MENELAAH PENGARUH GERAK, GRAVITASI, DAN MASSA
DALAM RUANG LINGKUP TEKNIK SIPIL
ALFRED RODRIQUES JANUAR NABAL (120214174)
1.
Prawacana
Teknik
sipil merupakan salah satu cabang ilmu teknik yang mempelajari tentang
bagaimana merancang, membangun, merenovasi tidak hanya gedung dan
infrastruktur, tetapi juga mencakup lingkungan untuk kemaslahatan hidup
manusia. Teknik sipil mempunyai ruang lingkup yang luas, di dalamnya
pengetahuan matematika, fisika, kimia, biologi, geologi, lingkungan hingga
komputer mempunyai peranannya masing-masing. Teknik sipil dikembangkan sejalan
dengan tingkat kebutuhan manusia dan pergerakannya, hingga bisa dikatakan ilmu
ini bisa merubah sebuah hutan menjadi kota besar (Kamiharibasuki.blogspot.com).
Seperti
telah dijelaskan sebelumnya, salah satu ruang lingkup teknik sipil adalah
pengetahuan tentang fisika (dibatasi pada konteks teknik sipil). Dengan
demikian, dunia teknik sipi
tak dapat dilepaspisahkan dari beberapa
konsep fisika, yang pada dasarnya dapat dijadikan sebagai acuan analisis. Dalam
tulisan singkat ini akan dijelaskan tiga konsep dasar dalam bidang fisika,
yaitu Gerak (motion), gravitasi (gravity), dan massa (mass) juga menjadi landasan/batu
loncatan untuk memahami dan menelaah lebih jauh tentang dunia teknik sipil,
kemudian melihat relevansi ketiganya dalam kerangka teknik sipil. Konsep gerak,
gravitasi, dan massa ini menjadi hal yang penting untuk diketahui dan dipahami
oleh seorang insinyur dalam melakukan perencanaan, perancangan, dan pembangunan
berbagai infrastruktur dan lingkungan lainnya yang masuk dalam ruang lingkup
ke-tekniksipil-an.
2.
Landasan Teori tentang Gerak, Gravitasi,
dan Massa
2.1 Gerak
Dalam fisika, gerak didefinisikan sebagai perubahan posisi suatu benda terhadap waktu. Gerak
biasanya digambarkan dalam hal kecepatan, percepatan, perpindahan, dan waktu. Gerak diamati dengan melampirkan kerangka acuan untuk tubuh dan mengukur perubahan
dalam posisi relatif terhadap yang lain kerangka acuan.
Mekanika merupakan cabang ilmu
fisika tertua yang mempelajari gerak benda-benda. Jika kita membahas tentang
gerak, maka kita berhadapan dengan bagian dari mekanika, yaitu kinematika.
Selanjutnya, jika gerak dihubungkan dengan gaya yang berkaitan dengannya dan
sifat-sifat benda yang bergerak, maka dikenal istilah kinematika.
Mekanika secara fundamental
didasarkan pada tiga Hukum Newton tentang
Gerak.
Hukum-hukum ini menggambarkan hubungan antara gaya dan gerak yang bekerja pada
benda. Mekanika pertama kali disusun oleh Sir Isaac Newton dalam karyanya Philosophiae
Naturalis Principia Mathematica, pertama kali diterbitkan pada tanggal
5 Juli 1687.
Mekanika klasik kemudian lebih
ditingkatkan oleh Albert Einstein relativitas khusus dan relativitas umum. Relativitas khusus menjelaskan
gerakan benda-benda dengan tinggi kecepatan, mendekati kecepatan cahaya, relativitas umum digunakan untuk menangani gravitasi gerak pada tingkat yang lebih
dalam.
2.2 Gravitasi
Gravitasi merupakan fenomena alam dimana benda-benda menarik satu sama lain dengan kekuatan yang proporsional. Gravitasi merupakan agen yang
memberikan bobot kepada objek dengan massa dan
menyebabkan objek jatuh ke tanah saat terjatuh. Gravitasi bertanggung jawab
untuk menjaga planet-planet tetap bergerak sesuai dengan orbit mengelilingi matahari,menjaga bulan dalam orbitnya mengelilingi bumi,
pembentukan pasang surut, konveksi
alam, aliran fluida yang terjadi di
bawah pengaruh kerapatan gradien dan gravitasi, untuk memanaskan
interior bintang dan planet-planet membentuk suhu yang sangat tinggi, dan fenomena
lain di bumi.
