Teori getaran mekanik (mechanical vibration)

Sebagian besar aktivitas manusia melibatkan getaran dalam satu bentuk atau bentuk lainnya. Misalnya, manusia mendengar suara karena gendang telinga manusia bergetar dan ucapan manusia merupakan hasil getaran dari laring dan lidah. Pada awalnya getaran hanya sebatas pemahaman fenomena alam dan teori matematika untuk menggambarkan sistem fisika. Namun sekarang, getaran banyak digunakan dalam dunia engineering sebagai kriteria desain dan perawatan ada suatu komponen atau struktur.

Setiap gerakan yang berulang dengan selang waktu tertentu disebut getaran atau osilasi, seperti ayunan pendulum dan gerakan senar yang dipetik. Teori getaran berkaitan  tentang gerakan osilasi benda dan gaya yang terkait dengannya. Sistem getaran secara umum terdiri atas pegas untuk menyimpan energi potensial, massa atau inersia untuk menyimpan energi kinetik dan peredam sebagai sarana dimana energi secara bertahap  hilang. Getaran suatu sistem melibatkan perubahan energi potensial ke energi kinetik secara bergantian. Apabila sistem teredam maka sejumlah energi hilang dalam setiap siklus getaran.

Getaran bebas adalah getaran yang terjadi jika suatu sistem setelah diberi gangguan awal dibiarkan bergetar dengan sendirinya tanpa adanya gaya eksternal yang bekerja pada sistem, seperti getaran pada pendulum. Getaran paksa adalah getaran yang terjadi jika suatu sistem terkena gaya eksternal, seringkali gaya yang berulang seperti getaran pada mesin bakar. Apabila tidak ada energi yang hilang diubah dalam gesekan atau hambatan lainnya selama osilasi maka disebut sebagai getaran tak teredam. Namun, apabila ada energi yang hilang selama osilasi maka disebut sebagai getaran teredam.Frekuensi alami atau eigen frequency adalah frekuensi osilasi yang dimiliki oleh sebuah sistem ketika sistem tersebut diberi gangguan awal lalu dibiarkan bergetar dengan sendirinya tanpa adanya peredam maupun gaya eksitasi dari luar. Nilai frekuensi alami ini merupakan karakteristik dari sistem tersebut. Suatu sistem yang memiliki jumlah derajat kebebasan tertentu akan memiliki jumlah frekuensi alami sama dengan jumlah derajat kebebasan sistem tersebut.

Kegagalan Tacoma Narrows Bridge Resonansi. Sumber : Singiresu S. Rao

Pada suatu sistem permesinan atau pada suatu struktur biasanya ada gaya pemaksa dari luar yang diterima sistem baik itu disengaja maupun tidak disengaja, contoh gerakan turbin uap akibat uap yang mendorong turbin dan getaran pada jembatan akibat adanya angin. Pada kasus tertentu adanya gaya pemaksa dari luar sistem dapat berbahaya apabila gaya pemaksa tersebut memiliki frekuensi sama dengan frekuensi alami dari sistem tersebut. Frekuensi gaya pemaksa yang sama dengan frekuensi alami dari sistem akan menyebabkan fenomena yang disebut resonansi. Resonansi ini berbahaya karena akan menyebabkan sistem bergetar dengan amplitudo yang sangat besar yang dapat berakibat pada kegagalan sistem tersebut. Oleh karena itu pengopersian sistem permesinan harus jauh dari frekuensi alami dari sistem.

Kontributor: Feri Wijanarko

By Caesar Wiratama

aeroengineering services merupakan jasa layanan dibawah CV. Markom dengan berbagai jenis solusi, mulai dari drafting CAD, pembuatan animasi, simulasi aliran dengan CFD dan simulasi struktur dengan FEA.

Author: Caesar Wiratama

caesar@aeroengineering.co.id +62 821-3868-4162

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *