PERANCANGAN ALAT PEMOTONG KERTAS UNTUK SAYAP DAN MONCONG ROKET AIR
PERANCANGAN ALAT PEMOTONG KERTAS UNTUK SAYAP
DAN MONCONG ROKET AIR
TUGAS AKHIR
BIDANG MANUFAKTUR
Diajukan kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan
Program Sarjana Teknik (S1)
Oleh :
SANDY NOVIAN
09510007
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2014
i
ii
iii
iv
v
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang selalu memberikan
limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayah-Nya laporan Tugas Akhir dengan judul
“Perancangan Alat Pemotong Kertas Untuk Sayap Dan Moncong Roket Air” ini
akhirnya dapat terselesaikan.
Dalam penyusunan laporan ini penulis menyampaikan terima kasih yang
sebanyak-banyaknya kepada:
1. ALLAH SWT yang telah memberikan rahmat serta hidayah-NYA sehingga
saya bisa menyelesaikan tugas akhir ini.
2. NABI MUHAMMAD SAW beserta keluarga, sahabat, dan pengikutnya
hingga akhir zaman. Yang memberikan suri tauladan serta sunnah-sunnahnya
yang bermanfaat dalam kehidupan saya.
3. Kedua Orang Tua beserta keluarga besar saya yang selama ini memberikan
dukungan doa, moril, spirit dan semangat untuk menyelesaikan tugas akhir
ini.
4. Bapak Drs. M. Jufri, ST, MT, selaku Pembimbing I terima kasih atas
pengarahan secara lisan maupun teori dalam menyelesaikan tugas akhir.
5. Bapak Ir. Herry Suprianto, MT , selaku Pembimbing II terima kasih atas
pengarahan secara lisan maupun teori dalam menyelesaikan tugas akhir.
6. Bapak Ir. Mulyono, MT , selaku dosen wali
7. Bapak Daryono, Ir. MT , selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.
vii
8. Bapak Budiono, S. Si. MT , selaku Wakil Jurusan Teknik Mesin.
9. Semua Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Mesin yang tidak bisa saya sebut
satu per satu atas pengajaran ilmu yang diberikan.
10. Semua staff karyawan Jurusan Teknik Mesin.
11. Susyanti Sa’adah, S.Ikom beserta keluarga besar, yang telah memberikan
support, motivasi, dan doa dalam mengerjakan tugas akhir ini, terima kasih
atas semua yang mami berikan selama ini semoga ALLAH SWT yang
membalas semuanya. “LOVE U”.
12. Sahabat – sahabat saya Hasby, Berly, Bayu, Soffyan, Alfian, Saipul, Bang
lukman, Agus, Nurpiali, Bang fery, Maman, Anca, Jony, Pak Lurah, Njazz,
Koko, Oky, Kasim, Anam dan semuanya yang tidak bisa saya sebutkan satu
persatu. “SALAM KANCUTERS”
13. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak atas bantuan
kalian semuannya.
14. Penyusunan laporan ini telah diusahakan semaksimal mungkin namun masih
terdapat kekurangannya untuk itu kritik dan saran sangat penyusun harapkan.
Semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat.
Malang, 10 Agustus 2014
Penulis
viii
DAFTAR ISI
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1
LATAR BELAKANG ...................................................................................... 1
RUMUSAN MASALAH ................................................................................. 5
TUJUAN PERANCANGAN ............................................................................ 6
MANFAAT PERANCANGAN ........................................................................ 6
BATASAN MASALAH................................................................................... 6
BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................. 7
2.1. Model – Model Alat Pemotong Kertas ....................................................... 7
2.2. Pengertian Roket Air ............................................................................... 10
2.3. Bagian-Bagian Roket Air ......................................................................... 10
2.4. Macam-Macam dan Ukuran Kertas.......................................................... 15
2.5. Macam-Macam Karton ............................................................................ 16
2.6. Perencanaan Pisau Potong ...................................................................... 18
2.6.1. Material pisau ................................................................................... 19
2.6.2. Macam-Macam Material Pisau Potong .............................................. 19
2.6. Gaya Potong Kertas ................................................................................. 21
2.7. Tuas ........................................................................................................ 22
2.8. Pegas ....................................................................................................... 24
2.9. Landasan Potong ..................................................................................... 27
2.9.1. Jenis-Jenis Baja ................................................................................. 27
2.10. Rangka .................................................................................................. 29
BAB III METODE PERANCANGAN................ Error! Bookmark not defined.
