pengertian fisika mekanika

A. pengertian

Fisika berasal dari kata Yunani berarti “Alam“, karena itu fisika adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari benda dan alam. Lebih tegas lagi dapat dinyatakan bahwa alam semesta dipandang dari sudut fisika adalah sebagai kumpulan benda-benda yang berinteraksi satu sama lain. Interaksi muncul dalam bentuk yang dikenal sebagai gejala atau peristiwa selanjutnya sering disebut sebagai “gejala fisis”.

Yang dimaksud interaksi disini adalah dua atau lebih benda yang saling mempengaruhi atau saling berperan pada keadaan dan sifat masing-masing benda yang bersangkutan. Sebagai contoh dari berbagai macam bentuk peristiwa diantara nya adalah pesawat sedang terbang diangkasa .

Pesawat dapat dipandang sebagai satu benda, namun juga sebenarnya dapat diungkapkan sebagai kumpulan atau sistem benda-benda yang terdiri dari berbagai  macam komponen-komponennya seperti sayap, mesin, pilot, penumpang , bahan bakar dan lain sebagainya yang berorentasi satu sama lainnya.

BACA JUGA: pengertian engine managemen system avanza

Fisika adalah bidang ilmu pengetahuan alam yang paling dasar dan terbagi menjadi cabang-cabang fisika antara lain fisika mekanik .

Mekanik dalam pembahasannya benda dipandang sebagai interaksi antar materi yang memiliki sifat dan perilaku y;ang berkaitan dengan gerak.

Dengan demikian, Fisika Mekanik adalah pengetahuan yang berkaitan dengan benda benda yang berinteraksi dan melakukan gerak antar satu dengan yang lainnya. Gejala Fisis bisa juga disebut ” sifat” dari satu benda dan selalu dinyatakan dengan Simbol yang mempunyai nilai atau harga tertentu

Simbol-simbol yang menggambarkan keadaan atau Sifat atau gajala fisis lebih dikenal dengan sebutan ” Besaran Fisis” atau lazim disebut Besaran  .  Benda  yang sejenis mempunyai simbol yang sama tetapi diberi nilai yang lain. Namun bisa juga sifat lain dari benda yang sama akan mempunyai simbol lain dan nilai yang berlainan pula.

Setiap besaran selalu diikuti oleh satuan-satuan yang sesuai, sebagai dasar dari seluruh besaran, disepakati adanya besaran pokok yang akan berperan sebagai induk dari besaran-besaran lainnya yang akan lahir.

B.  Besaran

Besaran pokok adalah basis utama yang merujuk kepada dimensi ruang, dimensi waktu dan dimensi kebendaan atau massa. Ketiga diwujudkan dengan besaran dan satuannya seperti berikut ini :

Besaran dan satuan lainnya yang merupakan ” turunan” dari besaran pokok tersebut diatas dapat diberikan contohnya sebagai berikut :

BACA JUGA: pengertian engine managemen system avanza

Dalam perumusan setiap satu komponen elemen yang saling bergerak dan berinteraksi bisa memiliki lebih dari satu macam sifat / besaran. Antara satu besaran dengan besaran lainnya dapat saling mempengaruhi, demikian pula antara satu komponen dengan komponen lainnya dapat saling berinteraksi .

Besaran yang berperan dalam perumusan ada banyak, beberapa diantaranya yang akan dikemukakan adalah :

1. Gaya
2. Tekanan
3. Usaha / Kerja
4. daya
5. Momen putar /puntir

1. Gaya , didefinisikan sebagai” sebab yang mengakibatkan suatu benda berubah dari keadaan diam menjadi bergerak atau sebaliknya dari keadaan bergerak menjadi diam, satuan gaya dalam Satuan Internasional adalah Newton disingkat N.
2. Tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja pada luas bidang tertentu satuan tekanan dalam S I adalah satuan gaya persatuan luas sehingga dinyatakan daya : N/M² ; kg/cm^{2 ,} ; bar ; psi dsb.

