LAPORAN PRAK TIKUM GETARAN TEREDAM
LAPORAN RESMIPRAKTIKUM AKUSTIK– P4
GETARAN TEREDAM
Disusun Oleh :
DIONISIUS ANDY KRISTANTO
NRP. 2412 100 106
Asisten :
IBRAHIM MASUD ABDURRAHMAN
NRP. 2410 100 124
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK FISIKA
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2014
LAPORAN RESMIPRAKTIKUM AKUSTIK– P4
GETARAN TEREDAM
Disusun Oleh :
DIONISIUS ANDY KRISTANTO
NRP. 2412 100 106
Asisten :
IBRAHIM MASUD ABDURRAHMAN
NRP. 2410 100 124
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK FISIKA
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2014
i
ABSTRAK
Getaran teredam sangat banyak diterapkan pada
kehidupan sehari hari, misalnya pada suspense pada berbagai
kendaraan yang memanfaatkan redaman pada getaran. Getaran
teredam sendiri dibedakan menjadi getaran kurang teredam
(underdamped), getaran teredam kritis (critical damped), dan
getaran teredam berlebih (Over damped). Pada laporan ini
adakn lakukan perhitugan rasio redaman pada sistempegas
dengan redaman yang berbeda, untuk dapat mengetahui jenis
getaran teredam yang terjadi pada system tersebut.
Kata Kunci: Getaran, Getaran Teredam, Rasio Redaman
ii
ABSTRACT
Vibration damped very widely applied in daily life, for
example in suspense on a variety of vehicles that utilize the
vibration damping. Damped vibration itself can be divided
into less vibration damped (underdamped), critically damped
vibration (critical damped), and excessive vibration damped
(Over damped). In this report adakn do a calculated damping
ratio on sistempegas with different damping, to be able to
know the kind of muffled vibrations that occur in the system.
Keywords: Vibrations, Damped Vibration, Damping Ratio
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
berkat dan karunia-Nya sehingga Laporan Resmi Praktikum
Akustik dan getaran ini dapat terselesaikan tepat pada
waktunya.
Dalam kesempatan kali ini penyusun mengucapkan
terima kasih kepada:
1.
Bapak Ir. JerrySusatio, MT selaku dosen pengajar mata
kuliah Akustik dan getaran.
2.
Saudara asisten yang telah membimbing dalam
pelaksanaan praktikum Akustik dan getaran.
3.
Rekan-rekan yang telah membantu terlaksananya
kegiatan praktikum Akustik dan getaran.
Penyusun menyadari bahwa banyak kekurangan dalam
pembuatan laporan ini baik dari segi materi maupun penyajian.
Untuk itu penyusun mengharapkan kritik dan saran yang
bersifat membangun.
Akhir kata penyusun berharap semoga laporan ini
bermanfaat bagi penyusun sendiri khususnya dan pembaca
pada umumnya.
Surabaya, 30 April 2014
iv
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................ i
ABSTRAK ........................................................................ ii
ABSTRACT ..................................................................... iii
KATA PENGANTAR ..................................................... iv
DAFTAR ISI .................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ....................................................... vi
DAFTAR TABEL ............................................................ vii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ............................................................ 1
1.2 Perumusan Masalah .................................................... 1
1.3 Tujuan ......................................................................... 2
1.4 Sistematika Laporan.................................................... 2
BAB II DASAR TEORI
2.1 Getaran Harmonik ....................................................... 3
2.2 Jenis Getaran Teredam ................................................ 4
2.2.1 Getaran Kurang Teredam (under-damped).......... 5
2.2.2 Getaran Teredam Kritis(Critically-damped)…6
2.2.3 Getaran Teradam Lebih (Over-damped)………..7
BAB III METODOLOGI PRAKTIKUM
3.1 Peralatan dan Bahan .................................................... 8
3.2 Prosedur Percobaan ..................................................... 8
BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis Data ............................................................... 10
4.2 Pembahasan ................................................................. 15
BAB V PENUTUP
5.1 Simpulan ...................................................................... 18
5.2 Saran ............................................................................ 18
DAFTAR PUSTAKA
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gambar Amplitudo ke-n pada getaran yang
teredam .............................................................................. 5
Gambar 2.2 Respon osilasi Getaran Kurang Teredam
(under-damped)…………………………………………..5
Gambar 2.3 Respon osilasi Getaran Teredam Kritis
(Critically-damped) ........................................................... 6
Gambar 2.4 Respon osilasi Getaran Teredam Lebih
(Over-damped)…………………………………………...7
Gambar 4.1 Grafik Getaran dengan redaman udara……13
Gambar 4.2 Grafik Getaran dengan redaman oli………14
Gambar 4.3 Grafik Getaran dengan redaman minyak…14
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Amplitudo pertama dan kedua dengan redaman
udara .................................................................................. 10
Tabel 4.2 Amplitudo pertama dan kedua dengan redaman
oli ....................................................................................... 10
Tabel 4.3 Amplitudo pertama dan kedua dengan redaman
minyak ............................................................................... 10
Tabel 4.4 Peluruhan logaritmik dengan redaman udara…11
Tabel 4.5 Peluruhan logaritmik dengan redaman oli…….11
Tabel 4.6 Peluruhan logaritmik dengan redaman minyak.11
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Rasio Redaman………….11
Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Koefisien Pegas…………12
Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Frekwensi Natural………12
Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Frekwensi Natural….....12
Tabel 4.11 Data-data hasil Perhitungan……………….13
vii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Banyak hal berkaitan dengan getaran yang mudah
ditemui di kehidupan sehari-hari. Getaran merupakan
gerak bolak-balik yang melewati titik seimbang. Adanya
gangguan dari luar menyebabkan terjadinya perubahan
posisi dari titik setimbangnya. Sehingga untuk
mengembalikan ke bentuk setimbang lagi diperlukan
peredam getaran. Contoh benda yang mengalami getaran
adalah pegas pada kendaraan atau disebut shock breaker.
