Materi dan Contoh soal Mekanika Teknik untuk Teknik Industri

Mekanika Teknik

Deskripsi Umum

Mata kuliah ini memberikan pengetahuan tentang hukum fisika. Menggunakan konsep dasar Hukum Newton I, II dan III dalam menganalisa. Akan diperlajari pula konsep dasar seperti:

  • Vektor gaya,
  • Konsep kesetimbangan statis dari suatu partikel,
  • Kawat dan pegas
  • Titik berat benda
  • Reduksi gaya terdistribusi
  • Kesetimbangan benda tegar
  • Hukum friksi, sekrup dan tahanan guling.

Download PDF file persentasi

Tujuan Pembelajaran

Mahasiswa mampu mengetahui, menguraikan dan menerapkan teori dan prinsip mekanika teknik. Kemudian dapat menganalisis kondisi pembebanan pada struktur yang berada dalam kondisi statis

Bobot : 2 SKS, Semester : 3

Daftar Pustaka

  • Popov, E.P. Mekanika Teknik. Terjemahan Zainul Astamar. Penerbit Erlangga. Jakarta. 1984.
  • Spiegel, Leonard, George F. Limbrunner, Applied Statics And Strength Of Materials. 2nd edition. Merrill Publishing Company. New York. 1994.
  • Darma, Edifrizal, 2011. Prisip dasar Statika I. Pusat Pengembangan Bahan Ajar, Universitas Mercu Buana.
  • Suparman, 1985. Mekanika Teknik I. Jurusan Pendidikan Teknik Bangunan,
  • Fakultas Teknik, Universitas Negeri Yogyakarta.
  • Sardjono, 1985. Himpunan soal-soal dan penyelesaian, Mekanika Teknik StatisTertentu: Surabaya.
  • Timoshenko, S., Young, D.H, Mekanika Teknik(terjemahan), Erlangga Edisi ke-4
  • R. C. Hibbeler, Engineering Mechanics, 7th – 10th Edition, Person Prentice-Hall
  • F. P. Beer and E. R. Johnston Jr., Vector Mechanics for Engineers: Statics, SI Metric Edition, Mcgraw-hill, 3rd Edition

Daftar Isi:

  1. Pendahuluan
  2. Prinsip Dasar Mekanika Teknik
  3. Konsep Kesetimbangan Gaya
  4. Aplikasi Konsep Keseimbangan
  5. Struktur Portal
  6. Konstruksi Rangka Batang (Metode Titik Simpul)
  7. Konstruksi Rangka Batang (Metode Potongan)
  8. UTS
  9. Konsep Tegangan dan Regangan
  10. Jenis tegangan nominal akibat beban aksial
  11. Tegangan dan regangan akibat momen puntir dan lentur
  12. Teorema Varigon
  13. Kopel dalam satu ruang
  14. Teori kegagalan ( Failure History )
  15. Efisiensi mesin-mesin sederhana
  16. UAS

Kisi – kisi contoh soal ujian UTS Mekanika Teknik

  1. Apa yang dimaksud dengan Force dan jelaskan spesifikasi/yang harus ada dari force tersebut.
  1. Jawab : Gaya secara umum adalah suatu bentuk perubahan. Gaya adalah penyebab yang mengubah sesuatu benda dari keadaan diam menjadi bergerak, atau sebaliknya

Beberapa cara atau metode untuk menghitung resultan gaya, yaitu:

  1. Metode jajaran genjang ( Hukum Paralelogram)
  2. Metode segitiga
  3. Metode Poliygon segi-banyak vektor gaya.
  4. Metode penjumlahan dan pengurangan vektor gaya.
  5. Metode proyeksi vektor gaya.

2. Diketahui pada gambar berikut di bawah :

  • F1 = 5 ton
  • F2 = 4 ton
  • F3 = 8 ton
  • F4 = 6 ton

Tentukan Resultante (R) nya..

