Pengantar Teknik Mesin Pengukuran. doc

Pengantar Teknik Mesin Pengukuran
Penulis: John M. Cimbala, Penn State University
Terbaru revisi, 19 Agustus 2011
Dua Tujuan utama Pengukuran
Teknik eksperimen - Ini adalah di mana kita mencari informasi baru,
dan umumnya dilakukan saat
mengembangkan produk baru. Beberapa contoh pertanyaan yang
mungkin akan diminta oleh insinyur adalah: Bagaimana panas tidak
itu bisa? Seberapa cepat itu pergi?
sistem operasional - sinilah kita memantau dan mengontrol proses,
umumnya pada peralatan yang ada
bukan dalam desain produk baru. Sebagai contoh, mempertimbangkan
pemanasan dan / atau AC control
sistem di sebuah ruangan. Sistem ini mengukur suhu, dan kemudian
mengontrol pemanasan atau pendinginan peralatan.
Dimensi dan Unit
Dasar (atau Basic) Dimensi
Ada tujuh dimensi utama (juga disebut dimensi dasar). Semua dimensi
lain dapat dibentuk oleh
kombinasi ini. Dimensi utama adalah:
massa, panjang, waktu, suhu, saat ini, jumlah cahaya, dan jumlah

materi.
Sistem Satuan
Sistem Unit diciptakan sehingga numberscould yang ditugaskan untuk
dimensi.
o Ada tiga sistem unit utama yang digunakan saat ini:
Sistem Satuan Internasional (SI unit, dari Le Systeme International
d'Unites, lebih
biasa hanya disebut sistem metrik unit)
Inggris Teknik Sistem Unit (biasa disebut sistem Inggris unit)
yang gravitasi Sistem British Unit (BG)
o Dua yang terakhir adalah sama, kecuali untuk pilihan ofprimary
satuan massa dan penggunaan simbol derajat.
Kedua sistem satuan yang dominan digunakan di dunia saat ini adalah
sistem metrik (SI) dan sistem Inggris.
[Sistem BG tidak lagi populer, dan saya tidak menyarankan Anda
menggunakannya.]
Tabel di bawah menunjukkan masing-masing dimensi utama, bersama
dengan simbol dan unit mereka dalam SI, Inggris,
dan BG sistem satuan:

Tabell
………………………………………………………………………………………………
..
Semua dimensi dan unit lainnya dapat diturunkan sebagai kombinasi
dari tujuh ini. Ini disebut sekunder
dimensi, dengan unit sekunder yang sesuai mereka. Beberapa contoh
diberikan dalam tabel di bawah:
Tabell……………………………………………………………………………………..
*
Beberapa pengguna BG penggunaan sistem lb (pound) dan melakukan
notdistinguish antara lbf dan LBM. Dalam kursus ini kita
tidak akan pernah menggunakan lb, tapi akan selalu menggunakan
baik lbf (kekuatan pound) atau LBM (pon massa) untuk menghindari
kebingungan.
Catatan: Beberapa penulis kekuatan pengganti massa dalam daftar
ofprimary dimensi. Ini adalah cara alternatif untuk
mempertimbangkan dimensi utama. Kami tidak akan menggunakan
metode ini alternatif dalam kursus ini, tetapi Anda harus menyadari
yang kadang-kadang digunakan. Sistem menggunakan massa sebagai
dimensi utama adalah lebih populer dari dua.

Pendahuluan, Page 2
Contoh
Mengingat: Seorang insinyur adalah mengukur tegangan permukaan.
Untuk melakukan: Ekspresikan dimensi tegangan permukaan dalam hal
primarydimensions saja.
Solusi:
o Catatan: Dalam kursus ini, notasi "{} sesuatu" berarti "dimensi
sesuatu".
o Tegangan permukaan memiliki dimensi gaya per satuan panjang,
atau {F / L}.
o Angkatan memiliki dimensi massa kali percepatan, atau {mL / t
2
}.
o Oleh karena itu, tegangan permukaan memiliki dimensi {(mL / t
2
) / L}, atau {m / t
2
}.
o Hasil akhir demikian {tegangan permukaan} = {m / t
2

