Mengenal Hubungan Roda-Roda
Konsep gerak melingkar banyak diterapkan di kehidupan sehari-hari. Selain pada perputaran roda sepeda, elo bisa nyebutin contoh lainnya, nggak?
Iya, penerapan gerak melingkar bisa elo temukan pada jarum jam atau arloji, mesin kendaraan bermotor, atau dalam mesin cuci. Hal ini dikarenakan gerak melingkar bisa dialihkan ke benda lain yang mempunyai bentuk lingkaran.
Dengan kata lain, gerak melingkar memungkinkan elo untuk mendapatkan hubungan roda-roda yang bergerak melingkar. Terkait hal ini, ada beberapa istilah yang perlu elo pahami, antara lain:
Di hubungan roda-roda, perputaran gerak melingkar bisa elo manfaatkan secara langsung. Contohnya seperti pada gir kendaraan atau secara nggak langsung seperti lewat hubungan tali, rantai, maupun pita.
Maka dari itu, setidaknya ada tiga hubungan roda-roda, yaitu hubungan roda-roda sepusat, dihubungkan dengan rantai, dan bersinggungan. Menurut elo, apa perbedaan ketiganya?
Baca Juga: Gerak Melingkar – Materi Fisika Kelas 10
Hubungan Roda-Roda dengan Rantai
Hubungan roda-roda selanjutnya masih berkaitan sama contoh yang udah gue sebutkan di atas. Yup, salah satu penerapan hubungan roda-roda dengan rantai ada pada gir belakang dan gir depan sepeda.
Coba kita balik lagi ke penjelasan rantai, gir, dan roda sepeda tadi, ya. Posisi gir depan menempel dengan pedal sepeda dan terhubung oleh rantai. Saat elo gowes pedal sepeda, gir depan akan berputar dan menggerakkan gir belakang yang juga tersambung ke rantai.
Hampir mirip motor, gir belakang juga menempel dengan ban belakang sepeda secara sepusat. Karena itulah, bagian belakang gir pada sepeda menggunakan prinsip roda dan poros yang terhubung oleh rantai.
Secara sederhana, gambaran hubungan roda-roda dengan rantai pada gir sepeda bisa elo perhatikan lewat gambar berikut.
Pada ilustrasi di atas, roda kuning mewakili gir belakang sepeda yang punya ukuran jari-jari lebih kecil (RA). Sementara, roda ungu adalah gir depan sepeda yang ukuran jari-jarinya lebih besar (RB).
Nah, dari penjelasan dan ilustrasi ini, apakah elo udah bisa menebak bagaimana bentuk persamaan untuk hubungan roda-roda dengan rantai?
Baca Juga: Ruang Lingkup Fisika Kelas 10, Belajar Apa sih di Fisika?
AhmadDahlan.NET – Cara Menghitung Panjang Lintasan Roda Berputar bisa dilakukan dengan menggunakan konsep keliling lingkaran. Konsep ini bisa digunakan untuk menghitung berapa kali sebuah roda berputar untuk menempuh jarak tertentu.
Agar lebih sederhana, yuk kita lihat konsep menghitung lintasan roda berdasarkan keliling lingkarannya.
Tabel Kecepatan Potong Mesin Bubut
Pahat potong bubut ini ada banyak macamnya. Dua diantaranya yaitu jenis High Speed Steel (HSS) dan jenis Tungsten Carbide. Untuk kecepatan potong dari kedua jenis material ini jelas berbeda. Jenis Carbide bisa lebih cepat dalam melakukan pemotongan dibandingkan HSS. Berikut adalah tabel kecepatan potong mesin bubut dilihat berdasarkan Surface Feet per Minute (SFM) nya :
Contoh bengkel bubut kita memiliki pisau insert pahat berbahan carbide dan benda kerja berbahan aluminium dengan diameter 2″. Maka akan didapatkan RPM yang sepatutnya disetting ketika akan mulai aksi machining. Yaitu sebesar 1432 hingga 1910 RPM dengan menggunakan rumus diatas. Selanjutnya pengaturan feeding yang disesuaikan.
