Pendahuluan Anvil Plat Miring

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pendahuluan

Pada bab ini dibahas mengenai data-data hasil pengujian impak jatuh bebas dengan objek helmet sepeda motor non-standar berdasarkan 4 empat jenis anvil seperti yang telah dijelaskan pada bab-bab sebelumnya. Alat pengukur beban yang diterima helm loadcell diberikan dalam 2 dua jenis perlakuan, yaitu dengan peredam spring damper dan tanpa peredam untuk anvil plat datar agar diperoleh perbedaan pembacaan beban antara anvil yang dilengkapi peredam dan tanpa dilengkapi peredam spring. Selanjutnya data-data hasil pengujian yang berupa gaya dikonversikan kedalam tegangan berdasarkan luas daerah pembebanan. Besarnya energi potensial pada masing-masing kondisi pengujian merupakan data pendukung hasil pengujian tersebut. Gaya maksimum yang terkandung dalam setiap pengujian diperoleh dengan menggunakan persamaan F = m.a. Karena percepatan yang mempengaruhi pengujian ini hanya berasal dari percepatan grafitasi bumi, maka variabel a pada persamaan tersebut dapat digantikan dengan konstanta grafitasi bumi, yang diasumsikan sebesar 9,81 ms -2 . Oleh karena massa benda jatuh yang telah didesain adalah 5 kg, maka gaya maksimumnya ialah 49,05 N. Sementara tegangan yang terjadi pada setiap pengujian bergantung kepada luas permukaan daerah pembebanan. Energi yang diserap helm bergantung kepada posisi ketinggian jatuh helm ke anvil yang diaplikasikan. Universitas Sumatera Utara

4.2. Anvil Plat Datar

Pada pengujian ini anvil diberikan dua buah perlakuan, yaitu dengan menggunakan peredam spring pada loadcell-nya dan tanpa pemakaian peredam. Tujuan pemakaian peredam ini ialah untuk menghindari beban langsung ke perangkat loadcell, sehingga alat memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap beban dan umur pakai alat tersebut dapat lebih lama. Kemudian perbedaan pembacaan pada DAQ akan diteliti dan diubah ke bentuk energi. Perbedaan ini akan memperlihatkan besarnya energi yang terserap peredam sebelum diteruskan ke loadcell.