Dalam suatu pegas tersebut selalu memiliki konstanta
pegas dimana hasil perbandingan massa benda yang
mempengaruhi panjang pegas. Selain kostanta, pegas juga
ration redaman yang dapat dimanfaatkan untuk
mempercepat pegas kembali ketitik setimbang.
1.2 Perumusan Masalah
Sesuai dengan latar belakang diatas, maka rumusan
masalah pada praktikum akustik dan getaran tentang
getaran teredam kali ini adalah sebagai berikut.
a. Bagaimana menentukan Konstanta pegas dan rasio
redaman pada suatu sistem pegas ?
b. Bagaimana membandingkan rasio redaman dari jenis
damper yang digunakan ?
c. Bagaimana menentukan jenis peredaman dalam sistem
pegas?
1
2
1.3 Tujuan
Berdasarkan rumusan masalah diatas maka tujuan dari
praktikum akustik dan getaran tentang getaran teredam
kali ini adalah sebagai berikut.
a. Menentukan Konstanta pegas dan rasio redaman pada
suatu sistem pegas.
b. Membandingkan rasio redaman dari jenis damper
yang digunakan.
c. Menentukan jenis peredaman dalam sistem pegas.
1.4 Sistematika Laporan
Laporan resmi praktikum akustik dan getaran tentang
getaran teredam, ini terdiri dari 5 bab, yaitu pertama bab 1,
adalah pendahuluan, yang berisi latarbelakang, rumusan
masalah, tujuan praktikum serta sistematika laporan. Bab
2 yaitu dasar teori yang berisi tentang teori dasar yang
menunjang praktikum ini.Bab 3 yaitu metodologi dimana
berisi tentang, alat alat yang dugunkan dalam praktikum
serta langkah langkah dalam praktikum.Bab 4 yaitu
analisa data dan pembahasan, dimana berisi tentang
analisa data-data yang didapatkan dalam percobaan serta
pembahasan terhadap analisa data tersebut.Bab 5 yaitu
penutup berisi tantang kesimpulan dan saran.Sedangkan
yang terakhir yaitu lampiran yang berisi tugas khusus yang
diberikan.
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Getaran Harmonik
Setiap gerak yang terjadi secara berulang dalam
selang waktu yang sama disebut gerak periodik. Karena
gerak ini terjadi secara teratur maka disebut juga sebagai
gerak harmonik. Apabila suatu partikel melakukan gerak
periodik pada lintasan yang sama maka geraknya disebut
gerak osilasi/getaran. Bentuk yang sederhana dari gerak
periodik adalah benda yang berosilasi pada ujung pegas.
Karenanya kita menyebutnya gerak harmonis sederhana.
Dalam gerak harmonik terdapat beberapa besaran
fisika yang dimiliki benda diantaranya yaitu, simpangan,
amplitudo, frekuensi, perioda
Gerak bolak-balik dikarenakan adanya gaya pemulih
dari suatu benda yang arahnya menuju titik setimbang
yang besarnya sebanding dengan simpangan. Gaya
pemulih arahnya selalu berlawanan dengan arah
simpangan, maka dituliskan dalam persamaan sebagai
berikut :
F=-k∆x…………...1
Dimana :
K
= konstanta gaya (N/m)
Δx
= simpangan (m)
F
= gaya pemulih (N)
Pada kondisi nyata, gaya pemulih semakin lama
semakin melemah karena adanya gaya gesek yang juga
mendisipasikan energi. Gaya gesek akan mengakibatkan
amplitudo setiap osilasi secara pelan menurun terhadap
waktu. Sehinggga osilasi akan berhenti sama sekali.
