Pengukuran Frekuensi Natural dan Mode Getaran pada Struktur Model Menggunakan Akselerometer
ABSTRAK
Praktikum ini bertujuan untuk mengukur frekuensi natural dan mengidentifikasi mode getaran pada struktur model menggunakan akselerometer. Dengan merekam data akselerasi pada struktur model yang diayunkan atau direspon oleh getaran, grafik waktu versus akselerasi dianalisis melalui Transformasi Fourier untuk memperoleh spektrum frekuensi. Hasil eksperimen digunakan untuk menentukan frekuensi natural dan mode getaran struktur, yang selanjutnya dibandingkan dengan perhitungan teoretis berdasarkan parameter geometris dan sifat material struktur.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat-Nya sehingga praktikum ini dapat terlaksana dengan baik. Laporan praktikum ini disusun sebagai salah satu tugas pada mata kuliah Fisika Dasar/Getaran dan Getaran Mekanik. Kami mengucapkan terima kasih kepada dosen pembimbing, asisten praktikum, dan seluruh pihak yang telah memberikan dukungan serta bantuan selama pelaksanaan eksperimen. Kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan untuk perbaikan laporan ini di masa mendatang.
DAFTAR ISI
- Bab I: Pendahuluan
- Bab II: Tinjauan Pustaka
- Bab III: Metodologi Praktikum
- Bab IV: Hasil dan Pembahasan
- Bab V: Kesimpulan dan Saran
- Daftar Pustaka
- Lampiran
Bab I: Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Frekuensi natural adalah frekuensi di mana sistem bergetar secara bebas tanpa adanya gaya eksternal yang memaksa. Analisis getaran struktur sangat penting untuk desain bangunan dan mesin agar tidak mengalami resonansi yang merusak. Pada praktikum ini, struktur model diuji menggunakan akselerometer untuk merekam respons getaran. Data yang diperoleh diolah untuk menentukan frekuensi natural dan mode getaran struktur model tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
- Bagaimana bentuk respon getaran struktur model yang diamati dengan akselerometer?
- Bagaimana cara menentukan frekuensi natural dan mode getaran dari data akselerasi?
- Apakah hasil pengukuran mendekati perhitungan teoretis berdasarkan model struktur?
1.3 Tujuan Praktikum
- Mengukur respon getaran struktur model menggunakan akselerometer.
- Menganalisis data getaran untuk menentukan frekuensi natural dan mode getaran melalui Transformasi Fourier.
- Membandingkan hasil eksperimen dengan perhitungan teoretis dan mendiskusikan penyimpangan yang ada.
1.4 Manfaat Praktikum
- Memperdalam pemahaman mengenai dinamika sistem getaran dan frekuensi natural.
- Melatih keterampilan pengukuran dan analisis data menggunakan sensor dan perangkat lunak FFT.
- Menjadi dasar untuk perancangan struktur yang aman dari resonansi.
1.5 Batasan Masalah
- Pengukuran dilakukan pada struktur model dengan kondisi eksperimental yang stabil.
- Analisis difokuskan pada identifikasi frekuensi natural dan mode dasar getaran.
- Pengaruh faktor eksternal seperti kebisingan dan getaran lingkungan dianggap minimal.
Bab II: Tinjauan Pustaka
2.1 Frekuensi Natural dan Mode Getaran
Sistem mekanik memiliki frekuensi natural di mana energi berosilasi secara bebas. Mode getaran adalah pola deformasi yang terjadi pada frekuensi-frekuensi tersebut. Analisis getaran melalui FFT memungkinkan identifikasi komponen frekuensi yang dominan.
2.2 Akselerometer dan Analisis FFT
Akselerometer adalah sensor yang mengukur percepatan. Data yang dihasilkan dapat diolah dengan algoritma Transformasi Fourier Cepat (FFT) untuk mengubah sinyal waktu ke domain frekuensi, sehingga frekuensi natural dapat diidentifikasi secara jelas.
2.3 Aplikasi Analisis Getaran
Analisis frekuensi natural dan mode getaran penting dalam perancangan struktur untuk mencegah resonansi dan kegagalan mekanik. Teknik ini juga digunakan dalam diagnostik mesin dan monitoring kondisi struktur.
Bab III: Metodologi Praktikum
3.1 Alat dan Bahan
- Struktur model (misalnya, rangka baja ringan atau papan kayu)
- Akselerometer
- Data logger atau komputer dengan perangkat lunak FFT (misalnya, MATLAB atau Audacity)
- Function generator atau sumber getaran (jika diperlukan)
- Penggaris dan alat pengukur dimensi
3.2 Prosedur Praktikum
- Persiapan Sistem:
- Pasang struktur model pada dudukan yang stabil.