4.2.1. Dengan Peredam Spring

Luas daerah pembebanan pada uji impak jatuh bebas dengan menggunakan anvil jenis plat datar diperlihatkan pada gambar 4.1. Nilai rata-rata luas daerah pembebanan tersebut ialah 0,0095 m 2 Data gaya dan tegangan hasil pengujian helmet sepeda motor non-standar dengan menggunakan anvil jenis plat datar yang dilengkapi peredam spring pada loadcell-nya diperlihatkan pada tabel 4.1 dan secara grafis diperlihatkan pada gambar 4.2 dan 4.3. . Luas penampang ini selanjutnya digunakan untuk mendapatkan tegangan yang terjadi pada helmet non-standar akibat beban impak jatuh bebas. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.1. Luas penampang pembebanan pada pengujian impak jatuh bebas dengan anvil jenis plat datar. Tabel 4.1. Data hasil pengujian helmet sepeda motor non-standar dengan anvil jenis plat datar yang dilengkapi peredam spring. No. Uji Ketinggian m Gaya Maks. N Energi J Tegangan kPa Keterangan 1 0.75 23.43 17.57 2.465 Tidak Rusak 2 0.75 21.00 15.75 2.210 Rusak 3 0.50 20.00 10.00 2.105 Tidak Rusak 4 0.50 19.55 9.78 2.057 Tidak Rusak A rata-rata = 0,0095 m 2 Universitas Sumatera Utara Gambar 4.2. Gaya yang dihasilkan pada pengujian impak jatuh bebas dengan anvil jenis plat datar dilengkapi peredam spring. Gambar 4.3. Grafik hasil pengujian helmet dengan anvil plat datar yang dilengkapi peredam spring. Universitas Sumatera Utara Pada tabel 4.1 terlihat bahwa beban yang terjadi pada helmet berbanding lurus terhadap letak ketinggian jatuh. Peningkatan tinggi jatuh akan menyebabkan peningkatan besarnya beban yang terjadi. Dengan demikian pembacaan yang diterima oleh alat ukur akibat beban impak ini telah sesuai dengan kajian teoritis dan dapat dipergunakan untuk pengujian-pengujian impak selanjutnya. Sejalan dengan perubahan gaya, maka besarnya tegangan yang terjadi akibat beban tersebut terlihat normal. Artinya peningkatan beban impak yang terjadi akan menyebabkan peningkatan tegangan pada daerah pengimpakan. Pada ketinggian impak 0,75 m terlihat kekuatan helmet tidak begitu baik terbukti bahwa pada ketinggian ini terdapat helmet yang rusak dan tidak rusak. Tegangan yang terjadi pada pengujian pertama adalah 2,465 kPa dan helmet tidak mengalami kerusakan. Tetapi pada pengujian kedua tegangan yang terjadi adalah 2,210 kPa dan helmet mengalami kerusakan. Kondisi ini membuktikan bahwa kekuatan helmet non-standar tidaklah seragam antar satu produk dengan produk lainnya. Waktu impak ∆t yang terjadi pada masing-masing pengujian diperlihatkan pada tabel 4.2 dan secara grafis diperlihatkan pada gambar 4.4. Besarnya waktu impak rata-rata pada pengujian ini adalah 78 ms. Waktu impak ini bermanfaat untuk mendapatkan reaksi yang diberikan helmet akibat beban impak atau yang lebih dikenal dengan istilah impuls. Universitas Sumatera Utara Tabel 4.2. Data waktu impak ∆t dan Impuls yang terjadi pada uji impak jatuh bebas helmet sepeda motor non-standar dengan anvil datar yang dilengkapi peredam spring. No. Ketinggian m Gaya Maks. N Waktu Impak ∆t ms Impuls N.s 1 0.75 23.43 78 1.828 2 0.75 21.00 78 1.638 3 0.50 20.00 78 1.560 4 0.50 19.55 79 1.544 Karena ∆t pada masing-masing pengujian adalah relatif sama, maka besarnya impuls pada masing-masing pengujian berbanding lurus dengan beban impak yang terjadi. Dengan demikian reaksi yang diberikan helmet akibat beban impak akan meningkat sejalan dengan peningkatan tinggi jatuhnya. Pada pengujian ini, anvil dilengkapi dengan peredam spring pegas yang memiliki nilai konstanta pegas sebesar 9810 Nm -1 . Nilai ini diperoleh dari hasil pengujian langsung dengan menggunakan beban 1, 5, dan 10 kg. Pemakaian peredam dengan konstanta pegas tersebut sudah tentu mempengaruhi hasil pembacaaan terhadap beban yang diterima loadcell. Oleh karena itu peneliti akan menguji tanpa menggunakan peredam yang selanjutnya akan dibandingkan hasil antara kedua jenis pengujian tersebut. Universitas Sumatera Utara a b c d Gambar 4.4. Grafik gaya dan waktu impak pada uji impak jatuh bebas helmet sepeda motor dengan anvil plat datar yang dilengkapi peredam spring. ∆t ∆t ∆t ∆t 78 78 78 79 Universitas Sumatera Utara