3.1. Diagram Alir Perancangan ......................... Error! Bookmark not defined.
3.2. Tinjauan Umum Alat Pemotong Kertas...... Error! Bookmark not defined.
3.3. Mekanisme Kerja....................................... Error! Bookmark not defined.
3.4. Perancangan Komponen Yang di Gunakan Error! Bookmark not defined.
3.5. Perhitungan Komponen Yang di Gunakan . Error! Bookmark not defined.
3.6. Perhitungan Gaya – Gaya yang terjadi pada pemotong Kertas........... Error!
Bookmark not defined.
3.7. Gambar Desain ........................................................................................ 39
3.8 Perancangan Menurut Phal dan Beitz .......... Error! Bookmark not defined.
ix
BAB IV DASAR PERHITUNGAN .................... Error! Bookmark not defined.
4.1. Gaya Potong Kertas ................................... Error! Bookmark not defined.
4.2. Perhitungan Tuas ..................................................................................... 49
4.3. Perhitungan Pegas ..................................... Error! Bookmark not defined.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 54
5.1. Kesimpulan ............................................... Error! Bookmark not defined.
5.2. Saran ......................................................... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR TABEL
Tabel 1-1. Hasil uji tarik kertas tanpa aditif .......... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 : Mesin Gullotin Manual ................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.2 : Mesin Gullotin type 1080 ............... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.3 : Paper Cutter .................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.3 : Mesin pingul sudut ......................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.4 : Model – model nose cone ............... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.5 : grafik ketinggian setiap bentuk nose cone ..... Error! Bookmark not
defined.
Gambar 2.6 : Model-model roket air .................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.7 : Ukuran kertas ................................. Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.8 : Ukuran kertas gelombang ............... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.9 : jenis-jenis kertas gelombang ........... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.10 : golongan – golongan tuas.............. Error! Bookmark not defined.
x
Gambar 2.11 : Patahan sampel besi cor media cetak berbedaError! Bookmark not
defined.
DAFTAR PUSTAKA
Sunardi, 2008. Alat pemotong kertas. D3. ITS Teknik mesin produksi. 2008.
http://indrayb.indonetwork.co.id/Mesin-gullotin-manual.
http://hendrono7.blogspot.com/ Mesin- Gullotin- type-1080.
Schneider Jr, 2009. Material pisau pemotong, 2009.
http://hendrono7.blogspot.com/Paper-Cutter.
http://gradientbox.blogspot.com/Mesin-pingul-sudut.
http://www.aerospaceweb.org/ Model – model-nose-cone.
Terminologi kardus.source.org/ukuran-kertas-gelombang.
Marinov, 2012. elemen mesin, 2012.
Wisastra, 2007. Gaya gaya potong, 2007.
Robert L.mott, 2009. elemen-elemen mesin dalam perancangan mekanis. 2009.
Giancoli. 2001.Fisika Jilid I. Jakarta : Erlangga, 2001.
xi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Dengan semakin cepat berkembangnya kemajuan teknologi yang sangat
pesat, sejalan dengan permintaan akan suatu produk semakin meningkat pula.
