Tampilkan postingan dengan label Motor. Tampilkan semua postingan
Tampilkan postingan dengan label Motor. Tampilkan semua postingan
Kamis, 29 Maret 2012
Sabtu, 10 Maret 2012
daya dorong roda motor
Posted by Dwi Agustine
On 04.08
Mempelajari sepeda motor juga memerlukan perhitungan fisika,
beberapa besaran ukuran dipakai di bidang ini. Perhitungan fisika
diperlukan untuk mengetahui; kapasitas mesin, volume silinder,
perbandingan kompresi, kecepatan piston, torsi, tenaga, korelasi antara
mesin dan kecepatan motor pada tiap posisi gigi dan daya dorong roda
belakang dari sepeda motor, dll.
Vlangkah = D .
4
2. S
beberapa besaran ukuran dipakai di bidang ini. Perhitungan fisika
diperlukan untuk mengetahui; kapasitas mesin, volume silinder,
perbandingan kompresi, kecepatan piston, torsi, tenaga, korelasi antara
mesin dan kecepatan motor pada tiap posisi gigi dan daya dorong roda
belakang dari sepeda motor, dll.
Vlangkah = D .
4
2. S
Kapasitas Mesin
Kapasitas mesin ditunjukkan oleh volume yang terbentuk pada
saat piston bergerak keatas dari TMB ke TMA, disebut juga sebagai
volume langkah. Volume langkah dihitung dalam satuan cc (cm3). Rumus
untuk menghitungnya adalah:
Keterangan:
Kapasitas mesin ditunjukkan oleh volume yang terbentuk pada
saat piston bergerak keatas dari TMB ke TMA, disebut juga sebagai
volume langkah. Volume langkah dihitung dalam satuan cc (cm3). Rumus
untuk menghitungnya adalah:
Keterangan:
Contoh soal:
Brosur motor Suzuki Smash memuat data diameter silindernya
53,5 mm dengan langkah piston 48,8 mm, tentukan volume langkahnya.
Penyelesaian:
Diketahui : D = 53,5 mm
S = 48,8 mm
= 3,14
Ditanya Volume langkah adalah…?
Jawab:
Vlangkah= 0,785x(53,5mm)2×48,8mm
= 109744,9619mm3
= 109,7cm3= 110 cc
Jadi volume langkah dari motor Suzuki Smash tersebut adalah 109, 7 cc
dibulatkan menjadi 110 cc.
Vlangkah = Volume langkah (cc)
= Pi =
= 3,14
D = diameter silinder (mm)
S = langkah piston (mm)
Volume langkah = luas lingkaran silinder x panjang langkah
= r2 x S
= (
D)2 x S
.D2.S cc
21
Vs = Vl + Vc
Brosur motor Suzuki Smash memuat data diameter silindernya
53,5 mm dengan langkah piston 48,8 mm, tentukan volume langkahnya.
Penyelesaian:
Diketahui : D = 53,5 mm
S = 48,8 mm
= 3,14
Ditanya Volume langkah adalah…?
Jawab:
Vlangkah= 0,785x(53,5mm)2×48,8mm
= 109744,9619mm3
= 109,7cm3= 110 cc
Jadi volume langkah dari motor Suzuki Smash tersebut adalah 109, 7 cc
dibulatkan menjadi 110 cc.
Vlangkah = Volume langkah (cc)
= Pi =
= 3,14
D = diameter silinder (mm)
S = langkah piston (mm)
Volume langkah = luas lingkaran silinder x panjang langkah
= r2 x S
= (
D)2 x S
.D2.S cc
21
Vs = Vl + Vc
Volume Ruang Bakar
Volume ruang bakar adalah volume dari ruangan yang terbentuk
antara kepala silinder dan kepala piston yang mencapai TMA.
Dilambangkan dengan Vc (Volume compressi)
Volume ruang bakar adalah volume dari ruangan yang terbentuk
antara kepala silinder dan kepala piston yang mencapai TMA.
Dilambangkan dengan Vc (Volume compressi)
Volume Silinder
Volume silinder adalah jumlah total dari pertambahan antara
volume langkah dengan volume ruang bakar.
