tuliskan angka-angka dibawah ini dengan menggunakan

awalan dalam SI!

1. 5 400 m

2. 420 000 m

3. 603 000 000 m

4. 28 000 000 000 m

5. 0,000 702 kg

6. 0,000 000 65 kg

7. 0,004 800 kg

8. 0,009 kg

9. 0,000 005 km

10. 0,001 gram

c. Dimensi Besaran

1) Dimensi Besaran Pokok

Setiap besaran pokok mempunyai dimensi dan satuan

tersendiri. Dimensi dan satuan besaran poko sifatnya berdiri

sendiri, tidak terikat antara satu dengan yang lainnya. Tabel 2

dan Tabel 3 menyajikan lambang dimensi dari 7 besaran pokok

dan 2 besaran tambahan.

2) Dimensi Besaran Turunan

Dimensi semua besaran turunan tersusun dari dimensi-dimensi

besaran pokok. Beberapa contoh dimensi besaran turunan:

Tabel 6. Dimensi Besaran Turunan

Besaran Turunan Satuan Rumus Dimensinya

Volume m3 [L3]

Kecepatan m/s [L]/[T] atau [LT-1]

Gaya kg.m/s2[M] [L]/[T2] atau

[M.L.T-2]

Energi kg.m2/s2 [M.L2.T-2]

Tekanan kg/m.s2 [M.L-1.T-2]

3) Kegunaan Dimensi

Untuk memeriksa benar atau salahnya suatu persamaan,

misalnya: v = v0 + ½ at2, dengan v = laju, a = percepatan

dan t = waktu.

Tabel 7. Kegunaan Dimensi

Persamaan

Dimensi Ruas Kiri

Dimensi Ruas Kanan

Kesimp.

v = v0 + ½

at2[L.T-1]

[L.T-1] + [L.T-2]

[T2]

[L.T-1] + [L]

Salah

Untuk memeriksa kesetaraan dua besaran yang kita

ragukan kebenarannya, misalnya persamaan usaha (W =

F.s) dan persamaan energi potensial (Ep = m.g.h) dengan F

= gaya, s = perpindahan, m = massa, g = percepatan

gravitasi bumi dan h = ketinggian.

Tabel 8. Kegunaan Dimensi


Persamaan Usaha

Persamaan Energi P.

Kesimpulan

[M.LT-2] [L]

[M.L2.T-2]

[M] [L.T-2] [L]

[M.L2.T-2]Benar

Latihan Soal 1.2

1. Tuliskan dimensi besaran-besaran dibawah ini:

a. Percepatan

b. Massa jenis

c. Usaha

d. Daya

e. Hambatan Listrik

2. Periksalah apakah dua besaran berikut setara?

a. Usaha dan energi kinetik

Usaha = gaya x perpindahan

Energi kinetik = ½ x massa x (kecepatan)2

½ adalah ketetapan (konstanta) yang tidak memiliki

dimensi

b. Tekanan dan massa jenis

Tekanan = gaya : luas

Massa jenis = massa : volume

d. Konversi Satuan British ke SI

Konversi satuan berarti mengubah suatu satuan ke satuan lain

dengan cara mengali atau membaginya dengan faktor konversi. Ada

tiga macam konversi yang sudah dilakukan, yaitu: a. konversi

secara matematika, b. konversi melalui tabel dan c. konversi dial

mesin (conversion dial).

1) Konversi secara Matematika

Konversi metrik ke inci secara matematika diperlukan faktor

konversi. Caranya adalah sebagai berikut:

1 yard = 3600/3973 meter = 0.91440 meter

1 yard = 36 inci, berarti:

1 inci = 1/36 x 0.91440 meter = 0.025400 meter.

Kita tahu bahwa 1 meter = 1000 milimeter, maka;

1 inci = 0.025400 x 10000 milimeter

1 inci = 25.4000 milimeter (faktor konversi)

2) Konversi melalui Table (chart)

Konversi ini berupa table yang ada angka-angka konversinya.

Sehingga mudah untuk menggunakan karena tinggal melihat

table saja. Dari tabel atau chart ini banyak terdapat dipabrik-

pabrik, contohnya dapat dilihat tabel di bawah.

Tabel 9. Konversi Metrik ke Inci

Milimeter Inci Milimeter Inci Milimetr Inci

0.01 0.00039 0.34 0.01339 0.67 0.02638

0.02 0.00079 0.35 0.01378 0.68 0.02677

0.03 0.00118 0.36 0.01417 0.69 0.02717

0.04 0.00157 0.37 0.01457 0.70 0.02756

0.05 0.00197 0.38 0.01496 0.71 0.02795

0.06 0.00236 0.39 0.01535 0.72 0.02835

0.07 0.00276 0.40 0.01575 0.73 0.02874

0.08 0.00315 0.41 0.01614 0.74 0.02913

0.09 0.00354 0.42 0.01654 0.75 0.02953

0.10 0.00394 0.43 0.01693 0.76 0.02992


0.11 0.00433 0.44 0.01732 0.77 0.03032

0.12 0.00472 0.45 0.01772 0.78 0.03071

0.13 0.00512 0.46 0.01811 0.79 0.03110

0.14 0.00551 0.47 0.01850 0.80 0.03150

0.15 0.00591 0.48 0.01890 0.81 0.03189

0.16 0.00630 0.49 0.01929 0.82 0.03228

0.17 0.00669 0.50 0.01969 0.83 0.03268

0.18 0.00709 0.51 0.02008 0.84 0.03307

0.19 0.00748 0.52 0.02047 0.85 0.03346

0.20 0.00787 0.53 0.02087 0.86 0.03386

0.21 0.00827 0.54 0.02126 0.87 0.03425

0.22 0.00866 0.55 0.02165 0.88 0.03465

0.23 0.00906 0.56 0.02205 0.89 0.03504

0.24 0.00945 0.57 0.02244 0.90 0.03543

0.25 0.00984 0.58 0.02283 0.91 0.03583

0.26 0.01024 0.59 0.02323 0.92 0.03622

0.27 0.01063 0.60 0.02362 0.93 0.03661

0.28 0.01102 0.61 0.02402 0.94 0.03701

0.29 0.01142 0.62 0.02441 0.95 0.03740

0.30 0.02282 0.63 0.02480 0.96 0.03780

0.31 0.01220 0.64 0.02520 0.97 0.03819

0.32 0.01260 0.65 0.02559 0.98 0.03858

0.33 0.01299 0.66 0.02598 0.99 0.03898

1 0.03937 34 1.33858 67 2.63779

2 0.07874 35 1.37795 68 2.67716

3 0.11811 36 1.41732 69 2.71653

4 0.15748 37 1.45669 70 2.75590

5 0.19685 38 1.49606 71 2.79527

6 0.23622 39 1.53543 72 2.83464

7 0.27559 40 1.57480 73 2.87401

8 0.31496 41 1.61417 74 2.91338

9 0.35433 42 1.65354 75 2.95275

10 0.39370 43 1.69291 76 2.99212

11 0.44307 44 1.73228 77 3.03149

12 0.47244 45 1.77165 78 3.07086

13 0.51181 46 1.81102 79 3.11023

14 0.55118 47 1.85039 80 3.14960

15 0.59055 48 1.88976 81 3.18897

16 0.62992 49 1.92913 82 3.22834

17 0.66929 50 1.96850 83 3.26771

18 0.70866 51 2.00787 84 3.30708

19 0.74803 52 2.04724 85 3.34645

20 0.78740 53 2.08661 86 3.38582

21 0.82677 54 2.12598 87 3.42519

22 0.86614 55 2.16535 88 3.46456

23 0.90551 56 2.20472 89 3.50393

24 0.94488 57 2.24409 90 3.54330

25 0.98425 58 2.28346 91 3.58267

26 1.02362 59 2.32283 92 3.62204

27 1.06299 60 2.36220 93 3.66141

28 1.10236 61 2.40157 94 3.70078

29 1.14173 62 2.44094 95 3.74015


30 1.18110 63 2.48031 96 3.77952

31 1.22047 64 2.51968 97 3.81889

32 1.25984 65 2.55905 98 3.85826

33 1.29921 66 2.59482 99 3.89763

3) Konversi Dial Mesin (Coversion Dial)

Konversi ini dilakukan pada dial yang terdapat pada mesin-

mesin produksi, misalnya mesin bubut, freis dan sebagainya.