3. Sebuah gaya F : 800 N bekerja di braket seperti pada gambar. Tentukan momen

( Gunakan prinsip garis gaya untuk menghitung momen di B akibat gaya Fx & Fy. )

4. Perhatikan konstruksi derek (crane) berikut. A tumpuan sendi, B tumpuan roll. Beban Derek tetap = 1000 kg dengan pusat gravitasi di G. Derek digunakan untuk memindahkan beban seberat 2400 kg.

a. Gambar Free Body diagram

b. Tentukan besar dan arah gaya reaksi di A dan B dalam arah vertikal dan horisontal.

5. Konstruksi balok sederhana dengan tumpuan sendi dan roll, menerima beban terpusat F1, F2, dan F3 vertikal ke bawah. Cari reaksi di tumpuan A dan B.

6. Carilah resultan dari gaya berikut di bawah ini: Metode penyelesaiannya bisa dipilih salah satu dengan menggunakan:

a) Metode grafis

b) metode rumus segitiga

6. Jawab: Penyelesaian dengan metode grafis sbb:

a.

b. Penyelesaian dengan metode rumus segitiga sbb:

7. Diketahui suatu struktur balok sederhana seperti pada gambar berikut di bawah. Carilah besarnya reaksi gaya RA dan RB. Serta gambarlah diagram gaya geser (SFD) dan diagram  momen bending (BMD).

7. Jawab:

8. Jawab:

9. Jelaskan definisi dari:

  1. Mekanika
  2. Statika
  3. Gaya
  4. Vektor
  5. Kesetimbangan

10. Jelaskan empat prinsip dasar ilmu statika dalam penyelesaian masalah pada bidang ilmu mekanika teknik!

10. Jawab:

  1. Hukum Paralelogram Dua buah gaya yang bereaksi pada suatu partikel, dapat digantikan dengan satu gaya (gaya resultan) yang diperoleh dengan menggambarkan diagonal jajaran genjang dengan sisi kedua gaya tersebut. Dikenal juga dengan Hukum Jajaran Genjang
  2. Hukum Transmisibilitas Gaya Kondisi keseimbangan atau gerak suatu benda tegar tidak akan berubah jika gaya yang bereaksi pada suatu titik diganti dengan gaya lain yang sama besar dan arahnya tapi bereaksi pada titik berbeda, asal masih dalam garis aksi yang sama. Dikenal dengan Hukum Garis Gaya.
  3. Hukum I Newton : Bila resultan gaya yang bekerja pada suatu partikel sama dengan nol (tidak ada gaya), maka partikel diam akan tetap diam dan atau partikel bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan. Dikenal dengan Hukum Kelembaman.
  4. Hukum II Newton : Bila resultan gaya yang bekerja pada suatu partikel tidak sama dengan nol partikel tersebut akan memperoleh percepatan sebanding dengan besarnya gaya resultan dan dalam arah yang sama dengan arah gaya resultan tersebut. Jika F diterapkan pada massa m, maka berlaku:

Σ F = m . a

5. Hukum III Newton : Gaya aksi dan reaksi antara benda yang berhubungan mempunyai besar dan garis aksi yang sama, tetapi arahnya berlawanan. Aksi = Reaksi

6. Hukum Gravitasi Newton : Dua partikel dengan massa M dan m akan saling tarik menarik yang sama dan berlawanan dengan gaya F dan F’

11. Diketahui bahwa FB = 70N, FC = 90 N, a = 50cm, b = 12cm, a = 200, q = 300, dan b = 250, seperti ditunjukan pada gambar di bawah ini!

  1. Gambarkan Free Body Diagram dari sistem gaya di atas!
  2. Tentukan besar/harga ‘gaya momen’ yang dihasilkan oleh gaya FB terhadap titik A!
  3. Tentukan besar/harga ‘gaya momen’ yang dihasilkan gaya FC terhadap titik A!
  4. Serta hitunglah ‘gaya momen’ total yang bekerja pada titik A!

