“Counter Naturalwise” = quad copter moving

“Counter Naturalwise” 

Sistem stater 

PRINSIP DASAR
 

1.  Elektromagnetik
Sebagaimana  dijelaskan  dalam  dasar-dasar  kelistrikan,  bahwa  bila  sebuah
konduktor dialiri arus listrik, maka disekitarnya timbul medan magnit.

Kaedah sekrup ulir kanan

Adapun arah medan magnet dihasilkan tergantung dari arah arus listrik yang
mengalir. dijelaskan bahwa dengan mengalirnya arus listrik yang sesuai dengan
arah  tanda  panah,  maka  akan  dapat  menimbulkan  medan  magnet  yang  arahnya
sama dengan arah putaran jarum jam (kekanan).
Dan selanjutnya gejala seperti ini disebut dengan kaedah sekrup ulir kanan
atau kaedah ibu jari kanan Fleming.

Apabila konduktor dipegang dengan tangan kanan maka ibu jari akan menunjukkan
arah arus listrik yang mengalir, sedangkan garis-garis gaya magnet sesuai dengan
keempat   jari   lainnya.   Selanjutnya   arah   arus   yang   menjauhi   dan   mendekati
digambarkan dalam simbol kelistrikan sebagai lingkaran dan didalamnya ada tanda
dan

Gaya Elektromagnetik

 apabila sebuah konduktor diletakkan diantara dua kutub
(N – S) dan konduktor tersebut dialiri arus listrik, maka disekeliling konduktor akan
terbentuk garis gaya magnet yang saling berpotongan dengan garis gaya magnet
pada  kutub  N  dan  S  dan  menyebabkan  garis  gaya  magnet  bertambah  dibagian
bawah   penghantar   dan   bertakurang   di   bagian   atas   penghantar.   Akibatnya
penghantar akan memperoleh gaya yang cenderung mendorong ke atas. Gerakan
penghantar  tersebut  dapat  ditentukan  dengan  menggunakan  kaedah  tangan  kiri
“Fleming” .


Perbaikan Sistem Starter
Kekuatan gaya elektromagnetik (F) sebanding dengan kerapatan (densitas)
magnetic flux (B), arus (I) yang mengalir pada penghantar (konduktor) dan
panjang penghantar (L) yang dinyatakan :
F=BxIxL B  = Densitas magnetic flux
I   = Besarnya arus yang mengalir pada
penghantar
L  = Panjang Penghantar

Kekuatan gaya elektromagnetik
Dengan  kata  lain,  gaya  elektromagnetik  akan  lebih  besar  dan  medan  magnetnya
makin kuat, bila arus listrik yang mengalir pada penghantar besar.
Sebuah konduktor/kawat penghantar yang berbentuk “U” bila dialiri arus listrik maka
akan menghasilkan medan magnet yang arahnya berbeda. Untuk konduktor yang
arah arusnya menjauhi kita arah medan magnet yang ditimbulkan akan searah
jarum  jam.  Sedangkan  sebaliknya  untuk  konduktor  yang  arah  arusnya  mendekati
kita  · , akan menghasilkan arah medan magnet berlawanan jarum jam.
Kemudian konduktor tersebut diletakkan diantara kutub magnet utara dan selatan,
seperti  ditunjukkan   maka  timbul  kombinasi  garis-garis  gaya  magnet.
Akibatnya  didaerah  “kutub  N”  akan  timbul  tenaga  ke  atas  dan  di  “kutub  S”  akan

timbul tenaga ke bawah sehingga menimbulkan momen puntir.
 Gerakan Konduktor
B. FUNGSI SISTEM STARTER
Sistem   starter   berfungsi   untuk   memberikan   gerakan   awal   pada   engine   atau
memutarkan poros engkol sehingga engine dapat hidup.
Sistem starter dapat dibedakan atas 2 macam :
1. Sistem starter mekanik
2. Sistem starter dengan motor listrik
a.  Sistem starter mekanik
Sistem ini menggunakan engkol pemutar untuk pemutaran poros engkol. Ujung
engkol pemutar yang mempunyai nok menggerakkan poros engkol lewat pully
yang ujungnya berlubang serong. Orang yang memutarkan engkol berada pada
bagian depan kendaraan. System starter jenis ini sudah jarang digunakan lagi.
b.  Sistem starter dengan motor listrik
Sistem starter ini menggunakan motor listrik untuk menggerakkan poros engkol.
Motor  listrik  dipasang  pada  bagian  belakang  blok  silinder.  Dewasa  ini  system
starter jenis motor listrik yang digunakan pada mobil-mobil dan truk-truk kecil ada
2 tipe yaitu :

1)  Motor starter tipe biasa
2)  Motor starter tipe reduksi
Mobil yang dirancang untuk di pergunakan pada daerah dingin
mempergunakan  motor  starter  tipe  reduksi,  karena  dapat  menghasilkan
momen yang lebih besar untuk menstarter engine pada cuaca dingin.
Karena kemampuannya membangkitkan momen jauh lebih besar dari pada
tipe biasa pada ukuran dan berat yang sama.
Pada saat sekarang ini mobil-mobil cenderung mempergunakan tipe reduksi
meskipun dioperasikan di daerah panas.
C. KONSTRUKSI DAN CARA KERJA MOTOR STARTER
1.  KONSTRUKSI TIPE BIASA
Motor  starter  tipe  ini,  terdiri  dari  sebuah  magnetic  switch  (solenoid),  motor
elektrik,  drive  lever,  pinion  gear,  starter  clutch  (kopling)  dan  lain-lain  Pinion  gear  ditempatkan  satu  poros  dengan  armature  dan  berputar  dengan
kecepatan yang sama.
Drive  lever  yang  dihubungkan  dengan  plunger  magnetic  switch  mendorong
plunger berkaitan dengan ring gear.

 Konstruksi tipe biasa
a.  Magnetic switch (solenoid)
Magnetic switch terdiri dari hold-in coil dan pull-in coil. Ini dioperasikan oleh
gaya  magnet  yang  dibangkitkan  didalam  kumparan  dan  mempunyai  dua
fungsi sebagai berikut:
· Mendorong pinion gear sehingga berkaitan dengan ring gear
· Bekerja sebagai main switch atau relay yang memungkinkan arus yang
besar dari batere mengalir ke motor starter.
. Magnetic Switch

b.  Yoke dan Pole Core
 Yoke dan pole core
Yoke dibuat dari logam yang berbentuk silinder dan berfungsi sebagai tempat
pole   core   yang   diikatkan   dengan   sekrup.   Pole   core   berfungsi   sebagai
penopang field coil dan memperkuat medan magnet yang ditimbulkan oleh
field coil saat dialiri listrik.
c.  Field Coil
Pada  starter  biasanya  digunakan  empat  field  coil  yang  berarti  mempunyai
empat core.
Gambar 9. Field Coil
 Perbaikan Sistem Starter Fiel  coil  dibuat  dari  lempengan  tembaga,  dengan  maksud  memungkinkan
mengalirnya   arus   listrik   yang   cukup   besar.   Field   coil   berfungsi   untuk
membangkitkan medan magnet.
c.  Armature
Armature and shaft
Armature terdiri dari sebatang besi yang berbentuk silindris dan diberi slot-
slot,  poros,  komutator  serta  kumparan  armature.  Berfungsi  untuk  merubah
energi listrik menjadi energi mekanik dalam bentuk gerak putar.
 Perbaikan Sistem Starter d.  Brush atau sikat-sikat
Gambar 11. Brush terangkai
Brush   terbuat   dari   tembaga   lunak,   dan   carbon   yang   berfungsi   untuk
meneruskan  arus  listrik  dari  field  coil  ke  armature  coil  langsung  ke  massa
melalui  komutator.  Umumnya  starter  mempunyai  empat  buah  brush,  yang
dikelompokkan menjadi dua :
1) Dua buah disebut dengan sikat positif
2) Dua buah disebut dengan sikat negatif
Penting !
Pegas  sikat  yang  melemah  dan  sikat  yang  telah  aus  akan  menyebabkan
persinggungan  kurang  baik  dengan  segmen  comutator.  Akibatnya  timbul
tahanan  kelistrikan  yang  terlalu  tinggi  pada  titik  persinggungan  dan  akan

mengurangi   supplay   arus   ke   motor   dan   menurunkan   momen   yang
dibangkitkan.
e.  Armature Brake
Armature Brake terangkai
Armature  brake  berfungsi  sebagai  pengereman  putaran  armature  setelah
lepas dari perkaitan dengan roda penerus.
f.   Drive Lever
Drive lever
Drive lever berfungsi untuk mendorong pinion gear ke arah posisi berkaitan
dengan roda penerus dan melepas perkaitan pinion gear dari perkaitan roda
penerus pada saat engine sudah hidup.
g.  Starter Clutch and Pinion gear
 Starter clutch and pinion gear

