commit to user
IV-41 Gambar 4.22
Alat bantu tongkat 3d
Sumber : Data diolah, 2010
4.3.1 Menentukan gaya pada rancangan
Perhitungan dilakukan terhadap gaya pada alat bantu tongkat. Perhitungan terdiri dari 4 tahap, yaitu: menghitung gaya pada alat bantu tongkat, menghitung
gaya pada lansia, perhitungan gaya pada kaki tongkat, dan menghitung gaya pada pegas.
1. Menghitung gaya pada alat bantu tongkat Untuk menghitung gaya pada alat bantu tongkat terlebih dahulu harus
menentukan massa dari alat bantu tongkat rancangan tersebut. Massa alat bantu tongkat rancangan diukur dengan menggunakan timbangan. Setelah dilakukan
pengukuran, maka didapatkan massa alat bantu tongkat rancangan sebesar 1,5 kg. Besarnya gaya pada alat bantu tongkat rancangan dihitung dengan
mengalikan massa alat bantu tongkat dengan percepatan gravitasi.
commit to user
IV-42
a. Gaya pada alat bantu tongkat = massa alat bantu tongkat x percepatan gravitasi F
tongkat
= m
tongkat .
a F
tongkat
= 1,5 kg . 9,81 ms
2
F
tongkat
= 49,05 N Jadi besarnya gaya pada alat bantu tongkat sebesar 49,05 N
2. Mencari gaya pada lansia Beban-beban yang bersentuhan langsung dengan alat bantu jalan tongkat
diukur dengan menggunakan timbangan. Pengukuran itu dilakukan terhadap 25 lansia saat melakukan aktivitas jalan. Selanjutnya dari massa alat bantu tongkat
yang telah diukur tersebut, dihitung presentasenya terhadap berat badan lansia. Hasil persentase massa alat bantu tongkat terhadap berat badan dilihat pada tabel
4.16
Tabel 4.16 Perbandingan Massa Alat Bantu Tongkat Terhadap Berat Badan
Responden Berat Badan
Perbandingan massa alat bantu tongkat terhadap
ke- kg
berat badan 1
51,5 9
2 46
10 3
60 8
4 67
7 5
73 6
6 75
6 7
40 12,5
8 50
10 9
48 10,4
10 49,5
10 11
42,5 11,8
12 39
12,8 13
46,5 10,8
14 43,5
11,5 15
48 10,4
16 58,5
8,5 17
70 7
18 62,5
8 19
68 7,4
20 71
7 21
41,5 12
22 65
7,7
commit to user
IV-43
Sumber : Data diolah, 2010
a. Massa lansia maksimum = rata-rata perbandingan massa alat bantu tongkat terhadap berat badan x berat badan maksimum
= 0,091 . 75 = 6,83 kg b. Gaya pada lansia
= massa lansia x percepatan gravitasi F
lansia
= m
lansia .
a F
lansia
= 6,83 kg . 9,81 ms
2
F
lansia
= 67 N Jadi besarnya gaya pada lansia sebesar 67 N
3. Gaya pada kaki tongkat. Bagian pada kaki tongkat merupakan tumpuan dari gaya tongkat F
tongkat
dan gaya lansia F
lansia
. Penggambaran gaya pada kaki tongkat secara lebih jelas
dapat dilihat pada gambar 4.23
Gambar 4.23 Kondisi pembebanan pada rancangan alat bantu tongkat
23 60
8,3 24
54 9,3
25 70
7
Rata-rata
9,1 lanjutan Tabel 4.16 Perbandingan Massa Alat Bantu Tongkat Terhadap Berat Badan
F
lansia
F
tongkat
F
kaki
commit to user
IV-44
Gaya-gaya reaksi tumpuan penyangga alat bantu tongkat dapat dihitung dengan menerapkan persamaan kesetimbangan gaya- gaya yang bekerja pada arah
sumbu y
å
F
y
= 0
å
F
y
= 0 -F
lansia
– F
tongkat
+ F
kaki
= 0 -67 – 49,05 + F
kaki
= 0 -116,05 + F
kaki
= 0 F
kaki
= 116,05 N Jadi besarnya gaya pada kaki tongkat sebesar 116,05 N
4. Gaya pada pegas spring Bagian spring merupakan tumpuan gaya dari kaki tongkat F
kaki
dan gaya dari tumpuan lansia F
lansia
. Penggambaran beban secara lebih jelas dapat dilihat pada gambar 4.24
Gambar 4.24 Kondisi pembebanan pada rancangan alat bantu tongkat
Panjang spring bebas = L
f
= 130 mm Diameter luar
= OD = 30 mm Diameter kawat
= D
w
= 3,5 mm · Diameter rata-rata = D
m
= OD – D
w
= 30 – 3,5 = 26,5 mm
· Diameter dalam = ID = D
m
– D
w
= 26,5 – 3,5 = 23 mm
commit to user
IV-45
· Indeks pegas = C = D
m
D
w
= 26,53,5 = 7,57
· Faktor Wahl = K = 4C-14C-4+0,615C
K = [47,57-1][47,57-4] + 0,6157,57 K = 1,32
Tegangan dalam pegas akibat gaya dari tumpuan lansia F
lansia
= F
o
= 67 N µ
o
= 8. K. F
o
. C µ. D
2 w
= 8. 1,32. 67. 7,57 3,14 . 3,5
2
= 135 567 N Defleksi pada gaya operasi karena tumpuan lansia
f
o
= 8. F
o.
C
3
. N
a
G. D
w
= 867 7,57
3
8,0 11,5 x 10
6
3,5= 1,16 mm Panjang operasi = L
o
= L
f
– f
o
= 130 – 1,16 = 128,84 mm Panjang solid
= L
s
= D
w.
N = 3,5. 8,0 = 28 mm
Konstanta pegas = k
= ∆ F ∆ L = F
ls
L
f –
L
o
= F
o
f
o
= 67 1,16 = 57,76Nmm
Gaya pada pegas ketika pegas berada pada panjang solidnya F
s
= k L
f
– L
s
= 57,76 Nmm130 mm – 28 mm = 57,76 Nmm102 mm
= 5892 N
4.4 Penentuan Spesifikasi
Kategori