- Tempelkan akselerometer pada titik strategis di struktur.
- Pengukuran Getaran:
- Berikan getaran pada struktur (bisa secara manual atau dengan function generator) dan rekam data akselerasi selama beberapa siklus.
- Pastikan data direkam dengan sampling rate yang cukup untuk analisis FFT.
- Analisis Data:
- Impor data akselerometer ke perangkat lunak FFT dan hitung spektrum frekuensi.
- Identifikasi frekuensi puncak yang merupakan frekuensi natural struktur.
- Pengulangan:
- Ulangi pengukuran beberapa kali untuk mendapatkan nilai rata-rata frekuensi natural dan mode getaran.
3.3 Metode Pengumpulan Data
Data dikumpulkan dengan merekam sinyal akselerasi pada struktur dan mengolahnya menggunakan FFT. Hasil spektrum frekuensi dicatat dan dibandingkan dengan perhitungan teoretis (jika tersedia).
Bab IV: Hasil dan Pembahasan
4.1 Penyajian Data
Misalkan data pengukuran (nilai fiktif) sebagai berikut:
| Percobaan | Frekuensi Puncak (Hz) | Keterangan (Mode Getaran) |
|---|
| 1 | 12.5 | Mode dasar |
| 2 | 12.7 | Mode dasar |
| 3 | 12.6 | Mode dasar |
| Rata-rata | 12.6 Hz | Mode dasar |
4.2 Analisis Data
- Identifikasi Frekuensi Natural:
Data FFT menunjukkan puncak frekuensi sekitar 12.6 Hz, yang dianggap sebagai frekuensi natural struktur. - Evaluasi Konsistensi:
Nilai yang diperoleh konsisten antar percobaan, menunjukkan stabilitas pengukuran. - Pembahasan Mode Getaran:
Analisis bentuk gelombang (jika tersedia dari visualisasi FFT) mendukung identifikasi mode dasar getaran struktur.
4.3 Pembahasan Hasil
Hasil eksperimen menunjukkan bahwa penggunaan akselerometer dan analisis FFT efektif untuk mengidentifikasi frekuensi natural dan mode getaran struktur. Nilai rata-rata 12.6 Hz mendekati perhitungan teoretis (jika dilakukan simulasi atau perhitungan analitik) dan memberikan informasi penting untuk desain struktural.
Bab V: Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
- Frekuensi natural dan mode dasar getaran struktur model berhasil diukur menggunakan akselerometer dan FFT.
- Nilai rata-rata frekuensi natural yang diperoleh adalah 12.6 Hz, yang konsisten antar pengukuran.
- Metode ini efektif untuk analisis getaran dan dapat diaplikasikan dalam studi diagnostik struktur.
5.2 Saran
- Lakukan pengulangan pengukuran pada beberapa titik pada struktur untuk mendapatkan gambaran mode getaran yang lebih komprehensif.
- Gunakan alat dengan sampling rate yang tinggi untuk meningkatkan resolusi spektrum frekuensi.
- Perbaiki pemasangan akselerometer agar data yang diperoleh lebih akurat dan bebas dari noise mekanik.
Daftar Pustaka
- Inman, D. J. (2014). Engineering Vibration. Pearson.
- Rao, S. S. (2011). Mechanical Vibrations. Pearson.
- [Referensi tambahan sesuai dengan materi praktikum]
Lampiran
- Data Mentah: Tabel lengkap hasil pengukuran akselerasi dan frekuensi puncak untuk setiap percobaan.
- Grafik: Plot spektrum FFT dari data akselerometer yang menunjukkan puncak frekuensi.
- Foto Dokumentasi: Gambar setup eksperimen, termasuk struktur model, pemasangan akselerometer, dan perangkat perekaman.
Sekian artikel Pengukuran Frekuensi Natural dan Mode Getaran pada Struktur Model Menggunakan Akselerometer kali ini, mudah-mudahan bisa memberi manfaat untuk anda semua. baiklah, sampai jumpa di postingan artikel lainnya.
Anda sekarang membaca artikel Pengukuran Frekuensi Natural dan Mode Getaran pada Struktur Model Menggunakan Akselerometer dengan alamat link https://praktikum-laporan.blogspot.com/2025/02/pengukuran-frekuensi-natural-dan-mode.html