SPEKTRUM MEKANIKA

Studi umum hubungan antara gerak, gaya, dan energi disebut mekanika. Ini adalah bidang yang besar dan studi yang sangat penting untuk memahami fisika, itulah mengapa pasal-pasal ini muncul pertama. Mekanik dapat dibagi menjadi sub-disiplin ilmu dengan menggabungkan dan mengkombinasikan aspek yang berbeda. Tiga di antaranya diberi nama khusus.

Gerak adalah upaya mengubah lokasi atau posisi. Studi gerak tanpa memperhatikan gaya atau energi yang mungkin terlibat disebut kinematika. Ini adalah cabang mekanika yang paling sederhana. Cabang mekanika yang berhubungan dengan gerakan dan gaya bersama-sama disebut dynamics (dinamika) dan studi tentang gaya dengan tidak adanya perubahan dalam gerak atau energi disebut statics (statis).

Energi merujuk suatu kuantitas fisik abstrak yang tidak mudah dirasakan oleh manusia. Hal ini dapat eksis dalam berbagai bentuk secara bersamaan dan hanya memperoleh makna melalui perhitungan. Sebuah sistem memiliki energi jika memiliki kemampuan untuk melakukan usaha. Energi gerak disebut energi kinetik.

Setiap kali suatu sistem dipengaruhi oleh agen luar, energi totalnya berubah. Secara umum, gaya adalah sesuatu yang menyebabkan perubahan (seperti perubahan energi atau gerakan atau bentuk). Ketika gaya menyebabkan perubahan dalam energi dari suatu sistem, fisikawan mengatakan bahwa usaha telah dilakukan. Pernyataan matematika yang menghubungkan gaya terhadap perubahan energi disebut teorema usaha-energi.

Ketika total dari semua bentuk perbedaan energi ditentukan, kita menemukan bahwa itu tetap konstan dalam sistem yang terisolasi dari lingkungan mereka. Pernyataan ini dikenal sebagai hukum kekekalan energidan merupakan salah satu konsep yang sangat besar dalam semua fisika, bukan hanya mekanik.

Jenis gerak

Gerak dapat dibagi menjadi tiga tipe dasar – translasi, rotasi, dan osilasi. Bagian pada mekanik dalam buku ini pada dasarnya diatur dalam urutan itu. Jenis gerak yang Keempat, gerak acak, dibahas dalam buku lain yang penulis tulis.

Gerak translasi menghasilkan perubahan lokasi. Kategori ini mungkin tampak konyol pada awalnya sebagai gerakan menyiratkan perubahan lokasi, tetapi obyek dapat bergerak dan tidak pergi ke mana pun. Aku bangun di pagi hari dan pergi bekerja (perubahan lokasi yang jelas), tapi malam hari aku kembali ke rumah – kembali ke tempat tidur yang sama di mana saya memulai hari. Apakah ini gerak translasi? Yah, itu tergantung. Jika masalahnya adalah untuk menentukan seberapa jauh saya melakukan perjalanan dalam satu hari, maka ada dua kemungkinan jawaban: baik aku pergi untuk bekerja dan kembali (22 km setiap jalan untuk total 44 km) atau aku sudah ke mana-mana (22 km setiap jalan untuk total 0 km). Jawaban pertama disebut gerakan translasi sedangkan yang kedua disebut gerak osilasi.

