Fluida

 A.     Definisi Fluida

Fluida merupakan zat, sebagai cairan atau gas, yang mampu mengalir dan berubah bentuk pada tingkat yang stabil ketika ditindaklanjuti oleh kekuatan atau tekanan. Fluida adalah suatu benda atau zat yang bisa mengalami perubahan-perubahan bentuknya secara continue/terus-menerus bila terkena tekanan/gaya geser walaupun relatif kecil atatu bisa juga dikatakan suatu zat yang mengalir, kata fluida mencakup zat cair, gas, air, dan udara karena zat-zat ini dapat mengalir. Sebaliknya batu dan benda2 keras (seluruh zat-zat padat tidak dapat dikategorikan sebagai fluida karena zat-zat tersebut tidak bisa mengalir secara continue). Fluida adalah gugusan yang tersusun atas molekul2 dengan jarak pisah yang cukup besar untuk gas dan jarak pisah yang cukup kecil untuk zat cair.

Molekul2 tersebut tidak dapat terikat pada suatu sisi, melainkan zat-zat tersebut saling bergerak bebas terhadap satu dengan yang lainnya. Fluida merupakan salah zat-zat yang bisa mengalir yang mempunyai partikel kecil sampi kasat mata dan mereka dengan mudah untuk bergerak serta berubah-ubah bentuk tanpa pemisahan massa.

Fluida adalah benda yang dapat mengalami perubahan bentuk secara terus menerus karena gaya gesek yang bekerja terhadapnya. Fluida di bagi menjadi2 bagian di antaranya adalah

1.      Fluida Statis (fluida yang diam)

merupakan fluida yang berada dalam keadaan diam dan tidak bergerak. Contoh dari fluida statis yaitu air dalam ember, air sumur, air dalam botol minuman. Fluida statis ini merupakan cikal bakal para ilmuwan fisika menemukan hukum dasar fisika seperti hukum Archimedes, hukum Pascal, hukum Boyle, teori tekanan hidrostatik. Beberapa contoh aplikasi yang berhubungan dengan fluida statis yaitu kapal yang melayang dan mengapung di air, dongkrak hidrolik yang dapat mengangkat benda berat.

 

2.      Fluida Dinamis (fluida yang bergerak)

merupakan fluida yang berada dalam keadaan bergerak atau mengalir. Contoh dari fluida dinamis yaitu angin, air mengalir dari selang, aliran air sungai. Fluida dinamis ini merupakan media ditemukannya energi potensial yang dapat digunakan sebagai seumber energi listrik. Beberapa contoh aplikasi yang berhubungan dengan fluida dinamis yaitu pembuatan PLT air dinama aliran air menggerakan kincir dan menghasilkan listrik, PLT angin dimana angin yang bertiup menggerakan turbin angin dan menghasilkan listrik.

 

B.     Hukum Pascal

Hukum Pascal dinyatakan oleh seorang filsuf sekaligus ilmuwan Prancis, Blaise Pascal (1623-1662) menyatakan bahwa:

“Jika tekanan eksternal diberikan pada sistem tertutup, tekanan pada setiap titik pada fluida tersebut akan meningkat sebanding dengan tekanan eksternal yang diberikan.”

Hukum Pascal ini menggambarkan bahwa setiap kenaikan tekanan pada permukaan fluida, harus diteruskan ke segala arah fluida tersebut. Hukum pascal hanya dapat diterapkan pada fluida, umumnya fluida cair.

Rumus hukum Pascal dalam sistem tertutup dapat disimpulkan dengan: 

Agar lebih simpel, formula diatas ditulis dengan 

Seperti yang sudah kita tahu bahwa tekanan adalah gaya dibagi besar luasan penampangnya (P = F/A), maka persamaan diatas dapat ditulis kembali sebagai berikut:

 

Atau 

Besarnya keuntungan mekanis dari sistem fluida/hidrolik yang menggunakan hukum Pascal dapat diketahui dari rasio gaya yang keluar dibagi gaya yang diberikan. 

Karena luasan penampang berbanding lurus dengan gaya, maka keuntungan mekanis juga dapat langsung diketahui dari rasio kedua luasan penampang.

