Subyek:
- Hitung beban gandar menggunakan VLS
- Hitung beban gandar depan
- Perbedaan antara berat dan massa
- Hitung beban gandar belakang
- Hitung berat hidung
- Hitung pengaruh berat hidung pada poros belakang
Hitung beban gandar menggunakan VLS:
Beban gandar suatu kendaraan dapat dihitung dengan gambar skema dan data mobil. Sebuah mobil dengan gaya-gaya yang bersangkutan dapat digambarkan dengan menggunakan VLS (Free Body Diagram) (lihat gambar di bawah). Syarat VLS adalah permukaan jalan tidak digambar. Sekalipun kendaraan berada di atas tanjakan, kendaraan tidak boleh ditarik secara miring, melainkan harus ditarik gaya mendatar yang mempunyai arah pada VLS.
Keuntungan bekerja dengan VLS adalah hal-hal yang tidak perlu dihilangkan. Misalnya, saat menghitung momen internal atau beban gandar sebuah trailer, yang berguna adalah menggambar trailernya saja, bukan mobil dengan trailernya. Dengan hanya menggambar apa yang diperlukan, Anda menghindari kesalahan (dengan memasukkan terlalu banyak gaya horizontal/vertikal ke dalam perhitungan yang tidak termasuk dalam perhitungan).
Pertama, beratnya harus dihitung menggunakan percepatan gravitasi yang bekerja pada kendaraan. Gravitasi bergantung pada lokasi kendaraan di Bumi. Di Belanda percepatan gravitasinya adalah 9,81m/s.
Massa kendaraan harus dikalikan dengan gravitasi. Jadi: 1500 x 9.81 = 14.715N (Satuan gaya adalah Newton). Perlu diperhatikan bahwa percepatan gravitasi kadang juga disebut percepatan gravitasi, konstanta gravitasi, atau kecepatan jatuh. Angka 9,81 juga terkadang dibulatkan menjadi 9,8 atau kira-kira menjadi 10. Ini lebih mudah untuk dihitung (1500/10 lebih mudah dihafal daripada 1500/9.81) tetapi jawaban akhirnya tentu saja tidak akurat. Oleh karena itu, selalu gunakan 9,81m/s, kecuali dinyatakan lain dalam soal ujian, misalnya.
Oleh karena itu, gaya total yang digunakan kendaraan untuk menekan permukaan jalan adalah 14.715 Newton. Gaya ini didistribusikan ke kedua as roda mobil.
Beban gandar seringkali lebih tinggi di bagian depan karena disitulah letak mesin. Hal ini terlihat pada gambar dengan pusat gravitasi yang jika dilihat dari pusat berada di depan. Pusat gravitasi adalah titik poros imajiner. Jika pusat gravitasi ini tepat di tengah, maka beban gandar pada kedua gandar akan sama (bagi massa kendaraan dengan 2). Karena jarak roda, letak pusat gravitasi, dan massa total kendaraan diketahui, maka beban gandar depan dan belakang dapat dihitung.
Massa kendaraan: 1500kg
Berat: 14715N
Tinggi permukaan jalan – titik balik: 60cm
Jarak F1 – titik tekuk : 115cm
Jarak titik pivot – F2: 160cm
Jarak F1 – F2 : 115+160= 275cm (ini wheelbase)
Hitung beban gandar F2 (poros belakang):
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
16922 – F2 x 2,75 = 0
F2 = 16922 / 2,75
F2 = 6154N
Perhitungannya dirinci di bawah ini:
- Untuk menghitung F1 dan F2 harus dihitung terlebih dahulu. Kami memilih untuk menghitung F2 terlebih dahulu.
Kami membuat pivot di F1. Segala sesuatu yang searah jarum jam adalah positif dan segala sesuatu yang berlawanan arah jarum jam adalah negatif. Artinya gaya-gaya yang mengarah ke bawah adalah positif, dan gaya F2 ke atas adalah negatif. Kami mengisi bagian pertama rumus.
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
(Masukkan 0 terakhir ini sebagai standar, karena nanti dalam penghitungan angka di kiri dan kanan tanda " = " akan diganti) - Gaya x lengan: Berat 14715 dikalikan jarak 1,15:
14715 1,15 x = 16922 - Sekarang kita masukkan lagi ini ke dalam rumus:
16922 – F2 x 2,75 = 0 - Pindahkan 16922 ke sisi lain dimana angka 0 berada:
F2 x 2,75 = 16922 - Bagilah kedua ruasnya dengan 2,75 untuk menghilangkannya di sebelah kiri tanda =:
F2 = 16922 / 2,75 - Itu menghasilkan:
F2 = 6154N.