Dengan demikian satu unit mesin dapat digunakan untuk

membuat komponen-komponen baik yang ukurannya dalam inci

maupun yang ukurannya dalam metrik.

Selanjutnya untuk menggunakan satuan untuk unit-unit lain yang

berdasar atas satuan dasar meter dan kilogram dapat dilihat

konversi pada tabel berikut ini.

Tabel 10. Konversi Meter dan Kilogram

UKURAN LINIER1 centimeter (cm) 10 milimeter (mm) -

1 decimeter (dm) 10 centimeter (cm) 100 mililiter

(mm)

1 meter (m) 10 decimeter (dm) 1000 mililiter

(mm)

1 dekameter (dkm) 10 meter -

1 hectometer (hm) 10 dekameter (dkm) 100 meter (m)

1 kilometer (km) 10 hectometer (hm) 1000 meter (m)

UKURAN LUAS

1 centimeter kuadrat

(cm2)

100 milimeter kuadrat

(mm2)

-

1 meter kuadrat (m2) 10000 centimeter

kuadrat (cm2)

-

1 are (a) 100 meter kuadrat

(m2)

-

1 hectare (ha) 100 are (a) -

1 kilometer kuadrat

(km2)

100 hectare (ha) 1000000 meter

kuadrat (m2)

UKURAN VOLUME1 centiliter (cl) 10 mililiter (ml) -

1 deciliter (dl) 10 centiliter (cl) 100 mililiter

(ml)

1 liter (l) 10 deciliter (dl) 1000 mililiter

(ml)

1 dekaliter (dkl) 10 liter (l) -

1 hectoliter (hl) 10 dekaliter (dkl) 100 liter (l)

UKURAN KUBIK1 centimeter kubik

(cm3)

1000 milimeter kubik

(mm3)

-

1 decimeter kubik

(dm3)

1000 centimeter

kubik (cm3)

-

1 meter kubik (m3) 1000 decimeter kubik

(dm2)

-


UKURAN MASSA1 centigram (cg) 10 miligram (mg) -

1 decigram (dg) 10 centigram (cg) 100 miligram

(mg)

1 gram (g) 10 decigram (dg) 1000 miligram

(mg)

1 dekagram (dkg) 10 gram (g) -

1 hectogram (hg) 10 dekagram (dkg) 100 gram (g)

1 kilogram (kg) 10 hectogram (hg) 1000 gram (g)

1 metrik ton (t) 1000 kilogram (kg) -

e. Besaran Vektor dan Besaran Vektor

1) Perbedaan Besaran Vektor dan Skalar

Besaran skalar adalah besaran-besaran yang hanya

mempunyai besar (nilai) saja disebut besaran skalar. Misalnya

panjang, massa, waktu, laju, energi, daya, suhu, potensial listrik

dan sebagainya. Sedangkan besaran vector adalah besaran-

besaran yang selain mempunyai besar (nilai) juga mempunyai

arah. Misalnya kecepatan, percepatan, gaya, momentum, kuat

arus, dan sebagainya.

2) Penggambaran dan Penulisan Vektor

Sebuah vektor dapat digambarkan dengan sebuah anak panah.

Arah anak panah menunjukkan arah vektor dan panjangnya

menunjukkan besar vektor. Sedangkan penulisan notasi vektor

dan besar vektor yang lazim adalah:

Untuk tulisan cetak, notasi vektor dengan huruf tebal,

misalnya A atau a.

Untuk tulisan tangan, notasi vektor ditulis dengan tanda

panah di atasnya, misalnya A atau a.

Besaran vektor dalam tulisan cetak dinyatakan dengan

huruf tipis miring misalnya A atau a.

Besar vektor dalam tulisan tangan dinyatakan dengan huruf

tanpa tanda panah, misalnya A atau a.

Contoh:

Gambar 1. 1 Pengambaran dan Penulisan Vektor

Vektor A positif, besarnya A = 3 satuan (tulisan cetak)

Vektor B positif, besarnya B = 4 (tulisan tangan)

Vektor C negative, besarnya C = 3 satuan

Vektor V membentuk sudut θ terhadap garis x, besarnya V = 3,5

satuan.

3) Penjumlahan dan Pengurangan Vektor

Dua buah vector atau lebih dapat dipadukan menjdi satu vector

resultan dengan cara menjumlahkan atau mengurangkan

(mencari selisih) kedua vector itu.

(a) Menjumlahkan dan mengurangkan vektor segaris


Misalnya vector V1 = 2 satuan searah dan bertitik tangkap

sama dengan vector V2 = 5 satuan. Maka resultan kedua

vector tersebut adalah R = V1+V2 atau R = 2+5 = 7 satuan.

R = resultan (paduan) kedua vector tersebut. Lukisannya

adalah sebagai berikut:

Gambar

Bila salah satu vector berharga negative, misalnya V1 = 6

satuan dan V2 = -2 satuan, maka resultannya adalah selisih

kedua vector itu, yaitu R = V1+(-V2) atau R = 6+(-2) = 4

satuan.

Gambar

Dalam menjumlah atau mengurangkan vector-vector

segaris, pengertian R = V1+V2 atau R = V1+(-V2) sama

dengan R = V1+V2 atau R = V1 + (-V2), seolah-olah

merupakan jumlah aljabar biasa.

2. Sistem Satuan

a. Pengertian Satuan

Satuan adalah ukuran pembanding yang telah diperjanjikan terlebih

dahulu. Besaran-besaran harus diukur dengan satuan-satuan yang

sesuai. Ada dua macam sistem satuan yang sering digunakan

dalam fisika dan ilmu teknik, yaitu sistem metrik dan sistem Inggris.

Sistem metrik dibagi dalam dua bagian yaitu sistem MKS (Meter

Kilogram Sekon) dan sistem CGS (Centimeter Gram Sekon).

b. Macam-macam Sistem Satuan

Sistem satuan yang akan dibahas dan digunakan pada materi ini

adalah sistem SI. Tetapi mengingat dalam bidang teknik masih

banyak dipergunakan sistem satuan lain, maka untuk menambah

wawasan siswa SMK, akan dibahas sekilas tentang beberapa

macam sistem satuan.

Sebelum sistem SI diresmikan sebagai sistem satuan international,

telah berkembang dua macam sistem satuan yang dipergunakan

terbatas pada beberapa negara, yaitu sistem metrik dan sistem

British (Inggris).


