JURNAL METODOLOGI PENELITIAN GETARAN

JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 2, Oktober 1999 : 156 - 162

Kajian Teoritik Sistem Peredam Getaran Satu Derajat Kebebasan

Joni Dewanto

Dosen Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Mesin - Universitas Kristen Petra

Abstrak

Getaran yang terjadi pada mesin-mesin biasanya menimbulkan efek yang tidak dikehendaki; seperti ketidaknyamanan, ketidak tepatan dalam pengukuran atau rusaknya struktur mesin.

Getaran terjadi karena adanya eksitasi baik yang berasal dari dalam maupun dari luar sistem akan tetapi efek getaran yang ditimbulkannya sangat tergantung dari frekuensi eksitasi tersebut dan elemen-elemen dari sistem getaran itu sendiri.

Untuk meredam getaran yang terjadi dapat dilakukan dengan cara memasang sistem peredam dinamik pada sistem yang bergetar atau memasang sistem tersebut pada tumpuan yang baik sesuai dengan frekuensi eksitasinya.

Kata kunci : peredam getaran.

Abstract

Vibration that happen on machines usually produces unexpected effect, such as unconfortablelity and inaccuration mesurement or distruction on machine’s structure.

Effect of vibration due to both external or internal excitation is influence by this frequency of excitation and elements of vibration system its self.

An effort to damped this vibration effect can be done by attach a dynamic absorber to the system or by mounting the system on the proper suspension according to their axcitation frequency.

Keywords : vibration damping.

1. Pendahuluan

Getaran mekanik dapat didefinisikan seba-gai gerak osilasi dari sistem mekanik di sekitar titik/posisi seimbang. Getaran terjadi karena adanya gaya eksitasi. Hampir semua mesin yang bergerak akan bergetar meskipun mungkin intensitasnya sangat kecil. Karena secara praktis tidak mungkin menghilangkan eksitasi getaran sama sekali. Eksitasi dapat terjadi karena adanya ketidakseimbangan pada mesin itu sendiri atau dari sumber di luar mesin. Pada banyak hal biasanya terjadinya getaran sangat tidak diinginkan karena getaran dapat mengganggu kenyamanan, menimbulkan ketidak presisian atau menurunkan kwalitas kerja mesin-mesin perkakas. Bahkan getaran juga dapat merusak konstruksi mesin. Untuk itu banyak upaya dilakukan untuk meredam getaran. Meredam getaran pada dasarnya dapat dilakukan dengan meminimalkan gaya gaya eksitasi akan tetapi juga dapat dilakukan dengan memasang sistem peredam. Tulisan ini membahas bagaimana getaran yang terjadi karena gaya-gaya tersebut dapat diredam tanpa mengubah besarnya gaya eksitasi yang diberikan. Getaran yang dibahas dimodelkan sebagai sistem massa diskret dan dinyatakan sebagai persamaan gerak (simpangan) dari massa tersebut. Untuk itu meredam getaran berarti menurunkan simpangan massa yang terjadi karena gaya eksitasi getaran.

2. Elemen Sistem Getaran

Elemen-elemen dari sistem getaran ditun-jukkan sebagaimana gambar 1 di bawah. Masing-masing diidealisasikan sebagai massa (m), pegas (k), peredam ©, dan eksitasi (F). Tiga elemen pertama menunjukkan kondisi fisik dari sistem. Keadaan fisik suatu sistem dapat dinyatakan sebagai massa, pegas dan peredam yang tersusun misalnya seperti pada gambar 1. Massa (m) diasumsikan sebagai body kaku (rigid) yang tidak memiliki elastisitas dan redaman. Sebaliknya pegas juga dianggap hanya memiliki elastisitas (k) saja sehingga massa dan redamannya diabaikan. Demikian

halnya, peredam juga dianggap hanya memiliki sifat redaman saja.

Gambar 1. Elemen sistem getaran

Persamaan gerak massa (m) merupakan respon karena adanya eksitasi gaya (F). Karakteristik getaran biasanya ditunjukkan sebagai persamaan perpindahan, bukan per-samaan kecepatan ataupun persamaan per-cepatan dari massa (m).

Gaya pegas terjadi hanya jika terdapat defleksi relatif antara kedua ujung-ujungnya. Menurut hukum Hooke's besarnya gaya pegas sebanding dengan defleksi relatif tersebut. Konstanta kesebandingannya disebut konstan-ta pegas (k) dan dinyatakan dalam satuan gaya per satuan panjang. Untuk peredam viscous besarnya gaya redaman sebanding dengan kecepatan dan faktor kesebandingan disebut koefsien redaman ©.