Penggunaan RPM pada mesin sangat bergantung pada jenis operasi bubut. Dalam hal ini tergantung juga dengan jenis material dan jenis tool. Penggunaan G-code G96 dan G97 dan program dengan melihat jenis pekerjaan, untuk operasi facing dan cutting, disarankan menggunakan G-96 dengan satuan spindel berdasarkan kecepatan potong yang kita inginkan. Sedangkan untuk penggunaan G-97, penentuan putaran spindel didasarkan oleh rotation per minute dengan putaran tetap (konstan).
Dalam hal pemilihan RPM (G-97) maupun kecepatan potong (G-96) ini harus memenuhi pedoman yang telah ditetapkan. Sebagai tambahan utk menentukan nilai Cs (kecepatan potong) pada G-96 ini dengan cara nilai SFM dibagi 3.3. Bila nilai SFM carbide pada mild steel bernilai 300 maka nilai Cs bernilai 90.90. Dengan ini program menjadi G96 S90.90 M03 dengan modal misalkan G50 (atau G92) S2000 (batas max. putaran dalam satuan RPM).
Kecepatan Putaran Mesin Bubut Dapat Dihitung Dengan Rumus
Karena pada setiap bahan nilai kecepatan potong sudah menjadi aturan baku, jadi yang hanya bisa diatur dalam proses penyayatan hanya benda kerja atau putaran mesin. Maka kecepatan putaran mesin bubut dapat dihitung dengan rumus yang sudah menjadi patokan yaitu:
Cs = π.d.n Meter/ menit
nah, disini kan satuan dari keduanya kan masih berbeda ya. jadi satuan pada kecepatan potong dan diameter pada benda kerja harus kamu samakan terlebih dahulu dengan cara mengalikan angka 1000 mm dengan nilai kecepatan potong. Rumusnya bagaimana sih? n = (1000.Cs)/(π .d) Rpm
keterangan lebih rinci biar pada paham nih.
d : diameter benda kerja ( mm )
Cs : kecepatan potong ( meter/menit )
Π : nilai konstanta = 3,14
Rumus Kecepatan Putaran Mesin Bubut
Untuk informasi mengenai rumus kecepatan putaran mesin bubut berupa dasar-dasar perhitungan, tabel-tabel dan sebagai dasar dari teknologi proses pemotongan juga penyayatan pada mesin bubut maka dibuatlah beberapa parameter pemotongan yang meliputi Kecepatan pemakanan ( Feed-F ), kecepatan potong ( Cutting seed-Cs ), waktu proses, pemesinan, dan kecepatan putaran mesin bubut ( Revolution permenit-Rpm ). Hal-hal yang menjadi dasar-dasar tersebut yang disebut dengan parameter pemotongan.
Kamu gak usah repot-repot! Karena para ahli telah banyak meneliti berbagai macam bahan teknik yang biasa digunakan untuk kecepatan potong pada proses pemesinan. Jadi, kalau kamu mau menggunakan bahan
tertentu untuk memotong/menyayat, kamu cukup menyesuaikan bahan apa yang akan dibubut dan jenis alat potong apa yang akan digunakan dengan melihat pada tabel yang sudah dibuat dan dipatenkan para ahli dan disepakati oleh seluruh ahli mesin. Jadi kamu gaperlu pusing lagi deh dalam menentukan jenis alat potong mana yang cocok untuk membubut suatu bahan tertentu yang sesuai dengan permintaan customer.
Tabel kecepatan potong ( Cs ) juga menyertakan jenis bahan alat potongnya loh. Mungkin kamu sudah gak asing lagi dengan alat potong jenis HSS ( High Speed Steel ) dan karbida ( Carbide ). Tapi, dari kedua bahan tersebut ternyata alat potong jenis karbida memiliki kecepatan potong yang lebih cepat dibanding dengan alat potong jenis HSS.