Kaum industrialis berlomba untuk menciptakan suatu produk dengan harga
murah, kualitas yang baik sehingga dapat berkompetisi di pasaran dengan produk
lain. Untuk mendapatkan suatu produk dengan harga murah dan bagus dibutuhkan
perencanaan yang benar dan teliti agar diperoleh produk yang dapat bersaing di
pasaran. Peralihan teknologi menuntut kita agar dapat meningkatkan standard
kehidupan yang pada hakekatnya mengurangi ketergantungan pada negara
lain sehingga mampu membuat produk sendiri. (D3. ITS T.mesin produksi, 2008)
Salah satu dampak perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi proses
permesinan adalah kecenderungan orang untuk menghemat waktu dan tenaga
telah memberikan banyak pilihan dalam memproduksi suatu barang. Proses
pemotongan kertas yang tidak menimbulkan polusi dan sangat dibutuhkan oleh
instansi, universitas dan perusahaan juga masyarakat umum. Sehingga timbul
masalah pemotongan yang kurang praktis karena kebanyakan mesin pemotong
kertas yang sudah ada sekarang ini kapasitasnya masih kurang memadai. Setelah
di lakukan penelitian ternyata pemotongan sayap dan moncong roket air di
lakukan secara manual menggunakan gunting kertas yang hasilnya tidak rapi dan
1
dalam proses pengerjaannya pun membutuhkan waktu
lama . Dalam hal ini
direncanakan suatu alat pemotong kertas untuk sayap dan moncong roket air yang
mampu memudahkan pengerjaan dan hasilnya jauh lebih rapi serta waktu yang di
butuhkan lebih cepat.
Roket air adalah roket yang berbahan bakar atau lebih tepatnya berbahan
pendorong air dan udara bertekanan. Seperti kita ketahui bersama bahwa udara
dalam suatu ruangan akan menekan ke segala arah dan akan mengalir menuju
tekanan yang lebih rendah. Dengan dasar tersebut jika suatu botol diisi dengan
udara dengan tekanan tertentu maka udara dalam botol akan menekan ke segala
arah dan jika botol dilubangi pada suatu titik maka udara akan keluar dari lubang
tersebut dan akan menyebabkan gaya yang berlawanan arah dari keluarnya udara.
Roket bekerja karena ada aksi dan reaksi (hukum Newton ketiga). Perubahan
momentum pada lubang pengeluaran sama dengan perubahan momentum yang
dialami roket, jadi air dan udara yang keluar dari dalam botol menyebabkan botol
terdorong berlawanan arah dari keluarnya air dan udara.
Cara kerja roket air tidaklah sesulit yang kita bayangkan dalam teori. Cara
kerjanya cukup sederhana yaitu botol air mineral yang kita gunakan sebagai badan
roket diisi air dengan volume tertentu kemudian udara dimasukkan dengan cara
dikompresikan ke dalam botol, kemudian botol ditahan agar tidak terlepas, setelah
air dan udara di dalam botol mencapai tekanan tertentu, botol kemudian dilepas
sehingga botol akan meluncur berlawanan arah dengan arah keluarnya air dan
udara bertekanan. Untuk mengkompresikan udara, mengetahui tekanan dalam
2
botol, menahan botol dan meluncurkan diperlukan suatu mekanisme yang disebut
Peluncur (mekanisme peluncur).
Roket air didesain untuk memenuhi kriteria tertentu, misalnya desain roket
untuk mencapai ketinggian maksimum berbeda dengan desain roket untuk
ketepatan target, oleh karena itu bentuk, ukuran dan jumlah komponen tiap desain
roket air berbeda-beda. Pada umumnya bagian-bagian roket adalah nose cone,
body, fin, nozzle dan bagian-bagian lain untuk menambah kestabilan, adapun
bagian-bagian dari roket air serta fungsinya :
Nose cone
Nose cone adalah bagian yang paling ujung dari sebuah roket, bentuk nose
cone mempengaruhi kestabilan roket saat meluncur, selain itu juga menentukan
kecepatan roket. Nose cone dibuat lancip agar mempunyai kecepatan yang
maksimal karena ujung yang lancip dapat lebih mudah membelah udara.