Rumusnya:
Keterangan:
Vs= Volume silinder (cc)
Vl = Volume langkah (cc)
Vc= Volume ruang bakar (cc)
Volume silinder adalah jumlah total dari pertambahan antara
volume langkah dengan volume ruang bakar.
Rumusnya:
Keterangan:
Vs= Volume silinder (cc)
Vl = Volume langkah (cc)
Vc= Volume ruang bakar (cc)
Perbandingan Kompresi
Perbandingan kompresi adalah perbandingan volume silinder
dengan volume kompresinya. Perbandingan kompresi berkaitan dengan
volume langkah.
Bila dinyatakan dalam suatu rumus maka:
E=
Vc
Vs Vc
dimana:
Besarnya perbandingan kompresi untuk sepeda motor jenis
touring berkisar antara 8 : 1 dan 9 : 1. ini artinya selama lankgah
kompresi muatan yang ada di atas piston dimampatkan 8 kali lipat dari
volume terakhirnya. Makin tinggi perbandingan kompresi, maka makin
tinggi tekanan dan temperatur akhir kompresi.
E = perbandingan kompresi
Vs = volume silinder
Vc = Volume ruang bakar
Perbandingan kompresi adalah perbandingan volume silinder
dengan volume kompresinya. Perbandingan kompresi berkaitan dengan
volume langkah.
Bila dinyatakan dalam suatu rumus maka:
E=
Vc
Vs Vc
dimana:
Besarnya perbandingan kompresi untuk sepeda motor jenis
touring berkisar antara 8 : 1 dan 9 : 1. ini artinya selama lankgah
kompresi muatan yang ada di atas piston dimampatkan 8 kali lipat dari
volume terakhirnya. Makin tinggi perbandingan kompresi, maka makin
tinggi tekanan dan temperatur akhir kompresi.
E = perbandingan kompresi
Vs = volume silinder
Vc = Volume ruang bakar
Efisiensi Bahan Bakar dan Efisiensi Panas
Nilai kalor (panas) bahan bakar perlu kita ketahui, agar neraca
kalor dari motor dapat dibuat. Efisiensi atau tidak kerjanya suatu motor,
ditinjau atas dasar nilai kalor bahan bakarnya. Nilai kalor mempunyai
hubungan dengan berat jenis. Pada umumnya makin tinggi berat jenis
maka makin rendah nilai kalornya. Pembakaran dapat berlangsung
dengan sempurna, tetapi juga dapat tidak sempurna.
Pembakaran yang kurang sempurna dapat berakibat:
1. Kerugian panas dalam motor menjadi besar, sehingga efisiensi
motor menjadi turun, usaha dari motor menjadi turun pula pada
penggunaan bahan bakar yang tetap.
2. Sisa pembakaran dapat menyebabkan pegas-pegas piston
melekat pada alurnya, sehingga ia tidak berfungsi lagi sebagai
pegas torak.
3. Sisa pembakaran dapat pula melekat pada lubang pembuangan
antara katup dan dudukannya, terutama pada katup buang, sehingga
katup tidak dapat menutup dengan rapat.
4. Sisa pembakaran yang telah menjadi keras yang melekat antara
piston dan dinding silinder, menghalangi pelumasan, sehingga
piston dan silinder mudah aus.
Efisiensi bahan bakar dan efisiensi panas sangat menentukan
bagi efisiensi motor itu sendiri. Masing-masing motor mempunyai efisiensi
yang berbeda.
Nilai kalor (panas) bahan bakar perlu kita ketahui, agar neraca
kalor dari motor dapat dibuat. Efisiensi atau tidak kerjanya suatu motor,
ditinjau atas dasar nilai kalor bahan bakarnya. Nilai kalor mempunyai
hubungan dengan berat jenis. Pada umumnya makin tinggi berat jenis
maka makin rendah nilai kalornya. Pembakaran dapat berlangsung
dengan sempurna, tetapi juga dapat tidak sempurna.
Pembakaran yang kurang sempurna dapat berakibat:
1. Kerugian panas dalam motor menjadi besar, sehingga efisiensi
motor menjadi turun, usaha dari motor menjadi turun pula pada
penggunaan bahan bakar yang tetap.
2. Sisa pembakaran dapat menyebabkan pegas-pegas piston
melekat pada alurnya, sehingga ia tidak berfungsi lagi sebagai
pegas torak.
