Statika adalah ilmu tentang metode untuk mengukur gaya interaksi antar benda. Kekuatan-kekuatan ini bertanggung jawab untuk menjaga keseimbangan, menggerakkan tubuh atau mengubah bentuknya. Dalam kehidupan sehari-hari, Anda dapat melihat banyak contoh berbeda setiap hari. Perubahan gerakan dan bentuk sangat penting untuk fungsionalitas objek buatan manusia dan alam.
Konsep statika
Dasar statika diletakkan lebih dari 2200 tahun yang lalu, ketika ahli matematika Yunani kuno Archimedes dan ilmuwan lain pada waktu itu mempelajari sifat-sifat penguatan dan menciptakan mekanisme sederhana seperti tuas dan poros. Statika adalah cabang mekanika yang mempelajari gaya-gaya yang bekerja pada benda yang diam dalam keadaan setimbang.
Ini adalah cabang fisika yang memungkinkan prosedur analitis dan grafis yang diperlukan untuk mengidentifikasi dan menggambarkan gaya yang tidak diketahui ini. Bagian "statika" (fisika) memainkan peran penting dalam banyak cabang teknik, mekanik,sipil, penerbangan dan bioteknologi, yang menangani berbagai efek kekuatan. Ketika tubuh dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan yang seragam, maka kita berbicara tentang bidang fisika ini. Statika adalah ilmu yang mempelajari keseimbangan tubuh.
Metode dan hasil cabang ilmu ini telah terbukti sangat berguna dalam desain bangunan, jembatan dan bendungan, serta derek dan perangkat mekanis serupa lainnya. Untuk dapat menghitung dimensi struktur dan peralatan tersebut, arsitek dan insinyur harus terlebih dahulu menentukan gaya yang bekerja pada bagian yang saling berhubungan.
Aksioma statika
Statika adalah cabang fisika yang mempelajari kondisi di mana sistem mekanis dan lainnya tetap dalam keadaan tertentu yang tidak berubah seiring waktu. Bagian fisika ini didasarkan pada lima aksioma dasar:
1. Sebuah benda tegar berada dalam keadaan setimbang statis jika dua gaya dengan intensitas yang sama bekerja padanya, terletak pada garis aksi yang sama dan diarahkan ke arah yang berlawanan sepanjang garis yang sama.
2. Benda tegar akan tetap dalam keadaan statis sampai dipengaruhi oleh gaya luar atau sistem gaya.
3. Resultan dari dua gaya yang bekerja pada titik material yang sama sama dengan jumlah vektor kedua gaya tersebut. Aksioma ini mematuhi prinsip penjumlahan vektor.
4. Dua benda yang berinteraksi bereaksi satu sama lain dengan dua gaya dengan intensitas yang sama dalam arah yang berlawanan di sepanjang garis aksi yang sama. Iniaksioma juga disebut prinsip aksi dan reaksi.
5. Jika tubuh yang dapat dideformasi berada dalam keadaan keseimbangan statis, maka tidak akan terganggu jika tubuh fisik tetap dalam keadaan padat. Aksioma ini juga disebut prinsip solidifikasi.
Mekanika dan bagian-bagiannya
Fisika dalam bahasa Yunani (physikos - "alami" dan "physis" - "nature") secara harfiah berarti ilmu yang berhubungan dengan alam. Ini mencakup semua hukum dan sifat materi yang diketahui, serta gaya yang bekerja padanya, termasuk gravitasi, panas, cahaya, magnet, listrik, dan gaya lain yang dapat mengubah karakteristik dasar benda. Salah satu cabang ilmu pengetahuan adalah mekanika, yang mencakup subbagian penting seperti statika dan dinamika, serta kinematika.
Mekanika adalah cabang fisika yang mempelajari gaya, benda atau benda yang diam atau bergerak. Ini adalah salah satu entitas terbesar di bidang sains dan teknologi. Tugas dalam statika termasuk studi tentang keadaan benda di bawah pengaruh berbagai kekuatan. Kinematika adalah cabang ilmu fisika (mekanika) yang mempelajari gerakan benda, tanpa memperhatikan gaya yang menyebabkan gerakan tersebut.
Mekanika teoretis: statika
Mekanika adalah ilmu fisika yang mempelajari perilaku benda di bawah aksi gaya. Ada 3 kategori mekanika: benda tegar mutlak, benda yang dapat dideformasi dan benda cair. Benda tegar adalah benda yang tidak berubah bentuk karena pengaruhpasukan. Mekanika teoretis (statika - bagian dari mekanika benda yang benar-benar kaku) juga mencakup dinamika, yang, pada gilirannya, dibagi menjadi kinematika dan kinetika.
Mekanika benda yang dapat dideformasi berhubungan dengan distribusi gaya di dalam benda dan deformasi yang dihasilkan. Kekuatan internal ini menyebabkan tekanan tertentu dalam tubuh, yang pada akhirnya dapat menyebabkan perubahan pada materi itu sendiri. Masalah-masalah ini dipelajari dalam kursus kekuatan bahan.
Mekanika fluida adalah cabang mekanika yang berhubungan dengan distribusi gaya dalam cairan atau gas. Fluida banyak digunakan dalam bidang teknik. Mereka dapat diklasifikasikan sebagai inkompresibel atau kompresibel. Aplikasi termasuk hidrolika, aerospace dan banyak lagi.
