The paling berkembang dan terkenal cabang mekanika yang statika, dinamika atau kinetika, dan kinematika. Bersama-sama mereka membentuk wilayah ilmu yang berkaitan dengan perilaku entitas tubuh pada saat didorong oleh kekuatan atau tanah longsor.
Demikian pula, mekanika mempelajari konsekuensi entitas tubuh di lingkungannya. Disiplin ilmiah berasal dari Yunani kuno dengan tulisan Aristoteles dan Archimedes.
Selama periode modern awal, ilmuwan terkenal seperti Isaac Newton dan Galileo Galilei mendirikan apa yang sekarang dikenal sebagai mekanika klasik.
Ini adalah cabang fisika klasik yang berurusan dengan atom yang tidak bergerak atau yang mengendap dengan lambat, pada kecepatan yang ternyata kurang dari kecepatan cahaya.
Secara historis, mekanika klasik datang lebih dulu, sedangkan mekanika kuantum adalah penemuan yang relatif baru.
Mekanika klasik berasal dari hukum gerak Isaac Newton sementara mekanika kuantum ditemukan pada awal abad ke-20.
Pentingnya mekanika terletak pada kenyataan bahwa, apakah itu klasik atau kuantum, ia merupakan pengetahuan paling pasti yang ada tentang alam fisik dan secara khusus telah dilihat sebagai model untuk apa yang disebut ilmu eksakta seperti matematika, fisika, kimia dan biologi.
Cabang utama mekanik
Mekanika memiliki banyak kegunaan di dunia modern. Bidang studinya yang beragam telah membuatnya melakukan diversifikasi untuk mencakup pemahaman tentang tema berbeda yang mendasari disiplin ilmu lain. Inilah cabang utama dari mekanik.
Statis
Statika, dalam fisika, adalah cabang mekanika yang berhubungan dengan kekuatan yang bekerja dalam entitas tubuh yang tidak bergerak dalam kondisi kesetimbangan.
Fondasinya didirikan lebih dari 2.200 tahun yang lalu oleh matematikawan Yunani kuno Archimedes dan lainnya, sambil mempelajari karakteristik penguatan gaya dari mesin sederhana seperti tuas dan poros.
Metode dan hasil ilmu statika telah terbukti sangat berguna dalam desain bangunan, jembatan, dan bendungan, serta crane dan perangkat mekanis serupa lainnya.
Untuk menghitung dimensi struktur dan mesin seperti itu, arsitek dan insinyur harus terlebih dahulu menentukan kekuatan yang terlibat dalam bagian yang saling berhubungan.
- Statika menyediakan prosedur analitis dan grafis yang diperlukan untuk mengidentifikasi dan mendeskripsikan gaya yang tidak diketahui ini.
- Statika mengasumsikan bahwa benda yang berhubungan dengannya sangat kaku.
- Dia juga berpendapat bahwa penambahan semua kekuatan yang beroperasi pada entitas diam harus nol dan tidak boleh ada kecenderungan gaya untuk memutar benda pada sumbu apa pun.
Ketiga kondisi ini tidak bergantung satu sama lain dan ekspresinya dalam bentuk matematika mencakup persamaan kesetimbangan. Ada tiga persamaan, jadi hanya tiga gaya yang tidak diketahui yang dapat dihitung.
Jika ada lebih dari tiga gaya yang tidak diketahui, itu berarti ada lebih banyak komponen dalam struktur atau mesin yang diperlukan untuk menopang beban yang diterapkan atau ada lebih banyak batasan daripada yang diperlukan untuk mencegah tubuh bergerak.
Komponen atau batasan yang tidak perlu seperti itu disebut redundan (misalnya, tabel dengan empat kaki memiliki satu kaki redundan) dan metode gaya dikatakan tidak dapat ditentukan secara statis.
Dinamis atau kinetik
Dinamika adalah cabang ilmu fisika dan bagian dari mekanika yang mendominasi studi tentang pergerakan benda material dalam hubungannya dengan faktor fisik yang mempengaruhinya: gaya, massa, momentum, energi.