}

Ada banyak unit lain, baik metrik dan Inggris, inuse hari ini. Misalnya,
listrik sering dinyatakan dalam
lbf / s.unit Btu / hr, Btu / s, kal / s, ergs / s, atau tenaga kuda, di
samping unit standar watt dan ft
Ada konversi factorslisted di buku pegangan untuk memungkinkan
konversi dari setiap unit ini untuk yang lain.
Meskipun sistem Inggris jauh lebih sulit untuk digunakan dibandingkan
sistem metrik, masih banyak digunakan
dalam industri saat ini. Oleh karena itu, kita masih harus belajar kedua
sistem, dan sebagai insinyur kita harus nyaman
menggunakan kedua sistem.
quirks - Ada kebiasaan dalam bahasa Inggris dan sistem metrik:
o Bahasa Inggris - Ada dua unit standar untuk massa: LBM dan siput.
Siswa sering bingung dengan ini. SEBUAH
LBM merupakan massa yang beratnya £ 1-force (lbf) di bumi. Hal ini
tidak tepat untuk mengatakan bahwa LBM adalah
sama dengan lbf karena mantan adalah satuan massa dan yang
terakhir adalah satuan gaya. Namun, isproper untuk

mengatakan bahwa lbf lbm weighsone (di bumi). Sebuah siput jauh
lebih besar daripada lbm a. Bahkan, siput adalah 32,174 LBM.
Sebuah siput, kemudian, beratnya 32,174 lbf (di bumi).
o Metrik - Satuan standar untuk massa adalah kilogram (kg), dan unit
standar untuk gaya adalah newton yang
(N). Sayangnya, kebanyakan orang menggunakan kg sebagai ukuran
berat, yang secara teknis tidak benar. Catat itu
satu kg weighs9.807 N (di bumi). Ketika Anda membeli sekotak sereal,
pencetakan dapat mengatakan "berat bersih 1
pon (454 gram). "Secara teknis, ini berarti bahwa sereal dalam kotak
beratnya 1 lbf, dan memiliki massa
dari 454 gm (0,454 kg). Sebenarnya weightof sereal dalam sistem
metrik adalah W = mg = (0,454 kg) (9,807
Nona
2
s) (N
2
m) = 4.45 N, namun produsen memberikan berat kg - kekhasan dari
sistem metrik./ kg
konversi sistem Satuan adalah sumber umum kesalahan, dan bahkan

menyebabkan bencana kegagalan. Ditampilkan di sini adalah
artikel koran dari tahun 1999 yang menunjukkan bagaimana kesalahan
konversi satuan menyebabkan kehancuran ruang NASA
Probe:

Pendahuluan, Page 3
Komentar tentang gravitasi Konversi gc Konstan
Beberapa penulis mendefinisikan gravitasi konversi gc konstan, yang
dimasukkan ke dalam hukum kedua Newton
gerak. Alih-alih F = ma, mereka menulis F = ma / gc, di mana gcis
didefinisikan dalam Sistem Bahasa Inggris Teknik
Unit sebagai
2
LBM ft
32 174
lbf s
c
g. 



dan dalam satuan SI sebagai
2
kg m
1
Ns c
g



.
Saya sangat tidak menyarankan penggunaan gravitasi konversi gc
konstan, karena menyebabkan banyak kebingungan.
Sebaliknya, hukum Newton harus tetap dalam bentuk mendasar di
mana ia diciptakan, tanpa buatan
konstan dilemparkan ke dalam persamaan hanya demi unit.
Ada banyak kebingungan (dan kesalahan!) Karena perbedaan antara
lbf, LBM, dan siput. Penggunaan
gchas rumit dan lebih bingung masalah ini, inmy pendapat, dan
seharusnya tidak pernah diciptakan.
Hubungan antara Angkatan dan Mass unit

Hubungan antara gaya, massa, dan percepatan dapat jelas
understoodby menerapkan Newton
hukum kedua. Tabel berikut disediakan untuk menghindari
kebingungan, terutama dengan unit bahasa Inggris.
Tebel: Hukum kedua hubungan Newton, F = ma. [Catatan: Bold notasi
menunjukkan vektor.] Dengan definisi

m / sunit fundamental, ini menghasilkan 1 N = 1 kg
2
.
Konversi 2
Ns
kg m


This adalah faktor konversi kesatuan [sama dengan 1 dan
berdimensi].
Diskusi Faktor konversi kesatuan ini menyederhanakan unit dan
menghindari kebingungan.
Misalnya Berapa banyak kekuatan (dalam Newton) diperlukan untuk

mempercepat
massa 13,3 kg pada percepatan konstan 1,20 m / s
2
untuk
hak?
2Solusi:
2
MNS 13 3 kg 1 20 16 0 N
kg m s
xx F = ma =. . =.
ke kanan, karena Fx adalah x-komponen dari vektor F, dan sumbu xkomponen   
percepatan vektor.
Terminologi Hal ini notproper mengatakan bahwa 1,00 kg equals9.81 N,
tetapi isproper mengatakan bahwa 1,00 kg
weighs9.81 N (di bumi). Ini diperoleh dengan memanfaatkan hukum
kedua Newton dengan
2percepatan gravitasi:
2
MNS 1 00 kg 9,81 9,81 N
kg m s