3. Klasifikasi Getaran

Getaran dapat diklasifikasikan menurut ada tidaknya eksitasi yang bekerja secara kontinyu, menurut derajat kebebasannya atau menurut sistem massanya. Menurut klasifikasi yang pertama getaran dibedakan sebagai getaran bebas atau getaran paksa. Disebut sebagai getaran paksa jika pada sistem getaran terdapat gaya eksitasi periodik yang bekerja kuntinyu sebagai fungsi waktu. Pada sistem getaran bebas getaran terjadi karena adanya eksitasi sesaat seperti gaya impulsif atau adanya simpangan awal. Menurut derajat kebebasannya getaran dapat dibedakan sebagai getaran derajat satu, dua, atau n derajat sesuai dengan banyakya koordinat bebas (indepen-dence) yang diperlukan untuk mendefinisikan persamaan gerak sistem tersebut. Pada sistem getaran massa diskret setiap massa dianggap sebagai bodi kaku dan tidak mempunyai elastisitas. Sebaliknya pada sistem massa kontinu, massa yang bergetar tidak dianggap sebagai bodi kaku tetapi mempunyai elastisitas sehingga dimungkinkan adanya gerak relatif di antara titik-titik pada massa tersebut. Sistem massa kontinyu memiliki n derajat kebebasan yang tak berhingga. Ketiga model klasifikasi getaran tersebut ditunjukkan pada gambar 2.

(a)    Sistem getaran bebas massa diskret dua derajat kebebasan

(b)    Sitem getaran paksa massa diskret satu derajat kebebasan

(c)    Sistem getaran paksa massa kontinyu

Gambar 2. Model klasifikasi getaran

4. Sistem Getaran Paksa Massa Diskret Satu Derajat Kebebasan

Pada sistem getaran ini bekerja gaya eksitasi F yang merupakan fungsi sinus dengan amplitudo F0 dan frekuensi w. Persamaan gerak massa m sebagai respon dari adanya gaya tersebut dapat ditentukan dari analisa gaya-gaya yang bekerja pada massa m ketika posisinya tersimpang sejauh x dari posisi seimbang statisnya. Dalam kondisi keseimbang-an dinamis maka dapat disusun persamaan diferensial sebagai berikut :

mx&& + cx& + kx = F0 sin wt			(1)
dimana :
mx&&	=	Ggaya inersia massa
cx&	=	Gaya   redaman   viscous	(sebanding
		dengan kecepatan)
kx	=	Gaya pegas
dan x&&		, x& dan x masing-masing adalah  simpang-

an, kecepatan dan percepatan massa m. 

   Persamaan diferensial (PD) di atas mempunyai dua solusi masing-masing disebut sebagai solusi parsial (xp) dan komplementer (xk) dimana solusi umumnya x (t) = xp + xk. Solusi komplementer menyatakan persamaan kondisi transien, diperoleh dari solusi PD homogen. Sedang solusi parsial menyatakan persamaan kondisi steady, diperoleh dari solusi PD lengkap. Solusi PD homogen secara umum dapat dinyatakan sebagai xk = e^st. Dengan mensubstitusi harga xk dan turunan-turunanya pada PD homogen persamaan 1 maka diperoleh persamaan karakteristik sebagai berikut :

Sumber :

https://media.neliti.com/media/publications/134207-ID-kajian-teoritik-sistem-peredam-getaran-s.pdf

Pengertian Metodologi Penelitian

A.    Pengertian Metode Penelitian

Pengertian metode, berasal dari bahasa Yunani yaitu methodos yang berarti cara atau menuju suatu jalan. Metodologi penelitian adalah sekumpulan peraturan, kegiatan dam prosedur yang digunakan oleh pelaku suati disiplin ilmu. Metodologi juga merupakan analisis mengenai suatu cara atau metode. Penelitian merupakan suatu pemyelidikan yang sistematis untuk meningkatkan jumlah pengetahuan, juga merupankan merupakan suatu usaha yang sistematis dan terorganisasi untuk menyelidiki masalah tertentu yang memerlukan jawaban. Hakekat penelitian dapat dipahami dengan mempelajari berbagai aspek yang mendorong penelitian untuk melakukan penelitian. Setiap orang mempunyai motivasi yang berbeda, diantaranya dipengaruhi oleh tujuan dan profesi masing-masing. Motivasi dan tujuan penelitian secara umum pada dasarnya adalah sama, yaitu bahwa penelitian merupakan refleksi dari keinginan manusia yang selalu berusaha untuk mengetahui sesuatu. Keinginan untuk mempeoleh dan mengembangkan pengetahuan merupakan kebutuhan dasar manusia yang umumnya menjadi motivasi untuk melakukan penelitian.

