SIFAT-SIFAT MEKANIS BAHAN PERTANIAN

Hampir pada semua tahapan teknologi proses (penaburan benih, penanaman, pemanenan, dll.) produk pertanian terbuka terhadap efek mekanis (gaya). Suatu gaya, biasanya selalu diikuti oleh suatu perubahan bentuk atau deformasi. Gaya yang bekerja pada bahan bisa harus cukup besar (untuk pemotongan, penyayatan, penekanan, dll.) atau sekecil-kecilnya untuk menghindari kerusakan (pemanenan sayuran dan buah-buahan, perontogan biji-bijian, dll.). Untuk mengoptimalkan kinerja gaya-gaya pada bahan, maka pengetahuan tentang kekuatan mekanis produk (tekan, tarik dan geser) menjadi sangat penting.

Kebanyakan produk pertanian bersifat viskoelastis, yaitu berkelakuan berbeda-beda terhadap pengaruh tarikan atau tekanan yang tetap, dan pembebanan dinamis yang berubah-ubah atau vibrasi. Dengan mengetahui kelakuan produk maka akan memungkinkan untuk menentukan, misalnya apakah sesuatu bahan lebih baik diberi perlakuan geser . Jenis gaya yang berbeda juga berpengaruh terhadap kebutuhan dayanya, daya yang diperlukan untuk pemadatan suatu bahan berlainan tergantung apakah digunakan gaya dinamis atau statis.

Pada bahan-bahan viskoelastis deformas bahani tergantung pada waktu, seperti misalnya pada fenomena rayapan. Modulus elastisitas tidak konstan, tetapi turun dengan deformasi dan naik selama pemampatan.

Pada bahan-bahan ‘borongan’ (bulk) kemampuan untuk dimampatkan (compressability), karakteristik pemuaian (expansion characteristic), sudut gesek internal (internal friction angle) dan kohesi bahan mempunyai peran penting, karena mempengaruhi kondisi stress internal bahan, misalnya selama pengumpanan kedalam silo, selama penyimpanan dan selama pembongkaran.

Pemotongan bahan merupakan hasil dari kombinasi deformasi (dengan geser atau tekuk). Dalam praktek, disarankan untuk menentukan tahanan terhadap pemotongan sebagai salah satu sifat mekanis bahan sehingga daya pemotongan dapat ditentukan secara langsung. Pada banyak pekerjaan disain, pengetahuan tentang koefisien gesek statis dan dinamis juga sangat penting. Kondisi dinamis suatu bahan dan kondisi stressnya pada banyak kasus keduanya tergantung pada nilai koefisien gesek bahan.

Sifat aerodinamis dan hidrodinamis mempunyai peran penting dalam pengangkutan bahan secara pneumatic atau hidrolis, dalam pemisahan bahan asing, dan dalam aerasi tumpukan bahan berbentuk butiran (granuler). Sifat aerodinamis juga berhubungan dengan ukuran, bentuk dan kerapatan bahan.

Salah satu karakteristik penting dari bahan pertanian adalah kepekaannya terhadap luka dan kerusakan, yang tergantung pada karakteristik kekuatan dan sifat-sifat biologisnya. Terjadinya kerusakan harus diperhitungkan selama proses pemanenan, penanganan (handling), pengukuran dan pengangkutan bahan biji-bijian. Buah-buahan sangat peka terhadap pembebanan berulang (misal, vibrasi selama pengangkutan), karena teksturnya lekas menjadi lunak.

Beberapa bahan pertanian adalah berwujud cairan, dengan kekentalan tertentu, dengan sifat reologis yang menyimpang dari sifat cairan Newtonian. Misalnya pupuk cair, jus buah, campuran makanan ternak, bubur, dll. Proses pengangkutan untuk bahan-bahan tersebut, misalnya dengan system pipa, melibatkan banyak faktor. Pengetahuan terhadap sifat aliran yang relevan, seperti misalnya kekentalan dari bahan sangat membantu dalam perancangan system pipa yang optimal dan aman.

Faktor-faktor yang mempengaruhi deformasi dan rayapan pada suatu bahan pertanian dinamakan sifat reologis. Kajian tentang reologi berarti adalah deformasi dan rayapan bahan dengan efek waktu. Kelakuan bahan ditentukan berdasarkan tiga variabel yaitu: tegangan, deformasi atau regangan dan waktu.

Sifat-sifat mekanis bahan seperti tersebut diatas akan didiskusikan secara lengkap dalam bab-bab berikut. Sebelumnya mahasiswa diminta membuat grup-grup diskusi untuk membahas materi tentang sifat mekanis bahan ini.