Mekanika (serapan dari bahasa Belanda: mechanica) adalah jenis ilmu khusus yang mempelajari fungsi dan pelaksanaan mesin, alat atau benda yang seperti mesin. Mekanika merupakan bagian yang sangat penting dalam ilmu fisika terutama untuk ilmuwan dan rekayasawan. Mekanika juga berarti ilmu pengetahuan yang mempelajari gaya gerak suatu benda serta efek dari gaya yang dihasilkannya.
Cabang ilmu mekanika secara garis besar terbagi menjadi dua, yaitu statika dan dinamika. Sedangkan dinamika dapat pula dibagi dua menjadi kinematika dan kinetika.
Sejarah
Pemikiran awal mengenai mekanika dimulai pada masa Aristoteles (384–322 SM). Bidang ilmu mekanika yang paling awal ialah mekanika benda langit. Aristoteles pada masanya menganggap Bumi sebagai objek yang diam dengan bintang-bintang yang mengelilinginya mengalami pergerakan atau perputaran. Pemikiran Aristoteles kemudian dikembangkan lebih lanjut oleh ahli astronomi bernama Tycho Brahe pada abad ke-16 Masehi dan dikembangkan lagi oleh muridnya yang bernama Johannes Kepler pada awal abad ke-17 Masehi. Hukum mekanika kemudian baru dirumuskan secara ilmiah pada awal abad ke-17 Masehi oleh Isaac Newton dari bukti-bukti empiris yang ditemukan oleh Brahe dan Kepler. Konsep dasar yang dikemukakan oleh Newton ialah gaya dan massa, yang kemudian dikembangkan lagi menjadi teori gravitasi. Ilmu mekanika kemudian terus dikembangkan pada paruh kedua abad ke-17 Masehi hingga paruh pertama abad ke-19 Masehi. Para pengembangnya di antaranya ialah Johann Bernoulli, Jean le Rond d'Alembert, Joseph-Louis de Lagrange dan William Rowan Hamilton. Pada masa ini, ilmu mekanika dikenal sebagai mekanika klasik, mekanika teoretik atau mekanika analitik. Dari mekanika klasik ini kemudian berkembang ilmu mekanika yang lebih rumit dan berkaitan dengan fisika modern, yaitu mekanika gelombang, mekanika statistik, dan mekanika kuantum. Perkembangan mekanika kemudian berlanjut melalui pemikiran-pemikiran Albert Einstein pada paruh pertama abad ke-20 Masehi, Pemikiran Einstein kemudian mengembangkan mekanika relativistik menggunakan teori relativitas khusus.
Satuan
Mekanika termasuk ke dalam bidang keilmuan fisika, sehingga satuan yang digunakan berkaitan dengan besaran fisika mekanika. Pada mekanika digunakan besaran yaitu panjang, massa, dan waktu. Sistem satuan yang digunakan dalam mekanika ialah sistem satuan MKS dan sistem satuan CGS.
Mekanika klasik
Berikut ini adalah digolongkan sebagai mekanika klasik:
- Mekanika Newton, teori mengenai (kinematika) dan (dinamika)
- Mekanika Hamiltonian
- Mekanika Lagrangean
- Mekanika benda langit
- Astrodinamika, navigasi penerbangan, etc.
- Mekanika zat padat, elastisitas, sifat-sifat benda elastis.
- Mekanika fraktura
- Akustik, suara
- Statika,
- Mekanika fluida, pergerakan cairan
- Mekanika tanah, sifat-sifat mekanik dari tanah
- Mekanika kontinuum
- Hidrolika,sifat-sifat mekanika cairan
- Statika fluida
- Mekanika terapan, salah satunya Teknik mesin
- Biomekanika, solid, fluida,
- Biofisika, proses fisika dalam makluk hidup
- Mekanika statistik
- Fisika relativistik
Mekanika fluida
Mekanika fluida merupakan cabang mekanika yang mempelajari mengenai pergerakan dari fluida. Pergerakan ini diamati dalam bentuk cairan maupun gas. Dalam mekanika fluida juga dipelajari fluida yang tidak dalam keadaan bergerak atau diam. Sebagian besar bahasan dalam mekanika fluida berkaitan dengan mekanika kontinum. Secara garis besar, mekanika fluida terbagi menjadi statika fluida yang mempelajari fluida dalam keadaan diam, dan dinamika fluida yang mempelajari fluida dalam keadaan bergerak. Khusus pada dinamika fluida digunakan pendekatan matematika dan bukti empiris yang rumit guna penyelesaian masalah.
