Aplikasi Ilmu Fisika Dalam Teknik Sepeda Motor
Mempelajari sepeda motor juga memerlukan perhitungan fisika, beberapa besaran ukuran dipakai di bidang ini. Perhitungan fisika diperlukan untuk mengetahui : kapasitas mesin, volume silinder, perbandingan kompresi, kecepatan piston, torsi, tenaga, korelasi antara mesin dan kecepatan motor pada tiap posisi gigi dan daya dorong roda belakang dari sepeda motor, dll.
Kapasitas Mesin
Kapasitas mesin ditunjukkan oleh volume yang terbentuk pada saat piston bergerak keatas dari TMB (Titik Modar Bawah)/BDC (Bottom Dead Center) ke TMA (Titik Modar Atas)/TDC (Top Dead Center), disebut juga sebagai volume langkah. Volume langkah dihitung dalam satuan cc (cm3/cm cubic). Rumus untuk menghitungnya adalah :
Contoh soal:
Brosur motor Suzuki Smash memuat data diameter silindernya 53,5 mm dengan langkah piston 48,8 mm, tentukan volume langkahnya.
Penyelesaian :
Diketahui : D = 53,5 mm
S = 48,8 mm
Phi = 3,14
Ditanya Volume langkah ?
Jawab :
Jadi volume langkah dari motor Suzuki Smash tersebut adalah 109, 7 cc
dibulatkan menjadi 110 cc.
Volume Ruang Bakar
Volume ruang bakar adalah volume dari ruangan yang terbentuk antara kepala silinder dan kepala piston yang mencapai TMA. Dilambangkan dengan Vc (Volume compressi)
Volume Silinder
Volume silinder adalah jumlah total dari pertambahan antara volume langkah dengan volume ruang bakar.
Rumusnya : Vs = Vl + Vc
Keterangan :
Vs= Volume silinder (cc)
Vl = Volume langkah (cc)
Vc= Volume ruang bakar (cc)
Perbandingan Kompresi
Perbandingan kompresi adalah perbandingan volume silinder dengan volume kompresinya. Perbandingan kompresi berkaitan dengan volume langkah. Bila dinyatakan dalam suatu rumus maka :
Besarnya perbandingan kompresi untuk sepeda motor jenis touring berkisar antara 8 : 1 dan 9 : 1. Ini artinya selama langkah kompresi muatan yang ada di atas piston dimampatkan 8 kali lipat dari volume terakhirnya. Makin tinggi perbandingan kompresi, maka makin tinggi tekanan dan temperatur akhir kompresi.
Efisiensi Bahan Bakar dan Efisiensi Panas
Nilai kalor (panas) bahan bakar perlu kita ketahui, agar neraca kalor dari motor dapat dibuat. Efisiensi atau tidak kerjanya suatu motor, ditinjau atas dasar nilai kalor bahan bakarnya. Nilai kalor mempunyai hubungan dengan berat jenis. Pada umumnya makin tinggi berat jenis maka makin rendah nilai kalornya. Pembakaran dapat berlangsung
dengan sempurna, tetapi juga dapat tidak sempurna.
Pembakaran yang kurang sempurna dapat berakibat :
1. Kerugian panas dalam motor menjadi besar, sehingga efisiensi motor menjadi turun, usaha dari motor menjadi turun pula pada penggunaan bahan bakar yang tetap.
2. Sisa pembakaran dapat menyebabkan pegas-pegas piston melekat pada alurnya, sehingga ia tidak berfungsi lagi sebagai pegas torak.
3. Sisa pembakaran dapat pula melekat pada lubang pembuangan antara katup dan dudukannya, terutama pada katup buang, sehingga katup tidak dapat menutup dengan rapat.
4. Sisa pembakaran yang telah menjadi keras yang melekat antara piston dan dinding silinder, menghalangi pelumasan, sehingga piston dan silinder mudah aus.
Efisiensi bahan bakar dan efisiensi panas sangat menentukan bagi efisiensi motor itu sendiri. Masing-masing motor mempunyai efisiensi yang berbeda.
Kecepatan Piston
Sewaktu mesin berputar, kecepatan Piston di TMA dan TMB adalah nol dan pada bagian tengah lebih cepat, oleh karenanya kecepatan piston diambil rata � rata.
Dengan rumus sbb :
V = Kecepatan Piston rata-rata
L = Langkah (m).
N = Putaran mesin (rpm).
Dari TMB, piston akan bergerak kembali keatas karena putaran poros engkol, dengan demikian pada 2x gerakan piston, akan menghasilkan 1 putaran poros engkol, jika poros engkol membuat N putaran, maka piston bergerak 2LN. Karena dinyatakan dalam detik maka dibagi 60.
Torsi
Torsi = gaya x jarak
Gaya tekan putar pada bagian yang berputar disebut Torsi, sepeda motor digerakan oleh torsi dari crankshaft. Makin banyak jumlah gigi pada roda gigi, makin besar torsi yang terjadi. Sehingga kecepatan direduksi menjadi separuhnya.
Keadaan Didalam Mesin
Torsi Maksimum
Besarnya Torsi maksimum setiap sepeda motor berbeda-beda. Ketika sepeda motor bekerja dengan torsi maximum, gaya gerak roda belakang juga maximum. Semakin besar torsinya, semakin besar tenaga sepeda motor tersebut. Besarnya torsi biasanya dicantumkan dalam data spesifikasi teknik, buku pedoman servis atau dalam brosur pemasaran suatu produk motor.
Tenaga (Horse Power)
Kerja rata-rata diukur berdasarkan tenaga akhir (Torsi dari crankshaft menggerakan sepeda motor, tapi ini hanya gaya untuk menggerakan sepeda motor dan kecepatan yang menggerakan sepeda motor tidak diperhitungkan. Tenaga adalah kecepatan yang menimbulkan kerja).