Fisika modern menjelaskan gravitasi
menggunakan teori relativitas
umum
oleh Einstein, dimana gravitasi merupakan
konsekuensi dari kelengkungan ruang-waktu yang mengatur gerak benda inersia.
Hukum Newton
tentang gravitasi universal memberikan perkiraan yang akurat tentang fenomena gravitasi
ini.
2.3 Massa
Hukum
ke dua Newton menghadirkan suatu penggunaan konsep massa. Newton menggunakan
istilah massa sebagai sinonim dari kuantitas materi. Secara lebih tepat, massa
didefinisikan sebagai ukuran inersia sebuah benda. Semakin banyak massa yang
dimiliki oleh sebuah benda, semakin sulit untuk mengubah keadaan geraknya, atau
dari keadaan diam dibuat menjadi bergerak (Douglas, 1996: 90). Dalam satuan SI,
satuan massa adalah kilogram. Standar sebenarnya adalah suatu silinder platina
iridium khusus yang disimpan di International Bureau of Weights and Measures di
dekat Paris.
Istilah
massa dan berat seringkali membingungkan.
Massa adalah sifat dari benda itu sendiri (ukuran inersia benda atau
kuantitas materi benda). Sedangkan, berat merupakan ukuran sebuah gaya, yaitu
gaya gravitasi yang bekerja pada sebuah benda.
3.
Relevansinya dalam Teknik Sipil
Mempelajari
dan memahami fenomena gerak, gravitasi, dan massa dalam ilmu fisika menjadi
dasar untuk memahami berbagai fenomena yang terjadi dalam berbagai
infrastruktur yang menjadi bidang kajian teknik sipil. Dari fenomena-fenomena
ini, dapat dilakukan langkah-langkah yang perlu untuk mengantisipasi atau pun
membantu agar suatu infrastruktur dapat bertahan lama sesuai dengan hasil
analisis. Berikut ini, ada beberapa relevansi ke tiga fenomena dalam fisika
tersebut terhadap fenomena yang terjadi dalam bidang teknik sipil.
3.1 Gerak
a.
Gerak Bangunan Akibat Gerak Tanah; gerakan ini disebabkan
oleh adanya dua atau beberapa macam tanah di bawah bangunan, sehingga reaksi
tanah tidak sama atau merata. Diperlukan untuk menyelidiki tanah sebelum
menentukan sistem pondasi yang akan digunakan. Penyelidikan tanah dapat berupa
sondering, tes laboratorium atau pengeboran untuk menentukan garis permukaan
air pada musim kemarau dan hujan (dewituembun.blogspot.com)
b.
Goyangan Bangunan Akibat Gempa Bumi; terjadi akibat
longsoran tanah, gempa tektonik, letusan gunung berapi, bahan peledak pada
tambang. Getaran gempa dapat berupa gerak vertikal dan horisontal.
Hubungan-hubungan dan landasan struktur mendapat goyangan seperti hendak
dipatahkan dan diuji kekokohannya. Perlu diadakan perhitungan terhadap gempa pada
bangunan 4 lantai atau lebih dan bangunan besar walaupun tidak bertingkat (unand.ac.id)
3.2 Gravitasi
a.
Fenomena gravitasi dapat membantu berbagai pekerjaan
infrastruktur dalam teknik sipil, salah satunya adalah dalam pembangunan
bendungan irigasi. Salah satu jenis bangunan irigasi yang sering dijumpai dalam
praktek irigasi antara lain bangunan utama. Kemudian, salah satu klasifikasi
bangunan utama ini adalah bendung. Bendung adalah bangunan air dengan
kelengkapannya yang dibangun melintangi sungai yang sengaja dibuat dengan
maksud untuk meninggikan elevasi muka air sungai. Apabila muka air di bendung
mencapai elevasi tertentu yang dibutuhkan, maka air sungai dapat disadap dan dialirkan secara gravitasi ke
tempat-ternpat yang mernerlukannya (www.ilmusipil.com)
b.
Penggunaan model gravitasi untuk perencanaan kota di
Indonesia:
Perencanaan
transportasi untuk kota berkembang di Indonesia, seringkali terdapat banyak
kendala, diantaranya ketidakkonsistensian perkembangan kota dan aturan sehingga
keakuratan model seringkali tidak memuaskan. Solusi untuk perencanaan: untuk
keakuratan yang tidak dipermasalahkan dan kajian perencanaan jangka panjang
model UCGR dan SCGR dapat digunakan.
