gambar 2.14. Proses ini merupakan cara yang cepat dan ekonomis dimana kandungan resin dan serat dapat diatur takarannya sesuai yang diinginkan. Sifat
struktur juga sangat baik karena profil yang dihasilkan mempunyai serat yang lurus dan pecahan isi paduan serat yang tinggi. Contoh produk yang dihasilkan
adalah sambungan yang digunakan dalam struktur jembatan, tangga dan sebagainya .
Gambar. 2.14. Proses pultrusi pultrusion
2.4. Pengujian Kekuatan Helmet Sepeda
2.4.1. Pengujian impak jatuh bebas Pengujian impak jatuh bebas adalah pengujian dimana benda jatuh bebas
dari keadaan mula-mula diam kemudian bergerak dan mengalami pertambahan kecepatan selama benda tersebut jatuh. Jika benda jatuh ke bumi dari ketinggian
tertentu relatif kecil dibandingkan jari-jari bumi, maka benda mengalami pertambahan kecepatan ke bawah dengan harga yang sama setiap detik. Hal ini
berarti bahwa percepatan benda berkurang dengan harga yang sama jika sebuah benda ditembakkan ke atas kecepatannya berkurang dengan harga yang sama
setiap detik dan perlambatan ke atasnya konstan.
Glass racks
Universitas Sumatera Utara
Untuk menentukan kecepatan benda jatuh setiap detik akan diperoleh dengan pendekatan sebagaimana terlihat pada tabel 2.7.
Tabel 2.7. Waktu dan Kecepatan Benda Jatuh Waktu t
s 1
2 3
4 5
Kecepatan v ms
9,8 19,6
29,4 39,2
49
Grafik v-t yang sesuai dengan tabel 2.7 ditunjukkan pada gambar 2.15 merupakan sebuah garis lurus sehingga percepatan seragam. Jika tahanan udara
diabaikan gerakan benda jatuh bebas dapat dihitung dengan percepatan konstan membentuk garis lurus, bila percepatan benda jatuh bebas sama dengan
percepatan gravitasi g yaitu:
1. Untuk gerakan ke bawah a = + g 2. Untuk gerakan keatas a = - g
percepatan gravitasi g dapat dipandang sebagai sebuah vektor dengan arah lurus ke bawah menuju ke pusat bumi.
Gambar 2.15. Grafik hubungan v vs t
Universitas Sumatera Utara
Definisi perpindahan adalah perubahan posisi, hal ini merupakan besaran vektor mencakup jarak dan arah. Kecepatan adalah laju perubahan kedudukan
terhadap waktu. Hal ini juga merupakan besaran vektor mencakup jarak, arah dan waktu. Kecepatan konstan memiliki partikel yang bergerak dengan kecepatan
konstan pada lintasan lurus atau dimiliki partikel yang melintasi perpindahan yang sama dalam selang waktu yang sama secara berturut-turut tanpa peduli berapa
selisih selang waktu tersebut. Sedangkan percepatan seragam dimiliki partikel yang mengalami perubahan kecepatan yang sama dalam selang waktu yang sama
secara berturut-turut tanpa peduli berapa selisih selang waktu tersebut, seperti ditunjukkan pada persamaan 2.1.
1 2
v + v =
s t
s =
1 2
v + v t
2.1 Dimana v
adalah kecepatan awal, v kecepatan akhir, t waktu dan s jarak. Persamaan 2.2 adalah perbandingan antara perubahan kecepatan dan perubahan
waktu.
∆v ∆t
= a 2.2
v = v +
∆v ∆t
t
v = v t +
1 2
a t
2
v
2
= v + 2 as
2.3
Dari persamaan 2.3, bila v = 0, maka : v
2
= 0 + 2 as, akhirnya v diperoleh seperti ditunjukkan pada persamaan 2.4.