Metode dapat disimpulkan sebagai kegiatan ilmiah yang berkaitan dengan suatu cara kerja (sistematis) untuk memahami suatu subjek atau objek penelitian, sebagai upaya untuk menemukan jawaban yang dapat dipertanggung jawabkan secara ilmiah.

Sedangkan pengertian penelitian, diantaranya :

1.   Penelitian adalah usaha untuk menemukan, mengembangkan, dan menguji kebenaran suatu pengetahuan, yang dilakukan dengan metode-metode ilmiah ( Sutrisno Hadi, 2007:3 ). John Dewey di dalam bukunya How We Think (1910) mengatakan bahwa metode ilmiah ialah langkah-langkah pemecahan suatu masalah yaitu sebagai berikut:

a.  Merasakan adanya suatu masalah atau kesulitan, dan masalah atau kesulitan ini mendorong perlunya pemecahan.

b.  Merumuskan dan atau membatasi masalah/kesulitan tersebut. Di dalam hal ini diperlukan observasi untuk mengumpulkan fakta yang berhubungan dengan masalah itu.

c.     Mencoba mengajukan pemecahan masalah/ kesulitan tersebut dalam bentuk hipotesis-hipotesis. Hipotesis-hipotesis ini adalah merupakan pernyataan yang didasarkan pada suatu pemikiran atau generalisasi untuk menjelaskan fakta tentang penyebab masalah tersebut.

d.      Merumuskan alasan-alasan dan akibat dari hipotesis yang dirumuskan secara deduktif.

e.  Menguji hipotesis-hipotesis yang diajukan, dengan berdasarkan fakta-fakta yang dikumpulkan melalui penyelidikan atau penelitian. Hasil penelitian ini bisa menguatkan hipotesis dalam arti hipotesis diterima, dan dapat pula memperlemah hipotesis, dalam arti hipotesis ditolak. Dari langkah terakhir ini selanjutnya dapat dirumuskan pemecahan masalah yang telah dirumuskan tersebut.

Adapun Noto Atmojo mengungkapkan bahwa metode ilmiah memiliki kriteria, antara lain:

a.    Berdasarkan fakta

b.    Bebas dari prasangka

c.    Menggunakan prinsip analisis

d.   Menggunakan hipotesis

e.    Menggunakan ukuran objektif

2.    Webster’s New Collegiate Dictionary yang mengatakan bahwa penelitian adalah “penyidikan atau pemeriksaan bersungguh-sungguh, khususnya investigasi atau eksperimen yang bertujuan menemukan dan menafsirkan fakta, revisi atas teori atau dalil yang telah diterima”.

Berdasarkan pengertian diatas, maka dapat disimpulkan bahwa Metode penelitian adalah cara untuk memecahkan masalah ataupun sebagai cara pengembangan ilmu pengetahuan dengan menggunakan metode-metode ilmiah yang sistematis dan logis.

B.     Macam - macam Metode Penelitian

Banyak metode penelitian yang biasa digunakan dalam penelitian social dan pendidikan. Mc. Milan membagi macam-macam metode penelitian berdasarkan pendekatan yang digunakan, antara lain:

1.      Pendekatan Kualitatif

a.       Metode Etnografis

Metode etnografis ialah metode yang digunakan untuk menginterpretasi budaya, kelompok social dan suatu system masyarakat. Penelitian etnografi bertujuan untuk mendeskripsikan cara berpikir, adat, bahasa, kepercayaan dan prilaku hidup suatu masyarakat. Proses penelitian ini biasanya dilaksanakan di lapangan dalam waktu yang cukup lama, dengan bentuk observasi dan wawancara alamiah dengan partisipan serta mengumpulkan dokumen atau benda-benda (artifak). Hasil akhir penelitian ini biasanya sangat komprehensif dan menggambarkan kompleksitas suatu kehidupan. Contoh penelitian dalam pendidikan : ” Pelaksanaan kurikulum Berbasis Kompetensi”.

b.      Metode Historis

Historis / Sejarah ialah studi tentang masa lalu dengan menggunakan paparan dan penjelasan. Metode Historis ialah metode yang bertujuan untuk merekonstruksi masa lalu secara sistematis dan obyektif dengan mengumpulkan , menilai, memverifikasi, dan mensintesis bukti untuk menetapkan fakta dan mencapai konklusi yang dapat dipertahankan dan dalam hubungan hipotesis tertentu.