Getaran semacam ini disebut sebagai getaran selaras
teredam.
3
4
2.2 Jenis Getaran Teredam
Getaran yang terdapat gaya penghambat yang pada
akhirnya getaran itu akan berhenti. Gaya penghambat itu
dikenal dengan gaya redam. Gaya redam merupukan
fungsi linier dari kecepatan, Fd = -c dx/dt. Jika suatu
partikel bermassa m bergerak di bawah pengaruh gaya
pulih linier dan gaya hambat, maka persamaannya
menjadi:
mẍ + cẋ + kx = 0........................................ (2)
Persamaan umum sistem dinamik orde 2:
……………….………(3)
jika persamaan (2) dibandingkan dengan persamaan (3),
sebagai
maka didapatkan 2ξω0=c/m, dan ω0=√
frekwensi natural.Nilai rasio redaman dapat dicari dengan
menggunakan rumus:
ξ =√
…………………..……(4)
Dimana δ merupakan peluruhan logaritmik yang
direpresentasikan dengan persamaan di bawah ini :
=
………………….....(5)
n : bilangan bulat untuk menyatakan urutan amplitudo
satu gelombang (1,2,3...)
A : Amplitudo (m)
5
Gambar 2.1 Gambar Amplitudo ke-n pada getaran
yang teredam
Getaran teredam memiliki beberapa jenis, yaitu getaran
kurang teredam (underdamped),getaran redaman kritis
(criticallydamped), dan getaran terlampau redam
(overdamped).
2.2.1 Getaran Kurang Teredam (under-damped)
Gambar 2.2 Respon osilasi Getaran Kurang
Teredam (under-damped)
Untuk getaran kurang redam didefinisikan sebagai
getaran yang memiliki loss kecil dengan respon
osilasi dengan peluruhan logaritmik. Jika 0≤ ξ
1)
Gambar 2.4 Respon osilasi Getaran Teredam
Lebih (Over-damped)
BAB III
METODOLOGI PRAKTIKUM
3.1 Peralatan dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam melaksanakan percobaan
ini adalah sebagai berikut.
1. Statif satu buah
2. Pegas satu buah
3. Cairan minyak
4. Cairan oli
5. Penggaris
6. Kertas
7. Sepidol
8. Osiloskop
9. Beban 1kg
3.2 Prosedur Percobaan
Prosedur yang dilakukan dalam percobaan ini adalah
sebagai berikut.
1. Pegas dipasang pada statif
2. Massa digantungkan di ujung pegas
3. Dihitung panjang pegas yang terbentuk.
4. Pegas ditarik 5cm kemudian dilepaskan.
5. Amplitudo pertama dan kedua pada coretan dicatat
6. Diulangi langkah yang sama sampai tiga kali.
7. Disambungkan pegas dengan osiloskop kemudia
ditarik pegas dan dilepaskan.
8. Pada waktu yang sma disimpan data osilasi pada
osiloskop.
9. Ditambahkan cairan oli dibawah beban pegas.
10. Pegas ditarik 5cm kemudian dilepaskan.
11. Amplitude pertama dan kedua pada coretan dicatat
12. Diulangngi langkah yang sama sampai tiga kali.
13. Disambungkan pegas dengan osiloskop kemudia
ditarik pegas dan dilepaskan.
8
9
14. Pada waktu yang sama disimpan data osilasi pada
osiloskop.
15. Ditambahkan cairan minyak dibawah beban pegas
16. Pegas ditarik 5cm kemudian dilepaskan.
17. Amplitude pertama dan kedua pada coretan dicatat
18. Diulangngi langkah yang sama sampai tiga kali.
19. Disambungkan pegas dengan osiloskop kemudia
ditarik pegas dan dilepaskan.
20. Pada waktu yang sma disimpan data osilasi pada
osiloskop.
BAB IV
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisa Data
Pada praktikum akustik dan getaran tentang getaran
teredam kali ini didapatkan beberapa data amplitudo
pertama dan kedua dari geratan yang teredam dengan
medium redaman yang berlainan antara antara lain udara,
oli dan minyak. Berikut adalah data data hasil percobaan.