Body
Dalam pembuatan roket air sering kali ruang kompresi roket dibuat sebagai
body roket pula. kontur botol bekas air mineral kebanyakan mempunyai alur-alur
yang dapat berpengaruh pada hambatan angin yang di terima roket. Selain itu,
karena terpengaruh oleh tekanan udara di dalam ruang kompresi, kekuatan body
menjadi berkurang setelah diluncurkan, sehingga tidak bisa dipakai berulangulang, jika dipaksakan berpotensi menimbulkan kecelakaan / roket meledak.
3
Fin (Sayap roket)
Fin adalah bagian yang sangat penting dari sebuah roket. Fin berfungsi
sebagai pengarah aliran udara dari ujung roket menuju belakang. Oleh karena itu
fin berfungsi membuat gerakan roket lebih stabil. Seperti halnya nose cone,
bentuk fin juga berpengaruh pada kestabilan. Kecepatan roket juga berpengaruh
pada pemilihan bentuk fin.
Lebar fin juga mempengaruhi luas penampang roket, makin lebar fin, makin
lebar pula luas penampang roket. Makin lebar luas penampang roket makin
mudah roket mengalirkan udara, tetapi juga makin besar hambatan udara yang
diterima roket.
Nozzle
Nozzle adalah salah satu bagian penting dari sebuah roket karena nozzle juga
menentukan besarnya thrust. Ukuran nozzle juga mempengaruhi kecepatan dan
thrust duration. selain sebagai lubang keluarnya campuran air dan udara, nozzle
juga berfungsi sebagai penghubung antara roket dengan Peluncur. Karena
menghubungkan antara roket dengan Peluncur maka desain Peluncur, nozzle dan
roket harus sesuai, karena itu bentuk nozzle menjadi beragam.
Berdasarkan permasalahan yang ada, timbul pemikiran penulis untuk
merancang suatu alat pemotong untuk nose cone (kerucut hidung) dan fins
aerodynamic (sirip aerodinamis) yang dapat menghemat waktu pengerjaan dan
hasil yang di dapatkan lebih baik rapi dan presisi, dimana sebelumnya pembuatan
nose cone (kerucut hidung) dan fins aerodynamic (sirip aerodinamis) di lakukan
dengan cara manual.
4
Louncher
Louncher berfungsi sebagai tempat meluncurnya roket dan media
memasukkan udara ke dalam tabung kompresi.
Tabung Kompresi
Tabung kompresi berfungsi sebagai tempat fluida berupa air yang di isi udara
bertekanan.
Selongsong
Selongsong berfungsi sebagai penahan tekanan udara pada tabung roket
agar tabung kompresi tidak pecah, selongsong terbuat dari pipa PVC, ukuran
di sesuaikan dengan diameter tabung kompresi.
1.2. RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang di atas rumusan masalah ini adalah :
1. Bagaimana bentuk pisau pemotong ?
2. Bagaimana mendapatkan tegangan geser kerja antara pisau pemotong
dan kertas ?
3. Bagaimana
cara mekanisme kerja dan gambar desain dari alat
pemotong kertas ?
5
1.3. TUJUAN PERANCANGAN
Sesuai dengan rumusan masalah di atas, maka tujuan perancangan ini adalah :
1. Untuk mendapatkan bentuk pisau pemotong.
2. Untuk mendapatkan tegangan geser kerja antara pisau pemotong dan
kertas.
3. Untuk mendapatkan mekanisme kerja dan gambar desain dari alat
pemotong kertas.
1.4. MANFAAT PERANCANGAN
Manfaat dari perancangan alat potong ini adalah agar pada saat membuat
roket air dapat menghemat waktu serta hasilnya lebih baik dan rapi, dan alat
pemotong kertas nose cone (kerucut hidung) dan fins aerodynamic (sirip
aerodinamis) untuk roket air ini di khususkan untuk mahasiswa Universitas
Muhammadiyah Malang jurusan Teknik Mesin.
1.5. BATASAN MASALAH
Alat pemotong ini bersifat manual dan hanya di gunakan untuk kertas atau
karton, dan tidak di pergunakan untuk pemotong besi, baja, alumunium, dan lain
sebagainya.