Proses pembakaran dalam motor bakar menghasilkan tekanan gas hasil proses pembakaran, besarnya dapat dihitung melalui Hukum Thermo dinamika salah satunya dengan pendekatan rumus gas ideal :

Dimana :

P = GRT/V

P = Tekanan Gas ( N/m² )

G = Berat Gas ( kg )

R = Konstanta Gas (29,6 kg m/kg K atau 290 N m / kg. K )

T = Temperatur ( K )

V = Isi ruang pembakaran

Sebagai contoh misalkan ;

Setelah terjadi proses pembakaran antara udara & bahan bakar menghasilkan 1 liter gas yang beratnya ( G ) = 1,05 x 10 -3 kg. Udara masuk ke silinder pada tekanan & temperatur 1,013 bar dan 50 ^o C kemudian terbakar di sekitar TMA dimana volume ruang bakar = 0,12 liter dan suhunya naik menjadi 2000 0 K maka tekanan yang dihasilkannya adalah :

P = 1,05x10^-3 x290x2000 /0,12x10^-3

= 5,1 X 10⁶ N/m²= 5,1 M Pa ( 50x Tekanan semula )

Usaha / kerja di definisikan sebagai besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda terhadap besarnya jarak / lintasan yang ditempuh oleh benda tersebut .

U     =    F   x   S

U = Usaha . Kerja…………… kg.. m

S = Jarak / lintasan yang ditempuh………….. m

Apabila lintasan yang dilalui merupakan lingkaran dari pada lingkaran tersebut bekerja gaya keliling yang tetap besarnya, maka usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut pada setiap putaran adalah :

BACA JUGA: pengertian engine managemen system avanza

F

U = F. S

= F. 2pR == F x R = Momen putar

U = M_p. 2p

Daya adalah besarnya usaha yang dapat dilakukan setiap satuan waktu. Dalam teknik satuan waktu yang digunakan ialah ”detik ”. Kalau daya kita nyatakan dengan hurup N dan waktu adalah t maka :

Daya (N) =Usaha ( U) / Waktu ( t ) Kg.m/Sekon atau J/s atau Watt

C. Momen puntir

Apabila sebuah roda / poros dengan jari – jari R, padanya bekerja gaya keliling F yang menyebabkan roda berputar sebanyak n putaran / menit, maka daya yang bekerja :

N = F. 2 p . R. n. ………..kg m / det. / 60 x 100

N = M_p. 2 p. n…………… kg m / det. / 60 x 100

1 daya kuda = 75 kg m / det

Tetapi berhubung adanya kehilangan usaha untuk mengatasi gesekan- gesekan maka didalam teknik telah diambil suatu rumus mengenai hubungan antara momen puntir, daya dan putaran sebagai berikut :

M_p = 71620  N/n……………….. kg _. cm.

Besarnya gaya keliling F menjadi :

F = 71620 N/n.R……………………kg_p

R = dalam .cm.

Pada motor bakar torak, daya yang berguna ialah daya poros engkol, karena itulah yang menggerakkan beban. Daya poros itu sendiri dibangkitkan oleh daya indikator yang merupakan daya gas pembakaran yang menggerakan torak / piston.

Sebagian daya indikator dibutuhkan untuk mengatasi gesekan mekanis misalnya gesekan antara piston dan dinding silinder dan gesekan antara poros dan bantalannya .

Disamping itu daya indikator harus pula menggerakkan beberapa aksesoris seperti pompa pelumas, pompa air pendingin, mekanisme penggerak katup pemasukan dan pengeluaran udara & gas buang, sehingga besarnya daya poros itu adalah :

N_p. = Ni – ( Ng + Na ),

dimana N_p. = Daya poros / daya efektip (DK, Kw)

Ni = Daya indikator

Ng = Daya gesek

Na = Daya aksesoris.

Sedangkan daya indikator adalah usaha persiklus dibandingkan dengan waktu yang ditempuh dalam satu siklus.

BACA JUGA: pengertian engine managemen system avanza

Usaha persiklus merupakan tekanan hasil pembakaran atau sering juga disebut tekanan indikator rata-rata kali dengan volume langkah torak, sedangkan waktu yang ditempuh dalam satu siklus memperhitungkan putarannya & jumlah siklus perputaran.

Karena itu daya indikator suatu mesin dengan jumlah selinder i buah dapat di peroleh dengan persamaan :

Ni   =   pi  x  Vl  x  i x  n…………………… DK atau Ps / 60 x 100 x 75 x z

Pi = Tekanan Pembakaran / indikator  ………………  kg./ cm2

Vl =   Volume langkah torak………………………………. cm3

V  =   π/4  D2   x  L……………………………………………. cm

D  =  Diameter piston……………………………………….. cm.

L  =   Panjang langkah piston…………………………….. dm.

i = Jumlah selinder …………………………………………..

n  =  Putaran poros………………………………………….. R_pm

z = Jumlah siklus perputaran

( 1 untuk mesin 2 langkah & 2 untuk mesin 4 langkah )