Tabel 4.1 Amplitudo pertama dan kedua dengan redaman
udara
Pengambilan data ke-
1
2
3
Amplitudo 1 (Cm)
4
4.5
4
Amplitudo 2 (cm)
3.5
4.2
3.6
Tabel 4.2 Amplitudo pertama dan kedua dengan redaman
Oli
Pengambilan data ke-
1
2
3
Amplitudo 1 (Cm)
4.2
4.5
4.5
Amplitudo 2 (cm)
3.4
3.6
3.5
Tabel 4.3 Amplitudo pertama dan kedua dengan redaman
Minyak
Pengambilan data ke-
1
2
3
Amplitudo 1 (Cm)
3.3
3.5
3.4
Amplitudo 2 (cm)
2
2.6
2.9
Dari data-data amplitudo pertama dan kedua seperti yang
titunjukkan dalam tabel diatas maka dihitung peluruhan
logaritmik dengan menggunakan persamaan 5. Sehingga
diperoleh data peluruhan logaritmik seperti pada tabel tabel
berikut.
10
11
13
Tabel 4.4 Peluruhan logaritmik dengan redaman udara
Pengambilan data ke-
1
2
3
(δ) Rata-rata
Peluruhan Logaritmik (δ)
0.133531
0.068993
0.105361
0.102628
Tabel 4.5 Peluruhan logaritmik dengan redaman oli
Pengambilan data ke-
Peluruhan Logaritmik (δ)
1
2
3
0.211309
0.223144
0.251314
0.228589
(δ) Rata-rata
Tabel 4.6 Peluruhan logaritmik dengan redaman minyak
Pengambilan data ke-
Peluruhan Logaritmik (δ)
1
2
3
0.500775
0.297252
0.159065
(δ) Rata-rata
0.319031
Setelah didapatkan data peluruhan logaritmik, kemudian
dicari rasio redaman menggunakan persamaan 4, hasil dari
perhitungan rasio redaman adalah sebagai berikut.
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Rasio Redaman
Jenis Redaman
Rasio Redaman
Udara
0.036375
Oli
0.050736
MInyak
0.01634
Kemudian dihitung koefisien pegas dengan persamaan 1,
dengan F dicari dengan persamaan newton pertama F=m.g,
m adalah massa pegas sebesar 1 kg, dan g adalah
percepatan grafitasi bumi sebesar 9.8 m/s sehingga
12
diperoleh F sebesar 9.8 N. berikut adalah data koefisien
pegas.
Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Koefisien Pegas
Jenis Redaman
Koefisien Pegas (N/m)
Udara
2.481013
Oli
3.322034
MInyak
2.470588
Kemudian Dihitung Frekwensi Natural dengan persamaan
ω0=√
, hingga diperoleh data sebagai berikut.
Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Frekwensi Natural
Jenis Redaman
Frekwensi Natural
(rad/s)
Udara
1.575123
Oli
1.822645
MInyak
1.57181
Selanjutnya adalah perhitungan konstanta redaman (C), yag
dihitung menggunkan rumus 2ξω0=c/m, data hasil
perhitungan nya adalah sebagai berikut,
Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Frekwensi Natural
Jenis Redaman
Konstanta Redaman {c} Kg/s
Udara
Oli
MInyak
0.11459
0.184947
0.051367
13
Tabel 4.11 Data-data hasil Perhitungan
No
1
2
3
Sistem
Pegas+
damper
Udara
Pegas+
damper
Oli
Pegas+
damper
minyak
k (Nm-1)
ω0 (rad/s)
ξ
(δ)
2.4810
1.5751
3.3220
1.8226
2.4705
1.571
0.0363
0.114
0.0507
0.1849
0.016
0.0513
0.2285
0.3190
Pada praktikum selaindiambil data amplitude pertama dan
kedua jua diambil data bentuk getaran yang terjadi dengan
menggunakan osiloskop. Berikut adalah grafik getaran yang
terbentuk.