Perhatikan gambar mekanisme hidrolik diatas. Karena cairan tidak dapat ditambahkan ataupun keluar dari sistem tertutup, maka volume cairan yang terdorong di sebelah kiri akan mendorong piston (silinder pejal) di sebelah kanan ke arah atas. Piston di sebelah kiri bergerak ke bawah sejauh h1 dan piston sebelah kanan bergerak ke atas sejauh h2.

Sesuai hukum Pascal, maka: 

Penerapan Hukum Pascal

Hukum Pascal banyak diterapkan untuk memudahkan pekerjaan manusia. Salah satu contoh yang paling sederhana adalah pengungkit hidrolik. Pada pengungkit hidrolik, sedikit gaya masuk yang diberikan digunakan untuk menghasilkan gaya keluar yang lebih besar dengan cara membuat luasan piston bagian luar lebih besar daripada luasan piston bagian dalam. Dengan cara ini, keuntungan mekanis yang didapatkan akan berlipat ganda tergantung rasio perbedaan luasan piston. Sebagai contoh, jika luasan piston luar 20 kali lebih besar daripada piston bagian dalam, maka gaya yang keluar dikalikan dengan faktor 20; sehingga jika gaya yang diberikan setara dengan 100 kg,  maka dapat mengangkat mobil hingga seberat 2000 kg atau 2 ton.

 

 C.      Hukum Archimedes

Archimedes merupakan seorang ilmuwan terkemuka yang berasal dari Syracusa, Yunani. Ilmuwan satu ini diprediksi hidup di zaman 287 – 212 sebelum Masehi. Sebagai seorang ilmuwan besar di zaman itu, Archimedes mampu menguasai beberapa bidang sekaligus, mulai Matematika, Fisika, Filsafat, Astronomi, dan Teknik. Kisah Archimedes mulai dikenal setelah ia diminta oleh Raja Hiero II untuk membuktikan kemurnian emas mahkota milik sang raja. 

Mendapatkan tugas seperti itu, Archimedes tidak tinggal diam. Ia berpikir keras untuk memecahkan masalah ini. Oleh karena tak kunjung mendapatkan solusi, Archimedes kesal lalu menceburkan dirinya ke dalam bak mandi. Saat ia masuk ke dalam bak mandi yang penuh dengan air, ternyata ada air yang tumpah ke lantai. Berbekal dari hal sepele itulah kemudian Archimedes berhasil membuktikan kemurnian emas milik sang raja. Bagaimana caranya? 

Archimedes memasukkan mahkota ke dalam air. Perubahan volume air akibat adanya mahkota tersebut dijadikan dasar untuk mencari massa jenis, yaitu membagi massa mahkota dengan besarnya perubahan volume air. Massa jenis yang ia peroleh dari hasil percobaan itu disamakan dengan massa jenis emas murni. Terbukti, jika emas yang ada di mahkota raja ternyata bukan emas murni, melainkan campuran.

Hukum Archimedes menyatakan bahwa benda yang dicelupkan ke dalam zat cair, akan mengalami gaya angkat ke atas yang besarnya sama dengan zat cair yang dipindahkan. Gaya angkat ke atas inilah nantinya disebut sebagai gaya Archimedes. Adapun ilustrasinya, ditunjukkan oleh gambar berikut.

 

Berbekal pernyataan yang telah disebutkan sebelumnya, gaya Archimedes bisa dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

FA = gaya angkat ke atas atau gaya Archimedes (N);

ρf = massa jenis fluida (kg/m3);

g = percepatan gravitasi Bumi (m/s2); dan

Vbf = volume benda tercelup (m3).

Ternyata, konsep gaya angkat ke atas ini menyebabkan tiga kemungkinan posisi benda di dalam zat cair, yaitu terapung, melayang, dan tenggelam. Bagaimana syarat benda dikatakan terapung, melayang, dan tenggelam? Perhatikan gambar berikut.