W = mg =. =
.   
unit English:
Hukum kedua hubungan Newton, F = ma. [Catatan: Bold notasi
menunjukkan vektor.] Dengan definisi
ft / sunit fundamental, ini menghasilkan 1 lbf = 1 slug
2
ft / satau 1 lbf = 32,174 lbm

2
.
Konversi









ft siput
s lbf
2
atau








ft LBM 174. 32
s lbf
2
atau





LBM 174. 32
siput
Semua faktor konversi kesatuan.
Diskusi Faktor konversi kesatuan ini menyederhanakan unit dan
menghindari kebingungan.
Misalnya Berapa banyak kekuatan (dalam pound-force) diperlukan
untuk mempercepat
massa 13,3 lbm pada percepatan konstan 1,20 ft / s
2

untuk
hak?
Solusi:
2
2
ft lbf s
13 3 LBM 1 20 0,496 lbf
32,174 lbm ft s
xx F = ma =. . =
to kanan, karena Fx adalah    
x-komponen vektor F, dan sumbu x-komponen percepatan vektor.
Terminologi Hal ini notproper mengatakan bahwa 1,00 lbm equals1.00
lbf, tetapi isproper mengatakan bahwa 1,00 lbm
lbf weighs1.00 (di bumi). Ini diperoleh dengan memanfaatkan hukum
kedua Newton dengan
2percepatan gravitasi:
2
ft lbf s
1 00 lbm 32,174 1.00 lbf
32,174 lbm ft s
W = mg =. =

 Teknik pengukuran umumnya akurat untuk paling hanya beberapa
digit. Tiga (kadang-kadang empat) digit
akurasi dianggap "standar" untuk analisis rekayasa.
 Jumlah digitsis signifikan didefinisikan sebagai jumlah yang relevan
atau berguna digit dalam pengukuran.
 Cara terbaik untuk menggambarkan adalah menulis nomor
instandard eksponensial (ilmiah) notasi bukan
Jumlah umum nyata (engineering) notasi, dan kemudian menghitung
jumlah digit.
 Berikut adalah beberapa contoh:
Hal mendapatkan sedikit rumit dan ambigu ketika berhadapan dengan
jumlah besar. Misalnya, seseorang
melaporkan penduduk kota besar seperti 3485000, dan mengatakan
apa-apa tentang signifikan digit. Apakah itu dibulatkan menjadi
10seribu terdekat (3,485
6
; 4 signifikan digit)? 10Apakah itu dibulatkan ke ratusan terdekat
(3,4850

6
;5
digit signifikan)? Tidak mungkin untuk tahu. Kami menduga bahwa itu
populasinya tidak exactly3,485,000 (7
digit signifikan), walaupun itu adalah kemungkinan remote.
Salah satu cara ambiguitas ini adalah untuk menggarisbawahi digit
paling signifikan. Dalam contoh populasi kami, jika
populasi yang dibulatkan ke ribuan terdekat, wewould menulis
3.485.000 sejak nol pertama tidak
signifikan. Jika populasi yang dibulatkan ke 100 terdekat, kita akan
menulis 3.485.000 sejak nol pertama
issignificant, dan sebagainya.
Ketika melakukan perkalian atau pembagian perhitungan, jawabannya
memiliki jumlah yang sama yang signifikan
digit sebagai komponen dengan sedikitnya jumlah signifikan digit.
Contoh
Mengingat: Sebuah kekuatan 4.210 lbf diukur, dan itu diterapkan untuk
massa 2,23 lbm sehingga mempercepat massa ini.
Untuk melakukan: Hitung percepatan.
Solusi: Gunakan hukum kedua Newton, yaitu F = ma, dan memecahkan
untuk percepatan:
4.210 lbf F
Sebuah
m
2.23 lbm
32,174 lbm
2
ft / s
lbf

2
ft
60,7410
s
.   Jawaban kami melaporkan adalah
2
ft
60,7
s
.a
Catatan beberapa poin penting dalam contoh sederhana ini:
o Jawaban akhir ini dilaporkan hanya tiga angka yang signifikan,

karena mis tepat untuk hanya 3 signifikan digit,
dan 3