20
15
10
Series1
5
1
309
617
925
1233
1541
1849
2157
2465
2773
3081
3389
3697
0
-5
C Kg/s
0.1026
-10
Gambar 4.1 Grafik Getaran dengan redaman udara
14
12
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
1
287
573
859
1145
1431
1717
2003
2289
2575
2861
3147
3433
3719
Series1
Gambar 4.2 Grafik Getaran dengan redaman minyak
15
10
5
0
1
287
573
859
1145
1431
1717
2003
2289
2575
2861
3147
3433
3719
-5
Series1
-10
-15
Gambar 4.3 Grafik Getaran dengan redaman oli
13
15
4.2 Pembahasan
Dari data-data yang dipeloreh setelah dilakukan
perhitungan rasio redaman (ξ), maka di peroleh nilairasio
redaman dari ketiga system pegas dengan rasio redaman
yang berbeda-beda yaitu udara, minyak dan oli masingmasing sebesar, 0.036, 0.05 dan 0.016. dari nilai reasi
redaman tersebut maka ketiga system pegas tersebut dapat
digolongkan sebagai jenis getaran underdamped, karena
memiliki nilai rasio redaman yang kurang dari 1 (ξ
GETARAN TEREDAM
Disusun Oleh :
DIONISIUS ANDY KRISTANTO
NRP. 2412 100 106
Asisten :
IBRAHIM MASUD ABDURRAHMAN
NRP. 2410 100 124
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK FISIKA
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2014
LAPORAN RESMIPRAKTIKUM AKUSTIK– P4
GETARAN TEREDAM
Disusun Oleh :
DIONISIUS ANDY KRISTANTO
NRP. 2412 100 106
Asisten :
IBRAHIM MASUD ABDURRAHMAN
NRP. 2410 100 124
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK FISIKA
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2014
i
ABSTRAK
Getaran teredam sangat banyak diterapkan pada
kehidupan sehari hari, misalnya pada suspense pada berbagai
kendaraan yang memanfaatkan redaman pada getaran. Getaran
teredam sendiri dibedakan menjadi getaran kurang teredam
(underdamped), getaran teredam kritis (critical damped), dan
getaran teredam berlebih (Over damped). Pada laporan ini
adakn lakukan perhitugan rasio redaman pada sistempegas
dengan redaman yang berbeda, untuk dapat mengetahui jenis
getaran teredam yang terjadi pada system tersebut.
Kata Kunci: Getaran, Getaran Teredam, Rasio Redaman
ii
ABSTRACT
Vibration damped very widely applied in daily life, for
example in suspense on a variety of vehicles that utilize the
vibration damping. Damped vibration itself can be divided
into less vibration damped (underdamped), critically damped
vibration (critical damped), and excessive vibration damped
(Over damped). In this report adakn do a calculated damping
ratio on sistempegas with different damping, to be able to
know the kind of muffled vibrations that occur in the system.
Keywords: Vibrations, Damped Vibration, Damping Ratio
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
berkat dan karunia-Nya sehingga Laporan Resmi Praktikum
Akustik dan getaran ini dapat terselesaikan tepat pada
waktunya.
Dalam kesempatan kali ini penyusun mengucapkan
terima kasih kepada:
1.
Bapak Ir. JerrySusatio, MT selaku dosen pengajar mata
kuliah Akustik dan getaran.
2.
Saudara asisten yang telah membimbing dalam
pelaksanaan praktikum Akustik dan getaran.
3.
Rekan-rekan yang telah membantu terlaksananya
kegiatan praktikum Akustik dan getaran.
Penyusun menyadari bahwa banyak kekurangan dalam
pembuatan laporan ini baik dari segi materi maupun penyajian.
Untuk itu penyusun mengharapkan kritik dan saran yang
bersifat membangun.
Akhir kata penyusun berharap semoga laporan ini
bermanfaat bagi penyusun sendiri khususnya dan pembaca
pada umumnya.
Surabaya, 30 April 2014
iv
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................ i
ABSTRAK ........................................................................ ii
ABSTRACT ..................................................................... iii
KATA PENGANTAR ..................................................... iv
DAFTAR ISI .................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ....................................................... vi
DAFTAR TABEL ............................................................ vii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ............................................................ 1
1.2 Perumusan Masalah .................................................... 1
1.3 Tujuan ......................................................................... 2
1.4 Sistematika Laporan.................................................... 2
BAB II DASAR TEORI
2.1 Getaran Harmonik ....................................................... 3
2.2 Jenis Getaran Teredam ................................................ 4
2.2.1 Getaran Kurang Teredam (under-damped).......... 5
2.2.2 Getaran Teredam Kritis(Critically-damped)…6
2.2.3 Getaran Teradam Lebih (Over-damped)………..7
BAB III METODOLOGI PRAKTIKUM
3.1 Peralatan dan Bahan .................................................... 8
3.2 Prosedur Percobaan ..................................................... 8
BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis Data ............................................................... 10
4.2 Pembahasan ................................................................. 15
BAB V PENUTUP
5.1 Simpulan ...................................................................... 18
5.2 Saran ............................................................................ 18
DAFTAR PUSTAKA
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gambar Amplitudo ke-n pada getaran yang
teredam .............................................................................. 5
Gambar 2.2 Respon osilasi Getaran Kurang Teredam
(under-damped)…………………………………………..5
Gambar 2.3 Respon osilasi Getaran Teredam Kritis
(Critically-damped) ........................................................... 6
Gambar 2.4 Respon osilasi Getaran Teredam Lebih
(Over-damped)…………………………………………...7
Gambar 4.1 Grafik Getaran dengan redaman udara……13
Gambar 4.2 Grafik Getaran dengan redaman oli………14
Gambar 4.3 Grafik Getaran dengan redaman minyak…14
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Amplitudo pertama dan kedua dengan redaman
udara .................................................................................. 10
Tabel 4.2 Amplitudo pertama dan kedua dengan redaman
oli ....................................................................................... 10
Tabel 4.3 Amplitudo pertama dan kedua dengan redaman
minyak ............................................................................... 10
Tabel 4.4 Peluruhan logaritmik dengan redaman udara…11
Tabel 4.5 Peluruhan logaritmik dengan redaman oli…….11
Tabel 4.6 Peluruhan logaritmik dengan redaman minyak.11
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Rasio Redaman………….11
Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Koefisien Pegas…………12
Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Frekwensi Natural………12
Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Frekwensi Natural….....12
Tabel 4.11 Data-data hasil Perhitungan……………….13
vii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Banyak hal berkaitan dengan getaran yang mudah
ditemui di kehidupan sehari-hari. Getaran merupakan
gerak bolak-balik yang melewati titik seimbang. Adanya
gangguan dari luar menyebabkan terjadinya perubahan
posisi dari titik setimbangnya. Sehingga untuk
mengembalikan ke bentuk setimbang lagi diperlukan
peredam getaran. Contoh benda yang mengalami getaran
adalah pegas pada kendaraan atau disebut shock breaker.