Gerak osilasi berulang-ulang dan berfluktuasi antara dua lokasi. Pada contoh sebelumnya pergi dari rumah ke tempat bekerja ke rumah ke tempat bekerja saya bergerak, tapi pada akhirnya saya tidak pergi ke mana-mana. Tipe kedua ini gerak terlihat dalam pendulum (seperti yang ditemukan di jam kakek), getaran senar (senar gitar yang bergerak tapi tidak kemana-mana), dan laci (membuka, menutup, membuka, menutup – semua gerak itu dan apa-apa yang menunjukkan untuk itu ). Gerak osilasi menarik karena sering membutuhkan jumlah waktu yang tetap untuk osilasi terjadi. Jenis gerak semacam ini dikatakan periodik dan waktu untuk satu osilasi lengkap (atau satu siklus) disebut periode. Gerak periodik penting dalam studi suara, cahaya, dan gelombang lainnya. Bagian besar fisika yang dikhususkan untuk jenis gerakan berulang. Melakukan hal yang sama berulang-ulang dan tikan pindah tempat cukup penting; yang membawa kita ke jenis gerak berikutnya.

Gerak rotasi terjadi ketika sebuah benda berputar. Bumi berada dalam keadaan gerak konstan, tapi gerak mana yang dialaminya? Setiap dua puluh empat jam bumi membuat satu putaran lengkap pada porosnya. (Sebenarnya, sedikit kurang dari itu, tapi jangan terjebak dalam rincian.) Matahari melakukan hal yang sama, tetapi dalam waktu sekitar dua puluh empat hari. Jadi semua planet, asteroid, dan komet; masing-masing dengan periode sendiri. (Perhatikan bahwa gerak rotasi juga merupakan periodik.) Pada tingkat yang lebih biasa, bola bocce, CD, dan roda juga berputar. Itu cukup menjadi contoh yang membuat kita sibuk untuk sementara waktu.

Gerakan acak terjadi karena salah satu dari dua alasan.

Beberapa gerak diprediksi dalam teori tetapi tak terduga dalam praktek, yang membuatnya tampak acak. Sebagai contoh, sebuah molekul tunggal dalam gas akan bergerak bebas sampai menumbuk molekul lain atau salah satu dinding wadahnya. Arah molekul bergerak setelah tumbukan seperti ini benar-benar dapat diprediksi menurut teori mekanika klasik. Setiap pengukuran memiliki ketidakpastian yang terkait dengan itu. Setiap perhitungan dibuat dengan menggunakan hasil pengukuran yang akan membawa ketidakpastian. Sekarang bayangkan bahwa Anda sedang mencoba untuk memprediksi gerakan dari satu miliar atom gas dalam sebuah wadah. (Itu jumlah yang kecil, dengan satu cara.) Setelah mengukur posisi dan kelajuan masing-masing seakurat mungkin, Anda memasukkan data ke komputer besar dan membiarkannya melakukan perhitungan untuk Anda. Karena terkait dengan setiap molekul pengukuran yang sedikit, putaran pertama perhitungan akan sedikit salah. Angka-angka yang salah kemudian akan digunakan pada perhitungan putaran berikutnya dan hasilnya akan menjadi sedikit lebih salah. Setelah satu miliar kali perhitungan, kesalahan diperparah akan membuat hasil tidak berguna. Molekul bisa di mana saja dalam wadah.

Beberapa gerak tidak dapat diprediksi dalam teori dan benar-benar acak. Misalnya, gerakan elektron dalam atom pada dasarnya tidak terduga karena konspirasi aneh dari alam yang dijelaskan oleh mekanika kuantum. Semakin keras Anda mencoba untuk menemukan elektron, semakin sedikit Anda tahu tentang kelajuannya. Semakin keras Anda mencoba untuk mengukur kelajuannya, semakin sedikit Anda tahu tentang lokasinya. Ini adalah kualitas mendasar dari benda-benda kecil seperti elektron dan tidak ada jalan lain. Meskipun elektron sering dikatakan “orbit” inti atom, tegasnya, hal ini tidak benar. Probabilitas untuk menemukan elektron pada titik tertentu dalam ruang dapat diprediksi, tapi bagaimana ia dapatkan dari tempat pertama Anda mengamati untuk yang kedua sebenarnya pertanyaan yang berarti. Tidak ada nama untuk jenis gerak ini karena konsep gerak bahkan tidak berlaku.

Sumber: http://physics.info/motion/