Starter  clutch  berfungsi  untuk  memindahkan  momen  puntir  dari  armature
shaft  kepada  roda  penerus  (ring  gear),  sehingga  dapat  berputar.  Starter
clutch juga berfungsi sebagai pengaman dari armature coil jika roda penerus
cenderung memutarkan pinion gear.
2.  CARA KERJA MOTOR STARTER TIPE BIASA
a.  Kunci kontak pada posisi START
Pada
saat
starter
switch
START
Jika
Ignition
Terminal
Hold on
Ground
starter  switch  diputar
ke posisi Start, maka
Batere
Switch
50/St
Pull in
Terminal
C/M
arus dari:
Fiel Coil
Armature

Pada saat ini hold-in dan pull-in coil membentuk gaya magnet dengan arah
yang sama, karena arah arus yang mengalir sama. Akibatnya plunger akan
bergerak  ke  arah  main  switch,  sehingga  drive  lever  bergerak  menggeser
starter clutch ke arah posisi berkaitan dengan ring gear. Karena arus yang
mengalir ke field coil pada saat itu masih relatif kecil maka armature berputar
lambat  dan  memungkinkan  perkaitan  pinion  dan  ring  gear  menjadi  lembut.
Pada saat ini kontak plate/plunger belum menutup main switch.
b.  Pada saat pinion berkaitan penuh dengan ring gear
 Pada saat pinion berkaitan penuh
Bila pinion gear sudah berkaitan penuh dengan ring gear, kontak plate/
plunger akan mulai menutup main switch. Pada saat ini arus mengalir
sebagai berikut :

Diterminal  C/’M  ada  arus,  maka  arus  dari  pull-in  coil  tidak  dapat  mengalir,
tetapi  kontak  plate  ditahan  oleh  kemagnetan  hold-in  coil  saja.  Bersamaan
dengan itu arus yang besar akan mengalir dari :
Akibatnya starter dapat menghasilkan momen puntir yang besar yang
digunakan untuk memutarkan ring gear.
Jika mesin sudah hidup, ring gear akan memutarkan atmature meialui
pinion.
Untuk menghindari kerusakan pada starter, maka kopling akan
membebaskan dan melindungi armature dari putaran yang berlebihan.

c.  Pada saat switch ke posisi ON
. Saat starter switch pada posisi ON
Sesudah starter switch ke ON, main switch dalam keadaan belum bebas dari
kontak ptate, maka alran arus sebagal berikut :
Karena  arus  pull-in  coil  dan  hold-in  berlawanan  maka  arah  gaya magnet  yang
dihasilkan juga berlawanan sehingga keduanya saling menghilangkan gaya
magnetnya, hal   ini   mengakibatkan   kekuatan   return   spring mengembalikan kontak
plate ke posisi semula. Dengan demikian drive lever menarik starter clutch dan pinion
gear terlepas dari perkaitan dengan ring gear.

3.  KONSTRUKSI  TIPE  REDUKSI
Motor  starter  tipe  reduksi  adalah  motor  starter  yang  disempurnakan  dalam
bentuk yang lebih kecil dan lebih cepat putarannya. Selain itu juga model ini
dapat menghasilkan gaya putar yang lebih kuat, karena memakai idle gear.
Dengan  idle  gear  tersebut,  gaya  rotasi  dari  armature  diperlambat  sampai
sepertiga  putaran  agar  dapat  menghasilkan  momen  puntir  yang  lebih  kuat
pada  pinion  gear.  Motor  starter  tipe  ini  menghasilkan  momen  yang  lebih
besar, dengan ukuran dan berat yang sama bila dibandingkan dengan tipe
konvensional.
Konstruksi tipe reduksi
Komponen Motor Stater Tipe Reduksi
a.  Motor dan Reduction Gear.
Motor  dan  reduction  gear  terdiri  dari  armature  idle  gear  dan  clutch  gear
Putaran armature dipindahkan ke drive
pinion  melalui  idle  gear  dan  clutch  gear  sehingga  putarannya  berkurang
sampai seperempat setelah melalui mekanisme clutch.


b.  Kopling starter (Starter clutch)
Seperti  halnya  pada  starter  tipe  biasa,  pada  starter  reduksipun  dilengkapi
dengan  starter  clutch.  Untuk  motor  starter  tipe  reduksi  ini,  dipergunakan
starter clutch seperti berikut:

Starter clutch terdiri dari pinion shaft yang perpindahannya jadi satu dengan
pinion,  spline  tube  yang  disesuaikan  terhadap  clutch  bagian  dalam,  clutch
cover untuk menutup clutch outer, clutch roller dan clutch gear. Clutch roller
adalah jenis outer roller, dan cara kerjanya adalah pergerakan dari magnetic
switch menyebabkan plunger magnetic switch menekan clutch pinion shaft,
yang  mana  putarannya  menekan  return  spring  dan  bergerak  ke  arah  kiri
(searah tanda panah).
Oleh  karena  screw  spline  mendorong  terhadap  pinion  shaft,  pinion  akan
maju, sambil berputar dan berkaitan dengan ring gear. Yang berfungsi untuk
mencegah  kerusakan  gigi-gigi  dari  roda  gigi  pada  peristiwa  persentuhan
antara gigi ke gigi karena kegagalan dalam perkaitannya dan untuk menjamin
perkaitan  yang  wajar  antara  pinion  dan  ring  gear.  Drive  spring  dilengkapi
dengan pinion. Fungsi drive spring adalah sebagai berikut :
Apabila pinion meluncur ke ring gear, drive spring ditekan oleh pinion shaft
supaya hanya shaft saja yang maju, menyerap gaya plunger dan mencegah
gigi-gigi dari kerusakan.
Dengan pengajuan dari pinion shaft, pinion diputar oleh putaran torque dari
screw spline dan menjamin perkaitan dengan ring gear. Peristiwa bila pinion
seharusnya tidak berkaitan dengan ring gear, shaft sendiri yang akan maju
menutup   titik   kontak   utama   magnetic   switch.   Armature   akan   berputar,
menyebabkan   pinion   berputar   dan   berkaitan   dengan   ring   gear.   Untuk
jelasnya dapat dilihat cara kerjanya pada,
Cara Kerja Starter Clutch

, bahwa mekanisme clutch roller adalah jenis
outer roller. Bila starter bekerja, roller-roller akan meluncur ke dalam outer dan
mengunci  bagian  outer  dan  inner  bersama-sama  dan  memindahkan  momen
puntir (torque) dari outer (clutch gear) ke inner (spline tube).
Saat starter bekerja
Sebaliknya,  apabila  mesin  mulai  hidup  dan  ring  gear  mulai  memutar  pinion,
bagian  inner  yang  berhubungan  dengan  pinion  shaft  dan  screw  spline  akan
berputar  lebih  cepat  dibanding  bagian  luar  (outer).  Kemudian  seperti  pada
, roller-roller akan menekan pegas-pegas (springs) dan kembali ke
posisi semula.
Akibatnya  inner  akan  bebas  dari  outer  sehingga  dapat  mencegah  armature
berputar berlebihan (over running).
. Saat mesin sudah hidup
c.  Sakelar Magnet


Sakelar magnet terdiri dari rumah, tutup solenoid, pull-in coil untuk menarik
plunger  dan  hold-in  coil  untuk  menahan  plunger.  Plunger  dipakai  untuk
mendorong pinion keluar dari main kontak untuk mensuplai arus dari batere
ke motor.
  Tapi  waktu  yang  bersamaan  plunger  menekan  pegas
(spring 1). Kontak plate dan plunger merupakan satu kesatuan. Jadi apabila
starter switch pada posisi STAR, plunger tertarik ke dalam dan plunger shaft
mendorong  clutch  pinion  shaft  ke  luar,  akibatnya  armature  berputar  dan
selanjutnya pinion akan berkaitan dengan ring gear secara sempurna.
  menunjukkan bahwa pegas (spring 2) dipasang didalam
plunger yang fungsinya sama seperti drive spring seperti uraian didepan.

