Dalam tulisan kali ini, kami akan menguraikan langkah-langkah dasar yang diikuti para insinyur ketika mereka memecahkan masalah teknis dan melakukan perhitungan dalam keseharian mereka kerja. Masalah ini sering muncul sebagai bagian dari berbagai proses desain teknik, dan, untuk mendukung keputusan desain mereka, insinyur mesin harus mendapatkan jawaban numerik untuk pertanyaan yang mencakup variabel dan sifat fisik.
Di bagian pertama bab ini, kita akan mempelajari proses fundamental yang digunakan oleh insinyur mekanik untuk menganalisis masalah teknis, menghasilkan solusi yang mereka pahami dan bisa berkomunikasi dengan orang lain. Beberapa besaran atau kuantitas yang akan Anda temui ketika memecahkan masalah dalam bidang studi teknik mesin adalah gaya, torsi, konduktivitas termal, tegangan geser, viskositas fluida, modulus elastisitas, energi kinetik , bilangan Reynolds, dan kalor jenis. Daftarnya memang sangat panjang. Satu-satunya cara agar Anda dapat memahami begitu banyak kuantitas adalah menjadi mahir dalam melakukan perhitungan dan saat Anda menjelaskan hasil kepada orang lain.
Setiap kuantitas atau besaran yang dijumpai dalam teknik mesin memiliki dua komponen: nilai numerik dan dimensi. Yang satu tidak ada artinya tanpa yang lain. Insinyur sangat memperhatikan dengan cermat dan akurat satuan-satuan perhitungan sebagaimana kecermatan mereka terhadap angka-angka yang diperoleh dalam perhitungan. Di bagian kedua bab ini, kita akan membahas konsep dasar untuk sistem satuan, konversi di antara mereka, dan prosedur untuk memeriksa konsistensi dimensi itu.
Seringkali dalam proses desain, para insinyur diminta untuk memperkirakan kuantitas daripada menemukan nilai pasti. Mereka harus menjawab sejumlah pertanyaan yang sering kali dihadapkan pada ketidakpastian dan informasi yang tidak lengkap:
Tentang seberapa kuat? Kira-kira seberapa berat? Kira-kira berapa daya? Sekitar suhu berapa? Juga, nilai pasti untuk properti material adalah tidak pernah tahu; jadi akan selalu ada beberapa variasi di antara sampel bahan.
Untuk alasan ini, insinyur mekanik harus merasa nyaman dalam membuat estimasi untuk menetapkan nilai numerik ke besaran yang tidak diketahui. Mereka menggunakan akal sehat, pengalaman, intuisi, dan pengetahuan tentang hukum fisika untuk menemukan jawaban melalui proses yang disebut order of magnitude approximation . Di bagian berikutnya, kami akan mengilustrasikan cara Proses pemecahan masalah yang mendasar yang dapat digunakan untuk membuat order of magnitude approximation.
Terakhir, kemampuan untuk mengkomunikasikan hasil perhitungan secara efektif kepada orang lain adalah keterampilan penting yang harus dimiliki insinyur mesin. Memperoleh jawaban atas pertanyaan teknis hanyalah setengah dari tugas seorang insinyur; setengah lainnya adalah mendeskripsikan hasil kepada orang lain secara jelas, akurat, dan meyakinkan. Insinyur lain harus dapat memahami perhitungan Anda dan apa yang Anda lakukan. Mereka harus bisa menghargai pekerjaan Anda dan memiliki kepercayaan diri bahwa Anda memecahkan masalah dengan benar. Jadi, di bagian terakhir ini bab ini, kita akan membahas bagaimana mengatur dan mempresentasikan perhitungan teknik secara efektif dengan cara yang dapat diikuti orang lain.
Untuk tujuan memecahkan masalah, Anda harus mencoba untuk mengatur dan mempresentasikan pekerjaan Anda sesuai dengan tiga langkah-langkah berikut ini:
- Pendekatan (Approach).
Maksud dari langkah ini adalah untuk memastikan bahwa Anda memiliki rencana yang baik dalam memecahkan masalah. Ini adalah kesempatan untuk memikirkan masalah di depan sebelum Anda memulai menghitung angka dan meletakkan pensil di atas kertas. Tulis ringkasan masalah dan jelaskan pendekatan umum yang Anda rencanakan, dan buat daftar konsep, asumsi, persamaan, dan faktor konversi yang Anda harapkan untuk digunakan. Membuat asumsi yang tepat sangat penting untuk menyelesaikan masalah secara akurat. Misalnya, jika diasumsikan ada gravitasi, maka berat semua komponen dalam soal mungkin perlu dipertimbangan dan diperhatikan. Demikian pula, jika dianggap ada gesekan, maka persamaan harus menjelaskannya. Dalam sebagian besar masalah analisis, engineer harus membuat asumsi penting tentang berbagai parameter utama termasuk gravitasi, gesekan, distribusi gaya yang diterapkan, konsentrasi tegangan, ketidakkonsistenan material, dan ketidakpastian pengoperasian. Dengan menyatakan asumsi ini, juga mengidentifikasi informasi yang diberikan, dan meringkas variabel yang diketahui dan tidak diketahui, insinyur dapat sepenuhnya mendefinisikan ruang lingkup masalah. Dengan memperjelas tujuan, Anda dapat mengabaikan informasi asing dan fokus pada pemecahan masalah secara efisien. - Solusi.
Solusi Anda untuk masalah analisis teknik umumnya adalah teks dan diagram bersama dengan perhitungan Anda untuk menjelaskan
langkah-langkah utama yang Anda ambil. Jika sesuai, Anda harus menyertakan gambar sederhana dari sistem fisik yang sedang dianalisis, label komponen utama, dan daftar nilai numerik untuk dimensi yang relevan. Di dalam solusi Anda, dan saat Anda memanipulasi persamaan dan melakukan perhitungan, itu adalah praktik yang baik untuk memecahkan variabel yang tidak diketahui
secara simbolis sebelum memasukkan nilai dan satuan numerik. Dengan cara itu, Anda dapat memverifikasi konsistensi dimensi dari persamaan. Saat kamu mensubstitusi nilai numerik (baca: angka-angka) ke dalam persamaan, pastikan untuk memasukkan satuannya juga. Di setiap titik dalam penghitungan, Anda harus secara eksplisit menunjukkan satuan yang terkait dengan setiap nilai numerik. Angka tanpa satuan tidak ada artinya, sebagaimana satuan tidak ada artinya tanpa nilai numerik. Di akhir penghitungan, tunjukkan jawaban Anda menggunakan jumlah yang tepat dari angka penting (significant number), tetapi simpan lebih banyak digit di perhitungan perantara (baca: cadangan) untuk mencegah kesalahan pembulatan terakumulasi. - Diskusi.
Langkah terakhir ini harus selalu diatasi karena itu menunjukkan pemahaman tentang asumsi, persamaan, dan solusi. Pertama, Anda harus menggunakan intuisi Anda untuk mengevaluasi apakah jawaban anda masuk akal atau tidak. Kedua, Anda harus mengevaluasi asumsi Anda untuk memastikannya masuk akal. Ketiga, identifikasi kesimpulan utama yang dapat Anda tarik dari solusi, dan jelaskan apa arti jawaban Anda dari sudut pandang fisik. Tentu saja anda harus selalu memeriksa ulang perhitungan dan memastikannya konsisten secara dimensional. Terakhir, garis bawahi, lingkari, atau kotaki hasil akhir Anda Sehingga tidak ada keraguan tentang jawaban yang Anda laporkan
WordPress.com