1) Sistem Metrik (Metric System)

Seperti telah dikemukakan bahwa sistem metrik telah

dikembangkan oleh para ilmuawan Perancis sejak tahun 1970-

an. Sistem ini mendasarkan pada meter untuk pengukuran

panjang dan kilogram untuk pengukuran berat. Dari satuan

meter dan kilogram ini kemudian diturunkan untuk satuan lain

untuk mengukur luas, volume, kapasitas dan tekanan.

Pada mulanya satu meter ini panjangnya diperkirakan sama

dengan sepersepuluh juta dari kuadrant meridian bumi.

Berdasarkan pengamatan lebih lanjut ternyata persamaan

tersebut kurang tepat. Lalu dibuatlah standar meter dari bahan

platinum-iridium yang kemudian dikenal dengan sebutan

Prototip Meter Internasional (International Prototype Meter).

Sejak tahun 1960, oleh General Conference of Weights and

Measures (CGPM), satu meter didefinisikan sebagai satuan

panjang yang panjangnya adalah sama dengan 1650763.73 kali

panjang gelombang radiasi atom krypton 86 dalam ruang

hampa dan ini timbul karena adanya perubahan tingkatan energi

antara 2p10 dan 5d5.

Sedangkan satu kilogram didefinisikan sebagai masa dari satu

decimeter kubik air destilasi pada kekentalan (density)

maksimum yaitu pada temperatur 4oC. Dari dasar inilah

kemudian dibuatkan prototipenya yaitu Prototip Kilogram

Internasional (International Prototype Kilogram). Kedua prototip

di atas yaitu prototip meter dan prototip kilogram semuanya di

simpan di suatu tempat yang bernama Sevres, Perancis dan

dipelihara oleh suatu badan yang bernama International Bureau

of Weights and Measures.

Ada pula satuan yang untuk unit lain yaitu yang disebut liter.

Liter adalah unit untuk kapasitas yang didasarkan atas standar

massa. Definisinya adalah satu liter kira-kira sama dengan

volume yang dimiliki oleh air putih yang massanya satu (1)

kilogram. Volume ini mendekati satu (1) decimeter kubik,

persamaan yang sesungguhnya adalah 1 liter = 1000.028

centimeter kubik. Jadi satu liter lebih besar sedikit dari pada

satu centimeter kubik. Untuk maksud-maksud tertentu kelebihan

itu bisa diabaikan. (Menurut perhitungan awal yang dilakukan

oleh International Bureau of Weights and Measures, didapatkan

bahwa 1 liter = 1000.027 centimeter kubik.

Sistem metrik dibagi menjadi dua kelompok, yaitu sistem metrik

dinamis dan sistem metrik statis

(a) Sistem metrik dinamis

Dalam sistem metrik dinamis, digunakan tiga besaran

pokok, yaitu panjang, masa dan waktu. Satuan-satuan untuk

ketiga besaran tersebut dapat dilihat sebagai berikut:

Tabel 2.1 Tiga Besaran Pokok Sistem Metrik Dinamis

Sistem Metrik

StatisPanjang Massa Waktu

Statis besar Meter kKilogram Sekon

Dinamis kecil Centimeter Gram Sekon

(b) Sistem metrik statis

Dalam satuan metrik statis digunakan tiga besaran pokok

panjang, gaya dan waktu dengan nama-nama satuan

seperti terlihat pada tabel berikut:


Tabel 2.2 Tiga Besaran Pokok Sistem Metrik Statis

Sistem Metrik

DinamisPanjang Massa Waktu

Dinamis

besar (mks)Meter Kilogram Sekon

Dinamis kecil

(cgs)Centimeter Gram Sekon

Selanjutnya untuk menggunakan satuan untuk unit-unit lain

yang berdasar atas satuan dasar meter dan kilogram dapat

dilihat konversi pada tabel berikut ini.

Tabel 1. Konversi Meter dan Kilogram

UKURAN LINIER

1 centimeter (cm) 10 milimeter (mm) -

1 decimeter (dm) 10 centimeter (cm) 100 mililiter

(mm)

1 meter (m) 10 decimeter (dm) 1000 mililiter

(mm)

1 dekameter (dkm) 10 meter -

1 hectometer (hm) 10 dekameter (dkm) 100 meter (m)

1 kilometer (km) 10 hectometer (hm) 1000 meter (m)

UKURAN LUAS

1 centimeter kuadrat

(cm2)

100 milimeter kuadrat

(mm2)

-

1 meter kuadrat (m2) 10000 centimeter kuadrat

(cm2)

-

1 are (a) 100 meter kuadrat (m2) -

1 hectare (ha) 100 are (a) -

1 kilometer kuadrat

(km2)

100 hectare (ha) 1000000 meter

kuadrat (m2)

UKURAN VOLUME

1 centiliter (cl) 10 mililiter (ml) -

1 deciliter (dl) 10 centiliter (cl) 100 mililiter

(ml)

1 liter (l) 10 deciliter (dl) 1000 mililiter

(ml)

1 dekaliter (dkl) 10 liter (l) -

1 hectoliter (hl) 10 dekaliter (dkl) 100 liter (l)

UKURAN KUBIK

1 centimeter kubik

(cm3)

1000 milimeter kubik

(mm3)

-

1 decimeter kubik

(dm3)

1000 centimeter kubik

(cm3)

-

1 meter kubik (m3) 1000 decimeter kubik

(dm2)

-

UKURAN MASSA

1 centigram (cg) 10 miligram (mg) -


1 decigram (dg) 10 centigram (cg) 100 miligram

(mg)

1 gram (g) 10 decigram (dg) 1000 miligram

(mg)

1 dekagram (dkg) 10 gram (g) -

1 hectogram (hg) 10 dekagram (dkg) 100 gram (g)

1 kilogram (kg) 10 hectogram (hg) 1000 gram (g)

1 metrik ton (t) 1000 kilogram (kg) -

Sekarang sistem ini banyak digunakan oleh hamper semua

negara industri, baik industri yang sudah maju maupun industri

yang baru berkembang. Akan tetapi, adanya juga beberapa

negara yang industrinya sudah maju namun masih tetap

menggunakan sistem pengukuran yang bukan sistem metrik,

misalnya Amerika dan Kanada. Negara-negara ini, sebagian

besar industrinya masih menggunakan sistem pengukuran inci

(English system). Kita tahu bahwa Amerika dan Kanada

merupakan negara industri maju yang produk-produk

industrinya sudah dikenal dan digunakan orang sejak lama.

Timbul pertanyaan, mengapa negara-negara tersebut di atas

masih mempertahankan sistem inci? Alasan yang bisa diterima

tentunya masalah biaya. Untuk mengubah suatu sistem

pengukuran yang sudah mantap menjadi suatu sistem yang

belum pernah digunakan sama sekali tentu membutuhkan

biaya, dan tentunya masih ada pertimbangan-pertimbangan lain.

Meskipun demikian, lambat laun negara-negara yang masih

menggunakan sistem inci tentu akan mempertimbangkan untuk

menggunakan sistem metrik dalam perindustriannya.

Sebetulnya, kalau dikaji lebih jauh, sistem metrik ini mempunyai

banyak keuntungan dibandingkan sistem inci, keuntungan-

keuntungan tersebut antara lain, yaitu:

1. Konversinya lebih mudah,

perhitungannya juga lebih mudah dan cepat karena

berdasarkan kelipatan sepuluh, dan terminologinya lebih

mudah dipelajari.