Hubungan Roda-Roda Bersinggungan
Hubungan roda-roda yang terakhir adalah bersinggungan. Kira-kira, elo kebayang, nggak, gimana bentuknya?
Sebenarnya, hubungan roda-roda bersinggungan banyak banget elo temukan di kehidupan sehari-hari. Contohnya pada mesin jam analog atau pada gir mesin motor.
Namanya juga bersinggungan, artinya kedua atau lebih roda itu saling menempel satu sama lain. Selain ukurannya yang berbeda, setiap roda juga punya gerigi yang bertujuan sebagai pengikat pinggiran roda. Sehingga, antarroda bisa bergerak bersama-sama.
Lebih jelasnya, elo bisa lihat gambar hubungan roda-roda bersinggungan di bawah ini.
Dalam gambar, roda ungu mewakili gir yang lebih besar, sedangkan roda kuning merupakan gir yang lebih kecil. Saat roda ungu berputar ke kanan, ada satu titik bersinggungan yang menyebabkan roda kuning ikut berputar.
Tapi, arah perputaran roda kuning akan berbeda dengan roda ungu. Elo udah ada bayangannya, kan? Kalau roda ungu berputar ke kanan, roda kuning akan berputar ke kiri. Begitu juga sebaliknya. Dengan kata lain, kedua roda akan berputar ke arah yang berlawanan.
Baca Juga: Rumus Dimensi dalam Fisika Beserta 9 Contoh Soal
Menghitung Panjang Lintasan Roda.
Sebuah liangkaran memiliki jari-jari yang menenutkan panjang keliling lingkaran itu sendiri. ILustrasinya sebagai berikut !
Keliling sebuah lingakaran dipengaruhi oleh jari-jari (radius) dari lingakaran itu sendiri. Keliling lingkaran itu adalah garis putus-putus hitam yang ada pada bagian pinggir lingkaran.
Jika garis putus-putis di bagian pinggir keliling ini di tarik menjadi garis lusu maka panjang garis lurus tersebut akan sama dengan keliling lingkaran dengan demikian. Dengan demikian menghitung panjang lintasan lingakaran dapat di hitung dengan bantun rumus keliling lingkaran:
Dimana K adalah keliling lingkaran dan R adalah jari-jari lingkaran.
Jika lintasan cukup panjang maka roda tidak cukup berputar satu kali saja dengan semakin panjang lintasan maka semakin banyak roda harus berputa. Oleh karena rumus panjang lintasan dapat dihitung sebagai berikut :
L : Panjang Lintasan n : jumlah putaran rodaK : Keliling Bola
Misalkan sebuah motor dengan jari-jari terluar roda bannya adalah 18 inci digunakan untuk berpindah dari kota A ke kota B dengan jarak 1,5 km. Berapa kalikah roda berputar agar motor bisa sampai?
1. Jari-jari Ban Motor
Langkah pertama hitung jari-jari Ban motor dalam m. Karena 1 inci = 2,54 cm maka jari-jari ban dalam centimeter adalah :
jari-jari roda motor 45,74 cm atau 0,4574 meter
Selanjutnya menghitung keliling ban dengan rumus keliling ban K=2πR
3. Menghitung jumlah putaran
Maka Ban motor harus berputar minimal 522.198301672 kali atau dibulatkan saja mendaia 522.2 kali.
Setelah belajar tentang gerak melingkar, GLB, dan percepatan sentripetal, di subbab materi Fisika kelas 10 selanjutnya, elo perlu memahami bagaimana hubungan roda-roda yang menyebabkan suatu roda berputar.
Aduh! Lagi asyik keliling komplek naik sepeda, rantai rodanya malah copot!
Siapa yang pernah ngalamin hal kayak di atas? Tenang, elo nggak sendirian. Rantai sepeda gue pun beberapa kali lepas. Akhirnya, gue terpaksa turun dan mendorong sepeda gue ke bengkel.