4.2.2. Tanpa Peredam Spring

Luas daerah pembebanan pada jenis anvil plat datar yang tidak dilengkapi dengan peredam spring diperlihatkan pada gambar 4.5. Luas daerah pembebanan rata-rata ialah sebesar 0,0095 m 2 . Gambar 4.5. Luas penampang rata-rata pada pengujian impak jatuh bebas dengan anvil jenis plat datar tanpa peredam spring Data gaya dan tegangan hasil pengujian helmet non-standar dengan menggunakan anvil jenis plat datar yang tidak dilengkapi peredam spring pada loadcell-nya diperlihatkan pada tabel 4.3 dan secara grafis untuk gaya dan tegangan diperlihatkan pada gambar 4.6 dan 4.7. Tabel 4.3. Data hasil pengujian helmet sepeda motor non-standar dengan anvil jenis plat datar tanpa dilengkapi peredam spring. No. Uji Ketinggian m Gaya Maks. N Energi J Tegangan kPa Keterangan 1 0.75 22.53 16.90 2.371 Tidak Rusak 2 0.75 20.72 15.54 2.180 Tidak Rusak 3 0.75 16.22 12.17 1.707 Rusak A rata-rata = 0,0095 m 2 Universitas Sumatera Utara Gambar 4.6. Gaya yang dihasilkan pada pengujian impak jatuh bebas dengan anvil jenis plat datar tanpa peredam spring Gambar 4.7. Tegangan yang dihasilkan pada pengujian helmet dengan anvil plat datar tanpa peredam spring. Universitas Sumatera Utara Berdasarkan data-data pada gambar 4.6 dan 4.7 terlihat bahwa beban impak yang mampu diserap helmet pada tiga kali pengujian dengan ketinggian impak yang sama akan menyebabkan penurunan kekuatan helmet tersebut. Dengan kata lain pada pengujian pertama dan kedua kekuatannya masih cukup bagus, tapi pada pengujian ketiga kemungkinan terjadinya deformasi yang cukup besar telah terjadi sehingga hanya dengan beban yang relatif lebih kecil helmet telah mengalami kerusakan. Sementara untuk waktu impak ∆t terlihat bahwa waktu impak pada anvil yang tidak dilengkapi peredam akan menghasilkan waktu yang lebih cepat dibandingkan dengan pemakaian peredam. Hal ini membuktikan adanya efek peredaman yang dilakukan oleh pegas tersebut. Data waktu impak dan impuls yang terjadi pada pengujian dengan anvil plat datar yang tidak dilengkapi peredam pegas diperlihatkan tabel 4.4 dan secara grafis pada gambar 4.8. Tabel 4.4. Data waktu impak ∆t dan Impuls yang terjadi pada uji impak jatuh bebas helmet non-standar dengan anvil datar tanpa dilengkapi peredam spring. No. Ketinggian m F maks ∆t ms N Impuls N.s 1 0.75 22.53 62 1.397 2 0.75 20.72 62 1.285 3 0.75 16.22 63 1.022 Universitas Sumatera Utara a b c Gambar 4.8. Grafik gaya dan waktu impak pada uji impak jatuh bebas helmet sepeda motor non standar dengan anvil plat datar tanpa dilengkapi peredam spring. a Uji 1, b uji 2, dan c uji 3.

4.2.3. Penyerapan Energi Impak

Energi yang diperoleh pada kedua jenis pengujian tersebut untuk anvil jenis plat datar pada masing-masing ketinggian 0,75 m dan 0,5 m diperlihatkan pada tabel 4.5 dan secara grafis diperlihatkan pada gambar 4.9. Tabel 4.5. Perbandingan data energi impak pada pengujian impak jatuh bebas dengan anvil plat datar yang dilengkapi dan tidak dilengkapi peredam pegas. No. Ketinggian m Energi J Dengan Pegas Tanpa Pegas 1 0.75 17.57 16.90 2 0.75 15.75 15.54 62 62 63 Universitas Sumatera Utara Gambar 4.9. Energi impak pada anvil plat datar dengan peredam Uji 1 dan tanpa pemakaian peredam pegas Uji 2. Berdasarkan data tersebut besarnya perbedaan energi yang diserap pada pengujian pertama dengan ketinggian jatuh 0,75 m adalah sebesar 0,67 J atau sekitar 3,8 energi yang diserap oleh peredam. Kemudian pada pengujian kedua dengan helm yang sama pada masing-masing perlakuan anvil diperoleh penyerapan yang lebih kecil dibandingkan dengan pengujian pertama. Besarnya perbedaan energi ialah 0,21 J atau hanya sekitar 1,3 energi yang diserap oleh peredam. Berdasarkan data- data tersebut di atas terlihat bahwa telah terjadi perbedaan pembacaan beban yang diberikan pada anvil dengan perlakuan pemberian peredam atau tanpa pemberian peredam. Namun besarnya selisih perbedaan ini masih cukup kecil dibandingkan hasil yang diperoleh. Oleh karena itu pemakaian peredam dapat disarankan tetapi dengan mengikutkan faktor peredam ketika proses pengolahan data pengujiannya. Universitas Sumatera Utara Pada penelitian ini besar dan formula peredaman tersebut tidak dibahas lebih mendalam karena tujuan penelitian ini adalah untuk menguji fungsi alat.