Jika Quipperian perhatikan, gaya Archimedes menyebabkan berat benda di dalam zat cair seolah berbeda dengan beratnya di udara. Apakah benar? Jawabannya adalah benar karena saat ditimbang, berat benda di dalam zat cair lebih kecil dibandingkan di udara. Oleh karena itu, berat benda di dalam zat cair disebut sebagai berat semu. Secara matematis, berat semu dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

wbf = berat benda di dalam fluida (N);

wu = berat benda di udara (N);

FA = gaya Archimedes (N);

ρb = massa jenis benda (kg/m3);

ρf= massa jenis fluida (kg/m3);

Vbf = volume benda tercelup (m3); dan

g = percepatan gravitasi (m/s2).

 

 

 

D.     Soal-soal

1.            Apakah yang dimaksud dengan fluida?

2.            Apakah kelebihan mesin dengan penggerak fluida?

3.            Sebutkan kekurangan mesin yang menggunkan fluida?

4.            Sebutkan jenis fluida yang sering dipakai dalam dunia teknik?

5.            Sebuah benda seberat 40 N diletakkan di atas meja. Jika luas alas penampang benda tersebut 20 cm2, maka besar tekanan yang diberikan benda tersebut terhadap meja adalah

 

Daftar pustaka

 

https://www.quipper.com/id/blog/mapel/fisika/hukum-archimedes/

https://www.studiobelajar.com/hukum-pascal/

http://sekitarkita0.blogspot.com/2018/07/pengertian-fluida-jenis-tekanan-kedalaman-fluida.html

 

PENANGANAN MATERIAL (Material Handling )

A.     Pengertian Penanganan Material

Pengertian Material Handling (Penanganan Bahan) dan 20 Prinsip Material Handling – Dalam proses produksi, bahan baku yang diterima dari pemasok akan dipindahkan dari tempat penyimpanan bahan baku ke tempat produksi untuk diolah menjadi barang jadi (produk jadi) yang kemudian barang jadi hasil produksi tersebut akan dipindahkan lagi ke gudang penyimpanan barang jadi (Finished Goods Store). Dari Gudang barang jadi selanjutnya akan dipindahkan lagi ke distributor untuk didistribusikan ke pelanggan. Pemindahan Bahan baku maupun barang jadi tersebut harus ditangani dengan baik dan efisien sehingga proses produksi dapat berjalan dengan lancar sesuai dengan yang direncanakan. Proses pemindahan bahan baku maupun barang jadi tersebut pada umumnya disebut dengan proses Material handling atau proses penanganan Bahan.

Jadi pada dasarnya, yang dimaksud dengan  Material Handling atau Penanganan Bahan adalah proses yang mencakup operasi dasar dalam pergerakan, perlindungan, penyimpanan dan pengendalian  bahan dan produk di seluruh pembuatan (manufaktur), pergudangan, distribusi, konsumsi  dan pembuangan (disposal). Proses Material Handling atau Penanganan Bahan ini sangat penting karena semua bahan dan produk harus ditangani dengan baik sehingga dapat mencapai tujuannya dengan aman dan juga untuk menjaga kondisi dan kualitas bahan-bahan yang ditangani tersebut. Sebagai suatu proses, Material Handling atau Penanganan Bahan menggabungkan berbagai peralatan manual, semi-otomatis ataupun otomatis dengan sistem-sistem yang dapat mendukung kelancaran fungsi rantai pasokan (supply chain) dan logistik.

B.     Tujuan Material Handling (Penanganan Bahan)

Berikut ini adalah tujuan Material Handling atau Penangan Bahan dalam Manajemen Operasi dan Produksi.

1.       Meminimalkan biaya-biaya Penanganan Material.

2.       Meminimalkan gangguan dan penundaan dengan menyediakan bahan yang diperlukan pada waktu yang tepat dan jumlah yang tepat juga.

3.       Meningkatkan kapasitas produktif dari fasilitas produksi dengan pemanfaatan kapasitas yang efektif dan meningkatkan produktivitas.