4.  CARA KERJA TIPE REDUKSI
a.  Kunci kontak pada posisi “START”
Bila kunci kontak diputar pada posisi start, arus listrik mengalir dari batere
melalui  terminal  50  (St)  ke  hold-in  dan  pull-in  coil.  Arus  mengalir  lewat
pull-in coil, kemudian terus ke field coil dan armature coil melalui terminal
C  (M).  Pada  saat  ini  motor  berputar  pada  kecepatan  rendah  dan  saat
yang  sama  pull-in  dan  hold-in  coil  menghasilkan  gaya  magnet  dengan
arah  yang  sama  dan  menekan  plunger  ke  kiri  melawan  riturn  spring.
Pinion gear kemudian bergeser ke kiri sampai berhubungan dengan ring
gear. Kecepatan motor yang rendah pada tahap ini menyebabkan pinion
gear dan ring gear berhubungan dengan lembut.


b. Pinion dan ring gear berhubungan
Dengan terbentuknya gaya magnet pada magnetic switch menyebabkan
plunger  dan  alur  spiral  mendorong  pinion  gear  pada  posisi  dimana
berkaitan  penuh  dengan  ring  gear,  kontak  plate  menutup  main  switch
(terminal 30 dan C).
Akibat  hubungan  ini  maka  arus  yang  masuk  ke  motor  cukup  besar
sehingga motor berputar dengan momen yang lebih besar pula. Pada saat
yang   sama,   tegangan   pada   kedua   ujung   pull-in   coil   menjadi   sama
sehingga  tidak  ada  arus  yang  mengalir  melalui  kumparan  ini.  Plunger
kemudian  ditahan  pada  posisinya  hanya  dengan  gaya  magnet  yang
dihasilkan oleh hold-in coil.
 Pinion dan ring berhubungan
c. Kun

Bila kunci kontak dikembalikan ke posisi OFF dari posisi START, maka
arus yang mengalir ke hold-in coil akan terputus sehingga plunger akan
kembali ke posisi semula, akibat dari dorongan pegas plunger. Dengan
demikian  kontak  utama  (Main  Contact)  akan  terbuka  dan  arus  yang
mengalir ke field coil akan terputus, dan armatur akan berhenti berputar.
Berhentinya  armature  ini  dibantu  dengan  pengaruh  pengereman  dari  –
gesekan antara brush (sikat) dan Commutator. Motor starter tipe ini tidak
memerlukan mekanisme brake seperti yang digunakan pada motor starter
tipe  konvensional  karena  motor  starter  tipe  reduksi  mempunyai  gaya
inertia. Armature lebih kecil bila dibandingkan dengan tipe konvensional.
 Kunci kontak pada posisi “OFF”
KEGIATAN BELAJAR II
Pengujian Sistem  Starter
TUJUAN KHUSUS PEMBELAJARAN
Setelah mempelajari perbaikan motor starter ini, peserta  dapat:
1.  Menjelaskan cara mengetes motor starter
2.  Menjelaskan cara memeriksa solenoid

3.  Menjelaskan  cara  membongkar,  memeriksa,  mengganti  dan  merakit  motor
starter
4.  Menyebutkan  cara  menganalisa  dan  mengatasi  gangguan  yang  terjadi  pada
sistem starter
MATERI  TEORI
Pemeriksaan dan pengujian motor starter dapat dilakukan dengan dua cara yaitu :
1.  Pengujian dengan beban.
2.  Pengujian tanpa beban.
A.  PENGUJIAN DENGAN BEBAN.
1.  Pemeriksaan  Tegangan  Kerja  Motor  Starter.

Pemeriksaan  ini  menunjukkan  tegangan  kerja  sesungguhnya  motor
starter pada saat memutar poros engkol.
Perhatikan gambar berikut :
Gambar 1. Memeriksa tegangan kerja ( motor starter dan batere )
Pemeriksaan dilakukan sebagai berikut :
a.  Engine  harus  tidak  hidup  pada  saat  dilakukan  “Starting”  (Pompa
injeksi pada  posisi stop, atau kabel solenoid bahan bakar dilepas)
b.  Hubungkan Voltmeter seperti pada posisi (V1). Batas ukur voltmeter
disesuaikan  dengan  tegangan  batere.  Hidupkan  motor  starter  dan
catat/perhatikan   pembacaan   alat   ukur   (voltmeter).   Motor   starter
harus beroperasi pada kecepatan putar normal dan hasil pengukuran
tidak boleh lebih rendah dari 9,5 volt.
c.   Hubungkan voltmeter dengan batere seperti pada posisi (V2). Sekali
lagi hidupkan motor starter, catat hasil pengukuran. Perbedaan hasil
pengukuran menunjukkan adanya penurunan tegangan pada

rangkaian.  Penurunan  tegangan  maksimum  yang  diizinkan  adalah
0,5  volt.  Bila  perbedaan  pengukuran  lebih  besar  dari  0,5  volt,  ini
menunjukkan adanya peningkatan tahanan pada rangkaian starter,
rangkaian harus diperiksa. Bila perbedaan berkisar 0,5 volt namun
hasil  pengukuran  rendah  (misalnya  9  dan  9,5  volt),  berarti  ada
gangguan pada motor starter atau batere. Periksa motor starter dan
batere.
2.  Pemeriksaan Penurunan  Tegangan  (Voltage  Drop)
Perhatikan gambar berikut. Gambar ini menunjukkan beberapa tempat
yang harus diperiksa untuk menemuka gangguan (peningkatan tahanan)
pada  rangkaian  motor  starter.  Peningkatan  tahanan  ini  diukur  dengan
voltmeter   yang   lebih   dikenal   dengan   istilah   voltage   drop.   Pada
pemeriksaan ini digunakan voltmeter berskala kecil, yaitu 0 – 1 volt.
Catatan : Hati-hati dala
 Memeriksa penurunan
tegangan.
Pemeriksaan dilakukan sebagai berikut :
Engine harus tidak hidup pada saat dilakukan “Starting” (Pompa injeksi
pada  posisi stop, atau kabel solenoid bahan bakar dilepas)

a.  Hubungkan Voltmeter seperti pada posisi (V1). Pembacaan
maksimum adalah 0,2 volt. Pembacaan lebih dari 0,2 volt bearti ada
gangguan  pada  kabel  starter,  sambungan-sambungan  dan  kunci
kontak.
b.  Hubungkan   voltmeter   seperti   posisi   (V2).   Pengukuran   ini   sama
seperti  pengukuran  V1,  hanya  tidak  melalui  kunci  kontak.  Nilai
pengukuran tidak boleh lebih dari 0,1 volt.
c.   Hubungkan   voltmeter   seperti   posisi   (V3).   Pengukuran   ini   untuk
memeriksa sambungan negative engine dengan negativ batere. Hasil
pengukuran tidak boleh lebih dari 0,1 volt.
d.  Posisi  V4  dilakukan  untuk  memeriksa  hubungan  negative  engine
dengan negative rangka (frame). Pengukuran ini biasanya dilakukan
bila negative batere dihubungkan dengan rangka kendaraan, bukan
pada engine.
Catatan : a. Semua pengukuran di atas dilakukan dengan
“men-start” engine.
b. Batere harus dalam keadaan baik.
Spesifikasi Berbeban :
e. Jika pemakaian tegangan melebihi nilai tersebut di atas dan putaran
starter  masih  lambat,  berarti  motor  starter  harus  dibongkar  dan
diperiksa.
B.  PENGUJIAN TANPA BEBAN.
Gangguan  pada  motor  starter,  pada  dasarnya  dapat  diketahui  dari  adanva
pemakaian arus yang terlalu besar dan penurunan tegangan yang tidak normal.
Besar kecilnya pemakaian arus dapat diketahui dengan cara :
1.  Memasang Ammeter secara seri pada starter

2.  Menggunakan High Discharge Tester
1.  Pengujian kerja motor starter dengan Ammeter.
Langkah-langkah pengujian :
a.  Jepitlah starter dengan ragum untuk mencegah hal-hal yang tidak
diinginkan
b.  Kemudian Ammeter dipasang secara seri seperti gambar 1
–  Positif (+) Batere -> Positif (+) Ammeter
– Negatif (-) Ammeter -> Terminal 30 (B)
– Negatif (-) Batere -> Bodi starter
Gambar 3. Rangkaian pemasangan Ammeter.
c.   Kemudian starter kita hidupkan
d.  Amati besamya penunjukan jarum Ammeter, setelah jelas
membacanya, starter dimatikan.
e.  Amati   basarnya   penunjukan   jarum   Voltmeter,   apakah   sesuai
dengan spesifikasi.

f.  Untuk  menentukan  apakah  sistem  starter  masih  baik  atau  tidak,
perhatikan nilai umum dibawah ini:
Spesifikasi tanpa beban :
g.  Jika  pemakaian  arus  melebihi  nilai  tersebut  di  atas  dan  putaran
starter  masih  lambat,  berarti  motor  starter  harus  dibongkar  dan
diperiksa.
2.  Pengujian dengan High Discharge Tester
Langkah-langkah Pengujian :
a.  Hubungkan  High  Discharge  Tester  dengan  sistem  starter  seperti
  di bawah ini.
. Rangkaian pemasangan dengan high discharge tester
b.  Putarlah tombol pengatur (load control) ke kiri sampai kedudukan
minimum
c.   Motor starter dihidupkan
d.  Amati besarnya jarum Voltmeter, setelah jelas membaca matikan
starter

e.  Putarlah tombol pengatur (load control) ke kanan, sampai voltmeter
menunjukkan angka yang sama pada waktu distarter
f.   Lihat   besarnya   penunjukkan   jarum   Ammeter,   angka   itu   sama
dengan besarnya arus pada waktu starter
g.  Jika pemakaian arus melebihi dari nilai pada table umum di atas
berarti motor starter harus dibongkar dan diperiksa.
KEGIATAN BELAJAR III
Pemeriksaan   Motor  Starter
TUJUAN KHUSUS PEMBELAJARAN
Setelah mempelajari pemeriksaan motor starter ini, peserta  dapat :
1.  Menjelaskan cara memeriksa solenoid.
2.  Menjelaskan  cara  membongkar,  memeriksa,  mengganti  dan  merakit  motor
starter.
3.  Menjelaskan  cara  menganalisa  dan  mengatasi  gangguan  yang  terjadi  pada
sistem starter.


