berat, tonjolan, dan roll. Dengan cara itu anda telah mengisolasi poros sebagai variabel yang anda periksa. Setelah ini dicapai, kita dapat mengevaluasi poros
berdasarkan jarak panjang, dispersi akurasi, lintasan, dan kecepatan kepala klub.
2.4 Teori Uji Tekan Statik
Tegangan tekan berlawanan dengan tegangan tarik. Jika pada tegangan tarik, arah kedua gaya menjauhi ujung benda kedua gaya saling berjauhan, maka
pada tegangan tekan, arah kedua gaya saling mendekati. Dengan kata lain benda tidak ditarik tetapi ditekan gaya-gaya bekerja di dalam benda. Kekuatan tekan
material adalah nilai tegangan tekan aksial yang mempunyai modus kegagalan ketika saat pengujian. Perubahan bentuk benda yang disebabkan oleh tegangan
tekan dinamakan mampatan. Misalnya pada tiang-tiang yang menopang beban, seperti tiang bangunan mengalami tegangan tekan. Kekuatan tekan biasanya
diperoleh dari percobaan dengan alat pengujian tekan. Ketika dalam pengujian nantinya, spesimen biasanya silinder akan menjadi lebih mengecil seperti
menyebar lateral. Ismoyo,1999. Perubahan benda yang disebabkan tegangan tekan dapat dilihat pada gambar 2.8.
Gambar 2.8 Perubahan benda yang disebabkan oleh tegangan tekan aksial
Universitas Sumatera Utara
Keterangan : A = Luas penampang
F = Gaya yang bekerja sebagai penekanan L0 = Panjang awal
ΔL = Perubahan panjang, dimana : ΔL = L0 – L1 Dalam perancangan teknik yang sebenarnya sebagian besar kita bertumpu
pada tegangan teknik. Pada kenyataannya, tegangan sebenarnya berbeda dengan tegangan teknik. Oleh sebab itu, material akibat beban tekan dapat dihitung dari
penjelasan persamaan yang diberikan. Hal ini tentu saja karena perubahan luas penampang A0 dan fungs
i dari luas penampang A = φ F Callister:2003. 1. Perbedaan nilai deviasi tegangan dapat disimpulkan sebagai berikut:
Pada kompresi, spesimen akan mengecil atau memendek. Material akan cenderung menyebar kearah lateral dan meningkatnya luas penampang.
2. Pada uji tekan, spesimen dijepit pada ujung – ujungnya. Untuk alasan ini, timbul gaya gesekan yang akan menentang penyebaran lateral ini. Berarti yang
harus dilakukan untuk menghindari gaya gesekan ini harus dengan meningkatkan energi selama proses penekanan Ismoyo,1999.
2.5. Elastisitas
Benda yang mendapatkan gaya diidealkan sebagai benda tegar, tidak mengalami perubahan bentuk bila mendapat gaya. Sesungguhnya benda
mengalami perubahan bentuk saat mendapatkan gaya. Pada bagian ini akan dibahas tentang hubungan perubahan bentuk tersebut dengan gaya yang
menyebabkannya.
Universitas Sumatera Utara
2.5.1. Tekanan
Gambar 2.9 melukiskan suatu batang yang mempunyai penampang serba sama ditarik dengan gaya F pada kedua sisinya. Batang dalam keadaan tertarik.
Bila dibuat irisan di batang gambar b yang tidak dekat ujung batang, maka pada irisan tadi terdapat tarikan dengan gaya F yang merata di penampang batang
sistem dalam keadaan seimbang.
Gambar.2.9 Batang yang ditarik oleh gaya F dari dua sisi Dari sini dapat didefinisikan tegangan di irisan tersebut sebagai
perbandingan antara gaya F dengan luas penampang A. Tegangan : S = FA Nm
2
= Pascal 2.3 Tegangan tersebut disebut tegangan tarik.
Bila irisan tadi dibuat sembarang membentuk sudut, maka luasannya menjadi A’ dan dan gaya F tadi bisa diurakan menjadi dua komponen, yaitu F
⊥
tegak lurusnormal terhadap A’ dan F
⁄ ⁄
sejajartangensial terhadap A’. Maka tegangan dapat diurakan menjadi :
Tegangan normal = F
⊥
A’ 2.4
Universitas Sumatera Utara
Tegangan tangensial geser = F
⁄ ⁄
A’ 2.5
Demikian juga sebaliknya, bila gaya pada balok mengarah ke balok. Tegangannya disebut tegangan tekan.