Model PCGR atau model DCGR digunakan untuk pergerakan berbasis rumah dan
ACGR lebih mudah digunakan dalam kalibrasinya untuk tujuan bekerja (tarikan
perjalanan). Meskipun demikian, biasanya
pergerakan berbasis rumah lebih diyakini kebenarannya daripada berbasis tarikan
perjalanan. Jika model DCGR dengan faktor hambatan eksponensial negatif maka
untuk nilai b = 0, perilaku model GR sama dengan metode Furness (atmaja.staff.umy.ac.id).
c.
Pada saat ini, ada beberapa metode analisa struktur yang
dapat dipakai untuk menghitung besarnya gaya-gaya dalam yang terjadi akibat
beban gravitasi pada bangunan tinggi. Metode yang umum dipakai selama ini adalah
metode pembebanan langsung, di mana pembebanan diberikan sekaligus segera
setelah proses pembangunan selesai, tanpa memperhatikan proses pembangunan di
lapangan. Metode lainnya, yaitu metode sequential loading memberikan pembebanan
secara bertahap sesuai dengan proses pembangunan di lapangan. Analisa struktur
dengan metode pembebanan langsung memberikan hasil perhitungan gaya-gaya dalam
yang lebih besar dibandingkan dengan metode sequential loading (www.ilmusipil.com)
3.3 Massa
a.
Pengaruh massa bangunan terhadap
respon seismik akibat beban gempa pada tanah linier elastis dan non linier
elastis: Respon seismik lapisan tanah akibat gempa merupakan suatu parameter
gerakan tanah akibat gempa. Selama getaran menjalar dari pusat gempa
sampaipermukaan tanah, maka faktor tanah sebagai penghantar gerakan merupakan
parameter yang sangat penting. Tanah bukan material yang kaku, namun mempunyai
kekakuan dan massa yang bervariasi. Asumsi yang seringdipergunakan didalam
analisis yaitu tanah dianggap Linier Elastis (mempunyaikekakuan tetap) padahal
yang sesungguhnya akibat terkena gempa tanah mempunyai kekakuan yang
berubah-ubah (Non Linier). (ml.scribd.com)
b.
Untuk mengurangi resiko
gempa bumi, perilaku struktur harus diketahui terlebih dahulu. Analisa ini
dimaksudkan untuk mengetahui perilaku struktur terhadap gempa bumi bila pada
stuktur tersebut mempunyai eksentrisitas e terhadap pusat massa dan
pusat rotasi. Eksentrisitas ini terjadi karena pusat rotasi dan pusat massa
pada gedung tidak berimpit. Dengan adanya hal ini mengakibatkan gedung akan
mengalami momen torsi yang mengakibatkan gedung mengalami puntir (unand.ac.id)
c.
Massa sebuah benda
(materi bangunan, dan sebagainya) merupakan suatu data yang digunakan untuk
menghitung berat beban. Dalam teknik sipil, terdapat beban hidup dan beban
mati. Dengan mengetahui massa dari materi, dapat dihitung beban masing-masing
materi. Dengan demikian, dapat dilakukan analisis lanjutan terhadap struktur
bangunan yang direncanakan.
4.
Postwacana
Dalam
kajiannya, bidang teknik sipil bukanlah suatu disiplin ilmu yang independen. Ada banyak disiplin ilmu yang
menjadi landasan berpikir untuk memahami dan menelaah seluruh fenomena yang
terjadi dalam ruang lingkup ke-tekniksipil-an. Salah satu disiplin ilmu yang
keberadaannya sangat penting dalam teknik sipil adalah fisika. Tulisan ini
telah mengkaji beberapa konsep fisika yang menjadi landasan berpikir bagi
sarjana teknik untuk melakukan suatu analisis lanjutan. Konsep tentang gerak
(kinematika), gravitasi, dan massa dalam ilmu fisika memiliki relevasi dalam
bidang teknik sipil.
DAFTAR PUSTAKA
atmaja.staff.umy.ac.id, diunduh pada tanggal 15 September
2012
dewituembun.blogspot.com,
diunduh
pada tanggal 15 September 2012
Imawan, Cuk dan
Douglas Giancoli. 1997. Fisika Edisi ke
Empat. Jakarta: Erlangga
Kamiharibasuki.blogspot.com, diunduh
pada tanggal 23 Agustus 2012
ml.scribd.com, diunduh pada tanggal 15 September
2012
Silaban, Pantur
dan Erwin Sucipto. 1984. Fisika Edisi ke
Tiga. Jakarta: Erlangga
unand.ac.id, diunduh pada tanggal 15 September
2012
Tidak ada komentar:
Posting Komentar