Sebuah forklift memiliki berat 3500 lb dan membawa kontainer berbobot 800 lb. Ada dua roda depan dan dua roda belakang pada forklift. (a) Tentukan gaya kontak antara roda dan tanah. (b) Seberapa berat beban dapat diangkut sebelum forklift akan menyebabkan nungging? atau dengan kata lain berapa beban maksimum yang dapat diangkut forklif hingga tidak menyebabkan nungging, karena roda belakang terangkat (karena ini berbahaya)?

Gambar 1. Forklift dengan dimensinya

Penyelesaian:

Pendekatan:

Kita akan mencari gaya kontak roda dan beban maksimum forklift yang dapat dibawa sebelum forklif mengalami fenomena nungging. Kita berasumsi bahwa forklift adalah tidak bergerak. Kemudian kita gambarkan diagram benda bebas dengan kesepakatan tanda positif untuk gaya (ke atas) dan momen (berlawanan jarum jam). Telah diketahui massa forklift 3500-lb dan massa beban kontainer 800-lb yang masing-masing bekerja melalui pusat massa forklift dan kontainer.

Gaya (tidak diketahui) antara roda depan dan tanah dilambangkan dengan F, dan gaya (tidak diketahui) antara roda belakang dan tanah adalah R. Berikut adalah diagram benda bebas, dengan gaya-gaya aksi dan gaya-gaya reaksi pada roda pasangannya yakni 2F dan 2R.

Diketahui:

Massa Forklift (M) = 3500 lb

Massa Kontainer/ bebab (m) = 800 lb

Gambar 2. Diagram Benda Bebas

(a) Ada dua hal yang tidak diketahui (F dan R). Oleh karena itu, dua persamaan keseimbangan bebas diperlukan untuk menyelesaikan problem ini. Pertama kita menjumlahkan gaya ke arah vertikal,

Σ Fy = 0

- 800 lb - 3500 lb + 2F + 2R = 0
atau

F + R = 2150 lb

Persamaan kedua diperlukan untuk menentukan dua variabel yang tidak diketahui. Penjumlahan gaya dalam arah horizontal tidak akan memberikan informasi yang berguna; sehingga kita menggunakan persamaan keseimbangan momen. Lokasi manapun dapat dipilih sebagai titik pivot. Dengan memilih titik yang bertepatan dengan titik kontak roda depan, gaya F akan dengan mudah dihilangkan dari perhitungan.

Momen di titik A adalah

Σ Ma = 0

800 lb (24 in) - 3500 lb (42 in) + 2R (72 in) = 0

menghasilkan, R = 888 lb.

Di sini, gaya 800-lb dan gaya reaksi di roda belakang (2R) menghasilkan momen yang berlawanan arah jarum jam (positif) terhadap A, adapun bobot (gaya) forklift 3500-lb menghasilkan momen negatif. Dengan mensubstitusi harga R = 888 lb diatas ke dalam persamaan keseimbangan gaya vertikal, menghasilkan:
F + 888 lb = 2150 lb

F = 1262 lb

(b) Ketika forklift berada di ambang tumpuan roda depan, roda belakang baru saja kehilangan kontak dengan tanah, sehingga R = 0.

Kita nyatakan bobot (gaya berat) baru kontainer yang menyebabkan forklift nungging (roda belakang terangkat atau nungging) sebagai w. Persamaan keseimbangan momen roda depan adalah

(w) (24 in) - 3500 lb (42 in) = 0

w = 6125 lb

Jadi, forklift akan berada di ambang nungging (nyaris nungging, susah bahasanya) saat operator mencoba untuk mengangkat kontainer dengan bobot w = 6125 lb.

Diskusi
Sangat logis jika gaya roda depan lebih besar dari roda belakang, karena beban ada di depan. Jumlah gaya roda juga sama dengan berat gabungan forklift dan beban. Bobot yang besar dapat menyebabkan forklift nungging sehingga sudah seharusnya menjadi bagian dari desain forklift. Mari periksa kembali solusi bagian (a), kita dapat menentukan gaya roda depan tanpa harus mencari dan menemukan gaya yang dibawa oleh roda belakang. Kuncinya adalah menjumlahkan momen pada roda belakang di titik B. Gaya yang tidak diketahui, R melewati titik itu, yang tegak lurus dengan lengan tuas dengan panjang nol akan menyebabkan dieliminasi dalam perhitungan momen (karena perkalian antara R dengan 0 menghasilkan 0).

Persamaan keseimbangan momen yang dimaksud

Σ Mb = 0

800 lb (96 in) + (3500 lb) (30 in) - 2F (72 in) = 0

F = 1262 lb

Hanya dengan satu persamaan tanpa langkah yang melibatkan R. Pendek kata, dengan kecermatan memilih titik pivot momen, kita dapat mereduksi sejumlah perhitungan aljabar dengan secara langsung mengeliminasi gaya-gaya yang tak diketahui.

Kesimpulan: Nilai-nilai yang diperoleh adalah

Gaya-gaya (reaksi) pada roda, F = 1262 lb dan R = 888 lb

Gaya beban maksimum sebelum nungging: w = 6125 lb

Referensi: An Introduction of Mechanical Engineering, Jonathan Wickert & Kemper Lewis