2. Dunia perdagangan dari negara-negara

industri sebagian besar menggunakan sistem metrik

sehingga hal ini memungkinkan terjadinya hubungan kerja

sama antara industri satu dengan lainnya karena sistem

pengukuran yang digunakan sama. (ingat prinsip dasar

industri untuk menghasilkan komponen yang mempunyai

sifat mampu tukar).

c. Sistem Inci (English System)

Sistem inci, secara garis besar berlandaskan pada satuan inci,

pound dan detik sebagai dasar satuan panjang, massa dan

waktu. Kemudian berkembang pula satuan-satuan lain

misalnya, yard, mil, ounce, gallon, feet, barrel dan sebagainya.

Pada umumnya sistem inci yang digunakan di Inggris (British

Standard) dan di Amerika (National Bureau of Standard) adalah

tidak jauh berbeda. Hanya pada hal-hal tertentu ada sedikit

perbedaan, misalnya, satu ton menurut Bristish Standard adalah

sama dengan 2240 pound, sedangkan di Amerika satu ton

adalah sama dengan 2000 pound; satu yard Amerika =

3600/3937 meter, sedangkan satu yard menurut British Imperial


= 3600000/3937014 meter; dan contoh yang lain lagi satu

pound Amerika sama dengan 0.4535924277 kilogram

sedangakan satu pound menurut British Imperial sama dengan

0.45359234 kilogram itulah beberapa contoh dari perbedaan

besarnya satuan yang dipakai oleh National Bureau of Standart

dan British Standard.

Standar utama (primary standard) untuk panjang yang

digunakan oleh industri-industri di Amerika adalah United States

Prototype Meter 27, Prototip ini merupakan standar garis (line

standard) yang terbuat dari 90% platinum dan 10% iridium, dan

mempunyai penampang yang berbentuk X. Batang ukur

panjang (length bar) ini disimpan di National Bureau of Standard

di Washington. Dasar untuk menentukan standar panjangnya

bermacam-macam. National Bureau of Standard telah

menetapkan bahwa panjang gelombang radiasi hijau dari isotop

mercury 198 sebagai dasar yfundamental untuk ukuran panjang

yang berbeda dengan international Prototype Meter. Kalau

dibandingkan dengan standar meter maka didapat bahwa 1 inci

= 0.0254 meter. Dalam pemakaiannya di industri-industri ada

dua macam skala pecahan, misalnya, 0.0001 inci (decimal) dan

1/128 (pecahan atau fractional). Untuk pengukuran-pengukuran

presisi banyak digunakan skala decimal, misalnya 0.1, 0.01,

0.0001 sampai 0.000001 inci. Untuk skala pecahan yang

banyak digunakan adalah: 1/128, 1/64, 1/32, 1/20, 1/16, 1/8, ¼,

dan ½ inci. Untuk satuan-satuan yang lain: 1 foot = 12 inci, 1

yard = 36 inci = 3 feet, 1 mil = 5280 feet.

Sedangkan standar utama (primary standard) untuk massa yang

berlaku di Amerika adalah United States Prototype Kilogram 20,

terbuat dari platinum iridium dan dipelihara oleh National Bureau

of Standard. Dalam praktek sehari-hari satuan masa yang

digunakan adalah pound yang disesuaikan dengan Prototype

Kilogram 20. Sejak tahun 1893 satu pound ini ditetapkan sama

dengan 0.4535924277 kilogram. Dalam satuan inci ini dikenal

juga adanya istilah ton ini pada dasarnya mempunyai dua

pengertian yaitu:

i. Sebagai unit dari berat,

misalnya:

3. Short atau net ton = 2000 pound,

4. Long, gross atau shipper ton = 2240

pound,

5. Metric ton = 1000 kilogram = 2204.6

pound.

(c) Sebagai unit dari kapsitas atau volume, misalnya:

6. register ton = 100 feet kubik,

7. measurement ton = 40 feet kubik,

8. English water ton = 224 British Imperial

gallon

Yang banyak digunakan di Amerika dan Kanada adalah short

ton, Britania raya (Inggris sekarang) menggunakan long ton, dan

untuk sistem metrik digunakan metric ton.

Dengan demikian, dalam dunia perdagangan dan industri

sekarang ini terdapat dua sistem pengukuran yaitu sistem metrik

dan sistem inci. Meskipun sistem metrik digunakan oleh

sebagian besar negara industri, namun ada baiknya pula

mempelajari sistem inci. Hal ini disebabkan masih ada industri-

industri besar misalnya di Amerika dan Kanada yang


menggunakan sistem inci dan semua hasil-hasil produksinya

tersebar diberbagai negara. Sebagian besar obyek yang diukur

dalam industri permesinan adalah menyangkut panjang dengan

berbagai bentuk. Oleh karena itu, konversi dari satuan metrik ke

inci atau inci ke metrik perlu juga dipelajari.

d. Konversi Antara Metrik dan Inci

Karena sejak semula sistem metrik dan sistem inci maka tidak

ada hubungan yang jelas antara kedua sistem itu dalam

pengukuran panjang. Untuk itu perlu dilakukan konversi dari

metrik ke inci atau dari inci ke metrik. Ada tiga (3) macam

konversi yang sudah dilakukan yaitu:

1) Konversi secara Matematika

Konversi metrik ke inci secara matematika diperlukan faktor

konversi. Caranya adalah sebagai berikut:

1 yard = 3600/3973 meter = 0.91440 meter

1 yard = 36 inci, berarti:

1 inci = 1/36 x 0.91440 meter = 0.025400 meter.

Kita tahu bahwa 1 meter = 1000 milimeter, maka;

1 inci = 0.025400 x 10000 milimeter

1 inci = 25.4000 milimeter (faktor konversi)

2) Konversi melalui Table (chart)

Konversi ini berupa table yang ada angka-angka

konversinya. Sehingga mudah untuk menggunakan karena

tinggal melihat table saja. Dari tabel atau chart ini banyak

terdapat dipabrik-pabrik, contohnya dapat dilihat tabel di

bawah.