A.  MEMERIKSA DAN MEMPERBAIKI SOLENOID (MAGNETIC SWITCH)
Magnetic   Switch   (solenoid)   berfungsi   untuk   menghubungkan   motor   starter
dengan  batere,  kadangkala  dapat  mengalami  gangguan  yang  menyebabkan
motor   starter   berputar   lambat,   berputar   terus   menerus   dan   bahkan   tidak
berputar.
Gangguan itu biasanya disebabkan :
1.   Hubungan terminal kumparan kurang baik
2.   Hubungan plat kontak tidak baik atau plat kontak mencair
3.   Kumparan solenoid (pull-in coil dan hold-in coil) bocor.
Langkah-langkah pemeriksaan dan perbaikan :
1.  Hubungan terminal kumparan solenoid tidak baik.
Tidak baiknya hubungan terminal kumparan solenoid, dapat disebabkan
oleh terjadinya karatan atau hubungan yang kendor.

Perbaikannya cukup bersihkan   bagian yang terkena karat dan
kencangkan baut pengikat yang kendor.
2.  Hubungan plat kontak tidak baik atau plat kontak mencair.
Kejadian ini biasanya disebabkan oleh :
a. Penggunaan motor starter yang terus menerus.
b. Permukaan plat kontak kotor atau terbakar.
Perbaikannya,   gunakan   solder   untuk   mencairkan   terminal   50   dan
lepaskan baut pengikat tutup solenoid, lalu tutup solenoid dilepas dan
gunakan  kertas  gosok  atau  kikir  untuk  meratakan  permukaan  plat
kontak.
3.  Kumparan solenoid bocor.
Untuk  mengetahui  rusak  tidaknya  kumparan  solenoid,  maka  lepaskan
solenoid   dari   motor   starter   dan   ukurlah   besarnya   tahanan   antara
terminal   kumparan   solenoid   dengan   massa   dan   antara   terminal
kumparan solenoid dengan terminal ke starter.
Jika  tahanan  di  kedua  tempat  itu  berbeda  banyak,  berarti  kumparan
solenoid tidak baik.
Periksa kebocoran pull-in coil, periksa kemungkinan terdapat hubungan
antara terminal 50 (St) dan terminal C (M).
Periksa kebocoran hold-in coil, periksa kemungkinan terdapat hubungan
antara terminal 50 (St) dengan bodi (massa).
 Pemeriksaan pull-in dan hold-in coil
 Perbaikan Sistem Starter 3.  Pemeriksaan Plunger.
Tekan plunger lalu dilepas, plunger harus bergerak balik dengan segera
ke posisi semula.
Pemeriksaan plunger
B.  MEMBONGKAR, MEMERIKSA DAN MERAKIT MOTOR STARTER
1. MEMBONGKAR MOTOR STARTER TIPE BIASA
Bongkar/lepaskan   komponen-komponen   dengan   menggunakan   peralatan
yang tepat sesuai dengan urutan nomor seperti pada gambar di bawah ini.
 Perbaikan Sistem Starter  Urutan pembongkaran motor starter
2. PEMERIKSAAN DAN PERBAIKAN MOTOR STATER
a.  Poros armature dan bantalan

 Pemeriksaan Poros dan Bantalan
1)  Periksa  ujung  poros  armature,  bushing  rum  ah  penggerak  dan  bushing
ujung, kemungkinan aus/cacat
2)  Buka  tutup  bushing  dan  keluarkan  bushing,  cocokkan  lubang  bushing
dengan alur rumah lalu pasang bushing yang baru dengan jalan di tekan.
3)  Haluskan bushing untuk mendapat celah sesuai dengan spesifikasi Celah
oli: std 0,035 – 0,077 mm
4)  Bersihkan lubang dan pasang tutup bushing yang baru
b.  Komutator
1)  Periksa Run out commutator:
Run  out  lingkaran  maksimum  :  0,4  (0,016  inci).  Bila  run  outnya  lebih
besarnya dari harga maksimumnya, perbaiki dengan jalan membubut.

Pemeriksaan Run out
2)  Pengukuran diameter luar komutator.
Ukurlah  diameter  luar  komutator  dengan  menggunakan  vernier  caliper
seperti terlihat pada gambar 8.
Diameter standar: 28 mm (1,10 in)
Diameter minim : 27 mm (1,06)
Bila diameter comutator kurang dari harga minim, maka armature harus
diganti.
Pengukuran diameter komutator
3)  Perbaikan Komutator
a)  Permukaan  yang  kotor  dan  terbakar,  gosok  dengan  kertas  ampelas
kalau perlu dibubut
b)  Jika  kedalaman  mica  dibawah  limit,  perbaiki  dengan  menggunakan
mata gergaji besi

c)  Haluskan pinggirnya dengan kikir
 Perbaikan comulator
c.   Pemeriksaan Armature Assembly
Pemeriksaan ini dapat dilakukan dengan menggunakan Ohmmeter atau
Growler.  Tujuannya  adalah  untuk  memeriksa  kemungkinan  terjadinya
hubungan  singkat  antar  lilitan  dengan  inti  armature  dan  poros,  serta
kontinuitas lilitan armature.
· Pemeriksaan dengan Ohmmeter

 Memeriksa hubungan massa (a) dan hubungan antar segmen (b)
· Pemeriksaan dengan Growler (Armature Tester).
Letakkan armature di atas alat pengetes lalu tempelkan daun gergaji pada
inti armature dan armature diputar. Jika daun gergaji tertarik atau bergetar
berarti ada hubungan singkat pada armature dan harus diganti.
Periksa kemungkinan ada hubungan antara komutator dan coil armature.
 Pengetesan hubungan singkat
d.  Pemeriksaan Kumparan Medan (Field Coil)

1)  Periksa  kumparan  medan  kemungkinan  ada  hubungan  antara  ujung-
ujung  kawat  ujung.  Jika  tidak  ada  hubungan  berarti  ada  yang  terputus
pada kumparan medan dan harus diganti.
2)  Periksa kemungkinan ada hubungan antara ujung kumparan medan dan
frame. Jika ada hubungan ganti kumparan medan
Pemeriksaan kumparan medan
e.  Sikat-sikat (brush)
1)  Ukur panjang sikat
Panjang standar   : 16 mm (0,63 in)
Panjang minimum : 10 mm (0,39 in)
Bila  panjang  sikat  kurang  dari  harga  minimum,  gantilah  brush  dan  bentuk
dengan menggunakan kertas ampelas
 Panjang sikat
2)  Pegas sikat (brush spring)

Ukur beban brush spring dengan menggunakan pull scale
Bacalah pull scale pada saat brush spring terpisah dari brush
Standar beban terpasang : 1,4-1,6 kg  Positif (+) Ammeter.
– Negatif (-) Ammeter -> Terminal 30 (B).
– Negatif (-) Batere -> Bodi starter.
c.   Kemudian starter kita hidupkan.
d.  Amati   besamya   penunjukkan   jarum   Ammeter,   setelah   jelas
membacanya, starter dimatikan.
e.  Untuk  menentukan  apakah  sistem  starter  masih  baik  atau  tidak,
perhatikan nilai umum dibawah ini:
Spesifikasi Tanpa Beban :
f.   Jika  pemakaian  arus  melebihi  nilai  tersebut  di  atas  dan  putaran
starter  masih  lambat,  berarti  motor  starter  harus  dibongkar  dan
diperiksa.

3.2.  Pengujian dengan High Discharge Tester
Langkah-langkah Pengujian :
a.  Hubungkan  High  Discharge  Tester  dengan  sistem  starter  seperti
gambar  di bawah ini :
b.  Putarlah tombol pengatur (load control) ke kiri sampai kedudukan
minimum.
c.   Motor starter dihidupkan.
d.  Amati besarnya jarum Voltmeter, setelah jelas membaca matikan
starter.
e.  Putarlah tombol pengatur (load control) ke kanan, sampai voltmeter
menunjukkan angka yang sama pada waktu distarter.
f.   Lihat   besarnya   penunjukkan   jarum   Ammeter,   angka   itu   sama
dengan besarnya arus pada waktu starter.
g.  Jika pemakaian arus melebihi dari nilai pada table umum di atas
berarti motor starter harus dibongkar dan diperiksa.