12. Sebuah balok dengan posisi menggantung (kantilever) seperti pada gambar kemudian diberi beban F1 dan F2.  Jabarkan Gaya-gaya vertikal , horizontal, momen yang terjadi pada balok tersebut dan berapa besar momen jepit tumpuan di titik A ?

Dengan diketahui :

Gaya F1 = 6kN

Gaya F2 = 5kN

Jarak (L) = 3 m

12. Jawab: Penyelesaian sbb:

13. Sebuah balok dengan beban overhang / menggantung seperti pada gambar. Cari reaksi di A dan B dari konstruksi balok tersebut. Asumsi awal : RVA dan RVB ke atas (↑).

13. Jawab:

14. Konstruksi balok sederhana dengan tumpuan sendi dan roll , menerima beban terpusat F1 dan F2 serta beban terdistribusi merata Q = 10 KN/m seperti pada gambar.Carilah reaksi di tumpuan A dan B ?

Kisi – kisi contoh soal ujian UTS Mekanika Teknik

  1. Jelaskan tentang TEOREMA TRANSMIBILITAS GAYA dan berikan contoh gambar kontruksi gaya nya.
  2. Jelaskan tentang HUKUM AKSI REAKSI, serta berikan contoh kongkretnya dalam kehidupan sehari hari
  3. Dari gambar di bawah ini, hitunglah:
  1. Tentukan Reaksi di titik A
  2. Tentukan Reaksi di titik B
  3. Buktikan bahwa Aksi = Reaksi

5. Sebutkan jenis jenis tumpuan yang anda ketahui beserta konfigurasi arah gaya nya

6. Sebuah Beban (Blok Mesin) dengan massa = 250 kg digantung pada dua titik B dan titik D. Dimana salah satu titik yaitu titik B memiliki kemiringan sudut terhadap garis horizontal sebesar 300.

Pertanyaaan :

  1. Buatlah Free Body Diagram (FBD) dari kasus tsb ?
  2. Buat persamaan Gaya-gaya yang terjadi pada sumbu vertikal (Fy) dan horizontal (Fx) ?
  3. Cari Nilai Tegangan titik B (TB) dan titik D (TD) ?

7. Sebuah balok seperti pada gambar. Diberi beban vertikal pada titik C = 600 lb dan beban momen di titik D = 4000 lb.ft

Pertanyaan :

  1. Buatlah Free Body Diagram (FBD) dari kasus tsb ?
  2. Buat persamaan Gaya-gaya yang terjadi pada sumbu vertikal (Fy) dan horizontal (Fx) ?
  3. Buat Gambar Diagram Gaya Geser dan Momennya ?

8. Sebuah Kerangka Batang Truss seperti pada gambar. Diberi beban pada masing-masing titik P1, P2, P3, P4, P5. Dengan asumsi beban sebelah kiri dan kanan sama.

P1 = P5 = 200 kg.

P2 = P3 = P4 = 400 kg

Sudut titik A = sudut titik B = 300

Pertanyaan : 

Analisa gaya-gaya pada kerangka batang (truss) menggunakan metode keseimbangan dan

buatlah dalam tabel gaya kerangka batang ?

9. Tentukan gaya semua batang dengan metode titik hubung untuk truss seperti ditunjukkan pada gambar sbb:

9. Jawab:

10. Cari gaya pada bagian EF ( FEF, FEG dan FDF ) pada rangka batang berikut. Apakah rangka batang seimbang/stabil? Gunakan metode potongan. ( Tumpuan di titik B adalah sendi dan tumpuan di titik J adalah tumpuan Roll )

11. Tentukan momen inersia terhadap sumbu titik berat X dan Y dari penampang balok flens lebar berikut :

Semoga bermanfaat. Tinggalkan comment di bawah jika ada pertanyaan, koreksi atau tambahan.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *