IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
-
Upload
paul-coleman -
Category
Documents
-
view
279 -
download
3
Transcript of IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
1/25
RHEOLOGI BAHAN PADATDAN TEKSTUR
1. Konsep dasar rheologi
Rheologi :ilmu pengetahuan yang mempelajarideformasi dan aliran.
(Rheologi juga memperhatikan pengaruhwaktu pembebanan pada suatu benda)
Rheologi : sifat mekanis bahan yangdinyatakan berdasar tiga parameter yaitu
gaya, deformasi dan waktu.Contoh sifat rheologi bahan hasil pertanian :
elastisitas, viskositas dan viskoelastisitas
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
2/25
Rheologi
rheologi bahan padat (deformasi)
elastis plastis (inelastis)
rheologi zat cair (aliran)
zat cair plastis zat cair viskus
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
3/25
2. Stress dan deformasi
Benda dikenai gaya mengalami tegangan(Stress).
Stress menghasilkan deformasi (perubahanbentuk) atau strain.
Gaya F Stress = atau =
Area A
Perpanjangan L
Strain = atau =Panjang semula L
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
4/25
3. Perilaku Elatis
Benda padat ideal (Hookean) :- tidak berstruktur (tidak mempunyai atom)
- isotropik (sifatnya sama ke semua arah)
menghasilkan sifat : elastis
Bahan hasil pertanian hampir tidak ada
yang ideal.Bahan elastis dikenai berbagai gaya (beban)akan menghasilkan perpanjangan
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
5/25
Stress Beban
C C
A D A D
B B
0 Strain 0 Perpanjangan
(a) (b)
Hubungan stress-strain (a) dan beban-perpanjangan (b) pada bahan elastis
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
6/25
A = batas elastis bahan
OA = hub linier antara stress dan strain
bhn cepat kembali ke panjang semula bilabeban dilepas
AB = sedikit penambahan gaya perpanjanganbesar ~ bahan menjadi plastis
Transisi ditandai oleh Yield Point (BioyieldPoint)
deformasi permanen, meskipun tegangan
(gaya) dihilangkan. BC = gaya terus dinaikkan perpanjangan naik
cepat
C = mulai putus/pecah, gaya untuk memecah
sebesar gaya per unit area di titik C.
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
7/25
Dng cara tsb besar gaya untuk merusak bahandiketahui.
Pada posisi yield point bahan belum rusak, tetapi
struktur makro berubah (misalnya pemampatanpori).
Pada saat pecah : struktur selnya rusak
Bhn ulet :ada tegangan bertambah panjangsampai bts ttt di atas batas elastis dan akanmengalami deformasi plastis
Bhn rapuh: segera patah setelah batas elastis
Bhn keras : tahan deformasi (gaya besar strainkecil)
Bahan lunak: gaya besar strain besar
Bahan kuat: perlu gaya besar untuk pecah,
Bahan lemah: perlu sedikit gaya untuk pecah
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
8/25
3.1 Modulus Young (E) = moduluselastisitas
Modulus Young menyatakan kekerasan ataukekuatan bahan.
= stress/ strain
Stress = x strain
Bila pada gaya yang sama mempunyai nilai
modulus yang lebih besar deformasi bhn yg
terjadi lbh sedikit sehingga bahan lebih keras
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
9/25
3.2 Modulus Geser (G) = Modulusrigiditas
L
H
G = /tan Bila sudutnya kecil maka = tan , dimana
adalah sudut dalam radian, sehingga :
G = /
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
10/25
3.3 Rasio Poisson Benda ditarik atau ditekan lebar berubah
- Kompresi silinder diameter bertambah- Peregangan silinder diameter berkurang
Rasio Poisson : rasio kontraksi samping (sbg fraksidiameter) terhadap strain longitudinal.
d/D dL lateral strainp = = =e/L De longitudinal strain
d = deformasi D = diametere = perpanjangan L = panjang
p = 0,5 diregang/ditekan vol tetap
p = 0 ditekan diameternya tetap (struktur
hanya udr)
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
11/25
3.4 Modulus Kamba (K) Benda tenggelam di air terkena tekanan
karena penambahan kedalaman air
Sebaliknya bila gelembung udara naik ukurannya akan semakin besar
Deformasi karena tekanan hidrostatik darisemua arah disebut strain volumetrik(V/V)
Modulus kamba adalah rasio antara tekananhidrostatik dengan strain volumetrik.