3. Sisa pembakaran dapat pula melekat pada lubang pembuangan
antara katup dan dudukannya, terutama pada katup buang, sehingga
katup tidak dapat menutup dengan rapat.
4. Sisa pembakaran yang telah menjadi keras yang melekat antara
piston dan dinding silinder, menghalangi pelumasan, sehingga
piston dan silinder mudah aus.
Efisiensi bahan bakar dan efisiensi panas sangat menentukan
bagi efisiensi motor itu sendiri. Masing-masing motor mempunyai efisiensi
yang berbeda.
Kecepatan Piston
Sewaktu mesin berputar, kecepatan Piston di TMA dan TMB
adalah nol dan pada bagian tengah lebih cepat, oleh karenanya
kecepatan piston diambil rata – rata.
Dengan rumus sbb :
V = Kecepatan Piston rata-rata
L = Langkah (m).
N = Putaran mesin (rpm).
V= 60 30
2LN LN
Dari TMB, piston akan bergerak kembali keatas karena putaran
poros engkol, dengan demikian pada 2x gerakan piston, akan
menghasilkan 1 putaran poros engkol, jika poros engkol membuat N
putaran, maka piston bergerak 2LN. Karena dinyatakan dalam detik maka
dibagi 60.
Sewaktu mesin berputar, kecepatan Piston di TMA dan TMB
adalah nol dan pada bagian tengah lebih cepat, oleh karenanya
kecepatan piston diambil rata – rata.
Dengan rumus sbb :
V = Kecepatan Piston rata-rata
L = Langkah (m).
N = Putaran mesin (rpm).
V= 60 30
2LN LN
Dari TMB, piston akan bergerak kembali keatas karena putaran
poros engkol, dengan demikian pada 2x gerakan piston, akan
menghasilkan 1 putaran poros engkol, jika poros engkol membuat N
putaran, maka piston bergerak 2LN. Karena dinyatakan dalam detik maka
dibagi 60.
Torsi
Gaya tekan putar pada bagian yang berputar disebut Torsi,
sepeda motor digerakan oleh torsi dari crankshaft
Makin banyak jumlah gigi pada roda gigi, makin besar torsi yang
terjadi. Sehingga kecepatan direduksi menjadi separuhnya.
Gaya tekan putar pada bagian yang berputar disebut Torsi,
sepeda motor digerakan oleh torsi dari crankshaft
Makin banyak jumlah gigi pada roda gigi, makin besar torsi yang
terjadi. Sehingga kecepatan direduksi menjadi separuhnya.
Keadaan Didalam Mesin
Torsi = gaya x jarak
Panjang dari pemutaran (r)
adalah disamakan dengan jarak dari
crakkshaft ke crank pin, ini berarti
separuh dari langkah piston.
Gaya (F) yang dikerjakan pada
pemutar disamakan dengan tekanan
kompresi yang dihasilkan oleh gas hasil
pembakaran yang akan mendorong
piston kebawah, oleh karena itu torsi (T)
berubah sesuai dengan besarnya gaya
(F) selama r tetap.
Besarnya gaya F, berubah sesuai
dengan perubahan kecepatan mesin ini
berarti dipengaruhi oleh efisiensi
pembakaran, demikian juga T juga ikut
berubah. Pada kecepatan specifik torsi
menjadi maximum. Ini disebut torsi
maximum. Tapi kenaikan kecepatan
mesin selanjutnya tidak akan menaikan
torsi.
F
Torsi = gaya x jarak
Panjang dari pemutaran (r)
adalah disamakan dengan jarak dari
crakkshaft ke crank pin, ini berarti
separuh dari langkah piston.
Gaya (F) yang dikerjakan pada
pemutar disamakan dengan tekanan
kompresi yang dihasilkan oleh gas hasil
pembakaran yang akan mendorong
piston kebawah, oleh karena itu torsi (T)
berubah sesuai dengan besarnya gaya
(F) selama r tetap.
Besarnya gaya F, berubah sesuai
dengan perubahan kecepatan mesin ini
berarti dipengaruhi oleh efisiensi
pembakaran, demikian juga T juga ikut
berubah. Pada kecepatan specifik torsi
menjadi maximum. Ini disebut torsi
maximum. Tapi kenaikan kecepatan
mesin selanjutnya tidak akan menaikan
torsi.