4.3. Anvil Plat Miring

Pada pengujian impak jatuh bebas dengan anvil jenis plat miring diperoleh data luas daerah pembebanan seperti diperlihatkan pada gambar 4.10, dengan nilai rata- rata 0,0044 m 2 . Gambar 4.10. Luas penampang pembebanan pada pengujian impak jatuh bebas dengan anvil jenis plat miring. Data gaya dan tegangan hasil pengujian helmet non-standar dengan menggunakan anvil jenis plat miring tanpa dilengkapi peredam spring pada load cell- nya diperlihatkan pada tabel 4.6 dan secara grafis besarnya gaya dan tegangan diperlihatkan pada gambar 4.11 dan 4.12. A = 0,0044 m 2 Universitas Sumatera Utara Tabel 4.6. Data hasil pengujian helmet non-standar dengan anvil jenis plat miring tanpa dilengkapi peredam spring No. Ketinggian m Gaya Maks N Energi J Tegangan kPa Keterangan 1 1 36.93 36.93 8.358 Rusak 2 0.75 35.14 26.35 7.953 Tidak Rusak 3 0.5 27.02 13.51 6.115 Tidak Rusak Gambar 4.11. Gaya yang dihasilkan pada pengujian impak jatuh bebas dengan anvil jenis plat miring Universitas Sumatera Utara Gambar 4.12. Grafik tegangan hasil pengujian helmet dengan anvil plat miring. Luas penampang pembebanan pada jenis anvil ini lebih kecil dibandingkan dengan jenis anvil plat datar. Hal ini dibuktikan berdasarkan hasil pengujian seperti telah diperlihatkan pada gambar 4.10. Dengan demikian tegangan yang dihasilkan akan menjadi lebih besar dibandingkan dengan menggunakan anvil plat datar seperti diperlihatkan pada gambar 4.13. Gambar 4.13. Perbandingan tegangan yang terjadi antara anvil plat miring dan anvil plat datar. Universitas Sumatera Utara Waktu impak rata-rata pada pengujian ini ialah 62 ms dengan data diperlihatkan pada tabel 4.7. Impuls yang terjadi pada masing-masing pengujian diperlihatkan pada gambar 4.14. Tabel 4.7. Data waktu impak ∆t dan Impuls yang terjadi pada uji impak jatuh bebas helmet non-standar dengan anvil jenis plat miring. No. Ketinggianm F maks ∆t ms N Impuls Ns 1 1.00 36.93 63 2.33 2 0.75 35.14 62 2.18 3 0.50 27.02 62 1.68 Gambar 4.14. Data impuls pada pengujian impak jatuh bebas dengan menggunakan anvil plat miring Berdasarkan data-data tersebut terlihat bahwa gaya reaksi yang diberikan helmet non-standar akibat beban impak akan semakin besar dengan meningkatnya tinggijarak impak. Jika dibandingkan dengan anvil plat datar terlihat bahwa impuls Universitas Sumatera Utara yang diberikan cukup besar sehingga kekuatan helmet non-standar ini menjadi cukup baik pada kondisi jatuh dengan posisi miring.

4.4. Anvil Setengah Bola