Tabel 2. Konversi Metrik ke Inci

Milimeter Inci Milimeter Inci Milimetr Inci


0.01 0.00039 0.34 0.01339 0.67 0.02638

0.02 0.00079 0.35 0.01378 0.68 0.02677

0.03 0.00118 0.36 0.01417 0.69 0.02717

0.04 0.00157 0.37 0.01457 0.70 0.02756

0.05 0.00197 0.38 0.01496 0.71 0.02795

0.06 0.00236 0.39 0.01535 0.72 0.02835

0.07 0.00276 0.40 0.01575 0.73 0.02874

0.08 0.00315 0.41 0.01614 0.74 0.02913

0.09 0.00354 0.42 0.01654 0.75 0.02953

0.10 0.00394 0.43 0.01693 0.76 0.02992

0.11 0.00433 0.44 0.01732 0.77 0.03032

0.12 0.00472 0.45 0.01772 0.78 0.03071

0.13 0.00512 0.46 0.01811 0.79 0.03110

0.14 0.00551 0.47 0.01850 0.80 0.03150

0.15 0.00591 0.48 0.01890 0.81 0.03189

0.16 0.00630 0.49 0.01929 0.82 0.03228

0.17 0.00669 0.50 0.01969 0.83 0.03268

0.18 0.00709 0.51 0.02008 0.84 0.03307

0.19 0.00748 0.52 0.02047 0.85 0.03346

0.20 0.00787 0.53 0.02087 0.86 0.03386

0.21 0.00827 0.54 0.02126 0.87 0.03425

0.22 0.00866 0.55 0.02165 0.88 0.03465

0.23 0.00906 0.56 0.02205 0.89 0.03504

0.24 0.00945 0.57 0.02244 0.90 0.03543

0.25 0.00984 0.58 0.02283 0.91 0.03583

0.26 0.01024 0.59 0.02323 0.92 0.03622

0.27 0.01063 0.60 0.02362 0.93 0.03661

0.28 0.01102 0.61 0.02402 0.94 0.03701

0.29 0.01142 0.62 0.02441 0.95 0.03740

0.30 0.02282 0.63 0.02480 0.96 0.03780

0.31 0.01220 0.64 0.02520 0.97 0.03819

0.32 0.01260 0.65 0.02559 0.98 0.03858

0.33 0.01299 0.66 0.02598 0.99 0.03898

1 0.03937 34 1.33858 67 2.63779

2 0.07874 35 1.37795 68 2.67716

3 0.11811 36 1.41732 69 2.71653

4 0.15748 37 1.45669 70 2.75590

5 0.19685 38 1.49606 71 2.79527

6 0.23622 39 1.53543 72 2.83464

7 0.27559 40 1.57480 73 2.87401

8 0.31496 41 1.61417 74 2.91338

9 0.35433 42 1.65354 75 2.95275

10 0.39370 43 1.69291 76 2.99212

11 0.44307 44 1.73228 77 3.03149

12 0.47244 45 1.77165 78 3.07086

13 0.51181 46 1.81102 79 3.11023

14 0.55118 47 1.85039 80 3.14960

15 0.59055 48 1.88976 81 3.18897

16 0.62992 49 1.92913 82 3.22834

17 0.66929 50 1.96850 83 3.26771

18 0.70866 51 2.00787 84 3.30708

19 0.74803 52 2.04724 85 3.34645


20 0.78740 53 2.08661 86 3.38582

21 0.82677 54 2.12598 87 3.42519

22 0.86614 55 2.16535 88 3.46456

23 0.90551 56 2.20472 89 3.50393

24 0.94488 57 2.24409 90 3.54330

25 0.98425 58 2.28346 91 3.58267

26 1.02362 59 2.32283 92 3.62204

27 1.06299 60 2.36220 93 3.66141

28 1.10236 61 2.40157 94 3.70078

29 1.14173 62 2.44094 95 3.74015

30 1.18110 63 2.48031 96 3.77952

31 1.22047 64 2.51968 97 3.81889

32 1.25984 65 2.55905 98 3.85826

33 1.29921 66 2.59482 99 3.89763

3) Konversi Dial Mesin (Coversion Dial)

Konversi ini dilakukan pada dial yang terdapat pada mesin-

mesin produksi, misalnya mesin bubut, freis dan

sebagainya. Dengan demikian satu unit mesin dapat

digunakan untuk membuat komponen-komponen baik yang

ukurannya dalam inci maupun yang ukurannya dalam

metrik.

Yang paling banyak dijumpai dalam pengukuran adalah

pengukuran panjang (linear). Bahkan sudut pun bisa diukur

dengan kombinasi pengukuran linier. Untuk dapat

melakukan pengukuran tersebut diperlukan standar. Dalam

pengukuran dikenal ada ting macam standar yaitu:

a. standar garis, b. standar ujung, dan c. standar

gelombang.

Sistem Satuan Internasional

Dalam suatu penemuan internasional yang dinamakan Conference

Generaledes Poids et Measures (CGPM) di Perancis pada tahun 1960,

telah ditetapkan suatu sistem satuan yang dikenal sebagai Sistem

Internasional.

Dalam SI terdapat tujuh buah besaran pokok berdimensi dan dua buah

besaran tambahan tidak berdimensi.

Tabel 2. Tujuh Besaran Pokok dalam Sistem Internasional

Besaran Pokok SatuanLambang

satuanDimensi

Panjang

Massa

Waktu

Arus listrik

Temperatur

Thermodinamika

Intensitas cahaya

Jumlah zat

meter

kilogram

detik

(second)

ampere

Kelvin

candela

mol (mole)

m

kg

s

A

K

cd

mol

L

M

T

I

J

N

Tabel 3. Besaran Tam,bahan dalam Satuan Internasional

Besaran Tambahan Satuan Lambang


satuan

Sudut datar

Sudut ruang

radian

Steradian

rad

sr

Penetapan Satuan Panjang

Mula-mula satu meter didefiniskan sebagai jarak antara dua goresan

yang terdapat pada kedua ujung sebatang platina-iridium, pada suhu

0oC yang disimpan di Sevres dekat Paris. Batang itu disebut meter

standar. Meskipun telah disimpan pada tempat yang aman dari

pengaruh fisik dan kimia, namun meter standar ini lama kelamaan

mengalami perubahan panjang, mesikpun sangat kecil. Maka pada

tahun 1960, satu meter standar didefinisikan sebagai jarak yang sama

dengan 1650763.73 kali panjang gelombang cahaya merah jingga yang

dihasilkan oleh gas krypton.

Penetapan Satuan Massa

Kilogram standar adalah sebuah massa standar, yaitu massa sebuah

platinum-iridium yang aslinya disimpan di Sevres dekat Paris. Kota

Sevres adalah “Kantor International tentang Besaran Ukuran”.

Atau massa kilogram standar disamakan dengan massa 1 liter air murni

pada suhu 4C.

Penetapan Satuan Waktu

Satuan waktu dalam S1 adalah detik atau sekon. Mula-mula, 1 detik

atau 1 sekoan didefinisikan :

Karena 1 Hari matahari rata-rata dari tahun ke tahun tidak sama, maka

standar ini tidak berlaku lagi kemudian, pada tahun 1956 sekon standar

ditetapkan secara internasional.

Akhirnya pada tahun 1967, ditetapkan kembali bahwa : satu sekon

ialaha waktu yang diperlukan oleh atom cesium untuk bergetar

sebanyak 9.192.631,770 kali.

Penetapan Satuan Arus Listrik

Arus listrik tahun 1954 titik acuan suhu diambil sebagai berikut : titik

lebur es beharga 0C, dan titik didih (1 coulomb = 6,25.1018 elekteron)

yang melewati suatu penampung dalam waktu 1 sekon.

Penetapan satuan suhu

Sebelum tahun 1954, titik acuan suhu diambil sebagai berikut : titik lebur

es berharga 0C, dan titik didih air berharga 100C pada tekanan 76

cmHg.

Kemudian pada tahun 1954, dalam kongres perhimpunan internasional

fisika bahwa suhu titik lebur es pada 76 cmHg menjadi T = 273,15K dan

titik didih air pada 76 cmHg menjadi T = 373,15K.

Penetapan Satuan Intensitas Cahaya

Untuk sumber cahaya standar mula-mula dipakai cahaya buatan yang

ditentukan menurut perjanjian internasional disebut lilin.

Satuan cendela didefiniskkan sebagai sebagai “Benda hitam seluas satu

meter persegi yang bersuhu titik lebur platina (1773C) akan

memancarkan cahaya dalam arah tegak lurus dengan kuat cahaya

sebesar 6 x 105 kendala.