F
Torsi Maksimum
Besarnya Torsi maksimum setiap sepeda motor berbeda-beda.
Ketika sepeda motor bekerja dengan torsi maximum, gaya gerak roda
belakang juga maximum. Semakin besar torsinya, semakin besar tenaga
sepeda motor tersebut. Besarnya torsi biasanya dicantumkan dalam data
spesifikasi teknik, buku pedoman servis atau dalam brosur pemasaran
suatu produk motor.
Besarnya Torsi maksimum setiap sepeda motor berbeda-beda.
Ketika sepeda motor bekerja dengan torsi maximum, gaya gerak roda
belakang juga maximum. Semakin besar torsinya, semakin besar tenaga
sepeda motor tersebut. Besarnya torsi biasanya dicantumkan dalam data
spesifikasi teknik, buku pedoman servis atau dalam brosur pemasaran
suatu produk motor.
Tenaga (Horse Power)
Kerja rata-rata diukur berdasarkan tenaga akhir (Torsi dari crank
saft menggerakan sepda motor, tapi ini hanya gaya untuk menggerakan
sepeda motor dan kecepatan yang menggerakan sepeda motor tidak
diperhitungkan. Tenaga adalah kecepatan yang menimbulkan kerja).
Tenaga =waktu ker ja= Kg.m/sec. (kerja perdetik)
Kerja rata-rata diukur berdasarkan tenaga akhir (Torsi dari crank
saft menggerakan sepda motor, tapi ini hanya gaya untuk menggerakan
sepeda motor dan kecepatan yang menggerakan sepeda motor tidak
diperhitungkan. Tenaga adalah kecepatan yang menimbulkan kerja).
Tenaga =waktu ker ja= Kg.m/sec. (kerja perdetik)
Satuan tenaga
PS (Prerd strarke in Jerman) 1 PS – 75 Kg m/sec adalah tenaga
untuk menggerakan obyek seberat 75 Kg sejauh 1 m dalam 1
secon (makin besar tenaga makin besar jurnlah kerja persatuan
waktu).
Perhitungan tenaga crankshaft
Untuk menghitung berapa kali pena engkol berputar bergerak oleh
gaya specifik persatuan waktu (detik)
Kerja (Q)= Gaya (F) x jarak (r)
Torsi (T)= Gaya (F) x jarak (r)
Gaya (F)= Torsi (T) : jarak (r)
Hubungan antara putaran mesin dan horsepower (Tenaga)
Tenaga mesin berubah-ubah tergantung dari torsi dan kecepatan
putar mesin. Mesin dengan putaran tinggi, biasanya tenaga yang
dihasilkan juga besar tapi jika putaran terlalu tinggi tenaga yang
dihasilkan akan menurun.
Jika pada putaran tertentu tenaga maksimum di hasilkan, maka
hal itu disebut “Maksimum power”.
Keterangan SI (satuan)
Isi atau kapasitas mesin 1 L (1,000 cm3)
Tekanan 1 kPa (0,01Kg/cm2)
Tenaga 1 kW (1.360 PS)
Torsi 1 Nm (0,1 Kg.m)
Isi atau kapasitas mesin 1 L (1,000 cm3)
Tekanan 1 kPa (0,01Kg/cm2)
Tenaga 1 kW (1.360 PS)
Torsi 1 Nm (0,1 Kg.m)
Performance Curves (Diagram Kemampuan mesin)
Diagram Kemampuan mesin terdiri dari Engine performa diagram
dan ring performa. Engine performa diagram, merupakan indikasi tenaga
mesin, torsi, dan pemakaian bahan bakar yang dilihat dari putaran mesin.
Dengan kata lain pada “Run ring performance curva diagram”
diperlihatkan hubungan antara posisi Gear putaran mesin, Tenaga roda
belakang dan hambatan pada saat berjalan dari saat sepeda motor
berjalan. Dengan membaca performance curva, dapat dilihat kemampuan
dan kelebihan suatu sepeda motor.