2.5.2. Regangan
Bila gaya diberikan pada balok tersebut memberikan tegangan tarik, maka balok tersebut juga mengalami perubahan bentuk yang disebut regangan. Pada
gambar 2.10 ditunjukkan batang yang mengalami peregangan. Lo
ΔL
F L
F Gambar.2.10 Batang yang mengalami peregangan
Regangan tarik = L – LoLo = ∆LLo
2.6 Regangan tekan dapat didefinisikan dengan cara sama, dengan
∆L sebagai pengurangan panjang
Bila gaya yang diberikan memberikan tegangan geser maka perubahan bentuk pada balok menjadi seperti pada gambar 2.11.
Gambar.2.11 Pergeseran bidang akibat gaya Regangan geser = xh = tg
φ ∼ φ karena x h 2.7
Universitas Sumatera Utara
Regangan dikarenakan tekanan hidrostatis disebit regangan volume : Regangan volume =
∆VV 2.8
2.5.3. Elastisitas Dan Plastisitas
Hubungan antara tegangan dan regangan menyatakan elstisitas bahan tersebut. Grafik tegangan sebagai fungsi regangan suatu logam dapat digambarkan
seperti pada gambar 2.12.
Gambar 2.12 Grafik antara tegangan dan regangan Bagian pertama O - a tegangan sebanding dengan regangan, a adalah
batas proporsional tersebut. Dari a sampai b tidak sebanding lagi, tetapi bila beban diambil, kurva akan kembali ke titik a lagi. Titik a sampai b masih bersifat elastik
dan b adalah batas elastik. Bila beban di ambil setelah melewati b, misal di c, kurva tidak kembali ke b tetepi kembali melellui garis tipis. Sehingga panjang
tanpa tegangan menjadi lebih besar dari semula. Bila beban ditambah terus sampai
Universitas Sumatera Utara
patah di d, d disebut titik patah. Bila b sampai d cukup besar, bahan tersebut bersifat ulet, tetapi kalau sangat pendek disebut rapuh Haliday,1985.
2.5.4. Modulus Elastik
Perbandingan antara tegangan dan regangan disebut modulus elastik bahan.
2.5.4.1. Modulus Young
Bila kita perhatikan tegangan dan regangan tariktekan, sampai batas proporsional, perbandingan tegangan dan regangan disebut : modulus Young, Y :
Tegangan tarik Tegangan tekan
Y = =
Regangan tarik Regangan tekan
F
⊥
A’ Y =
2.9 ∆L Lo
2.5.4.2. Modulus Geser
Modulus geser didefinisikan sebagi perbandingan tegangan geser dan regangan geser.
Tegangan geser S =
2.10 Regangan geser
F
⁄ ⁄
A’ h F
⁄ ⁄
F
⁄ ⁄
A S =
= =
2.11 x h
A x tg
φ
Universitas Sumatera Utara
Modulus geser disebut juga modulus puntir, dan hanya terjadi pada zat padat.
2.5.4.3. Modulus Bulk Balok
Modulus ini menghubungkan tekanan hidrostatik dengan perubahan volumenya.
dp dp
B = - = - Vo 2.12
dVVo dV Kebalikan dari modulus Bulk adalah kompresibilitas.
k = 1 B 2.13
2.6 Ayunan Bandul Sederhana
Pada gambar 2.13 ditunjukkan gerakan yang terjadi pada bandul sederhana.
Gambar 2.13 Gerakan bandul sederhana Ketika beban digantungkan pada ayunan dan tidak diberikan maka benda
akan dian dititik keseimbangan B. Jika beban ditarik ke titik A dan dilepaskan, maka beban akan bergerak ke B, C, lalu kembali lagi ke A.
Gerakan beban akan terjadi berulang secara periodik, dengan kata lain beban pada ayunan di atas melakukan gerak harmonik sederhana. Bandul adalah
Universitas Sumatera Utara
benda yang terikat pada sebuah tali dan dapat berayun secara bebas dan periodik yang menjadi dasar kerja dari sebuah jam dinding kuno yang mempunyai ayunan.