Penetapan Satuan Jumlah Zat

Jumlah zat dalam satuan internasional diukur dengan mol. Dimana

terdiri atas 6,025 x 1023 disebut dengan bilangan Avogadro.

2. Besaran Turunan

Besaran turunan adalah besaran-besaran yang diturunkan dari satu

atau lebih besar pokok. Seperti besara volum berasal dari satu besaran

pokok yaitu meter kubik, besaran kecepatan berasal dari dua besaran

pokok yaitu panjang dan waktu, karena satuan dari kecepatan adalah

meter/sekon.

Contoh besaran-besaran turunan yang berasal dari besaran pokok

adalah :

15. Kecepatan : Meter/sekon

16. Massa Jenis : Kilogram/m3

17. Luas : M2

18. Volume : M3

19. Percepatan : Meter/sekon2

20. Gaya : Kilogram meter/sekon2

Dalam sistem internasional, besaran turunan itu mempergunakan sistem

satuan MKS (meter-kilogram-sekon)

Tabel 4. Beberapa Besaran Turunan dalam S1 yang

mempunyai Nama Satuan Tertentu.

Besaran Turunan Satuan Lambang

Satuan

Gaya Newton N

Energi

Daya

Tekanan

Frekuensi

Muatan listrik

Beda potensial

Hambatan listrik

Kapasitas kapasitor

Induktif

Fluks cahaya

Kuat penerangan

Induksi magnet

Joule

Watt

Pascal

Hertz

Couloumb

Volt

Ohm

Farad

Henry

Lumen

Lux

Tesla

J

W

Pa

Hz

C

V

F

H

In

Lx

T

Faktor pengali

Dalam sistem internasioanl, faktor pengali dari sebuah besaran pokok

dengan besaran pokok lainnya adalah sama. Contoh untuk besaran

panjang dan besaran massa.

Besaran panjang Besaran massa

kilometer

hectometer

decameter

meter

decimeter

centimeter

milimeter

kilogram

hectogram

dekagram

gram

decigram

centigram

miligram

Tabel 5. Faktor Pengali dalam S1


Factor Nama awalan Syimbol

10-18

10-15

10-12

10-9

10-6

10-3

103

106

109

1012

Atto

Femto

Piko

Nano

Mikro

Mili

Kilo

Mega

Giga

Tera

a

f

p

n

m

K

M

G

T

3. Vektor

Secara umum besaran-besaran dalam ilmu fisika atau lmu teknik dapat

dibai dalam dua bagian. Yaitu secara abesaran skalar dan besaran

vektor.

Besaran skalar adalah besaran yang hanya memiliki besaran dan cukup

dinyatakan dengan anka dan sebuah satuan. Misalnya, massa (sebuah

batu bata massanya 1 kg), volum (sebuah boto; air mineral volumnya 1

liter), dan suhu (suhu tubuhmu 36,5C).

Lambang suatu besaan skalar dicetak dengan huruf miring (m = massa,

V = volum, T = suhu). Besaran-besaran skalar memenuhi hukum

berhitung : tambah, kurang, kali dan bagi. Misalnya, 20 kg beras dari

karung pertam dan 10 kg beras dari karung kedua menghailkan 30 kg

beras campuran.

Besaran vektor adalah besaran yang selain memiliki besaran juga

memiliki arah. Misalnya, perpindahan (pesawat terbang telah terbang

300 km ke arah selatan), kecepatan (sebuah mobil sedang bergerak

dengan kecepatan 60 km/jam ke utara), dan gaya (seorang pekerja

sedang memberikan gaya ke atas 200 N untuk mengangkat sebuah

paket barang).

Lambang suatu besaran vektor dicetak dengan huruf tegak cetak tebal

(s = perpindahan, v = kecepatan, f = gaya) dan jika dituli dengan

tangan dinyatakan dengan anak panah diatas lambang besaran s, v, f.

Ketika menjumlahkan besaran-besaran vektor, arah vektor harus

diperhatikan. Oleh karena itu, hukum-hukum berhitung tidak berlaku

pada besaran-besaran vektor.

Besran vektor digambarkan dengan sebuah anak panah, dimana

panjang anak panah menunjukan besar vektor (5 cm menyatakan 5,0

N), dan araj acuan tertentu, misalnya 30 terhadap arah horizontal.

5 cm

30

Gambar 1 Sebuah gaya 5,0 N berarah 30 terhadap horizontal

Penjumlahan Vektor

a) Secara Grafik (Metode Polygon)

Untuk menjumlahkan vektor A dengan vektor B, lukislah B dengan

ekornya berada di kepala A. Jumlah A+B adlaah vektor R yang

menghubungkan ekoor A dengan kepala B.


F = 5,0 N

+

+

=

=

=

=

R

B A

A B

R

R

Gambar 2 Penjumlahan Vektor

b) Metode Jajaran Genjang

Resultan dua vektor yang

berpotongan adalah diagonal jajar

genjang dengan kedua vektor

tersebut sebagai sisi jajaran genjang.

Gambar 4 Metode Jajaran Genjang

c) Selisih Vektor

=

4. Hukum Newton

Seorang ilmuwan Inggris yang bernama Isaac Newton (1642-1727)

mengemukakan tiga hukum mengenai hubungan antara gaya dan

gerak yang disebut Hukum I Newton, Hukum II Newton, dan Hukum III

Newton.

(b) Hukum I Newton

Pada dasarnya setiap benda bersifat lembam, artinya setiap

benda mempunyai sifat untuk mempertahankan keadaannya.

Jika resultan dari gaya-gaya yang bekerja pada benda sama

dengan nol, maka benda tersebut :

1) Jika dalam keadaan diam akan tetap diam atau

2) Jika sedang bererak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus

beraturan

Pernyataannya diatas dikenal dengan Hukum I Newton atau

Hukum Kelembaman. Sifat kelembaman itu dapat dirasakan pada

saat naik kendaraan. Misalnya, pada kendaraan mobil atau kereta

api, bila kendaraan yang ditumpangi dengan tiba-tiba direm, maka

badan atau tubuh kita akan terdorong ke depan atau tubuh kita

akan terdorong ke belakang bila dengan tiba-tiba kendaraan yang

kita tumpangi bergerak maju dari keadaan diam.

1) Setiap benda dalam keadaan diam mempunyai

kecenderungan untuk tetap diam.

2) Sedangkan jika benda sedang bergerak, maka mempunyai

kecenderungan untuk bergerak terus.

(c) Hukum II Newton

Apabila resultan gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda

tidak sama dengan 0, maka benda tersebut akan bergerak

dengan suatu percepatan.

Menurut Hukum II Newton :

Percepatannya yang timbul pada suatu benda karena diengaruhi

oleh gaya F besarnya akan berbanding lurus dan searah dengan

gaya itu dan berbanding terbalik dengan massa benda.

Dalam bentuk persamaan, Hukum II Newton dituliskan :

F = m.a

Dimana :

F = gaya yang bekerja

pada benda (Newton)


R

B R

A

A

A

BD=A+B

m

a

F

m = massa benda (kg) Gambar 14

a = percepatan pada benda(m/s2)

(d) Hukum III Newton

Apabila suatu benda mengerjakan gaya pada benda lain, maka

benda yang kedua ini juga akan mengerjakan gaya pada benda

pertama yang sama besarnya, etapi dengan arah yang

berlawanan. Pernyataan ini dikenal sebagai Hukum III Newton.