Konsep dinamika
Dinamika berkaitan dengan kekuatan dan gerakan. Satu-satunya cara untuk mengubah gerakan tubuh adalah dengan menggunakan kekuatan. Selain gaya, dinamika mempelajari konsep fisika lainnya, antara lain: energi, momentum, tumbukan, pusat gravitasi, torsi, dan momen inersia.
Statis dan dinamis adalah keadaan yang sepenuhnya berlawanan. Dinamika adalah studi tentang benda-benda yang tidak dalam keseimbangan, dan percepatan terjadi. Kinetika adalah studi tentang gaya yang menyebabkan gerak, atau gaya yang dihasilkan dari gerak. Tidak seperti konsep seperti statika, kinematika adalah doktrin pergerakan benda, yang tidak memperhitungkan fakta bahwabagaimana gerakan itu dilakukan. Kadang-kadang disebut sebagai "geometri gerak".
Kinematika
Prinsip kinematika sering diterapkan untuk menganalisis penentuan posisi, kecepatan, dan percepatan di berbagai bagian peralatan selama pengoperasiannya. Kinematika mempertimbangkan gerak suatu titik, benda, dan sistem benda tanpa mempertimbangkan penyebab gerak. Gerak digambarkan oleh vektor besaran seperti perpindahan, kecepatan, dan percepatan bersama dengan indikasi kerangka acuan. Berbagai masalah dalam kinematika diselesaikan dengan menggunakan persamaan gerak.
Mekanika - statika: besaran pokok
Sejarah mekanika mencakup lebih dari satu abad. Prinsip dasar statika telah dikembangkan sejak lama. Semua jenis tuas, bidang miring, dan prinsip lainnya diperlukan selama peradaban awal untuk membangun, misalnya, struktur besar seperti piramida.
Besaran pokok dalam mekanika adalah panjang, waktu, massa, dan gaya. Tiga yang pertama disebut mutlak, tidak tergantung satu sama lain. Gaya bukanlah nilai mutlak karena berkaitan dengan massa dan perubahan kecepatan.
Panjang
Panjang adalah nilai yang digunakan untuk menggambarkan posisi suatu titik dalam ruang relatif terhadap titik lain. Jarak ini disebut satuan standar panjang. Satuan standar yang diterima secara umum untuk mengukur panjang adalah meter. Standar inidikembangkan dan ditingkatkan selama bertahun-tahun. Awalnya, itu adalah sepersepuluh juta bagian dari kuadran permukaan bumi, yang cukup sulit untuk diukur. Pada tanggal 20 Oktober 1983, meter didefinisikan sebagai panjang lintasan yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa dalam 1/299.792.458 detik.
Waktu
Waktu adalah interval tertentu antara dua peristiwa. Satuan waktu standar yang diterima secara umum adalah sekon. Yang kedua awalnya didefinisikan sebagai 1/86,4 dari periode rotasi rata-rata Bumi pada porosnya. Pada tahun 1956, definisi sekon ditingkatkan menjadi 1/31.556 waktu yang dibutuhkan Bumi untuk menyelesaikan satu revolusi mengelilingi Matahari.
Misa
Massa adalah sifat materi. Ini dapat dianggap sebagai jumlah materi yang terkandung dalam tubuh. Kategori ini mendefinisikan efek gravitasi pada tubuh dan resistensi terhadap perubahan gerakan. Tahanan terhadap perubahan gerak ini disebut inersia, yang merupakan hasil dari massa benda. Satuan massa yang diterima secara umum adalah kilogram.
Kekuatan
Gaya adalah satuan turunan, tetapi merupakan satuan yang sangat penting dalam studi mekanika. Hal ini sering didefinisikan sebagai tindakan dari satu tubuh pada yang lain, dan mungkin atau mungkin bukan hasil dari kontak langsung antara tubuh. Gaya gravitasi dan elektromagnetik adalah contoh dari hasil tumbukan tersebut. Ada dua prinsip pengaruh, kekuatan yang cenderung mengubah gerakan sistem dan yang cenderungdeformasi. Satuan dasar gaya adalah Newton dalam sistem SI dan pound dalam sistem Inggris.
Persamaan kesetimbangan
Statis artinya benda yang dimaksud benar-benar padat. Jumlah semua gaya yang bekerja pada benda yang diam harus sama dengan nol, yaitu gaya yang terlibat saling menyeimbangkan dan tidak boleh ada kecenderungan gaya yang mampu memutar benda di sekitar sumbu apa pun. Kondisi ini tidak bergantung satu sama lain, dan ekspresinya dalam bentuk matematis membentuk apa yang disebut persamaan kesetimbangan.
Ada tiga persamaan kesetimbangan, dan karena itu hanya tiga gaya yang tidak diketahui yang dapat dihitung. Jika ada lebih dari tiga gaya yang tidak diketahui, berarti ada lebih banyak komponen dalam struktur atau mesin daripada yang dibutuhkan untuk menopang beban tertentu, atau ada lebih banyak batasan daripada yang diperlukan untuk menjaga tubuh agar tidak bergerak.
Komponen atau kendala yang tidak perlu seperti itu disebut redundan (misalnya, meja dengan empat kaki memiliki satu redundan), dan sistem gaya statis tak tentu. Jumlah persamaan yang tersedia dalam statika terbatas, karena setiap benda tegar tetap kokoh dalam kondisi apa pun, terlepas dari bentuk dan ukurannya.
