Bab 1(basic concepts on statics)
- 1. MEKANIK KEJURUTERAAN (JJ205) BAB 1 BASIC CONCEPTS ON STATICS PENGENALAN Kejuruteraan mekanik adalah bidang kejuruteraan yang berkaitan dengan asas mekanik. Ia merupakan penggunaan prinsip fizik untuk menganalisis, mencipta, membuat dan menyelenggara mesin dan barangan berguna. Ia memerlukan pemahaman kukuh konsep-konsep asas yang merangkumi mekanik, kinematik, termodinamik dan tenaga. Jurutera mekanik menggunakan prinsip-prinsip ini dan prinsip-prinsip lain dalm mencipta dan menganalisis kereta, pesawat udara, sistem pemanasan dan penyejukan, bangunan dan jambatan, kelengkapan dan jentera industri, dan banyak lagi. Statik merupakan cabang sains fizikal yang menerangkan keadaan sesuatu jasad atau sistem yang berada dalam keadaan keseimbangan atau pegun apabila dikenakan daya-daya. Sebenarnya statik menyamai kes yang khusus bagi dinamik, iaitu apabila pecutan sifar. Sesuatu jasad tidak akan mengalami anjakan atau putaran apabila daya- daya yang bertindak padanya berada dalam keadaan keseimbangan. Ini bermakna daya-daya luar yang dikenali sebagai daya tindakan, diimbangi daya tindak balas yang diwujudkan pada sokongan jasad tersebut. KONSEP ASAS Panjang ialah ukuran kedudukan satu titik dalam ruang sama ada dua atau tiga dimensi untuk menerangkan saiz fizikal sistem berkenaan. Masa ialah pengukuran terhadap kejadian-kejadian yang berlaku secara berturutan. JKM,POLIMAS SHAIFUL ZAMRI
- 2. MEKANIK KEJURUTERAAN (JJ205) Jisim sesuatu badan dianggap sebagai milik kuantitatif bahan berkenaan yang digunakan untuk mengukur rintangan bahan terhadap perubahan halaju. Daya ialah tindakan satu badan (menolak atau menarik) ke atas badan lain. Zarah ialah satu badan yang tersangat kecil apabila jisim atau dimensinya tidak diambil kira dalam analisis sesuatu masalah. Badan tegar merupakan cantuman rangkaian zarah-zarah yang banyak, apabila semua zarah ini berada pada jarak yang tetap antara satu sama lain sama ada sebelum atau selepas badan itu dikenakan daya. Skalar dan vektor Skalar ialah kuantiti yang mempunyai magnitud sahaja tanpa arah. Contoh-contoh kuantiti skalar ialah jisim, masa, isipadu dan luas Vektor ialah kuantiti yang mempunyai magnitud dan juga arah. Contoh-contoh kuantiti vektor ialah halaju, daya dan pecutan Prinsip-prinsip Asas Hukum Pertama : Jika daya paduan yang bertindak pada sesuatu zarah adalah sifar, zarah tersebut akan berada dalam keadaaan pegun (jika ia berkeadaan pegun pada asalnya) atau akan bergerak dengan halaju malar mengikut garis tindakan daya (jika zarah bergerak pada asalnya). Hukum Kedua : Jika daya paduan yang bertindak pada suatu zarah tidak sifar, jasad tersebut akan mengalami pecutan dan bergerak menngikut arah daya paduan tersebut. Pecutan ini berkadaran dengan magnitud daya paduan. Secara ringkasnya, hukum ini JKM,POLIMAS SHAIFUL ZAMRI
- 3. MEKANIK KEJURUTERAAN (JJ205) dinyatakan sebagai F = ma dimana F ialah daya paduan yang bertindak keatas zarah, m ialah jisim zarah dan a ialah pecutan zarah yang sama arah dengan F. Daya ditakrifkan sebagai sebab yang akan mengakibatkan pergerakan satu jasad yang berkeadaan diam atau perubahan halaju bagi jasad yang berada dalam pergerakan seragam. Hukum Ketiga : Daya tindakan (daya yang dikenakan) dan daya tindak balas (iaitu daya yang mengimbangkan daya tindakan) mempunyai magnitud yang sama, garis tindakan yang sama tetapi bertentangan arah (Rajah 1). F dalam rajah ini ialah daya tindakan dan R ialah daya tindak balasnya. Sistem Unit Antarabangsa, SI (International System of unit) Dalam sistem ini, terdapat empat kuantiti asas, iaitu panjang, masa, daya dan jisim akan diambil kira. Tiga daripadanya adalah unit asas dan satu unit terbitan. Semua sistem ini berhubung kait antara satu sama lain mengikut hukum kedua Newton. Kuantiti Simbol Unit Simbol Jisim m Kilogram kg Daya F Newton N Panjang l Meter m Masa t Saad s Contoh : Satu Newton (N) ditakrif sebagai daya yang menyebabkan jisim 1 kg mengalami pecutan 1 m/s2. F = ma = (1 kg)(1 m/s2) = 1 kg m/s2 = 1N JKM,POLIMAS SHAIFUL ZAMRI
- 4. MEKANIK KEJURUTERAAN (JJ205) Oleh itu unit Newton (N) adalah terbitan daripada gabungan unit-unit asas iaitu kg, m, dan s. Walaupun begitu unit Newton ini juga digolongkan sebagai unit asas (SI). Gandaan (prefixes) Unit ini digunakan untuk menakrifkan sesuatu nombor yang terlalu besar atau yang terlalu kecil supaya dapat dipersembahkan dalam bentuk gandaan. Gandaan Simbol Faktor yotta Y 1 000 000 000 000 000 000 000 000 = 10 24 (e+24) zetta z 1 000 000 000 000 000 000 000 = 10 21 (e+21) exa E 1 000 000 000 000 000 000 = 10 18 (e+18) peta P 1 000 000 000 000 000 = 10 15 (e+15) tera T 1 000 000 000 000 = 10 12 (e+12) giga G 1 000 000 000 = 10 9 (e+9) mega M 1 000 000 = 10 6 (e+6) kilo k 1 000 = 10 3 (e+3) hecto h 100 = 10 2 (e+2) deca da 10 = 10 1 (e+1) ..1.. deci d 0.1 = 10 -1 (e-1 centi c 0.01 = 10 -2 (e-2) milli m 0.001 = 10 -3 (e-3) micro 袖 0.000 001 = 10 -6 (e-6) nano n 0.000 000 001 = 10 -9 (e-9) pico p 0.000 000 000 001 = 10 -12 (e-12) femto f 0.000 000 000 000 001 = 10 -15 (e-15) atto a 0.000 000 000 000 000 001 = 10 -18 (e-18) zepto z 0.000 000 000 000 000 000 001 = 10 -21 (e-21) yocto y 0.000 000 000 000 000 000 000 001 = 10 -24 (e-24) JKM,POLIMAS SHAIFUL ZAMRI
- 5. MEKANIK KEJURUTERAAN (JJ205) Contoh 1 Tukarkan a) 4.78 km kepada unit meter b) 4.56 x 105mm kepada unit meter c) 100 km/j kepada unit m/s JKM,POLIMAS SHAIFUL ZAMRI
- 6. MEKANIK KEJURUTERAAN (JJ205) Contoh 2 Tukarkan unit dibawah dengan menggunakan unit SI dan Gandaan. a) (50 mN)(6GN) b) (400mm)(0.6 MN) c) 45 MN3/900Gg JKM,POLIMAS SHAIFUL ZAMRI