Kinetika merupakan cabang dari mekanika klasik yang mengacu pada pengaruh gaya dan pasangan terhadap pergerakan benda bermassa.
Penulis yang menggunakan istilah "kinetika" menerapkan dinamika pada mekanika benda bergerak klasik. Ini berbeda dengan statis, yang mengacu pada benda diam, dalam kondisi ekuilibrium.
Termasuk dalam dinamika atau kinetika adalah uraian tentang gerak dari segi posisi, kecepatan dan percepatan, terlepas dari pengaruh gaya, torsi dan massa.
Penulis yang tidak menggunakan istilah kinetika membagi mekanika klasik menjadi kinematika dan dinamika, termasuk statika sebagai kasus khusus dinamika di mana penambahan gaya dan jumlah pasangan sama dengan nol.
Anda mungkin tertarik dengan 10 Contoh Energi Kinetik dalam Kehidupan Sehari-hari.
Kinematika
Kinematika adalah cabang fisika dan bagian dari mekanika klasik yang terkait dengan kemungkinan pergerakan secara geometris dari suatu benda atau sistem benda tanpa mempertimbangkan gaya yang terlibat, yaitu sebab dan akibat dari gerakan tersebut.
Kinematika bertujuan untuk memberikan gambaran tentang posisi spasial benda atau sistem partikel material, kecepatan gerak partikel (kecepatan), dan laju perubahan kecepatan (percepatan).
Ketika gaya kausal tidak diperhitungkan, deskripsi gerak hanya dimungkinkan untuk partikel yang memiliki gerak terbatas, yaitu yang bergerak di jalur tertentu. Dalam gerakan tidak terbatas atau bebas, gaya menentukan bentuk jalur.
Untuk partikel yang bergerak di sepanjang jalur lurus, daftar posisi dan waktu yang sesuai akan menjadi skema yang sesuai untuk menggambarkan gerakan partikel.
Penjelasan berkelanjutan akan membutuhkan rumus matematika yang mengungkapkan posisi dalam istilah waktu.
Ketika sebuah partikel bergerak di jalur melengkung, deskripsi posisinya menjadi lebih rumit dan membutuhkan dua atau tiga dimensi.
Dalam kasus seperti itu, deskripsi kontinu dalam bentuk grafik tunggal atau rumus matematika tidak memungkinkan.
Posisi sebuah partikel yang bergerak di atas lingkaran, misalnya, dapat dijelaskan dengan jari-jari lingkaran yang berputar, seperti jari-jari roda dengan satu ujung tetap di tengah lingkaran dan ujung lainnya menempel pada partikel.
Jari-jari rotasi dikenal sebagai vektor posisi untuk partikel, dan jika sudut antara itu dan jari-jari tetap dikenal sebagai fungsi waktu, besaran kecepatan dan percepatan partikel dapat dihitung.
Namun, kecepatan dan percepatan memiliki arah dan besaran. Kecepatan selalu bersinggungan dengan lintasan, sedangkan percepatan memiliki dua komponen, satu bersinggungan dengan jalur dan yang lainnya tegak lurus dengan garis singgung.
Referensi
- Bir, FP & Johnston Jr, ER (1992). Statika dan Mekanika Material. McGraw-Hill, Inc.
- Dugas, Rene. Sejarah Mekanika Klasik. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, hal 19.
- David L. Goodstein. (2015). Mekanika. 04 Agustus 2017, dari Encyclopædia Britannica, inc. Situs web: britannica.com.
- Editor Encyclopædia Britannica. (2013). Kinematika. 04 Agustus 2017, dari Encyclopædia Britannica, inc. Situs web: britannica.com.
- Editor Encyclopædia Britannica. (2016). Kinetika. 04 Agustus 2017, dari Encyclopædia Britannica, inc. Situs web: britannica.com.
- Editor Encyclopædia Britannica. (2014). Statika. 04 Agustus 2017, dari Encyclopædia Britannica, inc. Situs web: britannica.com.
- Rana, NC, dan Joag, PS Klasik Mekanika. West Petal Nagar, New Delhi. Tata McGraw-Hill, 1991, hal 6.