17 A.
Dasar Dasar Mekanika Teknik
Desain mesin
termasuk didalamnya
pembuatan komponen
instrument logam, tidak lepas dari ilmu statika. Ilmu statika mempelajari tentang kekuatan material berdasarkan kombinasi tegangan dan regangan
baik dua dimensi maupun tiga dimensi. Dalam material tidak lepas dari gaya, tegangan dan regangan, karena dari hal tersebut dapat dicari
kekuatan dari bahan, seperti kekuatan tarik, bending dan puntir. Dalam bahasan ini akan diulas beberapa dasar dari statika.
Konsep dasar dari statika adalah kesetimbangan gaya-gaya yang bekerja pada suatu struktur.
Artinya semua gaya-gaya yang bekerja pada suatu struktur adalah dalam keadaan setimbang, baik struktur itu ditinjau secara keseluruhan maupun
sebagian.
1. Hukum Newton
Hukum I Newton : Bila resultan gaya yang bekerja pada suatu partikel sama dengan nol tidak ada gaya, maka partikel diam akan tetap diam dan
atau partikel bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan. Dikenal dengan Hukum Kelembaman
Hukum II Newton :Bila resultan gaya yang bekerja pada suatu partikel tidak sama dengan nol partikel tersebut akan memperoleh percepatan
sebanding dengan besarnya gaya resultan dan dalam arah yang sama dengan arah gaya resultan tersebut. Jika F diterapkan pada massa m, maka
berlaku: Σ F = m . a
Hukum III Newton : Gaya aksi dan reaksi antara benda yang berhubungan mempunyai besar dan garis aksi yang sama, tetapi arahnya
berlawanan. Aksi = Reaksi
2. Hukum Gravitasi Newton :
Dua partikel dengan massa M dan m akan saling tarik menarik yang sama dan
berlawanan dengan gaya F dan F’ , dimana besar F dinyatakan dengan :
18
3. Gaya
Gaya adalah sesuatu yang menyebabkan deformasi pada suatu struktur. Gaya mempunyai besaran dan arah, digambarkan dalam bentuk
vektor yang arahnya ditunjukkan dgn anak-panah, sedangkan panjang vektor digunakan untuk menunjukkan besarannya.
Gaya adalah besaran yang bertendensi mendorongmerubah bentuk objek yang dikenakan dalam
arah gaya tersebut bekerja. Sebagai sebuah vektor, gaya mempunyai tiga karakteristik, yaitu besarnya, arahnya dan juga titiklokasi bekerjanya yang
biasanya direpresentasikan garis bertanda panah seperti terlihat pada gambar dibawah ini. Titik aplikasi bisa direpresentasikan oleh pangkal atau
ujungkepala dari gambar anak panah.
Gambar 2.2 Gaya sebagai sebuah vektor
Artinya jika satu atau lebih dari tiga karakteristik ini dirubah, maka efeknya terhadap objek yang dikenakan gaya tersebut akan berubah juga. Besarnya
19
gaya jelas pengaruhnya. Sebagai contoh, kalau kita berusaha mendorong mobil yang relative besar sendirian, kemungkinan besar mobil tidak
bergerak karena gaya yang kita berikan ke mobil tidak cukup besar. Tetapi jika kita minta bantuan dua orang lagi untuk membantu mendorong mobil,
maka besar kemungkinan mobil bisa didorong oleh tiga orang tersebut karena gaya yang ditimbulkan oleh ketiga orang tersebut lebih besar
dibandingkan dengan gaya yang dihasilkan oleh satu orang. Arah dari gaya jelas mempunyai efek terhadap benda yang dikenai gaya tersebut seperti
terlihat pada gambar dibawah ini dimana sebuah gaya diaplikasikan terhadap sebuah peti dalam dua arah berbeda, horisontal dan
vertikal. Walaupun kedua gaya tersebut mempunyai besar dan titik aplikasi yang sama, akan tetapi reaksi peti tersebut terhadap gaya horisontal akan
berbeda jika dibandingkan dengan reaksi terhadap gaya vertikal.
Gambar 2.3 Arah dari gaya mempunyai efek terhadap benda
Sedangkan titik aplikasi bisa di gambarkan sebagai berikut dimana sebuah jembatan sederhana yang didukung oleh tumpuan kiri dan tumpuan kanan.
Jika gaya yang bekerja posisinya dekat dengan tumpuan yang sebelah kiri gaya direpresentasikan oleh garis penuh maka kita dapat merasakan
bahwa tumpuan yang kiri akan menerima gaya yang lebih besar dari tumpuan yang sebelah kanan. Sebaliknya jika gaya yang bekerja
dekat dengan tumpuan yang sebelah kanan gaya direpresentasikan oleh garis
putus-putus maka
tumpuan sebelah
kanan yang
akan menerima gaya yang lebih besar. Disini terlihat bagaimana merubah titik
aplikasi dari gaya merubah reaksi yang terjadi dari sistem struktur.
20
Gambar 2.4 Titik gaya mempengaruhi reaksi
Dalam ilmu analisis struktur, gaya dibagi menjadi 3 tiga, diantaranya adalah sebagai berikut:
1. Gaya Koplanar adalah bila gaya-gaya bekerja dalam garis kerja yang satu bidang datar.
2. Gaya Konkuren adalah bila gaya-gaya yang kerjanya berpotongan pada sebuah titik.
3. Gaya Kolinier adalah bila gaya-gaya mempunyai garis kerja dalam satu garis lurus.
Dalam Mekanika Teknik, hanya dibahas gaya yang terletak dalam satu bidang Koplanar.
4. Momen
