This is about lecture Pengantar Teknnik Mesin

1. RESUME
Forces in Structures and Machines
Nama Kelompok:
Sujalmo 2113100084
Nurul Khafidatus Sholihah 2113100089
Ibnu Faqih Yuritsul Kautsar 2113100094
Muhammad Firdaus 2113100099
Teknik Mesin
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

2. Forces in Structuresand Machines
Chapter Objectives
 Break a force down into its rectangular and polar
components.
 Determine the resultant of a system of forces by
using the vector algebra and polygon methods.
 Calculate the moment of a force using the
perpendicular lever arm and moment component
methods.
 Understand the requirements for equilibrium,
and be able to calculate unknown forces in
simple structures and machines.
 From the design standpoint, explain the
circumstances in which one type of rolling
element bearing would be selectedfor use
over another, and calculate the forces acting on them
@Suatu benda jika terkena beban dinamis ( ada beban, tidak ada beban, ada beban,
tidak ada beban ) akan cepat rusak.
Contoh: seorang anak dengan berat 70kg tidur dengan posisi berbaring, maka tempat
tidur/ dipannya tidak cepat rusak karena beban pada dipan tersebut bersifat statis
(bebannya tetap), tetapi jika dengan berat yang sama (70kg) seorang anak berlonjak
lonjak diatas tempat tidur tersebut, tempat tidur tersebut akan cepat rusak karena dipan
mendapat gaya dinamis.
@ Misalkan terdapat laptop diatas meja, maka gaya yang bekerja pada sistem ini

3. Beban terpusat Beban merata
.
@Lalu bagaimana pesawat udara dapat terbang?
Pada dasarnya, sayap lah yang memberi gaya angkat yang dibutuhkan untuk terbang,
sedangkan engine hanya memberi gaya dorong (thrust) untuk bengerak maju. Jadi,
kesimpulan mudahnya adalah bahwa pesawat udara dapat terbang karena memiliki
sayap.Secara mudah dapat dijelaskan bahwa gaya angkat terbangkitkan karena ada
perbedaan tekanan di permukaan atas dan permukaan bawah sayap. Bentuk airfoil
sayap diciptakan sedemikian rupa agar tercipta karakteristik aliran yang sesuai dengan
keinginan. Singkatnya, gaya angkat akan ada jika tekanan dibawah permukaan sayap
lebih tinggi dari tekanan diatas permukaan sayap. Perbedaan tekanan ini dapat terjadi
karena perbedaan kecepatan aliran udara diatas dan dibawah permukaan sayap. Sesuai
hukum Bernoulli semakin cepat kecepatan aliran maka tekanannya makin rendah.
Besarnya gaya angkat yang dibangkitkan berbanding lurus dengan Luas permukaan
sayap, kerapatan udara, kuadrat kecepatan, dan koefisien gaya angkat.
Jadi, untuk pesawat udara, engine berfungsi memberikan gaya dorong agar pesawat
dapat bergerak maju. Akibat gerak maju pesawat maka terjadi gerakan relatif udara di
permukaan sayap. Dengan bentuk geometri airfoil tertentu dan sudut serang sayap
(angel of attack) tertentu maka akan menghasilkan suatu karakteristik aliran udara

4. dipermukaan sayap yang kemudian akan menciptakan beda tekanan dipermukaan atas
dan permukaan bawah sayap yang kemudian membangkitkan gaya angkat yang
dibutuhkan untuk terbang.
Ada 4 gaya yang bekerja pada pesawat udara selama penerbangan yaitu Gaya angkat (
LIFT) atau gaya keatas, Gaya berat ( WEIGHT ) atau gaya kebawah, selanjutnya
Gaya maju ( THRUST ) serta Gaya kebelakang ( DRAG ). Dua gaya berikut dapat
mudah dipahami. Gaya berat ( WEIGHT ) bekerja menarik benda kembali ke bumi,
sebagai contoh apabila kita melemparkan batu ke atas maka akan jatuh. Selanjutnya
apabila kita mengendarai sepeda, maka terasa hambatan dari depan.
Gaya lain yang bekerja pada pesawat selama diudara yaitu LIFT dan THRUST yang
keduanya merupakan kunci untuk penerbangan. Gaya-gaya tersebut oleh para
perancang pesawat diperhitungkan untuk mengatasi DRAG dan WEIGHT. Gaya
angkat ( LIFT ) dihasilkan oleh permukaan sayap yang dirancang agar tekanan udara
diatas permukaan lebih kecil dari bagiah bawah. Gaya-gaya lain yang bekerja untuk
menjaga agar pesawat tetap berada di udara yaitu THRUST. Gaya ini menarik
pesawat kearah depan, biasanya gaya ini diperoleh dari putaran baling-baling (
PROPELLER ) mesin atau dorongan mesin jet. Gaya maju ( THRUST ) dan gaya
angkat ( LIFT ) akan bekerja bersamaan untuk menarik pesawat kearah depan dan
meninggalkan darat.