B.   PEMERIKSAAN FISIK KOMPONEN MOTOR STARTER
Lakukan pemeriksaan komponen motor starter yang meliputi pekerjaan :
1.   Memeriksa magnetic switch (solenoid)
a. Pull-in coil dan Hold-in coil
b. Plat kontak (main switch)
c. Plunger
2. Memeriksa motor starter
a. Field coil
b. Brush
c. Armature
d. Clutch and pinion gear

– HIGH DISCHARGE   TESTER
Meliputi pekerjaan :
1.  Memeriksa Tegangan Kerja motor starter dan batere.
2.  Memeriksa Penurunan Tegangan (Voltage Drop).
3.  Memeriksa Besar Pengeluaran Arus.


PEMERIKSAAN FISIK KOMPONEN MOTOR STARTER
Lakukan pemeriksaan komponen motor starter yang meliputi pekerjaan :
1.   Memeriksa magnetic switch (solenoid)
a. Pull-in coil dan Hold-in coil
b. Plat kontak (main switch)
c. Plunger
2. Memeriksa motor starter
a. Field coil
b. Brush
c. Armature
d. Clutch and pinion gear


Perbaikan Sistem Starter


Diberikan   mobil   engine   hidup   pada   stand   dan   SOP,   pada   akhir   pelajaran   peserta
diharapkan   dapat :
1. Melepas motor starter dari Engine sesuai SOP
2. Mermasang motor starter pada engine sesuai dengan SOP
Alat dan Bahan :
1. Kendaraan/engine hidup pada stand
2. Alat-alat   tangan
3. SOP
Melepas Motor Starter :
Langkah kerja :
1. Tempatkan mobil/engine hidup pada stand diarea yang telah disediakan
2. Buka tutup engine
3. Pasang Bodi pender cover dan seat cover
4. Lepaskan kabel negatif batere terlebih dahulu, lalu kabel pasitif batere
5. Lepaskan kabel dari terminal :
· B. Motor starter
· ST. Motor starter
6. Lepas baut pengikat Motor starter
7. Keluarkan Motor starter dari dudukannya
Memasang Motor Storter :
Langkah Kerja :
1. Pasang/tempatkan motor starter pada dudukannya
2. Pasang baut pengikat motor starter
3. Pasang kabel ke terminal
· B. Motor starter
· ST. Motor starter
4. Pasang  kabel  motor  starter  pada  terminal  positif  batere  dan  kabel  massa  ke
terminal negatif batere
5. Jika rangkaian sudah terpasang, yakinkan bahwa rangkaian sudah benar
6. Operasikan system starter

sistem starter bergerak searah jarum jam melalui titik start yaitu waktu pada saat mobil mau berjalan dilatasi waktu .

sedangkan baut bila sekrup kekanan berarti menutup  sekrup dan bergerak kekiri adalah membuka sekrup .

sedangkan motor bisa putar kiri dan putar kanan dengan membalik fasa 


Quadcopter

Komponen Dan Prinsip Kerja Quadcopter

  Elektronika Robotika

Komponen quadcopter secara prinsip dibagi dalam 2 bagian utama, yaitu perangkat keras (hardware) quadcopter dan perangkat lunak (software) quadcopter. Quadcopter bergerak menggunakan 4 buah baling-baling yang dipasang sedemikian rupa dengan kecepatan putaran baling-baling tersebut dikendalikan oleh perangkat lunak (sofware) quadcopter sebagai pengatur arah gerakan quadcopter.

Komponen Quadcopter

Pada komponen perangkat keras (hardware) quadcopter, terdiri dari sistem mekanik dan elektronik. Pada sistem elektronik, quadcopter dibentuk oleh beberapa rangkaian elektronik sebagai berikut :

• Sensor
• Motor driver
• Microcontroller.
• Motor baling-baling

Komponen-komponen tersebut diletakan di bagian tengah membentuk lingkaran atau kotak, serta empat baling-baling di sekitarnya pada posisi yang bersilangan. Struktur penyusun persilangan tersebut cukup tipis dan ringan, tetapi juga cukup kuat untuk menghubungkan struktur keempat motor baling-baling. Setiap baling-baling terhubung ke motor melalui reduction gear (roda gigi yang mengurangi kecepatan putaran masukan pada keluarannya). Sumbu rotasi setiap baling-balingnya selalu tetap dan paralel. Hal ini menunjukkan bahwa struktur ini cukup kaku, dimana hanya kecepatan baling-baling yang bisa divariasikan. Kecepatan baling-baling ini berperan penting terhadap pergerakan dari quadcopter.

Sensor Pada Quadcopter

Pergerakan sebuah quadcopter bergantung kepada informasi-informasi mengenai lingkungannya yang diperoleh melalui sensor. Untuk mengetahui keadaan lingkungannya tersebut, quadcopter dapat menggunakan banyak sensor sesuai keperluan. Terdapat beberapa sensor yang dimiliki hampir setiap quadcopter. Sensor-sensor tersebut diperlukan untuk mendukung pergerakan mendasar dari quadcopter, diantaranya :

1. Global Positioning System (GPS)

GPS adalah sistem navigasi dengan menggunakan satelit. Sistem ini dikelola oleh pemerintah Amerika Serikat and bebas diakses oleh siapa saja. Sensor ini bekerja dengan menerima data yang berisi waktu dan posisi satelit ketika data dikirimkan, melalui sinyal yang dipancarkan oleh satelit GPS. Dengan menerima data dari tiga satelit dengan posisi yang berbeda, data navigasi dapat dihitung secara realtime. Data navigasi dapat berupa posisi, arah, dan kecepatan pergerakan yang sedang terjadi.

2. Inertial Measurement Unit (IMU)

IMU merupakan sensor yang berfungsi untuk menghitung percepatan serta orientasi arah pergerakan dari kendaraan udara dengan menggunakan kombinasi dari sensor accelerometer dan gyroscope. Dengan adanya IMU, kendaraan udara bisa menghitung dan mengetahui pergerakan yang dilakukannya, sehingga dapat membantu kendaraan tersebut untuk mengetahui posisi serta lintasan yang dilaluinya tanpa menggunakan GPS (misalkan ketika tidak mendapatkan sinyal GPS). Secara umum IMU bekerja dengan menggunakan tiga sensor accelerometer yang digunakan untuk menghitung percepatan di sumbu x, y, dan z. Nantinya, accelerometer akan dipadukan dengan gyroscope untuk menentukan arah mana yang sedang diambil oleh quadcopter ketika melakukan percepatan tersebut. Dengan mencatat dan menggabungkan semua perhitungan tersebut, akan didapatkan posisi baru dari quadcopter yang bergerak, serta jalur pergerakan yang diambilnya.

3. Ultrasonic Range Sensor

Sensor ini digunakan untuk mendeteksi benda yang ada di sekitar quadcopter. Selain itu sensor ini juga dapat digunakan untuk mengetahui ketinggian terbang yang dilakukan, dengan cara mendeteksi benda yang berada di bawahnya. Hal ini berguna untuk menjaga ketinggian terbang, misalnya ketika berada di dalam ruangan tertutup.

4. Kamera

Pada quadcopter, kamera tidak hanya digunakan sebagai alat untuk mengambil gambar saja, tapi juga dapat digunakan sebagai sensor, misalkan untuk mendeteksi dan mengenali objek tertentu. Hal ini dilakukan dengan bantuan teknik/algoritma tertentu, misalkan image processing.

Prinsip Kerja Quadcopter

Quadcopter memiliki dua pasang baling-baling seperti yang terlihat pada gambar dibawah, dimana pasangan tersebut bergerak berlawanan arah dengan pasangan lainnya. Baling-baling bagian depan dan belakang quadcopter bergerak berlawanan arah jarum jam, sedangkan balingbaling bagian kiri dan kanan bergerak searah jarum jam. Konfigurasi arah berlawanan dari baling-baling ini dapat menggantikan kebutuhan untuk memiliki baling-baling di ekor sebagaimana yang dimiliki helikopter standar, yang digunakan untuk mengatur arah pergerakan







Quadcopter memiliki ketentuan tersendiri terhadap variasi kecepatan perputaran setiap baling-balingnya untuk dapat melakukan pergerakan tertentu. Dalam melakukan terbang melayang di udara, yang dikenal dengan sebutan hover, quadcopter perlu menggerakkan keempat baling-balingnya dengan kecepatan yang sama. Setiap pasangan baling-baling memiliki arah gaya dorong yang memiliki fungsi berbeda, satu pasang sebagai pendorong (pusher) dan satu pasang sebagai penarik (puller). Dengan adanya pergerakan yang menghasilkan gaya dorong serta gaya tarik yang melawan gaya gravitasi tersebut, quadcopter dapat terbang melayang di udara dengan stabil.

Selain gerakan melayang, quadcopter juga memiliki aturan tersendiri untuk gerakan-gerakan lainnya. Beberapa pergerakan pada quadcopter adalah :

Gerakan naik turun.

Untuk bergerak terbang ke atas dan ke bawah, quadcopter perlu menaikkan atau menurunkan kecepatan putar setiap baling-baling dengan jumlah yang sama. Menaikkan kecepatan akan mengakibatkan quadcopter terbang ke atas, dan menurunkan kecepatan akan mengakibatkan quadcopter terbang ke bawah.