Hukum III Newton ini disebut sebagai gaya aksi reaksi.

(c) KEGIATAN BELAJAR 2

Gaya, Momen, Kopel, Keseimbangan dan Tegangan

1) Gaya

a. Pengertian dan Jenis Gaya

a. Pengetian Gaya

Sifat pokok pertama Hukum Newton menyebutkan apabila

sebuah benda dibiarkan pada dirinya sendiri, maka dalam

keadaan bergerak atau diam kedudukan benda itu tak akan

berubah(azas kelembaman/enersia).

Jika sebuah benda beralih dari keadaan diam ke keadaan

bergerak atau sebaliknya, atau jika ada perubahan dalam

kedudukan diam atau kedudukan bergerak itu, maka ada suatu

sebab yang menjadikan perubahan itu, penyebab ini dinamakan

gaya. Selain itu, gaya juga menyebabkan perubahan arah atau

kecepatan suatu gerak.

Agar dapat menyatakan gaya itu pada gambar, haruslah

diketahui terlebih dahulu ketentuan dari gaya, seperti titik

tangkap, besar dan arah gaya.

b. Jenis Gaya

Pada ilmu gerak dalam mekanika teknik terjadinya gaya itu

karena beberapa hal antara lain, seperti:

i. Gaya otot

Gaya otot adalah gaya yang dibangkitkan oleh manusia

atau binatang, contohnya:

Menggerakkan penggerak tangan (handel)

Menggerakkan mesin jahit

Menggerakkan kaki pada permainan sepak bola

ii. Gaya berat

Gaya berat adalah agaya yang terjadi karena tarikan bumi.

Sebuah benda yang jatuh bebas selalu mendapatkan

kecepatan yang semakin besar. Gaya yang menyebabkan

perubahan gerak ini dinamakan gaya berat.

iii. Gaya pusingan atau

Gaya sentrifugal

Gaya yang keluar dari titik pusat suatu benda yang diikat

pada seutas tali lalu diputar, tidak saja tali akan tertarik

tegang, akan tetapi bila semakin cepat perputarannya,

mengakibatkan tali akan putus dan benda tadi terlempar.

Kenyataan ada gaya pada benda itu, arah keluar, segaris

dengan tali. Gaya ini disebut gaya sentrifugal, sedangkan

gaya yang terdapat pada tali yang menahan atau menarik

benda tersebut disebut gaya sentripetal.

iv. Gaya pegas

Gaya pegas adalah gaya yang diberikan oleh pegas yang

dalam keadaan tertekan atau tertarik (pegas berubah

bentuk).

c. Menentukan Suatu Gaya


Gaya ditentukan oleh:

(a) Arah gaya, yang digambarkan sebagai garis dengan tanda

panah.

(b) Besar gaya, yang digambarkan sebagai panjang garis yang

disebut vektor.

(c) Titik tangkap dari gaya, dimana vektor mulai bekerja.

Pada gambar 3.1, dilukiskan suatu benda yang terletak pada

bidang datar. Dimana pada titik A bekerja suatu gaya K = 25 kg

mendatar ke kanan, skala gaya 1 cm = 5 kg, (artinya 1 cm

satuan panjang dianggap sama dengan 5 kg satuan gaya).

Gambar

b. Menyusun dan Menguraikan Gaya

Gaya adalah sesuatu yang menyebabkan benda yang lain menjadi

bergerak atau sesuatu yang menyebabkan benda yang sedang

bergerak mengalami perubahan gerak.

Dinamika adalah bagian dari ilmu fisika yang mempelajari hubungan

antara gaya dan gerak. Gaya ada bermacam-macam, seperti : gaya

berat, gaya normal, gaya tegangan tali, gaya gesekan, gaya

sentrifugal, dan sebagainya.

7. Gaya Berat

Berat benda juga merupakan gaya. Berat mempunyai satuan

Newton. Sedangkan massa benda mempunyai satuan kilogram.

Jadi, berat dengan massa adalah berbeda. Tetapi, dalamkehidupan

sehari-hari massa benda sering disebut dengan berat benda.

Hubungan antara massa benda, berat, dan percepatan grafitasi

adalah :

w = m . g

dimana:

w = gaya berat (Newton)

m = massa benda (kilogram)

g = percepatan grafitasi (m/s2)

Berat benda adalah massa benda yang dipengaruhi oleh medan

grafitasi pada tempat tersebut. Massa benda dimana-mana adalah

sama, sedangkan berat benda tergantung dari besarnya pengaruh

medan grafitasi pada benda tersebut.

8. Penggunaan Hukum Newton

d. Menentukan gaya tegangan

tali

i. Benda akan keadaan

setimbang (diam). Dalam keadaan ini akan berlaku :

T – m . g = 0 atau T = m . g

Dimana : T = Tegangan tali

m.g = Berat benda

Gambar 21 Benda diam

ii. Benda bergerak ke atas dengan percepatan = a. Dalam

keadaan ini akan berlaku :


T

m . g

T

T – m . g = m . a atau

T = m.g + m.a

Gambar 22 Benda bergerak ke atas dengan percepatan a

e. Gerak Benda yang

Dihubungkan dengan Katrol

Dua buah benda m1 dan m2

dihubungkan dengan tali dan

dihubungkan ke katrol. Apabila

massa tali diabaikan dan tali

dengan katrol tidak ada gaya

gesekan, maka akan berlaku

persamaan-persamaan :

Bila m1 < m2, maka sistem akan bergerak ke arah m2 dengan

percepatan a.

f. Benda Bergerak pada Bidang

Miring

Tidak ada gesekan antara benda denga bidang miring, bila

bidangnya licin sempurna.

Gambar 25. Gerak benda pada bidang miring

Besarnya gaya normal :

N = m.g cos

Penyebab gerak benda adalah gaya yang sejajar dengan bidang

miring, yaitu gaya mg sin .

N = m.g sin

Dari Hukum II Newton didapatkan,

a =

a = g sin

dimana :

a = Percepatan benda (m/s2)

g = Percepatan gravitasi bumi (m/s2)

= Sudut kemiringan bidang

Gaya Gesekan

Sebuah benda diletakkan pada suatu permukaan yang kasar,

kemudian benda tersebut ditarik dengan sebuah gaya, maka akan

terjadi gaya perlawanan, yang disebut gaya gesekan. Jadi, gaya

gesekan dapat menghambat gerakan sebuah benda.

1. Pengertian Gaya Gesekan

Bila sebuah balok massanya m dilepaskan dengan kecepatan

awal vo pada sebuah bidang horizontal, maka balok itu akhirnya

akan berhenti. Ini berarti, di dalam gerakannya balok mengalami

perlambatan, atau ada gaya yang menahan balok. Gaya ini

disebut gaya gesekan yang arahnya berlawanan dengan arah

gerak balok.


m . ga

T

T

T

T

a

a

a

m2.g

m2.g

mgMg cos

Mg sin

N

Besarnya gaya gesekan yang dialami olehs ebuah benda

tergantung pada :

2. Kekasaran permukaan yang bergesekan (koefisien

gesekan = )

3. Besarnya gaya normal

Namun, gaya gesekan tidak tergantung dari luas bidang

yang bergesekan. Sehingga, perumusan gaya gesekan

dapat dituliskan :

fg = .N

dimana :

fg = Gaya gesekan (Newton)

= Koefisien gesekan (tidak bersatuan)

N = Gaya Normal (Newton)

Arah gaya gesekan selalu berlawanan dengan arah gaya

penyebabnya.