5. Kesetimbangan gaya
∑Fy = 0
L + T sin (a+b)0
= D sin a0
+ W
∑Fx = 0
T cos (a+b)0
= D cos a0
L = gaya lift = ½ ρv2
AClift
D = gaya drag = ½ ρv2
ACdrag

6. F engine = Wmobil sin 150
+ μk W cos 150
+ ½ ρv2
ACD
Saat pesawat landing, sayap pesaat akan memperluas luas permukaannya. Hal ini
dilakukan untuk tetap mempertahankan besar gaya lift pesawat. Mengapa? Hal ini
karena saat landing, pesawat akan mengurangi kecepatannya. Hal ini menyababkan
besar gaya lift akan berkurang. Untuk mempertahankan nlai ini agar tetap konstan,
hal yang bisa dilakukan hanya dengan memperluas permukaan sayap. Sesuai dengan
rumus
Flift = ½ ρv2
AClift
Terlihat jika variabel yang bisa kita kendalikan hanyalah v (kecepatan) dan A (lusa
permukaan). Sedangkan itu, nilai ρ (massa jenis udara) dan Clift (konstanta lift)
bersifat konstan.
Sesi Tanya Jawab:
@Adul: Kenapa ada kereta api dengan panjang 2km, dipasang empat lokomotif, yakni
dua berada di depan dan dua lainnya di pasang dibelakang?
Jawab: dikarenakan panjang gerbong kereta yang mencapai 2km maka dibutuhkan
gaya yang sangat besar untuk menggerakkannya. Dua lokomotif dipasang di belakang
gerbong kereta di fungsikan untuk mendorong terlebih dahulu gerbong kereta,
sehingga kereta dapat berjalan pelan lalu setelah itu ditarik oleh dua lokomotif yang

7. didepan, sehingga 2 lokomotif yang berada di depan gerbong tidak bekerja terlalu
ngoyo.
D. Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat ditarik dari paparan di atas adalah:
Pesawat terbang bisa terbang (mengudara) karena ada Gaya Dorong (Thrust) dari
Mesin (Engine) yang besarannya jauh lebih besar dari Gaya Hambat (Drag) sehingga
pesawat dapat melaju dengan kecepatan tertentu dan menimbulkan Gaya
Aerodinamik, yaitu timbulnya Gaya Angkat (Lift) yang lebih besar dari Gaya
Gravitasi (Weight) sehingga mampu mengangkat pesawat untuk terbang.
Gaya Angkat (Lift) pada sayap (dan pesawat secara keseluruhan) timbul sebagai
akibat adanya perbedaan kecepatan aliran udara pada sayap, yang konstruksinya
dirancang sedemikian rupa (Aerofoil), sehingga menimbulkan perbedaan tekanan
udara di bagian atas dan di bagian bawah sayap.
Fuselage: penyambungan sayap dengan badan pesawat
@Destruction test, sebuah simulasi yang sengaja dibuat untuk menguji kendaraan
sebagai contoh perbandingan pengujian mobil brabus dengan mobil yang
berukuran lebih besar dengan cara menghantamkan mobil brabus dan mobil besar
tersebut pada dinding dengan kecepatan yang sama .pada hal ini mobil brabus hanya
mengalami kerusakan di bagian depan sedangkan mobil yang berukuran lebih besar
mengalami kerusakan yang lebih besar dan terpelanting pada jarak yang lebih jauh
dibandingkan dengan mobil brabus. Hali ini dikarenakan konstruksi dan material
penyusun pada mobil brabus lebih berkualitas.