Tekanan hidrostatik (Nm-2)K =
Strain volumetrik (V/V)
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
12/25
4 Perilaku Viskoelastis
Benda viskoelastis menunjukkan sifatelastisdan viskusbersama-sama
Bila tegangan geser dihilangkan daribenda viskoelastis strain tidak segeraturun menjadi 0 (nol)
(Catatan = pada benda elastis strainnyasegera mejadi 0)
Contoh dari bahan viskoelastis antaralain :adonan, keju, produk-produk gel dll
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
13/25
Deformasi Deformasi
beban lepas beban lepas
(a) Waktu (b) Waktu
Kurva deformasi untuk bahan elastis(a)
dan bahan viskoelastis (b)
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
14/25
4.1 Hubungan deformasi waktu
Bahan viskoelastis dikenai tegangan geser dngbesar tetap strain berubah dengan waktu,tegangan geser dihilangkan strain berubah:
Strain
C
D
B E
A
Waktu
Hubungan deformasi waktu untuk bahanviskoelastis
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
15/25
Saat beban mulai dikenakan terjadideformasi elastis cukup cepat (AB), diikuti
deformasi lambat (BC) Beban diambil terjadi pengembalian elastis
dengan cepat (CD), diikuti pengembalianlambat (DE)
Pada posisi E bahan tidak pernah kembali kekeadaan semula, tetapi terjadi deformasipermanen
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
16/25
4.2 Relaksasi Tegangan
Bahan dikenai tegangan geser, kemudian
tegangan dibiarkan relax pada strain tetap(dijaga konstan)
Pada strain tetap stress akan turun
Stress
Waktu
Hub stress &lama aplikasi pd strain tetap
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
17/25
Waktu relaksasi : waktu yg diperlukan
tegangan pada strain tetap untuk turunmencapai 1/e (e = 2,718.) dari harga semula(sekitar 36,8%)
Bila waktu ini berlebihan perlu dipikirkan
beberapa waktu relaksasi lain (mis 70-50%) Waktu relaksasi sebanding dengan /G
Bila waktu relaksasi:
- tinggi diasosiasikan gaya viskus lbh dominan- rendah gaya elastis lebih dominan.
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
18/25
4.3 Efek Weissenberg
Perilaku cairan pada tangki pengadukan
a = normal, b = viskoelastik
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
19/25
Cairan Newtonian diaduk dalam bejana
gerakan sirkuler menyebabkan pusaran Pada bahan viskoelastis gerakan sirkuler
merambat ke tangkai pengaduk sehinggamuncul Efek Weissenberg (lihat Gambar)
~ Hal ini disebabkan oleh gaya normal padasisi/sudut sebelah kanan terhadap gayaberputar, kemudian bereaksi pada bidang
horizontal.
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
20/25
5 Pengukuran tekstur secara obyektif
Tekstur pada bahan hasil pertanian mempunyai sensasi bermaca-macamtergantung komoditi
Tekstur pada buah akan berbeda dengan
tekstur biskuit, es krim atau margarin Tekstur dipengaruhi oleh sifat fisik dan kimia
Penilaian tekstur bisa dilakukan secara sensorismaupun menggunakan instrumen.
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
21/25
Pada pengukuran tekstur secara obyektif ada 2prinsip utama :
a. Menghitung gaya. Gaya yg diperlukan untuk menusuk,
memecah atau merubah bentuk dihitung
Bila alat ditekankan pada bahan pecah
irreversible atau terjadi aliran. Kedalamanpenetrasi dipertahankan, kemudian gayayang digunakan dicatat
b. Menghitung jarak
Bahan dikenai gaya konstan terjadideformasi, deformasi yang terbentuk dihitung
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
22/25
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
23/25
Kerucut diletakkan pada permukaan bahan &dilepaskan selama waktu ttt, dikelem & dihitungkedalaman penetrasinya
Kedalaman penetrasi tgt : berat kerucut dansudut, jenis bahan, suhu dan waktu
Pengukuran dilakukan bbrp kali agar representatif
Penetrometer sangat baik digunakan untukmenentukan yield bahan plastis.
g m
o=p2tan2(1/2c)
p = kedalaman penetrasi setelah 5 detik (m)
m = berat kerucut (kg)
c = sudut kerucut
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
24/25
5.2 Teksturometer umum
Didesain untuk simulasi pengunyahan
Bahan ditekan dua kali dengan menekanplungerpada jarak standar (biasanya 35 mm)dan gaya yang dipakai dihitung
Parameter utama yg diukur : kekerasan,kohesivitas, adhesivitas dan kerenyahan
-
7/22/2019 IV RHEOLOGI BAHAN PADAT DAN TEKSTUR.ppt
25/25
a
b
c
Respon teksturometer pada bahana= elastis sempurna b = retarded elasticity
c= rapuh dan mudah retak