6
DAN MONCONG ROKET AIR
TUGAS AKHIR
BIDANG MANUFAKTUR
Diajukan kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan
Program Sarjana Teknik (S1)
Oleh :
SANDY NOVIAN
09510007
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2014
i
ii
iii
iv
v
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang selalu memberikan
limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayah-Nya laporan Tugas Akhir dengan judul
“Perancangan Alat Pemotong Kertas Untuk Sayap Dan Moncong Roket Air” ini
akhirnya dapat terselesaikan.
Dalam penyusunan laporan ini penulis menyampaikan terima kasih yang
sebanyak-banyaknya kepada:
1. ALLAH SWT yang telah memberikan rahmat serta hidayah-NYA sehingga
saya bisa menyelesaikan tugas akhir ini.
2. NABI MUHAMMAD SAW beserta keluarga, sahabat, dan pengikutnya
hingga akhir zaman. Yang memberikan suri tauladan serta sunnah-sunnahnya
yang bermanfaat dalam kehidupan saya.
3. Kedua Orang Tua beserta keluarga besar saya yang selama ini memberikan
dukungan doa, moril, spirit dan semangat untuk menyelesaikan tugas akhir
ini.
4. Bapak Drs. M. Jufri, ST, MT, selaku Pembimbing I terima kasih atas
pengarahan secara lisan maupun teori dalam menyelesaikan tugas akhir.
5. Bapak Ir. Herry Suprianto, MT , selaku Pembimbing II terima kasih atas
pengarahan secara lisan maupun teori dalam menyelesaikan tugas akhir.
6. Bapak Ir. Mulyono, MT , selaku dosen wali
7. Bapak Daryono, Ir. MT , selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.
vii
8. Bapak Budiono, S. Si. MT , selaku Wakil Jurusan Teknik Mesin.
9. Semua Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Mesin yang tidak bisa saya sebut
satu per satu atas pengajaran ilmu yang diberikan.
10. Semua staff karyawan Jurusan Teknik Mesin.
11. Susyanti Sa’adah, S.Ikom beserta keluarga besar, yang telah memberikan
support, motivasi, dan doa dalam mengerjakan tugas akhir ini, terima kasih
atas semua yang mami berikan selama ini semoga ALLAH SWT yang
membalas semuanya. “LOVE U”.
12. Sahabat – sahabat saya Hasby, Berly, Bayu, Soffyan, Alfian, Saipul, Bang
lukman, Agus, Nurpiali, Bang fery, Maman, Anca, Jony, Pak Lurah, Njazz,
Koko, Oky, Kasim, Anam dan semuanya yang tidak bisa saya sebutkan satu
persatu. “SALAM KANCUTERS”
13. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak atas bantuan
kalian semuannya.
14. Penyusunan laporan ini telah diusahakan semaksimal mungkin namun masih
terdapat kekurangannya untuk itu kritik dan saran sangat penyusun harapkan.
Semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat.
Malang, 10 Agustus 2014
Penulis
viii
DAFTAR ISI
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1
LATAR BELAKANG ...................................................................................... 1
RUMUSAN MASALAH ................................................................................. 5
TUJUAN PERANCANGAN ............................................................................ 6
MANFAAT PERANCANGAN ........................................................................ 6
BATASAN MASALAH................................................................................... 6
BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................. 7
2.1. Model – Model Alat Pemotong Kertas ....................................................... 7
2.2. Pengertian Roket Air ............................................................................... 10
2.3. Bagian-Bagian Roket Air ......................................................................... 10
2.4. Macam-Macam dan Ukuran Kertas.......................................................... 15
2.5. Macam-Macam Karton ............................................................................ 16
2.6. Perencanaan Pisau Potong ...................................................................... 18
2.6.1. Material pisau ................................................................................... 19
2.6.2. Macam-Macam Material Pisau Potong .............................................. 19
2.6. Gaya Potong Kertas ................................................................................. 21
2.7. Tuas ........................................................................................................ 22
2.8. Pegas ....................................................................................................... 24
2.9. Landasan Potong ..................................................................................... 27
2.9.1. Jenis-Jenis Baja ................................................................................. 27
2.10. Rangka .................................................................................................. 29
BAB III METODE PERANCANGAN................ Error! Bookmark not defined.