Dalam suatu pegas tersebut selalu memiliki konstanta
pegas dimana hasil perbandingan massa benda yang
mempengaruhi panjang pegas. Selain kostanta, pegas juga
ration redaman yang dapat dimanfaatkan untuk
mempercepat pegas kembali ketitik setimbang.
1.2 Perumusan Masalah
Sesuai dengan latar belakang diatas, maka rumusan
masalah pada praktikum akustik dan getaran tentang
getaran teredam kali ini adalah sebagai berikut.
a. Bagaimana menentukan Konstanta pegas dan rasio
redaman pada suatu sistem pegas ?
b. Bagaimana membandingkan rasio redaman dari jenis
damper yang digunakan ?
c. Bagaimana menentukan jenis peredaman dalam sistem
pegas?
1
2
1.3 Tujuan
Berdasarkan rumusan masalah diatas maka tujuan dari
praktikum akustik dan getaran tentang getaran teredam
kali ini adalah sebagai berikut.
a. Menentukan Konstanta pegas dan rasio redaman pada
suatu sistem pegas.
b. Membandingkan rasio redaman dari jenis damper
yang digunakan.
c. Menentukan jenis peredaman dalam sistem pegas.
1.4 Sistematika Laporan
Laporan resmi praktikum akustik dan getaran tentang
getaran teredam, ini terdiri dari 5 bab, yaitu pertama bab 1,
adalah pendahuluan, yang berisi latarbelakang, rumusan
masalah, tujuan praktikum serta sistematika laporan. Bab
2 yaitu dasar teori yang berisi tentang teori dasar yang
menunjang praktikum ini.Bab 3 yaitu metodologi dimana
berisi tentang, alat alat yang dugunkan dalam praktikum
serta langkah langkah dalam praktikum.Bab 4 yaitu
analisa data dan pembahasan, dimana berisi tentang
analisa data-data yang didapatkan dalam percobaan serta
pembahasan terhadap analisa data tersebut.Bab 5 yaitu
penutup berisi tantang kesimpulan dan saran.Sedangkan
yang terakhir yaitu lampiran yang berisi tugas khusus yang
diberikan.
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Getaran Harmonik
Setiap gerak yang terjadi secara berulang dalam
selang waktu yang sama disebut gerak periodik. Karena
gerak ini terjadi secara teratur maka disebut juga sebagai
gerak harmonik. Apabila suatu partikel melakukan gerak
periodik pada lintasan yang sama maka geraknya disebut
gerak osilasi/getaran. Bentuk yang sederhana dari gerak
periodik adalah benda yang berosilasi pada ujung pegas.
Karenanya kita menyebutnya gerak harmonis sederhana.
Dalam gerak harmonik terdapat beberapa besaran
fisika yang dimiliki benda diantaranya yaitu, simpangan,
amplitudo, frekuensi, perioda
Gerak bolak-balik dikarenakan adanya gaya pemulih
dari suatu benda yang arahnya menuju titik setimbang
yang besarnya sebanding dengan simpangan. Gaya
pemulih arahnya selalu berlawanan dengan arah
simpangan, maka dituliskan dalam persamaan sebagai
berikut :
F=-k∆x…………...1
Dimana :
K
= konstanta gaya (N/m)
Δx
= simpangan (m)
F
= gaya pemulih (N)
Pada kondisi nyata, gaya pemulih semakin lama
semakin melemah karena adanya gaya gesek yang juga
mendisipasikan energi. Gaya gesek akan mengakibatkan
amplitudo setiap osilasi secara pelan menurun terhadap
waktu. Sehinggga osilasi akan berhenti sama sekali.