Diagram Kemampuan mesin terdiri dari Engine performa diagram
dan ring performa. Engine performa diagram, merupakan indikasi tenaga
mesin, torsi, dan pemakaian bahan bakar yang dilihat dari putaran mesin.
Dengan kata lain pada “Run ring performance curva diagram”
diperlihatkan hubungan antara posisi Gear putaran mesin, Tenaga roda
belakang dan hambatan pada saat berjalan dari saat sepeda motor
berjalan. Dengan membaca performance curva, dapat dilihat kemampuan
dan kelebihan suatu sepeda motor.
Motor dalam Fisika
Posted by Dwi Agustine
On 03.49
Mesin Pembakaran Dalam
Mesin sepeda motor dan mesin mobil merupakan contoh mesin pembakaran dalam. Disebut mesin pembakaran dalam karena proses pembakaran terjadi di dalam silinder tertutup. Adanya mesin pembakaran dalam merupakan hasil rekayasa konsep penekanan dan pemuaian adiabatik yang sudah gurumuda jelaskan pada pokok bahasan hukum pertama termodinamika.
Pada kesempitan ini kita hanya meninjau mesin pembakaran dalam yang menggunakan bensin dan solar sebagai bahan bakar. Bensin dan solar termasuk minyak bumi, karenanya memiliki energi potensial kimia. Energi potensial kimia dalam bensin dan solar terlebih dahulu diubah menjadi kalor alias panas melalui proses pembakaran. Selanjutnya, kalor alias panas yang diperoleh melalui hasil pembakaran diubah menjadi energi mekanik. Adanya energi mekanik ini yang menyebabkan sepeda motor atau mobil bisa bergerak… Siklus pada mesin bensin disebut sebagai siklus otto, sedangkan siklus pada mesin solar disebut sebagai siklus diesel… Siklus = proses yang terjadi secara reversibel (bolak balik).
Siklus otto
hukum-kedua-termodinamik-4Ini adalah gambar mesin pembakaran dalam empat langkah alias empat tak… Mula-mula campuran udara dan uap bensin mengalir dari karburator menuju silinder pada saat piston bergerak ke bawah (langkah masukan). Selanjutnya campuran udara dan uap bensin dalam silinder ditekan secara adiabatik ketika piston bergerak ke atas (langkah kompresi alias penekanan). Karena ditekan secara adiabatik maka suhu dan tekanan campuran meningkat. Pada saat yang sama, busi memercikkan bunga api sehingga campuran udara dan uap bensin terbakar. Ketika terbakar, suhu dan tekanan gas semakin bertambah. Gas bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi tersebut memuai terhadap piston dan mendorong piston ke bawah (langkai pemuaian). Selanjutnya gas yang terbakar dibuang melalui katup pembuangan dan dialirkan menuju pipa pembuangan (langkah pembuangan). Katup masukan terbuka lagi dan keempat langkah diulangi…
Perlu diketahui bahwa tujuan dari adanya langkah kompresi alias penekanan adiabatik adalah menaikkan suhu dan tekanan campuran udara dan uap bensin. Proses pembakaran pada tekanan yang tinggi akan menghasilkan suhu dan tekanan (P = F/A) yang sangat besar. Akibatnya gaya dorong (F = PA) yang dihasilkan selama proses pemuaian menjadi sangat besar. Mesin motor atau mobil menjadi lebih bertenaga… Walaupun tidak ditekan, campuran udara dan uap bensin bisa terbakar ketika si busi memercikkan bunga api. Tapi suhu dan tekanan gas yang terbakar tidak terlalu tinggi sehingga gaya dorong yang dihasilkan juga kecil. Akibatnya mesin menjadi kurang bertenaga…
Proses perubahan bentuk energi dan perpindahan energi pada mesin pembakaran dalam empat langkah di atas bisa dijelaskan seperti ini : Ketika terjadi proses pembakaran, energi potensial kimia dalam bensin + energi dalam udara berubah menjadi kalor alias panas. Sebagian kalor berubah menjadi energi mekanik batang piston dan poros engkol, sebagian kalor dibuang melalui pipa pembuangan (knalpot). Sebagian besar energi mekanik batang piston dan poros engkol berubah menjadi energi mekanik kendaraan (kendaraan bergerak), sebagian kecil berubah menjadi kalor alias panas… Panas timbul akibat adanya gesekan…
Proses pemuaian dan penekanan secara adiabatik pada siklus otto bisa digambarkan melalui diagram di bawah… (Diagram ini menunjukkan model ideal dari proses termodinamika yang terjadi pada mesin pembakaran dalam yang menggunakan bensin).