3.1. Diagram Alir Perancangan ......................... Error! Bookmark not defined.
3.2. Tinjauan Umum Alat Pemotong Kertas...... Error! Bookmark not defined.
3.3. Mekanisme Kerja....................................... Error! Bookmark not defined.
3.4. Perancangan Komponen Yang di Gunakan Error! Bookmark not defined.
3.5. Perhitungan Komponen Yang di Gunakan . Error! Bookmark not defined.
3.6. Perhitungan Gaya – Gaya yang terjadi pada pemotong Kertas........... Error!
Bookmark not defined.
3.7. Gambar Desain ........................................................................................ 39
3.8 Perancangan Menurut Phal dan Beitz .......... Error! Bookmark not defined.
ix
BAB IV DASAR PERHITUNGAN .................... Error! Bookmark not defined.
4.1. Gaya Potong Kertas ................................... Error! Bookmark not defined.
4.2. Perhitungan Tuas ..................................................................................... 49
4.3. Perhitungan Pegas ..................................... Error! Bookmark not defined.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 54
5.1. Kesimpulan ............................................... Error! Bookmark not defined.
5.2. Saran ......................................................... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR TABEL
Tabel 1-1. Hasil uji tarik kertas tanpa aditif .......... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 : Mesin Gullotin Manual ................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.2 : Mesin Gullotin type 1080 ............... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.3 : Paper Cutter .................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.3 : Mesin pingul sudut ......................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.4 : Model – model nose cone ............... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.5 : grafik ketinggian setiap bentuk nose cone ..... Error! Bookmark not
defined.
Gambar 2.6 : Model-model roket air .................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.7 : Ukuran kertas ................................. Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.8 : Ukuran kertas gelombang ............... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.9 : jenis-jenis kertas gelombang ........... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.10 : golongan – golongan tuas.............. Error! Bookmark not defined.
x
Gambar 2.11 : Patahan sampel besi cor media cetak berbedaError! Bookmark not
defined.
DAFTAR PUSTAKA
Sunardi, 2008. Alat pemotong kertas. D3. ITS Teknik mesin produksi. 2008.
http://indrayb.indonetwork.co.id/Mesin-gullotin-manual.
http://hendrono7.blogspot.com/ Mesin- Gullotin- type-1080.
Schneider Jr, 2009. Material pisau pemotong, 2009.
http://hendrono7.blogspot.com/Paper-Cutter.
http://gradientbox.blogspot.com/Mesin-pingul-sudut.
http://www.aerospaceweb.org/ Model – model-nose-cone.
Terminologi kardus.source.org/ukuran-kertas-gelombang.
Marinov, 2012. elemen mesin, 2012.
Wisastra, 2007. Gaya gaya potong, 2007.
Robert L.mott, 2009. elemen-elemen mesin dalam perancangan mekanis. 2009.
Giancoli. 2001.Fisika Jilid I. Jakarta : Erlangga, 2001.
xi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Dengan semakin cepat berkembangnya kemajuan teknologi yang sangat
pesat, sejalan dengan permintaan akan suatu produk semakin meningkat pula.