4.       Menjaga keamanan dalam penanganan material/bahan melalui perbaikan kerja.

5.       Pencegahan kerusakan pada material atau bahan yang ditangani.

6.       Mengurangi biaya-biaya yang berkaitan dengan Persediaan (Inventory)

C.      Peralatan-Peralatan Penanganan Bahan (Material Handling Equipments)

Pada umumnya, Peralatan penanganan bahan atau Material Handling Equipments dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori yaitu Peralatan Jalur Tetap dan Peralatan Jalur Variabel.

·         Peralatan Jalur Tetap (Fixed Path Equipment), Peralatan Jalur Tetap atau Fixed Path Equipments adalah Peralatan yang bergerak di jalur tetap seperti Conveyor, perangkat monorail dan peralatan peluncuran.

·         Peralatan Jalur Variabel (Variable Path Equipment), Peralatan Jalur Variabel atau Variable Path Equipment Peralatan bergerak yang tidak memiliki batasan dalam arah gerak. Peralatan tersebut diantaranya seperti Truk, forklift, Crane dan traktor.

Selain digolongkan menjadi Fixed Path (Jalur Tetap) and Variable Path (Jalur Variabel), Peralatan-peralatan Penanganan Material juga dapat diklasifikasikan menjadi 3 kategori utama yaitu :

1.    Conveyor

Conveyor atau Konveyor digunakan untuk mengantarkan material atau bahan dari 2 titik tempat kerja yang tetap. Conveyor biasanya digunakan di operasional produksi yang terus-menerus atau produksi massal. Terdapat beberapa jenis conveyor yaitu conveyor roller, conveyor roda dan conveyor sabuk. Keputusan untuk menggunakan Conveyor harus dipertimbangkan dengan baik dan hati-hati karena biaya pemasangan conveyor cukup tinggi dan juga kurang fleksibel.

2.    Truk Industri (Peralatan Mobil)

Truk Industri lebih fleksibel jika dibandingkan dengan Conveyor karena dapat bergerak di antara berbagai titik dan tidak secara permenen diletakan di tempat yang tetap. Truk Industri ini cocok untuk produksi intermitten dan untuk menangani bahan dengan berbagai ukuran dan bentuk. Jenis-jenis truk industi diantaranya seperti truk industri yang didorong dengan tenaga manusia , tenaga listrik maupun tenaga mesin (dengan bahan bakar minyak).

3.    Crane dan Hoist (Derek dan Kerekan)

Crane (Derek) adalah sejenis mesin yang umumnya dilengkapi dengan tali pengangkat, tali kawat atau rantai. Crane dapat mengangkat dan menurunkan bahan secara vertikal, kemudian memindahkannya secara horizontal sehingga banyak digunakan untuk mengangkat benda berat dan memindahkannya ke tempat lain. Hoist (Kerekan) adalah alat yang digunakan untuk mengangkat dan menurunkan beban melalui drum atau roda angkat di sekitar tali atau rantai yang dibungkus. Seiring dengan perkembangannya, saat ini terdapat Hoist yang dioperasikan secara manual maupun yang dioperasikan oleh tenaga listrik. Hoist biasanya digunakan dalam ruangan (indoor) sedangkan Crane (Krane) banyak digunakan di luar ruangan (outdoor). Crane dan Hoist ini dapat digunakan di produksi yang sifatnya intermittent (putus-putus) ataupun Continue (terus-menerus).

D.     Soal latihan

1.       Apakah yang dimaksud dengan penanganan material?

2.       Peralatan apa saja yang biasanya digunakan dalam penanganan material yang melebihi kekuatan manusia pada umumnya?

3.       Gambarkanlah contoh dari crane?

4.       Apakah kelebihan dari crane?

5.       Gambarkanlah contoh dari lifting?

6.       Apakah kelebihan dari lifting?

7.       Gambarkanlah contoh dari hand stacker?

8.       Apakah kelebihan dari hand stacker?

9.       Gambarkanlah contoh dari conveyor beserta bagian-bagiannya?

10.   Apakah kelebihan dari penggunaan konveyor?

 

Daftar Pustaka

https://ilmumanajemenindustri.com/pengertian-material-handling-penanganan-bahan-20-prinsip-material-handling/

https://ilmumanajemenindustri.com/peralatan-penanganan-bahan-material-handling-equipments/