Mesin sepeda motor dan mesin mobil merupakan contoh mesin pembakaran dalam. Disebut mesin pembakaran dalam karena proses pembakaran terjadi di dalam silinder tertutup. Adanya mesin pembakaran dalam merupakan hasil rekayasa konsep penekanan dan pemuaian adiabatik yang sudah gurumuda jelaskan pada pokok bahasan hukum pertama termodinamika.
Pada kesempitan ini kita hanya meninjau mesin pembakaran dalam yang menggunakan bensin dan solar sebagai bahan bakar. Bensin dan solar termasuk minyak bumi, karenanya memiliki energi potensial kimia. Energi potensial kimia dalam bensin dan solar terlebih dahulu diubah menjadi kalor alias panas melalui proses pembakaran. Selanjutnya, kalor alias panas yang diperoleh melalui hasil pembakaran diubah menjadi energi mekanik. Adanya energi mekanik ini yang menyebabkan sepeda motor atau mobil bisa bergerak… Siklus pada mesin bensin disebut sebagai siklus otto, sedangkan siklus pada mesin solar disebut sebagai siklus diesel… Siklus = proses yang terjadi secara reversibel (bolak balik).
Siklus otto
hukum-kedua-termodinamik-4Ini adalah gambar mesin pembakaran dalam empat langkah alias empat tak… Mula-mula campuran udara dan uap bensin mengalir dari karburator menuju silinder pada saat piston bergerak ke bawah (langkah masukan). Selanjutnya campuran udara dan uap bensin dalam silinder ditekan secara adiabatik ketika piston bergerak ke atas (langkah kompresi alias penekanan). Karena ditekan secara adiabatik maka suhu dan tekanan campuran meningkat. Pada saat yang sama, busi memercikkan bunga api sehingga campuran udara dan uap bensin terbakar. Ketika terbakar, suhu dan tekanan gas semakin bertambah. Gas bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi tersebut memuai terhadap piston dan mendorong piston ke bawah (langkai pemuaian). Selanjutnya gas yang terbakar dibuang melalui katup pembuangan dan dialirkan menuju pipa pembuangan (langkah pembuangan). Katup masukan terbuka lagi dan keempat langkah diulangi…
Perlu diketahui bahwa tujuan dari adanya langkah kompresi alias penekanan adiabatik adalah menaikkan suhu dan tekanan campuran udara dan uap bensin. Proses pembakaran pada tekanan yang tinggi akan menghasilkan suhu dan tekanan (P = F/A) yang sangat besar. Akibatnya gaya dorong (F = PA) yang dihasilkan selama proses pemuaian menjadi sangat besar. Mesin motor atau mobil menjadi lebih bertenaga… Walaupun tidak ditekan, campuran udara dan uap bensin bisa terbakar ketika si busi memercikkan bunga api. Tapi suhu dan tekanan gas yang terbakar tidak terlalu tinggi sehingga gaya dorong yang dihasilkan juga kecil. Akibatnya mesin menjadi kurang bertenaga…
Proses perubahan bentuk energi dan perpindahan energi pada mesin pembakaran dalam empat langkah di atas bisa dijelaskan seperti ini : Ketika terjadi proses pembakaran, energi potensial kimia dalam bensin + energi dalam udara berubah menjadi kalor alias panas. Sebagian kalor berubah menjadi energi mekanik batang piston dan poros engkol, sebagian kalor dibuang melalui pipa pembuangan (knalpot). Sebagian besar energi mekanik batang piston dan poros engkol berubah menjadi energi mekanik kendaraan (kendaraan bergerak), sebagian kecil berubah menjadi kalor alias panas… Panas timbul akibat adanya gesekan…
Proses pemuaian dan penekanan secara adiabatik pada siklus otto bisa digambarkan melalui diagram di bawah… (Diagram ini menunjukkan model ideal dari proses termodinamika yang terjadi pada mesin pembakaran dalam yang menggunakan bensin).