Getaran semacam ini disebut sebagai getaran selaras
teredam.
3
4
2.2 Jenis Getaran Teredam
Getaran yang terdapat gaya penghambat yang pada
akhirnya getaran itu akan berhenti. Gaya penghambat itu
dikenal dengan gaya redam. Gaya redam merupukan
fungsi linier dari kecepatan, Fd = -c dx/dt. Jika suatu
partikel bermassa m bergerak di bawah pengaruh gaya
pulih linier dan gaya hambat, maka persamaannya
menjadi:
mẍ + cẋ + kx = 0........................................ (2)
Persamaan umum sistem dinamik orde 2:
……………….………(3)
jika persamaan (2) dibandingkan dengan persamaan (3),
sebagai
maka didapatkan 2ξω0=c/m, dan ω0=√
frekwensi natural.Nilai rasio redaman dapat dicari dengan
menggunakan rumus:
ξ =√
…………………..……(4)
Dimana δ merupakan peluruhan logaritmik yang
direpresentasikan dengan persamaan di bawah ini :
=
………………….....(5)
n : bilangan bulat untuk menyatakan urutan amplitudo
satu gelombang (1,2,3...)
A : Amplitudo (m)
5
Gambar 2.1 Gambar Amplitudo ke-n pada getaran
yang teredam
Getaran teredam memiliki beberapa jenis, yaitu getaran
kurang teredam (underdamped),getaran redaman kritis
(criticallydamped), dan getaran terlampau redam
(overdamped).
2.2.1 Getaran Kurang Teredam (under-damped)
Gambar 2.2 Respon osilasi Getaran Kurang
Teredam (under-damped)
Untuk getaran kurang redam didefinisikan sebagai
getaran yang memiliki loss kecil dengan respon
osilasi dengan peluruhan logaritmik. Jika 0≤ ξ
1)
Gambar 2.4 Respon osilasi Getaran Teredam
Lebih (Over-damped)
BAB III
METODOLOGI PRAKTIKUM
3.1 Peralatan dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam melaksanakan percobaan
ini adalah sebagai berikut.
1. Statif satu buah
2. Pegas satu buah
3. Cairan minyak
4. Cairan oli
5. Penggaris
6. Kertas
7. Sepidol
8. Osiloskop
9. Beban 1kg
3.2 Prosedur Percobaan
Prosedur yang dilakukan dalam percobaan ini adalah
sebagai berikut.
1. Pegas dipasang pada statif
2. Massa digantungkan di ujung pegas
3. Dihitung panjang pegas yang terbentuk.
4. Pegas ditarik 5cm kemudian dilepaskan.
5. Amplitudo pertama dan kedua pada coretan dicatat
6. Diulangi langkah yang sama sampai tiga kali.
7. Disambungkan pegas dengan osiloskop kemudia
ditarik pegas dan dilepaskan.
8. Pada waktu yang sma disimpan data osilasi pada
osiloskop.
9. Ditambahkan cairan oli dibawah beban pegas.
10. Pegas ditarik 5cm kemudian dilepaskan.
11. Amplitude pertama dan kedua pada coretan dicatat
12. Diulangngi langkah yang sama sampai tiga kali.
13. Disambungkan pegas dengan osiloskop kemudia
ditarik pegas dan dilepaskan.
8
9
14. Pada waktu yang sama disimpan data osilasi pada
osiloskop.
15. Ditambahkan cairan minyak dibawah beban pegas
16. Pegas ditarik 5cm kemudian dilepaskan.
17. Amplitude pertama dan kedua pada coretan dicatat
18. Diulangngi langkah yang sama sampai tiga kali.
19. Disambungkan pegas dengan osiloskop kemudia
ditarik pegas dan dilepaskan.
20. Pada waktu yang sma disimpan data osilasi pada
osiloskop.
BAB IV
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisa Data
Pada praktikum akustik dan getaran tentang getaran
teredam kali ini didapatkan beberapa data amplitudo
pertama dan kedua dari geratan yang teredam dengan
medium redaman yang berlainan antara antara lain udara,
oli dan minyak. Berikut adalah data data hasil percobaan.