Gerakan berputar pada sumbu datar (menggulung).

Untuk melakukan gerakan tersebut, perlu dilakukan perubahan kecepatan perputaran baling-baling pada salah satu pasangan baling-baling. Untuk berputar pada sumbu x (roll) perubahan kecepatan dilakukan pada pasangan baling-baling kiri dan kanan, sedangkan untuk berputar pada sumbu y (pitch) perubahan kecepatan dilakukan pada pasangan baling-baling depan dan belakang. Perubahannya adalah salah satu anggota pasangan baling-baling dikurangi kecepatannya dan anggota pasangan baling-baling lainnya dinaikkan dengan selisih kecepatan yang sama, sedangkan baling-baling lainnya dibiarkan dengan kecepatan tetap. Dengan pengaturan seperti ini, quadcopter akan bergerak memutar dari arah pasangan baling-baling yang berkecepatan lebih rendah, ke arah pasangan baling-baling yang berkecepatan lebih tinggi.

Gerakan ke samping kanan dan kiri pada sumbu z (yaw).

Gerakan ini dilakukan dengan menurunkan kecepatan satu pasang baling-baling, atas-bawah atau kiri-kanan, dan menaikkan kecepatan satu pasangan baling-baling lainnya. Nantinya, quadcopter akan bergerak berputar ke arah perputaran pasangan baling-baling yang lebih lambat kecepatannya dibandingkan pasangan yang lainnya.

Dengan sensor yang dimiliki quadcopter tersebut, maka semua informasi dari setiap sensor tersebut diolah oleh software dan digunakan sebagai pemandu pergerakan quadcopter.

Quadcopter adalah robot penjelajah udara Unmanned Aerial Vehicle (UAV) yang termasuk kategori UAV micro dan banyak digunakan oleh beberapa lembaga atau instansi. Robot quadcopter merupakan UAV yang memiliki ciri khusus yang mudah dikenali yaitu memiliki empat buah baling-baling motor yang digunakan sebagai penggeraknya.

Bentuk Quadcopter

Gambar diatas adalah salah satu bentuk robot quadcopter yang digunakan dalam untuk pengambilan gambar dari suatu wilayah. Quadcopter pada gambar diatas memiliki empat buah baling-baling yang terpasang di bagian kiri dan kanan. Dengan empat buah baling-baling tersebut memudahkan quadcopter untuk bermanuver sehingga dengan cepat dapat bergerak kesegala arah. Hal ini menjadi salah satu kelebihan dari quadcopter. Selain empat buah baling-baling, quadcopter juga dilengkapi dengan sensor diantaranya sensor Global Positioning System (GPS) yang digunakan untuk bernavigasi, sensor Inertial Measurement Unit (IMU) yang berfungsi untuk menghitung percepatan serta orientasi arah pergerakan, sensor ultra sonic untuk mendeteksi keberadaan benda dan sensor-sensor lainnya yang mendukung fungsi dan kinerja dari quadcopter.

Dengan manuverabilitas yang tinggi, rancangan yang sederhana dan kelengkapan sensor yang digunakan, membuat banyak peneliti menjadikan quadcopter sebagai komponen utama dalam penelitiannya. Quadcopter juga digunakan dalam pendeteksian dan pelacakan objek dengan menggunakan sensor kamera dan pembentukan formasi untuk mengekplorasi ruangan pada suatu bangunan.

Kemampuan Quadcopter

Quadcopter memiliki beberapa kelebihan yang menjadikannya cocok untuk melakukan pekerjaan tertentu. Bentuknya yang kecil membuat quadcopter cukup leluasa untuk bergerak di tempat-tempat yang sulit. Quadcopter juga dapat terbang secara vertikal, yang berarti ia tidak memerlukan landasan pacu untuk dapat terbang. Selain itu quadcopter juga dapat bergerak ke delapan arah mata angin tanpa perlu memutar badannya terlebih dahulu. Jika dibandingkan dengan kendaraan udara bersayap, quadcopter jauh lebih unggul dalam hal manuver. Hal ini terkait dengan lebih sedikitnya ruang gerak yang dibutuhkan dalam melakukan take off ataupun melakukan pergantian arah.

Kelebihan Quadcopter

Kelebihan lainnya adalah quadcopter memiliki baling-baling yang cukup kecil, sehingga lebih aman untuk digunakan pada pekerjaan yang melibatkan interaksi dengan objek yang dekat. Dari segi desain, quadcopter lebih sederhana jika dibandingkan helikopter standar, yaitu dalam hal pembuatan, pemeliharaan, dan perbaikan. Selain itu quadcopter juga memiliki kemampuan mengangkat muatan dengan cukup baik walaupun ukurannya kecil. Kemampuan itu bisa digunakanuntuk mendukung pekerjaannya, seperti membawa kamera untuk mengambil gambar dari udara.

Kekurangan Quadcopter

Walaupun memiliki banyak kelebihan, robot quadcopter juga memiliki kelemahan yang cukup mempengaruhi kinerjanya. Quadcopter hanya dapat terbang dalam jangka waktu pendek, jika dibandingkan dengan UAV lainnya. Hal ini terjadi karena quadcopter menggunakan tenaga elektrik untuk bergerak dengan kapasitas baterai yang terbatas. Jangka waktu yang pendek tersebut secara tidak langsung akan mempengaruhi kapasitas bawaan, kecepatan terbang, dan jarak tempuh quadcopter tersebut.

The motion of objects-frequency conduct Circular Motion

Gerak benda  yang berfrekwensi melakukan Gerak Melingkar 

     

Banyak dalam kehidupan sehari-hari, kita dapat melihat benda-benda yang bergerak melingkar misalnya gerak jarum jam, gerak roda mobil atau motor, putaran baling-baling helicopter, kipas angin, putaran compact disk, rotasi bumi, gerak Roler coaster dan lain-lain yang semuanya memiliki lintasan melingkar. 

 

Secara sederhana, pengertian gerak melingkar adalah gerak sebuah benda dengan lintasan berupa lingkaran. Besaran-besaran Fisika  yang terkait dengan gerak melingkar antara lain periode, frekuensi, posisi sudut, kecepatan sudut, dan percepatan sentripetal. Besaran-besaran inilah yang akan saya bahas selanjutnya didalam Gerak melingkar beraturan

Dalam materi yang saya berikan ini ada 2(dua) gerak melingkar yang akan dibahas, yaitu :

1. A. Gerak Melingkar Beraturan (GMB)
2. B. Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB)

   A. Gerak Melingkar Beraturan

   Definisi :
   Gerak Melingkar Beraturan disingkat GMB adalah gerak suatu benda yang lintasannya berbentuk lingkaran dengan ciri-ciri :
3.  Memilik kelajuan tetap, dengan kecepatan linier (v)yang berubah arah sesuai perubahan waktu.
4. Besar dan arah vektor kecepatan sudutnya (ω) tetap, sehingga percepatan sudutnya (α)
   sama dengan nol.
5. Besar percepatan sentripetalnya (a_s) tetap, dengan arah selalu menuju titik pusat
   lingkaran. Istilah sentripetal adalah “yang mencari pusat”. Disebut juga dengan percepatan radial, karena mempunyai arah sepanjang radius, menuju pusat lingkaran

Pada gerak melingkar beraturan. arah kecepatan linier (v) benda setiap saat berubah walaupun besar kecepatan liniernya tetap. Arah kecepatan yang setiap saat berubah ini mengakibatkan adanya percepatan yang senantiasa mengarah ke pusat lingkaran. Percepatan ini disebut dengan Percepatan sentripetal (a_s). Kecepatan sudut (ω) merupakan besaran vektor yang arahnya sama dengan arah perpindahan sudut (θ), yaitu dapat searah atau berlawanan arah dengan arah gerak jarum jam. Perhatikan gambar  berikut ini.. Selanjutnya, beberapa besaran seperti periode, frekuensi, kecepatan linier, dan kecepatan sudut, percepatan dan gaya sentripetal akan kita bahas berikut ini.

1. Frekuensi dan Periode

Benda dikatakan bergerak satu kali putaran penuh jika benda tersebut telah bergerak dari titik A sampai ke titik A lagi.

Frekuensi (f)  adalah banyaknya putaran yang dilakukan benda tiap satuan waktu

Keterangan:
f = frekuensi (Hz)
t = waktu (s)
n = jumlah putaran
Periode (T) adalah waktu yang diperlukan benda untuk melakukan satu kali putaran penuh  dengan bentuk persamaan :

Keterangan:
T = periode (s)
t = waktu (s)
n = jumlah putaran
Hubungan T dengan f adalah:   



    

Contoh soal :

Sebuah roda berputar 60 putaran dalam waktu 10 sekon. Hitung frekuensi dan periode roda tersebut!
Penyelesaian:
Diketahui :
n (jumlah putaran) = 60
t = 10 s
maka :

f = 60/10 =6 Hz    dan   T = 10/60 = 1/6 detik

2. Perpindahan Sudut (θ)

Partikel berpindah dari posisi A ke B, partikel telah menempuh perpindahan sudut θ radian.Besar sudut θ (radian) didefinisikan sebagai :perbandingan antara jarak linier (s) dengan jari jari ditulis :

Keterangan :
θ   = perpindahan sudut  (rad)
S   = jarak yang ditempuh (perpindahan ) benda (m)
R   = jari-jari lingkaran (m)
Untuk 1 putaran = 360^o = 2 π rad
sehingga 1 rad =  360^o / 2 π  = 360^o / 6,28  = 57,3^o

Contoh Soal :

Sebuah roda berjari jari 25 cm berputar, sehingga jarak yang ditempuh oleh titik yang terletak di  tepi roda adalah 1 m. Hitung perpindahan sudutnya!