Mekanika tanah
Mekanika tanah merupakan suatu bidang ilmu yang menggabungkan beberapa cabang mekanika dengan tujuan untuk mempelajari tentang tanah dan komponennya guna melakukan kegiatan konstruksi. Dalam penerapan praktis, mekanika tanah digunakan pada teknik sipil untuk memprediksi karakteristik kinerja tanah. Dalam penerapannya, mekanika tanah menggunakan teknik statika, teknik dinamika, mekanika fluida, dan teknologi lainnya untuk menganalisa struktur tanah. Studi utama dalam mekanika tanah meliputi studi komposisi tanah, kekuatan, konsolidasi, dan penggunaan prinsip hidrolik. Manfaat dari ilmu mekanika tanah ialah mengurangi dan mengatasu masalah geologi rekayasa yang disebabkan oleh keberadaan serta sifat dari batuan sedimen dan reaksi pengendapan lainnya. Sementara itu, para rekayasawan memanfaatkan teori mekanika tanah untuk keperluan rekayasa konstruksi bangunan, perencanaan peralatan dan bahan pendukung serta mengelola jenis pekerjaan yang diperlukan. Kajian utama di dalam mekanika tanah ialah proses pembentukan tanah, sifat fisika dan sifat kimia tanah, kerapatan tanah, permeabilitas dan penyatuan tanah.
Mekanika kuantum
Beberapa kategori ini dikategorikan sebagai Mekanika kuantum:
- Fisika partikel, pergerakan, struktur, dan reaksi partikel
- Fisika nuklir, pergerakan, struktur, dan reaksi nucleus
- Fisika benda terkondensasi
- Mekanika kuantum statistik,
Asas
Asas kekekalan energi mekanik
Asas kekekalan energi mekanik adalah sebuah asas dalam mekanika yang menyatakan bahwa jumlah energi mekanik selalu konstan. Dalam asas ini, energi kinetik dan energi potensial saling menggantikan sehingga jumlah energi mekanik secara keseluruhan tetap sama dan tidak berubah. Asas kekekalan energi mekanik merupakan hasil pengembangan dari konsep usaha dan energi kinetik. Dalam asas kekekalan energi usaha tidak dinyatakan dalam satuan daya. Asas kekekalan energi mekanik digunakan untuk menganalisa gerakan suatu benda tanpa dipengaruhi oleh faktor lingkungan di luar benda tersebut. Analisis dilakukan dengan menghitung besarnya perubahan energi dari benda tersebut.
Pemanfaatan teoretis
Fisika statistik
Mekanika statistik secara khusus memberikan sumbangan kepada perkembangan fisika statistik. Penerapan mekanika statistik dalam fisika statistik ialah pada perumusan modern tentang ensambel. Perumusan ini dibuat oleh Josiah Willard Gibbs (1839–1903).
Pemanfaatan praktis
Teknik pondasi
Ilmu mekanika dapat digunakan untuk menganalisa dan mendesain perencanaan suatu pondasi. Dalam proses analisa, mekanika berperan dalam menjelsakan perilaku tanah dan sifatnya akibat adanya gaya-gaya yang menimbulkan tegangan dan regangan. Perancangan pondasi yang benar diwujudkan dengan mencegah terjadinya penyimpangan konstruksi tanah dari kondisi ideal. Secara lebih lanjut, mekanika tanah digunakan untuk mengatur bentuk permukaan jalan, pembangunan bangunan dan strukturnya di bawah tanah serta perencanaan pembuatan berem dan penggalian.
Referensi
- Soedojo, Peter (2000). Azas-azas Mekanika Analitik. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press. hlm. 1. ISBN 978-979-420-471-9.
- Abdullah, Mikrajuddin (2016). Fisika Dasar I (PDF). Bandung: Institut Teknologi Bandung. hlm. 7.
- Kironoto, Bambang Agus (2018). Statika Fluida. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press. hlm. 1. ISBN 978-602-386-152-1.
- Darwis (2018). Kodir, Abdul, ed. Dasar-Dasar Mekanika Tanah (PDF). Yogyakarta: Pena Indis. hlm. 12. ISBN 978-602-429-098-6.
- Asraf, A., dan Kurniawan, B. (2021). Fisika Dasar untuk Sains dan Teknik: Jilid 1 Mekanika. Jakarta: Bumi Aksara. hlm. 223. ISBN 978-602-444-954-4.
- Siregar, Rustam E. (2012). (PDF). Jakarta: Unpad Press. hlm. 1. ISBN 978-602-9238-69-3. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2021-11-01. Diakses tanggal 2021-09-03.
- Putri, A.M., dan Adinegoro, Y. (2020). Mekanika Tanah 1. Yayasan Kita Menulis. hlm. 1–2. ISBN 978-623-6512-83-8.
Pranala luar
- iMechanica: the web of mechanics and mechanicians
- Mechanics Blog by a Purdue University Professor
- The Mechanics program at Virginia Tech 2006-10-06 di Wayback Machine.
- Physclips: Mechanics with animations and video clips 2007-06-01 di Wayback Machine. from the University of New South Wales
- U.S. National Committee on Theoretical and Applied Mechanics 2009-03-30 di Wayback Machine.
- Interactive learning resources for teaching Mechanics 2019-01-29 di Wayback Machine.