Tabel 4.1 Amplitudo pertama dan kedua dengan redaman
udara
Pengambilan data ke-
1
2
3
Amplitudo 1 (Cm)
4
4.5
4
Amplitudo 2 (cm)
3.5
4.2
3.6
Tabel 4.2 Amplitudo pertama dan kedua dengan redaman
Oli
Pengambilan data ke-
1
2
3
Amplitudo 1 (Cm)
4.2
4.5
4.5
Amplitudo 2 (cm)
3.4
3.6
3.5
Tabel 4.3 Amplitudo pertama dan kedua dengan redaman
Minyak
Pengambilan data ke-
1
2
3
Amplitudo 1 (Cm)
3.3
3.5
3.4
Amplitudo 2 (cm)
2
2.6
2.9
Dari data-data amplitudo pertama dan kedua seperti yang
titunjukkan dalam tabel diatas maka dihitung peluruhan
logaritmik dengan menggunakan persamaan 5. Sehingga
diperoleh data peluruhan logaritmik seperti pada tabel tabel
berikut.
10
11
13
Tabel 4.4 Peluruhan logaritmik dengan redaman udara
Pengambilan data ke-
1
2
3
(δ) Rata-rata
Peluruhan Logaritmik (δ)
0.133531
0.068993
0.105361
0.102628
Tabel 4.5 Peluruhan logaritmik dengan redaman oli
Pengambilan data ke-
Peluruhan Logaritmik (δ)
1
2
3
0.211309
0.223144
0.251314
0.228589
(δ) Rata-rata
Tabel 4.6 Peluruhan logaritmik dengan redaman minyak
Pengambilan data ke-
Peluruhan Logaritmik (δ)
1
2
3
0.500775
0.297252
0.159065
(δ) Rata-rata
0.319031
Setelah didapatkan data peluruhan logaritmik, kemudian
dicari rasio redaman menggunakan persamaan 4, hasil dari
perhitungan rasio redaman adalah sebagai berikut.
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Rasio Redaman
Jenis Redaman
Rasio Redaman
Udara
0.036375
Oli
0.050736
MInyak
0.01634
Kemudian dihitung koefisien pegas dengan persamaan 1,
dengan F dicari dengan persamaan newton pertama F=m.g,
m adalah massa pegas sebesar 1 kg, dan g adalah
percepatan grafitasi bumi sebesar 9.8 m/s sehingga
12
diperoleh F sebesar 9.8 N. berikut adalah data koefisien
pegas.
Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Koefisien Pegas
Jenis Redaman
Koefisien Pegas (N/m)
Udara
2.481013
Oli
3.322034
MInyak
2.470588
Kemudian Dihitung Frekwensi Natural dengan persamaan
ω0=√
, hingga diperoleh data sebagai berikut.
Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Frekwensi Natural
Jenis Redaman
Frekwensi Natural
(rad/s)
Udara
1.575123
Oli
1.822645
MInyak
1.57181
Selanjutnya adalah perhitungan konstanta redaman (C), yag
dihitung menggunkan rumus 2ξω0=c/m, data hasil
perhitungan nya adalah sebagai berikut,
Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Frekwensi Natural
Jenis Redaman
Konstanta Redaman {c} Kg/s
Udara
Oli
MInyak
0.11459
0.184947
0.051367
13
Tabel 4.11 Data-data hasil Perhitungan
No
1
2
3
Sistem
Pegas+
damper
Udara
Pegas+
damper
Oli
Pegas+
damper
minyak
k (Nm-1)
ω0 (rad/s)
ξ
(δ)
2.4810
1.5751
3.3220
1.8226
2.4705
1.571
0.0363
0.114
0.0507
0.1849
0.016
0.0513
0.2285
0.3190
Pada praktikum selaindiambil data amplitude pertama dan
kedua jua diambil data bentuk getaran yang terjadi dengan
menggunakan osiloskop. Berikut adalah grafik getaran yang
terbentuk.
20
15
10
Series1
5
1
309
617
925
1233
1541
1849
2157
2465
2773
3081
3389
3697
0
-5
C Kg/s
0.1026
-10
Gambar 4.1 Grafik Getaran dengan redaman udara
14
12
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
1
287
573
859
1145
1431
1717
2003
2289
2575
2861
3147
3433
3719
Series1
Gambar 4.2 Grafik Getaran dengan redaman minyak
15
10
5
0
1
287
573
859
1145
1431
1717
2003
2289
2575
2861
3147
3433
3719
-5
Series1
-10
-15
Gambar 4.3 Grafik Getaran dengan redaman oli
13
15
4.2 Pembahasan
Dari data-data yang dipeloreh setelah dilakukan
perhitungan rasio redaman (ξ), maka di peroleh nilairasio
redaman dari ketiga system pegas dengan rasio redaman
yang berbeda-beda yaitu udara, minyak dan oli masingmasing sebesar, 0.036, 0.05 dan 0.016. dari nilai reasi
redaman tersebut maka ketiga system pegas tersebut dapat
digolongkan sebagai jenis getaran underdamped, karena
memiliki nilai rasio redaman yang kurang dari 1 (ξ