Penyelesaian:

Jadi perpindahan sudutnya adalah 4 rad

3. Kecepatan Linier dan Kecepatan Sudut

Hubungan antara kecepatan linier dan kecepatan sudut dapat dijelaskan sebagai berikut.

a. Kecepatan linier

Kecepatan linier adalah hasil bagi antara perpindahan yang ditempuh benda dengan selang waktu tempuhnya. Benda yang berputar satu putaran, lintasan yang ditempuh sama dengan keliling lingkaran ( Δ s = 2 π r) dan waktu tempuh T sekon, maka kecepatan linier dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:
v = kecepatan linier (m/s)
r = jari jari lingkaran (m)

b. Kecepatan sudut

Kecepatan sudut adalah besar sudut yang ditempuh dalam selang waktu.
Benda yang berputar satu putaran penuh menempuh sudut 360^o = 2 rr rad dalam waktu
T sekon, maka berlaku :


  
Keterangan:
ω = kecepatan sudut = kecepatan anguler satuannya  rad/s
satuan lain ω = rpm (putaran per menit
dan rps (putaran per sekon)
1 rpm  =  1/60 rps  dan 1 rps = 2π rad
Hubungan antara kecepatan linier (v) dan kecepatan sudut (ω) dinyatakan :

Contoh Soal :

Sebuah roda yang berjari jari 40 cm berputar secara beraturan, dalam 10 sekon roda melakukan 4 kali putaran. Tentukan kecepatan linier dan kecepatan sudut roda tersebut?

Penyelesaian:   

4. Percepatan Sentripetal (as) dan Gaya Sentripetal (Fs)

Percepatan Sentripetal (a_s) adalah percepatan yang selalu dimiliki suatu benda yang bergerak melingkar dengan arah menuju titik pust lingkaran dan tegak lurus terhadap kecepatan linier v. Peranan percepatan sentripetal (a_s) ini adalah mengubah arah gerak benda (arah kecepatan linear v) sehingga benda tersebut dapat menempuh gerak melingkar.

Persamaan percepatan sentripetal (a_s) ditulis :

Keterangan :

v = kecepatan linier (m/s)
ω = kecepatan sudut (rad/s)
R = jari jari lingkaran (m)
T = periode (s)
f = frekuensi (Hz)

Gaya sentripetal adalah gaya yang arahnya menuju titik pusat lingkaran

Keterangan :

F = gaya Sentripetal  (N)
m= massa benda (kg)
v = kecepatan linier (m/s)
ω = kecepatan sudut (rad/s)
R = jari jari lingkaran (m)

5. Hubungan Roda-roda

a. Untuk dua roda yang dihubungkan sepusat (satu poros), maka arah putaran dan kecepatan sudutnya sama

b. Untuk dua roda yang dihubungkan bersinggungan, arah putaran keduanya berlawanan dan   kecepatan liniernya sama.

c.   Untuk dua roda yang dihubungkan dengan tali atau rantai, arah putaran keduanya dan kelajuan tinier keduanya adalah sama.

Jika roda-roda I dan II pada gambar b dan c diatas adalah roda-roda bergerigi, sehingga mengalami pemindahan putaran roda gigi yang jumlah giginya berturut-turut n₁ dan n₂ dengan kecepatan sudutnya  ω₁, dan ω₂ , maka dapat dirumuskan:

Contoh Soal :

Roda B dan C sepusat dan saling melekat. Roda A dan roda B dihubungkan dengan rantai yang masing-masing roda memiliki jari-jari RA = 20 cm, Rb = 15 cm, Rc = 40 cm. Jika roda C berputar 120 rpm, maka tentukan kecepatan sudut roda A!

Penyelesaian:
ω _c  = 120 putaran /menit =  120/60 put/s   =  2 put/s    =  2. 2π rad/s   =   4π  rad/s
Roda B dan C sepusat maka  ω _c   =  ω _b  =  4π  rad/s
Roda A dan roda B dihubungkan dengan rantai, maka :
V_A           =    V_B
ω_A . R_A   =    ω_B.  R_B
ω_A.               =    ω_B.  R_B/ R_A 
=    4π  . 15/20
=    3π   rad/s

Soal-Soal Latihan 1 :

1. Sebuah roda sepeda berputar seperti gambar berikut.

Katup ban tersebut dapat berputar 60 kali dalam 15 s. Maka periode dan frekuensi gerak katup tersebut adalah…

A. 15 sekon dan 15 Hz

B.  15 sekon dan 4 Hz

C.   4 sekon dan  4 Hz

D.   4 sekon dan  ¼ Hz

E.   ¼ sekon dan 4 Hz

Jawab : E.

2. Dari soal no. 1 dapat diketahui banyaknya putaran setelah t = 20 sekon adalah… A. 120 putaran B. 100 putaran C. 80 putaran D. 60 putaran E. 40 putaran Jawab : … 3. Rado memacu sepeda motornya pada lintasan yang berbentuk lingkaran dalam waktu 1 jam. Dalam waktu tersebut, dengan lintasan yang memiliki diameter 300 meter Rado telah melakukan 120 putaran. maka periode dan frekuensi gerak sepeda motor Rado adalah… A. 30 sekon dan 1/30 Hz B. 60 sekon dan 1/60 Hz C. 80 sekon dan 1/80 Hz D. 120 sekon dan 1/120 Hz E. 200 sekon dan 1/200 Hz Jawab : … 4. Dari soal nomor 3, maka kecepatan linier yang dimiliki sepeda motor Rado adalah.. A. 5,0 π m/s B. 7,5 π m/s C. 10,0 π m/s D. 12,5 π m/s E. 15,0 π m/s Jawab : … 5. Suatu benda berputar dengan kecepatan sudut 10 rad/s. Kecepatanya linier suatu titik pada benda berjarak 0,5m dari sumbu putar adalah … A. 20 m/s B. 10,5 m/s C. 10 m/s D. 9,5 m/s E. 5,0 m/s Jawab : … 6. Sebuah benda melakukan 150 kali putaran selama 0,25 jam, besar periode putarannya adalah … A. 60 sekon B. 12 sekon C. 6 sekon D. 1/6 sekon E. 1/60 sekon Jawab : … 7. Jarum speedometer sebuah mobil menunjukkan angka 1200 rpm, ini berarti kecepatan sudut perputaran mesin mobil tersebut adalah… A. 20 rad/s B. 20 π rad/s C. 40 rad/s D. 40 π rad/s E. 60 π rad/s Jawab : … 8. Sebuah sepeda motor berbelok mengelilingi suatu lintasan melingkar dengan diameter 40 m dengan kelajuan tetap 10 m/s. Percepatan sentripetal sepeda motor adalah … A. nol B. 5 m/s2 menuju pusat C. 5 m/s2 menjauhi pusat D. 10 m/s2 menuju pusat E. 10 m/s2 menjauhi pusat Jawab: … 9. Suatu percobaan gerak melingkar beraturan yang dilakukan sekelompok siswa diperoleh data seperti tabel di bawah ini : M (kg) R (m) Waktu 10 putaran (s) Waktu 20 putaran (s) Waktu 30 putaran (s) 0,15 1 4 8 12 Berdasarkan tabel tersebut dapat disimpulkan percepatan sentripetal dalam percobaan ini adalah . . A. 25 π2 ms-2 B. 15 π2ms-2 C. 10 π2 ms– 2 D. 5,0 π 2 ms-2 E. 2,5 π 2 ms-2 Jawab : … 10. Dua buah roda dihubungkan dengan sebuah rantai Roda A berjari-jari 10 cm dan roda B berjari-jari 20 cm. Jika roda A berputar dengan kecepatan sudut 8 rad/s, kecepatan sudut roda B adalah . . . . A. 16 rad/s B. 12 rad/s C. 8 rad/s D. 6 rad/s E. 4 rad/s Jawab : … 11. Roda B dan C sepusat dan saling melekat. Roda A dan roda B dihubungkan dengan rantai yang masing-masing roda memiliki jari-jari Ra = 25 cm, Rb = 20 cm, Rc = 45 cm. Jika roda C berputar 150 rpm, maka kecepatan sudut roda A adalah… A. 4π rad/s B. 8π rad/s C. 10π rad/s D. 20π rad/s E. 25π rad/s Jawab : … 12. Dari soal nomor 11, maka kecepatan linier Roda A adalah : A. 1,5 π m/s B. 1,25π m/s C. 1,0π m/s D. 0,75 π m/s E. 0,50 π m/s Jawab. …

B. Gerak Melingkar Berubah Beraturan

Definisi :

Gerak Melingkar Berubah Beraturan disingkat GMBB adalah gerak suatu benda dengan bentuk lintasan melingkar dengan ciri-ciri :

• 1. Besar percepatan sudut/anguler (α) konstan. Jika perecepatan anguler (α) benda searah dengan perubahan kecepatan anguler maka gerak putaran benda semakin cepat, dan gerak putaran benda semakin lambat bila percepatan anguler berlawanan arah dengan perubahan kecepatan anguler benda.
• 2.  Memiliki percepatan tangensial (a_t). Pada gerak melingkar beraturan (GMB) hanya memiliki percepatan sentripetal, tetapi tidak mempunyai percepatan tangensial (a_t) = 0 ).

