Relevansi Ilmu Fisika dan Bidang Lain

Ilmu Fisika adalah ilmu sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam ruang dan waktu yang sangat beragam. Beberapa sifat yang dipelajari dalam fisika adalah sifat yang ada dalam semua hal yang sifatnya ilmiah, terbukti dan dapat diterima akal pikiran manusia. Ilmu fisika dapat diaplikasikan dalam berbagai bidang, salah satunya adalah bidang teknik sipil. Begitu banyak relevansi atau analogi antara fisika dengan teknik sipil, sehingga fisika adalah salah satu mata kuliah terpenting bagi mahasiswa.

        Dalam pokok permasalahannya yaitu mengenai relevansi fisika dengan bidang teknik sipil untuk menyelesaikan permasalahan dalam bidang kehidupan yakni Jembatan. Dalam proses pembuatan suatu jembatan yakni membutuhkan teori-teori yang dibutuhkan oleh seorang teknik sipil.

Adapun teori dalm ilmu fisika yang digunakan sebgai penunjang oleh seorang teknik sipil dalam membangun suatu jembatan : 

• APLIKASI PRINSIP MASSA JENIS PADA JEMBATAN

Prinsip fisika Massa jenis sering digunakan dalam perencanaan dan pembangunan sebuah struktur jembatan. Massa jenis digunakan untuk mengetahui massa dari komponen struktur yang telah diukur dimensi volumenya. Teori fisika ini sangat membantu, karena bagian struktur yang volumenya sangat besar akan mustahil untuk mengukur massanya dengan neraca atau timbangan. Dengan Prinsip fisika Massa jenis, seorang perencana cukup menghitung volume dari komponen struktur.

Contohnya menghitung massa lapisan aspal . Maka untuk mengetahui berapa besar massanya cukup dengan menghitung volume dari lapisan aspal tersebut.

Dengan mengetahui dimensi dari gelagar yang terbuat dari beton bertulang tersebut, maka dapat dianalisis berapa beban massa dari gelagar beton

Volume = p x l x t = 20 x 5 x 0,05 = 5 m³

Massa gelagar = bj aspal x volume = (2,2 ton/m³) x (5 m³) = 11 ton

• APLIKASI PRINSIP GAYA BERAT PADA JEMBATAN

Prinsip fisika tentang Gaya Berat dapat digunakan untuk menganalisa beban yang akan diterima oleh tumpuan pada jembatan. Dalam analisis struktur, pembebanan adalah hal terpenting sehingga harus dihitung dengan teliti agar tidak terjadi kesalahan yang dapat mengakibatkan runtuh atau ambruknya jembatan yang overload.

Pada prinsipnya gaya berat adalah gaya kebawah yang disebabkan gravitasi. Prinsip gaya berat sangat besar pengaruhnya terhadap struktur. Sebagian besar analisis pembebanan berasal dari gaya yang arahnya vertikal kebawah. Contohnya berat dari gelagar beton, lapisan aspal, rangka batang,manusia dan kendaraan.

Analisis beban mati dan beban hidup pada struktur jembatan seperti gelagar beton atau lapisan aspal permukaan jalan , kendaraan dan manusia.     

Analisis beban mati :

Lapisan aspal :

·      Massa aspal = 11 ton

·      Gaya berat = 11.000 x 9,8

   = 107.800

            

 Analisis Beban hidup :

·          Massa kendaraan = 4 ton

·          Gaya berat = 4.000 x 9,8

         = 39.200 N

• APLIKASI PRINSIP HUKUM III NEWTON PADA JEMBATAN

Pada prinsipnya setiap benda yang memiliki gaya berat akan ada gaya yang besarnya sama dan berlawanan arah dengan gaya berat tersebut yaitu gaya normal. Prinsip fisika Hukum III newton tersebut juga berguna dalam pembangunan struktur jembatan. Hukum aksi reaksi berlaku pada tumpuan atau perletakan dari jembatan. Setiap gaya aksi yang diberikan oleh beban kepada tumpuan akan mendapat reaksi yang besarnya sama dari tumpuan kepada beban tersebut. Sehingga sistem jembatan tetap dalam keadaan statis (diam). Prinsip fisika aksi reaksi ini berguna untuk menghitung reaksi perletakan sehingga dapat mengontrol lendutan nantinya.                                              

Pada gambar diatas misalnya, jembatan dibebani oleh gaya aksi yaitu beratnya sendiri (komponen) dan juga beban hidup(truk) makamasing-masing ujung jembatan akan memberi reaksi yang besarnya samanamun arahnya berlawanan 

• APLIKASI PRINSIP MOMEN GAYA dan TITIK BERAT PADA JEMBATAN

Momen gaya adalah kemampuan gaya untuk melakukan rotasi. Ketika suatu titik memiliki jarak yang tegak lurus dengan sebuah gaya , maka pada titik tersebut akan terjadi momen gaya. Hal ini berlaku pada jembatan. Mengingat bahwa perletakan sendi dan perletakan roll tidak mampu menahan momen gaya, maka dapat diibaratkan tumpuan / perletakan adalah sebuah titik. Jadi , apabila ada gaya yang bekerja terhadap jembatan, tumpuan akan menerima gaya momen.

Prinsip fisika Momen Gaya dapat digunakan pada pembangunan struktur jembatan untuk dua hal. Yaitu untuk menentukan reaksi perletakan / tumpuan ketika ada gaya yang tidak simetris dan juga untuk menentukan momen lentur (gaya dalam) yang terjadi pada jembatan.

prinsip fisika Titik berat lah yang berlaku dalam kasus seperti ini. Beban merata dapat dianggap sebagai balok homogen yang memiliki koordinat titik berat (x , y). Karena gaya berat dari beban merata adalah kebawah (akibat gravitasi) maka lengan momen dapat ditentukan dengan menentukan koordinat titik beratnya pada sumbu x saja. 

• APLIKASI PRINSIP KESETIMBANGAN BENDA TEGAR PADA JEMBATAN

Prinsip kesetimbangan benda tegar menyatakan bahwa benda-benda dalam keadaan setimbang ketika jumlah gaya-gaya yang bekerja padanya bernilai nol. Pada pembahasan mengenai aksi reaksi, tiap gaya aksi yang diberikan beban kepada tumpuan akan dibalas oleh tumpuan dengan gaya reaksi yang besarnya sama namun berlawanan arah. sudah membuktikan bahwa prinsip kesetimbangan benda tegar teraplikasikan pada jembatan.

Namun, ada elemen struktur lain yang menggunakan prinsip kesetimbangan benda tegar. Elemen struktur tersebut adalah rangka batang ( truss ). Rangka batang dibuat berbentuk segitiga dengan berbagai macam pola, hal ini dimaksud agar tidak ada gaya geser dari beban yang bekerja.

Prinsip Kesetimbangan benda tegar diaplikasikan untuk menghitung tegangan dan tarikan dari batang batang dari rangka batang jembatan tersebut. Dalam ilmu teknik sipil , metode analisis gaya gaya batang ini disebut dengan metode titik buhul (joint).