Perbedaan antara Berat dan Massa:
Ingatlah bahwa berat tidak sama dengan massa. Berat F2 pada perhitungan sebelumnya adalah 6154 Newton. Massa selalu dalam kilogram. Oleh karena itu, percepatan gravitasi harus selalu dibagi dengan percepatan gravitasi 9,81. (6154 / 9,81 = 627,3kg) Bayangkan saja massa kendaraan kosong yang tertera pada STNK. Ini selalu dinyatakan dalam kg. Untuk memperjelas cerita di atas; Tidak ada gravitasi di luar angkasa. Semuanya mengapung di sana, tidak peduli seberapa beratnya. Segala sesuatu memang memiliki bobot; ketika Anda melempar sekotak susu ke sesuatu, atau batu, dampaknya akan berbeda. Karton susu misalnya, tidak akan mudah rusak jika terbentur tembok, tapi batunya pasti akan rusak. Hal ini karena gaya yang membuat benda terhenti lebih besar pada batu dibandingkan pada karton susu. Hal ini membuktikan bahwa berat juga ada di ruang angkasa dan penting, namun massa tidak. Massa tersebut disebabkan oleh tarikan gravitasi bumi. Jadi berat mobil tersebut bukan 1200kg, melainkan massanya 1200kg. Banyak kesalahan yang sering dilakukan dalam hal ini.
Hitung beban gandar di belakang:
Jika berat total dan beban 1 gandar diketahui, beban gandar kedua dapat dengan mudah dihitung dengan mengurangkan keduanya:
Berat total – F2 = F1:
14715 – 6154 = 8561N.
F1 tentunya juga bisa dihitung secara terpisah. Ini hampir sama dengan perhitungan pertama:
14715 x 1,6 – F1 x 2,75 = 0
23544 – F1 x 2,75 = 0
F1 = 23544 / 2,75
F1 = 8561N
Gaya yang dikerjakan roda depan pada permukaan jalan adalah 8561N dan roda belakang 6154N. Jika dijumlahkan, ini adalah 14715N. Jadi massa total kendaraan adalah 14715 / 9.81 = 1500kg.
Hitung berat hidung:
Dengan cara yang sama seperti perhitungan beban gandar mobil pada bab-bab sebelumnya, berat hidung pada batang derek mobil juga dapat ditentukan. Momen adalah gaya x lengan. Artinya semakin panjang lengannya, semakin besar pula momennya. Beban gandar belakang bergantung pada jarak antara F2 dan F3 dan bobot hidung bergantung pada jarak antara F3 dan F4. Dan justru gaya pada 'titik engsel', atau bola penarik, yang harus dihitung.
Mobilnya 1500kg, dan trailernya 300kg. Pertama-tama kita ubah kembali ke Newton dengan mengalikannya dengan percepatan gravitasi:
1500 x 9,81 = 14715N
300 x 9,81 = 2943N
Untuk menghitung berat hidung, lebih mudah untuk menggambar trailernya terlebih dahulu. Mobil itu sendiri tidak penting dalam perhitungan.
Berat hidung ditunjukkan dengan F3 dan gaya tekanan ban pada permukaan jalan adalah F5.
F3 menjadi titik pivot dan kita akan menghitung gaya F5. Pusat gravitasi adalah gaya yang mengarah ke bawah, oleh karena itu positif. Gaya yang bekerja pada F5 merupakan gaya ke atas, sehingga bernilai negatif (sehingga ada tanda minus di depannya). Berat trailer tersebut adalah 4000N.
Hitung gaya F5:
4000 x 1,2 – F5 x 1,4 = 0
4800 – F5 x 1,4 = 0
F5 = 4800 / 1,4
F5 = 3429N
Hitung berat hidung (F3):
4000 – 3429 = 571N
571 / 9,81 = 58,2kg
Berat hidung trailer ini adalah 58,2 kg.
Ketika pusat gravitasi bergerak ke belakang, berat hidung berkurang. Untuk memperoleh wawasan dan berlatih dalam perhitungan, akan berguna untuk menambah dan mengurangi jarak antara F3 dan F4 dan juga antara F4 dan F5 dan melakukan perhitungan lagi.
Hitung pengaruh berat hidung pada poros belakang:
Karena bobot hidung sekarang sudah diketahui, maka bisa dihitung pengaruhnya terhadap poros belakang. Bobotnya tidak bisa ditambah begitu saja, karena jarak antara poros belakang dengan bola derek sangat penting (gaya x lengan). Kami menggunakan gambar mobil yang sama dengan trailer lagi.
Pada perhitungan sebelumnya diketahui berat hidung (F3) sebesar 571N. F2 juga sudah diketahui yaitu 6154N. Gaya-gaya tersebut tidak bisa dijumlahkan, karena jarak antara roda belakang dengan kepala bola penarik masih berfungsi sebagai lengan. Kami akan membuat ulang seluruh rumusnya, seperti di awal halaman ini. Pada rumus ini ditambahkan 571 x 3,65 (gaya pada F3 ditambah jarak F1 ke F3).
14715 x 1,15 + 571 x 3,65 – F2 x 2,75 = 0
19006 – F2 x 2,75 = 0
F2 = 19006 / 2,75
F2 = 6911N = 691kg.
Artinya gardan belakangnya memiliki bobot 691 kg.
