29
D. Analisa Teknik
Gaya Gesek yang Bekerja pada Silinder Pengupas Gaya gesek akan terjadi ketika kacang tanah bersentuhan langsung
dengan silinder pengupas. Selain itu, ada juga gaya pegas yang berasal dari karet spon terhadap biji kacang tanah. Gaya pegas dari karet spon
mempengaruhi gesekan antara karet tersebut dengan biji kacang tanah.
F 1 F2
m g Gambar 23. Diagram Gaya yang Bekerja pada Kacang Tanah
Dengan memperhatikan gambar di atas maka gaya yang bekerja terhadap kacang tanah adalah gaya tekan pegas F dan gaya gesek , sehingga :
F
T
= R
1
+ R
2
……………………………………………………....7 Dengan:
R
1 2
= F
1 2
+
1 2
R
1 2
= F
2 2
+
2 2
Dimana: F
T
= Gaya gesek total N F
1
= Gaya pegas karet pertama N F
2
= Gaya pegas karet kedua N
1
= Gaya gesek pada silinder pertamaN
2
= Gaya gesek pada silinder kedua N R
1
= Resultan gaya F
1
dan
1
R
2
= resultan gaya F
2
dan
2
Jika diuraikan satu per satu maka gaya gesek yang bekerja adalah: F
p1
F
p2
30 silinder pengupas kiri
silinder pengupas kanan
Gambar 24. Gaya yang Bekerja antara Kacang Tanah dengan Silinder
Gaya gesek terjadi ketika kacang tanah bersentuhan langsung dengan karet pengupas. Besarnya gaya gesek dapat dihitung dengan persamaan 2:
= µ N
Dimana:
1
= gaya gesek Newton µ
= koefisien gaya gesek N
= gaya normal Newton Besarnya gaya tekan pegas yang terjadi adalah F
1
dan F
2.
Pada kenyataan yang sebenarnya terdapat banyak gaya menyebar pada semua permukaan karet
yang menekan kacang tanah. Tetapi untuk memudahkan perhitungan, penulis mengasumsikan bahwa gaya pegas yang bekerja pada kacang tanah hanya gaya
F
1
dan F
2
saja yang merupakan gaya pegas maksimum. Selain itu penulis juga berasumsi bahwa kacang tanah yang dikupas
merupakan benda bulat dan kaku sempurna sehingga tidak mengalami elastisitas ataupun perubahan ukuran ketika ditekan. Sehingga, persamaan yang dapat
digunakan untuk kondisi di atas adalah:
F = k Δx................................................................................8
31 dimana:
F = gaya pegas Newton
k = konstanta pegas Nm
Δx = simpangan meter
Untuk mendapatkan nilai konstanta k dilakukan percobaan terhadap karet spon dengan cara memberi gaya tekan kemudian dimasukkan kedalam
persamaan
k = m g Δx sehingga didapatkan nilai simpangannya.
Pada percobaan, digunakan karet spon dengan tebal mula-mula 10 mm, kemudian diberi beban sebesar 1500 gram sehingga tebalnya menjadi 9 mm.
Dengan kalimat matematis dapat dituliskan: xo = 10 mm = 10
-2
m x
1
= 9 mm = 9 x 10
-3
m Δx = 1 mm = 10
-3
m m = 1500 garm = 1.5 kg
g = 9,81 ms
2
dengan menggunakan persamaan 8, maka: k = m g
Δx = 1.5 x 9.81 10
-3
= 1470 Nm Gaya pegas dari karet spon yang bekerja terhadap kacang tanah adalah:
F = k Δx
Untuk mendapatkan nilai Δx: diameter rata-rata kacang tanah = 7.05 mm
jarak optimal antara dua silinder = 5.5 mm Diameter kacang tanah lebih besar daripada jarak antara dua silinder, dengan
begitu terjadi simpangan pada karet spon. Oleh karena itu diasumsikan besarnya simpangan minimal pada dua buah karet spon adalah 7.05
– 5.5 mm = 1.55 mm. Dengan demikian besarnya Δx pada salah satu karet spon adalah 1.55 mm2 =
0.775 mm ≈ 0.8 mm
32 Jadi, besarnya gaya pegas dari salah satu permukaan karet spon adalah:
F = k Δx F = 1470 Nm x 8 x 10
-4
m F = 1.176 N
Karena jenis karet sama dan simpangan juga sama maka:
F
1
= F
2
= F =1.176 N
Besarnya gaya gesek adalah:
Hasil penelitian yang dilakukan oleh salah satu dosen TEP menyebutkan bahwa besarnya koefisien gesek statis antara kacang tanah dengan karet adalah
0.8. Diasumsikan besarnya koefisien gaya gesek dinamis sekitar ¼ dari koefisien gaya gesek statisnya. Maka besarnya µ adalah 0.2.
Pada percobaan pendahuluan didapat bobot rata-rata tiap satu butir kacang tanah adalah 0.4 gram. Namun saat terjadi gesekan, kacang tanah yang dikupas
mendapat gaya berat dari kacang tanah yang berada di atasnya. Dalam hal ini, penulis mengasumsikan bahwa besarnya beban dari kacang tanah yang berada
diatasnya adalah sekitar 500 gram untuk satu kali pengupasan optimum, maka:
1
= µ N
1
= µ [m
kacang
+ m
beban
g] = 4.91 N
Dalam hal ini semua parameter antara pengupas kiri dan kanan sama, maka dapat dikatakan bahwa:
1
=
2
= 4.91 N
Setelah diketahui
1
,
2
, F
1
dan F
2
, maka: R
1 2
= F
1 2
+
1 2
R
2 2
= F
2 2
+
2 2
= 25.491 = 25.491
R
1
= 5.05 N R
2
= 5.05 N
Jadi F
T
= R
1
+ R
2
= 10.1 N
33
V. HASIL DAN PEMBAHASAN
Kategori