Ciri khas penelitian historis ialah periode waktu : kegiatan, peristiwa, karakteristik, dan nilai-nilai dikaji dalam konteks waktu. Contoh penelitian ini misalnya : ”Manajemen Pembuatan Kurikulum Berbasis Kompetensi“.

c.       Metode Fenomenologis

Metode Fenomenologis ialah metode yang digunakan dalam penelitian yang mencari arti dari pengalaman kehidupan. Peneliti menghimpun data berkenaan dengan konsep, pendapat, pendirian, sikap, penilaian, dan pemberian makna terhadap situasi atau pengalaman dalam kehidupan. Tujuan penelitian ini ialah menemukan makna dari hal-hal yang esensi atau mendasar dari suatu pengalaman.Penelitian ini dilakukan melalui wawancara mendalam dari partisipan.Hasil studi ini diharapkan dapat meningkatkan pemahaman pembaca tentang penghayatan kehidupan oranglain.

d.      Metode Studi Kasus

Metode Studi Kasus ialah metode yang digunakan dalam penelitian yang dilakukan terhadap suatu “kesatuan system”, baik itu berupa program, kegiatan, peristiwa, atau sekelompok individu yang terikat oleh tempat ataupun waktu. Penelitian ini diarahkan untuk menghimpun data, mengambil makna,dan memperoleh pemahaman dari kasus tersebut. Suatu kasus tidak dapat mewakili populasi dan tidak dimaksudkan untuk memperoleh kesimpulan dari populasi.Keismpulan sudi kasus hanya berlaku bagi kasus yang diteliti. Karena tiap kasus bersifat unik dan memiliki karakteristik yang berbeda antara yang satu dengan yang lain. Studi kasus memiliki beberapa kelemahan,antara lain:

1.        Sulit dibuat inferensi kepada populasi

2.        Mudah dipengaruhi pandangan subjektif

Adapun keunggulan studi kasus ini ialah :

1.              Dapat memberi hipotesis untuk penelitian lanjutan

2.              Mendukung studi-studi besar dikemudian hari

3.              Dapat digunakan sebagai contoh ilustrasi

e.       Metode Teori Dasar

Metode Teori Dasar ialah merode yang digunakan dalam penelitian dasar yang diarahkan pada penemuan atau penguatan suatu teori. Penelitian teori dasar harus melalui beberapa langkah penelitian, antaralain:

1.             Peneliti memiliki gambaran sifat-sifat realitas empiris

2.             Permulaan penelitian dimulai dengan pernyataan dasar mengenai dunia empiris yang dimasuki lapangan

3.             Peneliti harus menetapkan data apa yang akan diambil

4.             Peneliti harus melakukan ekplorasi

5.             Peneliti harus mampu melakukan inspeksi

6.             Peneliti harus mampu menganalisa dan melakukan rekonstrsuksi penemuan untuk bangunan hipotesis barunya.

f.       Metode Studi Kritis

Metode Studi kritis ialah metode yang digunakan dalam penelitian yang berkembang dari teori kritis, feminis, ras dan pascamodern yang bertolak dari asumsi bahwa pengetahuan bebrsifat subjective. Peneliti kritis memandang bahwa masyarakat terbentuk oleh orientasi kelas, status, ras ,suku bangsa,jenis kelamin, dll. Peneliti feminis memusatkan perhatiannya pada masalah jender, ras, sedangkan peneliti pascamodern memusatkan pada institusi sosial dan kemasyarakatan. Dalam penelitian kritis, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, antara lain:

1.             Peneltian kritis tidak bersifat deskrit.

2.             Penelitian kritis menggunakan pendekatan studi kasus

2.      Pendekatan Kuantitatif

a.         Metode Deskriptif

Metode deskriptif ialah suatu metode penelitian yang digunakan dalam Penelitian deskriptif untuk menggambarkan fenomena yanga ada. Penelitian deskriptif merupakan penelitian yang memberi uraian mengenai gejala social yang diteliti dengan mendeskripsikan tentang nilai variable bedasarkan indicator yang diteliti tanpa membuat hubungan dan perbandingan dengan sejumlah variable yang lain. Tujuan metode deskriptif ini ialah:

1.             Mengumpulkan informasi actual secara rinci yang melukiskan gejala.

2.             Mengidentifikasi masalah dan memeriksa praktik yang berlaku.

3.             Menetapkan keputusan apabila oranglain menghadapi situasi yang sama.

Syarat penelitian deskriptif :

1.             Peneliti harus memiliki sifat represif. Ia harus mencari,bukan menguji.

2.             Peneliti harus memiliki kekuatan integrative.

3.             Peneliti tidak mengadakan manipulasi atau pengubahan variable.

Contoh penelitian : ”Kecerdasan Emosi Siswa SMA 1 Kab.Pelalawan Riau”

b.      Metode Komparatif

Metode Komparatif ialah metode yang digunakan dalam penelitian yang diarahkan untuk mengetahui apakah antara dua variable ada perbedaan dalam suatu aspek yang diteliti. Dalam penelitian ini tidak ada manipulasi dari peneliti. Penelitian dilakukan secara alami, dengan mengumpulkan data dengan suatu instrument. Hasilnya dianalisis secara statistic untuk mencari perbedaan variable yang diteliti.

c.       Metode Korelasional

Metode Korelasional ialah metode yang mencari hubungan atau korelasi diantara variable-variabel yang dicari.. Korelasi antara dua variable atau lebih dapat berupa, sebagai berikut

1.           Korelasi Positif, yaitu korelasi dimana jika salah satu variable meningkat, maka variable lain cenderung meningkat pula, atau sebaliknya bila salah satu variable turun, maka variable yang lain cenderung turun.

2.           Korelasi Negatif, yaitu korelasi dimana jika salah satu variable meningkat, maka variable yang lain akan cenderung menurun, begitu pula sebaliknya.

3.           Tidak ada Korelasi, yaitu kedua variable tidak menunjukkan adanya hubungn antara keduanya.

4.          Korelasi sempurna, yaitu korelasi dimana kenaikan dan penurunan variable yang satu berbanding seimbang dengan yang lain.

Tujuan metode korelasional ini ialah untuk meneliti sejauh mana variable pada satu factor berkaitan dengan factor lainnya. Metode ini digunakan untuk:

1.             Mengukur hubungan antar variable

2.             Meramalkan variable tak bebas dari pengetahuan kita tentang variable bebas

3.             Meratakan jalan untuk membuat rancangan penelitian eksperimental

d.       Metode Survey

Metode Survey ialah metode yang digunakan dalam penelitian yang dilakukan dalam pengamatan langsung terhadap suatu gejala dalam populasi besar atau kecil. Proses penelitian survey merupakan suatu fenomena social dalam bidang pendidikan yang menarik perhatian peneliti. Penelitian survey menggambarkan proses transformasi komponen informasi ilmiah, yakni :

e.       Metode Ekpos Fakto

Metode Ekpos Fakto ialah metode yang digunakan dalama penelitian yang meneliti hubungan sebab akibat yang tidak dimanipulasi oleh peneliti. Adanya hubungan sebab akibat didasarkan atas kajian teoritis, bahwa suatu variable tertentu mengakibatkan variable tertentu. Umpamanya : peningkatan pengetahuan tentang gizi pada ibu hamil menyebabkan kesehatan bayi meningkat. Penelitian ekpos fakto ini dapat dilakukan dengan baik bila dengan menggunakan kelompok pembanding.

f.        Metode Tindakan

Metode Tindakan ialah metode yang digunakan dalam penelitian yang diarahkan pada pemecahan masalah atau perbaikan. Penelitian ini difokuskan kepada perbaikan proses maupun peningkatan hasil kegiatan. Contohnya guru mengadakan pemecahan masalah terhadap masalah-masalah yang ada dalam kelas.

C.    Manfaat Metode Penelitian

Manfaat yang dapat diperoleh dengan mengetahuinya metode penelitian ini ialah :

1.             Mengetahui arti pentingnya penelitian

2.             Menilai hasil-hasil penelitian

3.             Dapat melahirkan sikap dan pola piker yang skeptic, analitik, kritik dan kreatif

4.             Dapat digunakan untuk skripsi, tesis dan research.