Universitas Sumatera Utara
v = √2as
2.4 bila a = g, dan s = H
Maka : v =
�2gH 2.5
Maka persamaan 2.5 adalah percepatan benda jatuh bebas tergantung pada jarak atau tinggi benda jatuh dari pusat bumi, ketika sebuah benda padat
jatuh dengan kecapatan sedang, dapat dianggap benda mengalami percepatan gravitasi seragam, untuk pengertian umum para ilmuan mengambil harga
percepatan gravitiasi g = 9,81 ms
2
. Selama ini helmet sepeda diuji menggunakan prosedur pengujian standar
menggunakan test rig dengan teknik jatuh bebas. Pengujian standar ini bertujuan untuk melihat sejauh mana kemampuan helmet sepeda dalam menyerap energi
impak. Selain itu uji standar juga bertujuan meneliti keparahan rusak helmet sepeda yang memungkinkan merusak lapisan kulit kepala lewat penetrasi.
Memakai uji standar yang ada, baik memakai standar Jepang JIS maupun Standar Nasional Indonesia SNI striker hanya dijatuhkan dari ketinggian H=2 -
3 meter, dengan demikian kecepatan striker hanya lebih kurang,
gH v
2 =
= 6.3 mdetik dan masih tergolong kecepatan impak rendah.
2.4.2. Momentum dan impuls Momentum sebuah benda bergerak dikatakan mempunyai momentum yang
dinyatakan dengan hasil kali massa benda dengan kecepatan benda. Momentum = massa x kecepatan.
M = m v kg . ms 2.6
Universitas Sumatera Utara
Impuls sebuah benda bergerak dikatakan mempunyai impuls yang dinyatakan dengan hasil kali gaya yang bekerja pada benda dengan waktu yang diberikan.
I = F t N s 2.7
2.4.3. Hukum gerakan Newton. Hukum gerakan pertama:”Jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama
dengan nol, maka benda yang mula - mula diam akan tetap diam dan benda yang mula - mula bergerak akan tetap bergerak lurus beraturan”.
Secara matematis dirumuskan: Jika
Σ F = 0
2.8 maka
ψ = 0 atau ψ = konstan
Hukum gerakan kedua: ”Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada benda berbanding lurus dengan besar gayanya dan berbanding terbalik
dengan massa benda”.
Secara matematis dirumuskan:
m F
a ∑
=
atau Σ
F = m a 2.9
Hukum gerakan ketiga: ”Jika benda pertama mengerjakan gaya terhadap benda kedua, maka benda kedua pun akan mengerjakan gaya terhadap benda
pertama yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan”. Secara matematis dirumuskan:
F1 = -F2 2.10
Universitas Sumatera Utara
2.4.4. Energi mekanik Energi mekanik pada suatu benda adalah tetap asalkan tidak ada gaya luar
yang bekerja pada benda tersebut. Energi mekanik gabungan energi potensial dan energi kinetik.
Energi potensial merupakan energi yang dimiliki benda karena letaknya. Secara matematis dirumuskan:
E
p
= m g h 2.11
dimana: E
p
= energi potensial J m = massa benda kg
g = gravitasi bumi 9.8 ms h = tinggi jatuh benda m
Energi kinetik merupakan energi yang dimilik benda karena gerak yang bekerja padanya.
Secara sistematis dirumuskan: E
k
= ½ m ψ
2
2.12 dimana:
E
k
= energi kinetik ψ
= kecepatan benda ms
Universitas Sumatera Utara
BAB 3 METODE PENELITIAN
Bab ini berisikan metode yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan pada skripsi ini. Penelitian ini terdiri dari berberapa tahapan yaitu
waktu dan tempat, alat dan bahan, prosedur pengujian dan distribusi tegangan akibat beban dinamik. Pada pengujian eksperimental dengan metode impak jatuh
bebas menggunakan software DAQ For Helmet Impact Testing untuk mengelola data akusisi yang diperoleh dari load cell. Untuk mendapatkan data tersebut
dilakukan tahapan-tahapan seperti helm dipasang pada test rig lalu diatur ketinggian yang diinginkan kemudian helm dijatuhkan ke bawah menuju anvil.
Setelah helmet menyentuh anvil maka gaya yang diterima oleh helm akibat beban impak tersebut terlihat pada layar komputer.
3.1. Tempat dan Waktu
3.1.1. Tempat Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Pusat Riset Impak dan
Keretakan Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3.1.2. Waktu Waktu penelitian dilaksanakan selama lebih kurang 7 bulan terhitung mulai
dari proposal penelitian.
Universitas Sumatera Utara