Tapi, karena kejadian itu, gue jadi memperhatikan gimana pedal yang gue genjot bisa menggerakkan rantai dan gir, sampai kemudian membuat roda berputar. Dalam Fisika, konsep ini dikenal dengan istilah hubungan roda-roda.
Di subbab sebelumnya, elo udah belajar tentang gerak melingkar. Masih ingat, kan? Nah, hubungan roda-roda inilah yang menjadi salah satu bentuk penerapannya.
Materi ini membahas bagaimana suatu roda dengan roda yang lainnya bisa terhubung dan menggerakkan satu sama lain. Mau tahu penjelasannya lebih dalam? Yuk, kita bahas bareng-bareng!
Hubungan Roda-Roda Sepusat
Kalau di awal gue udah bahas sedikit tentang rantai dan gir sepeda, sekarang gue mau ajak elo buat lihat contoh lainnya. Gir dan ban sepeda motor bagian belakang adalah salah satu contoh yang bisa menjelaskan apa itu hubungan roda sepusat.
Saat naik sepeda motor, mungkin elo pernah berpikir gimana caranya motor itu bisa berjalan. Selain karena bantuan mesin dan bahan bakar minyak, ban motor juga bergerak karena menerapkan konsep hubungan roda-roda.
Coba deh, elo amati baik-baik gambar di bawah ini.
Dari gambar, terlihat jelas kalau ban dan gir merupakan hubungan roda-roda sepusat. Di sini, gir bisa disebut juga sebagai roda karena berbentuk piringan pipih. Keduanya dihubungkan dengan satu poros yang berada di tengah ban dan gir.
Biar lebih jelas, gue kasih ilustrasi yang lebih sederhana, ya. Di bawah ini, roda berwarna ungu merupakan ban sepeda motor, roda berwarna kuning merupakan gir, dan lingkaran hitam kecil adalah pusat roda-roda.
Meskipun kedua roda tersebut ada di satu pusat yang sama, keduanya punya ukuran yang berbeda. Begitu juga dengan jari-jari mereka. Jari-jari roda kuning (RA) akan lebih kecil dari jari-jari roda ungu (RB).
Sekarang pertanyaannya, kalau gue putar roda ungu ke kanan, apa yang akan terjadi dengan roda kuning? Tentu aja, roda kuning akan ikut berputar ke arah yang sama dengan roda ungu karena keduanya mempunyai satu pusat yang sama.
Dari ilustrasi tersebut, udah paham kan hubungan roda-roda sepusat tuh kayak gimana?
Baca Juga: Pengertian Gaya Sentripetal dan Sentrifugal Beserta Rumusnya – Materi Fisika Kelas 10
Rumus Hubungan Roda-Roda Bersinggungan
Seperti yang gue tuliskan, pada hubungan roda-roda ini, ada satu titik bersinggungan yang menyebabkan kedua roda berputar secara bersamaan. Di titik inilah, besar kecepatan linear kedua roda akan sama.
Jadi, meskipun kedua roda punya arah kecepatan sudut yang berlawanan, besar kecepatan linearnya tetap sama. Karena itu, persamaan hubungan roda-roda ini akan sama dengan roda berantai, yaitu:
VA = kecepatan linear gir kecil atau roda kuning
VB= kecepatan linear gir besar atau roda ungu
⍵A = kecepatan sudut roda kecil atau roda kuning
⍵B = kecepatan sudut roda besar atau roda ungu
RA= jari-jari gir kecil atau roda kuning
RB= jari-jari gir besar atau roda ungu
Oh iya, karena hubungan roda-roda bersinggungan mempunyai gerigi, jumlahnya akan mempengaruhi kecepatan perputaran roda. Semakin banyak gerigi pada roda-roda, maka perputarannya akan semakin melambat.
Bagi Sobat Zenius yang mau memperdalam materi ini, elo bisa tonton video-video penjelasannya di Zenius. Caranya, elo tinggal klik banner yang ada di bawah ini.