Kaum industrialis berlomba untuk menciptakan suatu produk dengan harga
murah, kualitas yang baik sehingga dapat berkompetisi di pasaran dengan produk
lain. Untuk mendapatkan suatu produk dengan harga murah dan bagus dibutuhkan
perencanaan yang benar dan teliti agar diperoleh produk yang dapat bersaing di
pasaran. Peralihan teknologi menuntut kita agar dapat meningkatkan standard
kehidupan yang pada hakekatnya mengurangi ketergantungan pada negara
lain sehingga mampu membuat produk sendiri. (D3. ITS T.mesin produksi, 2008)
Salah satu dampak perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi proses
permesinan adalah kecenderungan orang untuk menghemat waktu dan tenaga
telah memberikan banyak pilihan dalam memproduksi suatu barang. Proses
pemotongan kertas yang tidak menimbulkan polusi dan sangat dibutuhkan oleh
instansi, universitas dan perusahaan juga masyarakat umum. Sehingga timbul
masalah pemotongan yang kurang praktis karena kebanyakan mesin pemotong
kertas yang sudah ada sekarang ini kapasitasnya masih kurang memadai. Setelah
di lakukan penelitian ternyata pemotongan sayap dan moncong roket air di
lakukan secara manual menggunakan gunting kertas yang hasilnya tidak rapi dan
1
dalam proses pengerjaannya pun membutuhkan waktu
lama . Dalam hal ini
direncanakan suatu alat pemotong kertas untuk sayap dan moncong roket air yang
mampu memudahkan pengerjaan dan hasilnya jauh lebih rapi serta waktu yang di
butuhkan lebih cepat.
Roket air adalah roket yang berbahan bakar atau lebih tepatnya berbahan
pendorong air dan udara bertekanan. Seperti kita ketahui bersama bahwa udara
dalam suatu ruangan akan menekan ke segala arah dan akan mengalir menuju
tekanan yang lebih rendah. Dengan dasar tersebut jika suatu botol diisi dengan
udara dengan tekanan tertentu maka udara dalam botol akan menekan ke segala
arah dan jika botol dilubangi pada suatu titik maka udara akan keluar dari lubang
tersebut dan akan menyebabkan gaya yang berlawanan arah dari keluarnya udara.
Roket bekerja karena ada aksi dan reaksi (hukum Newton ketiga). Perubahan
momentum pada lubang pengeluaran sama dengan perubahan momentum yang
dialami roket, jadi air dan udara yang keluar dari dalam botol menyebabkan botol
terdorong berlawanan arah dari keluarnya air dan udara.
Cara kerja roket air tidaklah sesulit yang kita bayangkan dalam teori. Cara
kerjanya cukup sederhana yaitu botol air mineral yang kita gunakan sebagai badan
roket diisi air dengan volume tertentu kemudian udara dimasukkan dengan cara
dikompresikan ke dalam botol, kemudian botol ditahan agar tidak terlepas, setelah
air dan udara di dalam botol mencapai tekanan tertentu, botol kemudian dilepas
sehingga botol akan meluncur berlawanan arah dengan arah keluarnya air dan
udara bertekanan. Untuk mengkompresikan udara, mengetahui tekanan dalam
2
botol, menahan botol dan meluncurkan diperlukan suatu mekanisme yang disebut
Peluncur (mekanisme peluncur).
Roket air didesain untuk memenuhi kriteria tertentu, misalnya desain roket
untuk mencapai ketinggian maksimum berbeda dengan desain roket untuk
ketepatan target, oleh karena itu bentuk, ukuran dan jumlah komponen tiap desain
roket air berbeda-beda. Pada umumnya bagian-bagian roket adalah nose cone,
body, fin, nozzle dan bagian-bagian lain untuk menambah kestabilan, adapun
bagian-bagian dari roket air serta fungsinya :
Nose cone
Nose cone adalah bagian yang paling ujung dari sebuah roket, bentuk nose
cone mempengaruhi kestabilan roket saat meluncur, selain itu juga menentukan
kecepatan roket. Nose cone dibuat lancip agar mempunyai kecepatan yang
maksimal karena ujung yang lancip dapat lebih mudah membelah udara.