Untuk mempelajari Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB), ada beberapa percepatan yang terdapat didalam GMBB yaitu :

• 1. Percepatan Sentripetal (a_s)
  2. Percepatan Anguler (α)
  3. Percepatan Tangensial (a_t)
  4. Percepatan total (a total)

1. Percepatan Sentripetal (as)

Percepatan sentripetal (a_s) adalah percepatan yang selalu dimiliki suatu benda yang bergerak melingkar dengan arah menuju titik pust lingkaran dan tegak lurus terhadap kecepatan linier (v). Pada gerak melingkar beraturan (GMB), walaupun ada percepatan sentripetal (a_s), besar kecepatan liniernya tidak berubah. Dalam hal ini, peranan percepatan sentripetal (as) adalah mengubah arah kecepatan linear (v) benda, sehingga benda tersebut dapat menempuh gerak melingkar. Istilah sentripetal adalah “yang mencari pusat”. Disebut juga dengan percepatan radial, karena mempunyai arah sepanjang radius, menuju pusat lingkaran. Persamaan percepatan sentripetal (a_s) dapat ditulis :

Keterangan :

• a_s = percepatan sentripetal (m/s²)
• v = kelajuan linier (m/s)
• ω = kecepatan sudut (rad/s)
• R = jari-jari lintasan benda (m)

2. Percepatan Anguler / Sudut (α)

Pada GMBB, besar kecepatan sudut yang dimiliki suatu benda tidaklah tetap. Misalnya, gerak Gerinda yang berputar, kemudian mesinnya dimatikan, maka geraknya akan mengalami penurunan kecepatan sudutnya hingga berhenti. Perubahan kecepatan sudut tiap satu satuan waktu inilah yang dinamakan percepatan sudut.

Gbr. mesin gerinda tangan. capture gbr dari http://darikami.perkakasku.com

Percepatan Sudut (α) didefinikan sebagai perubahan kecepatan sudut (∆ω) dalam selang waktu (∆t) sehingga persamaan Percepatan Sudut (α) dapat ditulis :

Keterangan :

• α = percepatan sudut/anguler (rad/s²)
• ∆ω = ω2 – ω1 = perubahan kecepatan sudut (rad/s)
• ∆t = t2 – t1 = selang waktu (s)

3. Percepatan Tangensial (at)

Semua benda bergerak melingkar selalu memiliki percepatan sentripetal (a_s), tetapi belum tentu memiliki percepatan tangensial (a_t).  Percepatan tangensial (a_t) didefinisikan sebagai perubahan kecepatan linier (∆v) dalam selang waktu (∆t). Arah vektor percepatan tangensial (a_t) adalah sama dengan arah kecepatan linier (v) dan menyinggung sisi tepi lingkaran tegak lurus dengan arah vektor percepatan sentripetal (a_s).

Percepatan tangensial (a_t) atau percepatan linier ini berperan mengubah kecepatan linear benda. Benda yang bergerak melingkar beraturan (GMB) hanya memiliki percepatan sentripetal (a_s) tetapi tidak mempunyai percepatan tangensial (a_t)=0 ). Dalam GMBB, kecepatan linearnya dapat berubah secara beraturan akibat adanya suatu gaya yang disebut gaya tangensial. Gaya ini mengakibatkan adanya percepatan tangensial (a_t) yang arahnya berimpit dengan kecepatan linier.

Persamaan percepatan tangensial (a_t) dapat ditulis :

Hubungan antara percepatan sudut (α) dengan percepatan tangensial (a_t) dinyatakan dengan persamaan berikut:

Keterangan :

•  v = kecepatan linier (m/s)
• ∆v = v2 –v1 = perubahan kecepatan linier (m/s)
• ω = kecepatan sudut (rad/s)
• ∆ω = ω2 – ω1 = perubahan kecepatan sudut (rad/s)
• ∆t = t2 – t1 = selang waktu (s)
• a_{t  =}  percepatan tangensial
• α = percepatan sudut/anguler (rad/s²)
• R = jari-jari lingkaran

4. Percepatan Total (a)

Dalam gerak melingkar berubah beraturan (GMBB), percepatan tangensial (a_t) mempunyai arah yag sama dengan vektor kecepatan linier (v) yang tegak lurus dengan percepatan sentripetal (a_s). Dengan demikian percepatan tangensial (a_t) tegak lurus dengan percepatan sentripetal (a_s). Arah vektor kedua percepatan tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini

Dari gambar diperoleh persamaan Percepatan total benda dititik P yang melakukan GMBB, yaitu Resultan vector dari percepatan tangensial (a_t) dan percepatan sentripetal (a_s).

Dengan arah vektor resultan :
Keterangan:

• a= percepatan total (m/s²)
• a_s= percepatan sentripetal (m/s²)
• a_t= percepatan tangensial (m/s²)

Dalam Modul sebelumnya mengenai Gerak lurus berubah beraturan (GLBB), maka persamaan Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB) analog dengan GLBB

Keterangan :

• Θ = perpindahan sudut (rad)
• ω_o = kecepatan sudut awal (rad/s)
• ω_t = kecepatan sudut setelah t sekon (rad/s)
• α = percepatan sudut (rad/s²)
• t = waktu (s)

Contoh soal GLBB

1. Sebuah roda mula-mula berputar dengan kecepatan sudut 50 rad/s. Suatu gesekan kecil pada poros putaran roda yang berjari-jari 20 cm menyebabkan suatu perlambatan sudut tetap sehingga roda tersebut akhirnya berhenti dalam waktu 5 sekon.
Tentukan :
a. Percepatan sudut roda,br/>
b. Jarak yang telah ditempuh roda dari mulai bergerak sampai berhenti ,br/>
Pembahasan :
Diketahui :

• ω_o = 50 rad/s
• ω_t = 0 rad/s
• t = 5 s
• R = 20 cm= 0,2 m

Ditanya :

• a. α
• b. x

Jawab :

• a.             α = ( 0 – 50 ) / 5 = – 10 rad/s²

• b.      θ  = ω_o .t + ½ α. t²
•               = 50. 5 + ½. ( -10 ). 5² = 250 – 125 = 125 rad
•          X = θ. R ²
•              = 125. 0,2 = 25 m

2. Sebuah baling-baling dengan jari-jari putar 1 meter awalnya diam, kemudian berputar dengan percepatan sudut konstan 2 rad/s².
Tentukan :
kecepatan sudut (ω_t )baling-baling pada saat t = 4 sekon.
Pembahasan :
Diketahui :
Ditanya : kecepatan sudut (ωt) setelah 2 sekon
Jawab :
Kecepatan sudut setelah 2 sekon

• ω_t  = ω_o + α.t
• ω_t  = 0 + 2.5
• ω_t  = 10 rad/

3.  Sebuah roda berjari-jari 0,5 m bergerak dari keadaan diam hingga pada saat t = 5 s kecepatan sudutnya (ω) = 15,0 rad/s
Tentukan :

• a. Besar percepatan total
  b. Sudut yang dibentuk percepatan total terhadap arah radial

Pembahasan :
Diketahui : R = 0,5 m t = 5 s dan ωt = 15,0 rad/s
Ditanya :  (a).  a  dan   (b).  θ
Jawab :

soal Pesawat tempur  :

Sebuah pesawat tempur terbang dari sebuah pangkalan angkatan darat pada arah 30^O timur dari utara sejauh 100 km, kemudian berbelok kearah timur sejauh 40√3 dan akhirnya berbelok kearah selatan sejauh 40 km. (lihat gbr)
Maka besar perpindahan pesawat tempur tersebut dari pangkalan angkatan darat adalah…

A. 540 m
B. 350 m
C. 270 m
D. 180 m
E. 160 m

 ^{akibat akibat terjadinya frekwensi dan getaran yang terjadi pada benda dan zat maka akan terjadi perubahan wujud benda dan zat sebagai berikut :}

Perubahan wujud Zat