Dalam bidang fisika, prinsip ini pertama kali ditemukan pada tahun 1602 oleh Galileo Galilei, bahwa perioda lama gerak osilasi satu ayunan, T dipengaruhi
oleh panjang tali dan percepatan gravitasi. Gerak osilasi getaran yang populer adalah gerak osilasi pendulum bandul. Pendulumsederhana terdiri dari seutas tali
ringan dan sebuah bola kecil bola pendulum bermassa m yangdigantungkan pada ujung tali, gaya gesekan udara kita abaikan dan massa tali sangat kecil sehingga
dapat diabaikan relatif terhadap bola. Dengan bandul pun kita dapat mengetahui grafitasi di tempat bandul tersebut diuji. Bandul sederhana adalah sebuah benda
kecil, biasanya benda berupa bola pejal, digantungkan pada seutas tali yang massanya dapat diabaikan dibandingkan dengan massa bola dan panjang bandul
sangat besar. Ujung tali lain digantungkan pada suatu penggantung yang tetap, jika bandul diberi simpangan kecil, dan kemudian dilepaskan, bandul
akan berosilasi bergetar di antara dua titik, misalnya titik A danB, dengan periode T yang tetap. Seperti sudah dipelajari pada percobaan mengenai, getaran,
satugetaran 1 osilasi didefinisikan sebagai gerak bola dari A ke B dan kembali ke A, atau dari B ke A dan kembali ke B, atau gerak dari titik A ke B dan kembali
ke titik O. Ada beberapa parameter atau variabel pada bandul, yaitu periodenya T, , massa bandul m,dan simpangan sudut O panjangnya l.
Dengan pendekatan empiris dengan asumsi sebuah bandul,
dengan massa m diikatkan pada sebuah tali dengan panjang L. Kemudian
masssa ini ditarik kesamping sehingga tali membentuk sudut
θ0 dengan
sudut vertikal dan dilepas dari keadaan diam. Prinsip kerjanya dapat dilihat
Universitas Sumatera Utara
pada gambar 2.14.
Gambar 2.14. Prinsip ayunan bola bandul. Kedua gaya yang bekerja pada beban dengan mengabaikan hambatan
udara adalah gaya gravitasi mg, yang bersifat konservatif, dan tegangan T,
yang tegak lurus terhadap gerakan dan karena itu tidak melakukan kerja. Oleh karena itu, dalam persoalan ini energi mekanik sistem beban-bumi adalah kekal.
Kita pilih energi potensial gravitasi bernilai nol didasar ayunan. Semula
beban berada pada ketinggian h didasar ayunan dan diam. Energi kinetiknya bernilai nol dan energi potensial sistem bernilai mgh. Jadi energi
total awal dari sistem adalah : Ei= Ki + Ui = 0 + mgh
2.14 Di mana:
Ei = energy total awal system Ki = energy kinetic awal
Ui = energy potensial awal Ketika bandul berayun turun, energi potensial berubah menjadi energi
kinetik. Maka energi akhir dari dasar ayunan menjadi :
Universitas Sumatera Utara
Ef= Kf + Uf = ½ mv 2
+ 0 = ½ mv 2
2.15 Di mana :
Ef = energy total akhir system Kf = energy kinetik akhir
William, 1986
Universitas Sumatera Utara
BAB 3 METODE PENELITIAN
Pada bab ini akan dibahas metode penelitian yang dilakukan, mulai dari waktu penelitian, tempat penelitian, material yang digunakan, metode penelitian
dan diagram alir penelitian.
3.1 Waktu Dan Tempat
Waktu penelitian, melingkupi waktu survei, desain, dan simulasi, dimulai pada akhir Februari 2012 sampai akhir Februari 2013.
Penelitian ini dilakukan di laboratorium Impact and Freacture Research Center IFRC unit I dan II program Magister dan Doktor Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
3.2 Material Yang Digunakan
Dalam penelitian ini, material yang digunakan adalah titanium untuk kepala dan grafit untuk tangkai stik. Alasannya, karena material tersebut adalah
material standar yang digunakan pada stik golf pada umumnya. 3.3 Metode Penelitian
3.3.1 Pemodelan Stik Golf Redesain
Redesain stik golf dibuat menggunakan autodesk inventor. Autodesk inventor adalah software cad yang dapat digunakan untuk mendesain benda 2D
atau 3D yang lebih kompleks Curtis, 2010. Dimulai dari pembuatan sket redesain stik golf yang akan dibuat. Setelah itu, program secara otomatis akan
Universitas Sumatera Utara