Body
Dalam pembuatan roket air sering kali ruang kompresi roket dibuat sebagai
body roket pula. kontur botol bekas air mineral kebanyakan mempunyai alur-alur
yang dapat berpengaruh pada hambatan angin yang di terima roket. Selain itu,
karena terpengaruh oleh tekanan udara di dalam ruang kompresi, kekuatan body
menjadi berkurang setelah diluncurkan, sehingga tidak bisa dipakai berulangulang, jika dipaksakan berpotensi menimbulkan kecelakaan / roket meledak.
3
Fin (Sayap roket)
Fin adalah bagian yang sangat penting dari sebuah roket. Fin berfungsi
sebagai pengarah aliran udara dari ujung roket menuju belakang. Oleh karena itu
fin berfungsi membuat gerakan roket lebih stabil. Seperti halnya nose cone,
bentuk fin juga berpengaruh pada kestabilan. Kecepatan roket juga berpengaruh
pada pemilihan bentuk fin.
Lebar fin juga mempengaruhi luas penampang roket, makin lebar fin, makin
lebar pula luas penampang roket. Makin lebar luas penampang roket makin
mudah roket mengalirkan udara, tetapi juga makin besar hambatan udara yang
diterima roket.
Nozzle
Nozzle adalah salah satu bagian penting dari sebuah roket karena nozzle juga
menentukan besarnya thrust. Ukuran nozzle juga mempengaruhi kecepatan dan
thrust duration. selain sebagai lubang keluarnya campuran air dan udara, nozzle
juga berfungsi sebagai penghubung antara roket dengan Peluncur. Karena
menghubungkan antara roket dengan Peluncur maka desain Peluncur, nozzle dan
roket harus sesuai, karena itu bentuk nozzle menjadi beragam.
Berdasarkan permasalahan yang ada, timbul pemikiran penulis untuk
merancang suatu alat pemotong untuk nose cone (kerucut hidung) dan fins
aerodynamic (sirip aerodinamis) yang dapat menghemat waktu pengerjaan dan
hasil yang di dapatkan lebih baik rapi dan presisi, dimana sebelumnya pembuatan
nose cone (kerucut hidung) dan fins aerodynamic (sirip aerodinamis) di lakukan
dengan cara manual.
4
Louncher
Louncher berfungsi sebagai tempat meluncurnya roket dan media
memasukkan udara ke dalam tabung kompresi.
Tabung Kompresi
Tabung kompresi berfungsi sebagai tempat fluida berupa air yang di isi udara
bertekanan.
Selongsong
Selongsong berfungsi sebagai penahan tekanan udara pada tabung roket
agar tabung kompresi tidak pecah, selongsong terbuat dari pipa PVC, ukuran
di sesuaikan dengan diameter tabung kompresi.
1.2. RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang di atas rumusan masalah ini adalah :
1. Bagaimana bentuk pisau pemotong ?
2. Bagaimana mendapatkan tegangan geser kerja antara pisau pemotong
dan kertas ?
3. Bagaimana
cara mekanisme kerja dan gambar desain dari alat
pemotong kertas ?
5
1.3. TUJUAN PERANCANGAN
Sesuai dengan rumusan masalah di atas, maka tujuan perancangan ini adalah :
1. Untuk mendapatkan bentuk pisau pemotong.
2. Untuk mendapatkan tegangan geser kerja antara pisau pemotong dan
kertas.
3. Untuk mendapatkan mekanisme kerja dan gambar desain dari alat
pemotong kertas.
1.4. MANFAAT PERANCANGAN
Manfaat dari perancangan alat potong ini adalah agar pada saat membuat
roket air dapat menghemat waktu serta hasilnya lebih baik dan rapi, dan alat
pemotong kertas nose cone (kerucut hidung) dan fins aerodynamic (sirip
aerodinamis) untuk roket air ini di khususkan untuk mahasiswa Universitas
Muhammadiyah Malang jurusan Teknik Mesin.
1.5. BATASAN MASALAH
Alat pemotong ini bersifat manual dan hanya di gunakan untuk kertas atau
karton, dan tidak di pergunakan untuk pemotong besi, baja, alumunium, dan lain
sebagainya.
6