Bila : - F < fg : benda diam

- F = fg : benda tepat akan bergerak

- F > fg : benda bergerak

Gambar 34 Gaya gesekan fg berlawanan dengan arah F

2. Gaya Gesekan dapat Merugikan, Dapat pula Bermanfaat

Sebuah lemari ingin dipindahkan dari satu tempat ke tempat

yang lain di dalam sebuah rumah. Bila lemarinya berat,

dibutuhkan gaya dorong yang sangat besar untuk memindahkan

lemari tersebut. Ini menunnjukkan bahwa gaya gesekan dalam

hal ini sangat merugikan. Komponen-komponen di dalam

sebuah mesin selalu direndam dengan minyak pelumas adalah

untuk mengurangi timbulnya gaya gesekan antar komponen

pada saat mesin sedang dijalankan. Gesekan akan mengurangi

kecepatan putaran mesin, demikian juga gesekan akan

menimbulkan energi dalam bentuk panas. Gesekan ini di dalam

mesin semuanya merugikan.

Sedangkan seseorang tidak akan dpaat berja;lan kaki diatas

lantai yang licin, demikian juga kendaraan tidak akan dapat

dihentikan atau diren oada jalan yang licin. Jadi, dalam hal

seperti ini gesekan adalah bermanfaat.

Dengan demikian, seperti telah disebutkan diatas bahwa

gesekan itu ada yang bermanfaat dan ada juga yang merugikan.

Bila gesekan itu merugikan, maka diusahakan supaya

kerugiannya sekecil mungkin, yaitu seperti mengisi mesin-mesin

dengan pelumas, untuk mengurangi terjadinya gesekan.

3. Koefisien Gaya Gesekan

Bila mendorong sebuah benda yang sedang dalam keadaan

diam, dibutuhkan gaya dorong yang lebih besar dibandingkan

dengan benda tersebut ketika bergerak, untuk keadaan yang

sama.

4) Momen

Momen terhadap sebuah benda adalah bila sebuah gaya yang

bekerja pada benda tersebut, tetapi garis kerja gyanya tidak melalui

pusat benda. Dengan demikian ebuah momen akan selalu membuat

putaran, yang disebabkan adanya jarak tegak lurus antara gaya


N

W

Ffg

dengan titik pusat benda. Momen terhadap suatu titik adalah besar

gaya yang bekerja di kali dengan jarak tegak lurus antara gaya

terhadap titik.

Rumus : M = P x a, dimana :

P = Gaya (kg)

A = Jarak (m)

M = Momen (kg/m)

Momen positif : Momen yang membentuk putraan searah

dengan putaran jarum jam.

Momen negatif : Momen yang mengakibatkan putaran yang

berlawanan dengan arah jarum jam.

Ada beberapa konsepsi momen

a. Mencari gaya pengganti (resultan) dari beberapa buah gaya pada

bidang datar atau tumpuan dengan jalan perhitungan momen

terhadap suatu titik.

Gambar 43. Mencari resultan


P P aa

x

P1

P3 P4

P2

a b c d

MA = MR

+ P1. a – P2 (a+b) + P3 (a+b+c) + P4 (a+b+c+d) = Rx

b. Mencari gaya reaksi titik tumpu pada gaya-gaya yang bekerja

pada batang yang ditummpu pada dua titik tumpu antara rol dan

engsel.

Gambar 44. Mencari Gaya Reaksi

Untuk mencari Ra MB = 0

Ra (a+b+c) - P1 (b+c) + P2.c = 0

Untuk mencari Rb MA = 0

-RB (a+b+c) – P3 (a+b+c) – P2 (a+b) + P1.a = 0

P = RA + RB

5) Kopel

Momen Kopel merupakan hasil perkalian gaya dengan jaraknya tegak

lurus.

Untuk menjelaskan tentang gaya kopel, dapat kita gambarkan pada

penggunaan alat pengulir (tap atau sney). Bila kedua gaya gaya

tangan kanan dan tangan kiri untuk memutarkan alat itu sama

besarnya, arahnya berlawanan, satu mendorong dan satunya lagi

menarik maka pasangan gaya-pasangan gaya itu disebut gaya

pasangan atau gaya kopel.

6) Diagram Benda Bebas dan Kesetimbangan

Dalam ilmu mekanika teknik menjelaskan gejala-gejala keseimbangan

dan gerak-gherak benda yang berhubungan dengan konstruksi

bangunan. Dalam ilmu mekanika untuk menghitung gaya dengan cara

membuat diagram.

Dalam membuat diagram benda bebas lurus diperhatikan skala gaya

dan kala panjang. Skala gaya yaitu perbandingan [panjang garis gaya

dengan besarnya gaya, misalnya 1 cm # 100 kg, artinya setiap

panjang garis gaya 1 cm menunjukkan besarnya gaya 100 kg.

Suatu benda dikatakan mempunyai keseimbangan (sesuai dengan

hukum Newton), yaitu :

M = 0 artinya jumlah momen pada suatu titik sama dengan nol

FV = 0 yaitu jumlah gaya-gaya vertikal smaa dengan nol

Fh = 0 yaitu jumlah gaya-gaya horizontal sama dengan nol

7) Tegangan

Apabila sebuah batang dibebani suatu gaya maka akan terjadi gaya

reaksi yang besarnya sama dengan arah yang berlawanan. Gaya

tersebut akan diterima sama rata oleh setiap molekul pada bidang

penampang batang tersebut. Jadi, misalnya besarnya gaya tersebut

adalah sebesar F dan luas penampang adalah A, maka setiap satuan

luas penampang akan menerima beban sebesar .


P3P1

P2

RBRA

A B

a b c

(a) KEGIATAN BELAJAR 3

Pengenalan Komponen Mesin

8) Sambungan

Pada umumnya mesin-mesin itu terdiri dari beberapa bagian yang sambung-

menyambung menjadi sebuah mesin utuh. Cara menyambung bagian-

bagian tadi ada yang disambung mati, ada pula yang dapat dilepas dan ada

pula yang harus dapat bergerak/berputar.

9) Poros dan Bantalan

(a) Poros

Poros adalah sebatang logam yang berpenampang lingkaran yang

berfungsi memindahkan putaran atau mendukung sesuatu beban

dengan atau tanpa meneruskan daya. Poros ditahan oleh dua atau lebih

bantalan poros atau pemegang poros. Bagian-bagian berputar yang

didukung poros, seperti roda daya (fly mheel), roda gigi, roda ban, roda

gesek, dan lain-lain.

(b) Bantalan

Bantalan berguna untuk menuju poros dan memberi kemungkinan poros

dapat berputar bersamanya atau berputar padanya.

10) Penerus Daya Fleksibel

(a) Sabuk

Sabuk penggerak berfungsi memindahkan gaya atau memindahkan

putaran dari puli satu ke puli yang lain. Sabuk penggerak banyak

digunakan untuk : industru, otomotif, pertanian, dan lain-lain.

(b) Rantai

Rantai dan sabuk memiliki fungsi yang sama, yaitu pemindah daya atau

meneruskan putaran.


Documents

Sistem Pengapian Konvensional