Back to the topics list

mekanika klasik

Pengantar Mekanika Klasik

Mekanika Klasik adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang gerak suatu benda dan gaya-gaya yang bekerja padanya. Ini adalah fondasi yang mendasari banyak bidang fisika lainnya, seperti termodinamika, listrik, dan magnet. Mekanika klasik sendiri dapat dibagi menjadi dua bidang utama: kinematika , yang berfokus pada deskripsi gerak tanpa mempertimbangkan penyebabnya, dan dinamika , yang berkaitan dengan gaya dan mengapa benda bergerak seperti itu.

Memahami Gerak

Gerak adalah perubahan kedudukan suatu benda terhadap waktu. Jenis gerak yang paling sederhana adalah gerak linier , dimana suatu benda bergerak lurus lurus. Besaran utama yang digunakan untuk mendeskripsikan gerak adalah perpindahan , kecepatan , dan percepatan .

• Perpindahan ( \(\vec{d}\) ) adalah perubahan kedudukan suatu benda. Besaran ini termasuk besaran vektor, artinya mempunyai besar dan arah.
• Kecepatan ( \(\vec{v}\) ) adalah laju perubahan perpindahan terhadap waktu. Ini juga merupakan besaran vektor. Rumusnya diberikan oleh \(\vec{v} = \frac{\Delta \vec{d}}{\Delta t}\) , dengan \(\Delta t\) adalah interval waktu.
• Percepatan ( \(\vec{a}\) ) adalah laju perubahan kecepatan terhadap waktu, besaran vektor lainnya. Rumus percepatan adalah \(\vec{a} = \frac{\Delta \vec{v}}{\Delta t}\) .

Misalnya, jika sebuah mobil berakselerasi lurus dari keadaan diam hingga 60 km/jam dalam waktu 5 detik, percepatannya dapat dihitung menggunakan rumus percepatan. Dengan asumsi percepatan seragam:

• Kecepatan awal, \(\vec{v}_0 = 0\) km/jam
• Kecepatan akhir, \(\vec{v} = 60\) km/jam
• Interval waktu, \(\Delta t = 5\) s

Kita perlu mengubah kecepatan menjadi m/s sebelum menghitung. \(60\) km/jam = \(16.67\) m/s. Oleh karena itu, \(\vec{a} = \frac{16.67 - 0}{5} = 3.33\) m/s \(^2\) .

Hukum Gerak Newton

Hukum Gerak Newton adalah prinsip dasar dinamika dan menjadi dasar mekanika klasik.

1. Hukum Pertama (Hukum Inersia) : Suatu benda akan tetap diam atau bergerak beraturan pada garis lurus kecuali ada gaya luar yang bekerja pada benda tersebut.
2. Hukum Kedua : Gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan massa benda dikalikan percepatannya ( \(\vec{F} = m\vec{a}\) ). Hukum ini memperkenalkan konsep gaya sebagai penyebab percepatan.
3. Hukum Ketiga : Untuk setiap aksi, ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah.

Misalnya, jika Anda mendorong kereta belanja dengan suatu gaya, maka kereta tersebut mengalami percepatan. Gaya yang diterapkan pada kereta dan percepatan kereta dihubungkan dengan hukum kedua Newton. Semakin berat gerobaknya, semakin besar pula gaya yang perlu Anda berikan untuk mencapai percepatan yang sama.

Hukum Konservasi dalam Mekanika

Hukum konservasi memainkan peran penting dalam memahami perilaku sistem fisik.

• Konservasi Energi : Total energi dalam sistem terisolasi tetap konstan sepanjang waktu. Energi dapat berpindah dari satu bentuk ke bentuk lainnya tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.
• Kekekalan Momentum : Momentum total suatu sistem benda tertutup tetap konstan sepanjang waktu, asalkan tidak ada gaya luar yang bekerja padanya. Momentum adalah hasil kali massa dan kecepatan ( \(\vec{p} = m\vec{v}\) .

Prinsip-prinsip ini penting untuk menyelesaikan masalah dalam mekanika klasik, seperti tumbukan antar benda atau pergerakan planet di tata surya.

Penerapan Mekanika Klasik

Mekanika klasik memiliki penerapan yang luas di berbagai bidang. Beberapa contohnya adalah:

• Memprediksi orbit planet dan satelit.
• Merancang kendaraan dan struktur untuk menahan gaya dan gerakan.
• Memahami aliran zat cair dan gas (dinamika fluida).

Melalui mekanika klasik, kita dapat memahami bagaimana benda bergerak dan berinteraksi dengan gaya dalam kehidupan sehari-hari dan dalam masalah teknik dan ilmiah yang kompleks.