FISIKA
OLEH :
RAJU PRATAMA XII – IA 2
GURU BIDANG STUDI : ELIYA DEVI, S.Pd
GERAK HARMONIK
PADA BENDA
DAFTAR ISI
Halaman
PENADULUAN 4
DEFORMASI ZAT 5
ELASTISITAS ZAT PADAT 6
TEGANGAN DAN REGANGAN 8
HUKUM HOOKE 16
PEGAS 20
ANALISIS GERAK HARMONIK 27
BANDUL SEDERHANA 34
PENDAHULUAN
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat kepada penilis sehingga tugas dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Ucapan terimakasih juga penulis ucapkan kepada guru pembimbing yang telah memberikan arahan sehingga tugas dapat diselesaikan dengan maksimal.
Tugas ini berisikan materi tentang Gerak Harmonikn pada Benda Elastis. Mudah mudahan materi ini dapat menambah pengetahuan kita tentang fisika dan bermanfaat dalam kehidupan.
1. DEFORMASI ZAT
Ketika diberi gaya, suatu benda akan
mengalami deformasi, yaitu perubahan ukuran atau bentuk. Karena mendapat gaya, molekul-molekul benda akan bereaksi dan memberikan gaya untuk menghambat deformasi. Gaya yang diberikan kepada benda dinamakan gaya luar, sedangkan gaya reaksi, oleh molekul-molekul dinamakan gaya dalam. Ketika gaya luar
dihilangkan, gaya dalam cenderung untuk
2. ELASTISITAS ZAT
PADAT
Elastisitas adalah kemampuan zat padat untuk
berubah (deformasi) ke bentuk semula setelah dikenai gaya. Contoh : karet, pegas (per), pelat logam, triplek, polimer plastik, rotan, dll.
Plastisitas adalah kemampuan zat padat untuk
tidak dapat kembali kebentuk semula setelah dikenai gaya. Contoh : tanah liat, adonan kue, nasi, tepung, semen, platisin, dll.
Benda Plastis
3. TEGANGAN DAN
REGANGAN
a. Tegangan (Stress)
Maka rumusan untuk tegangan adalah :
Atau disimbolkan dengan :
= Tegangan (N/m2)
F = Gaya yang bekerja (N)
b. Regangan (Strain)
adalah kecenderungan suatu benda untuk kembali ke posisi semula setelah mengalami tegangan. Regangan dinyatakan sebagai
Maka rumusan untuk regangan adalah :
Atau disimbolkan dengan :
δ = Regangan
c. Modulus Elastisitas (Modulus Young)
adalah sebuah konstanta bahan yang memiliki nilai tertentu untuk bahan tertentu pula.
Setiap bahan mempunyai modulus elastisitas (E) tersendiri yang memberi gambaran
mengenai perilaku bahan itu bila mengalami
gaya tekan atau gaya tarik. Bila nilai E semakin kecil, maka akan semakin mudah bagi bahan untuk mengalami perpanjangan atau
Modulus elastisitas (Modulus Young) dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan dan regangan.
Sehingga rumusan untuk Mudulus Elastisitas adalah :
Lalu kita substitusikan nilai tegangan dan regangan sehingga menjadi :
Saat diberi gaya, setiap benda elastis memiliki tingkat elastisitas masing masing, tingkat
elastisitas tersebut tergantung pada susunan atom atom benda tersebut.
4. HUKUM HOOKE
Hukum Hooke menyelidiki hubungan antara gaya (F) yang merenggangkan sebuah pegas dengan pertambahan panjang pegas (Δx) pada daerah batas elastisitas pegas. Pada daerah elastisitasnya, besar gaya
luar yang diberikan (F) sebanding dengan
Ketika sebuah pegas diberi gaya luar dengan
ditarik, maka pegas akan mengeluarkan gaya yang besarnya sama dengan gaya luar yang menariknya, tetapi arahnya berlawanan (aksi = reaksi).
Sehingga hukum Hooke dapat dirumuskan menjadi :
F = - k . Δx
Dimana:
F : gaya luar yang diberikan (N) k : konstante pegas (N/m)
Grafik Hubungan Gaya Dengan Pertambahan Panjang Benda
OA menunjukkan besarnya gaya F yang
sebanding dengan pertambahan panjang x. Pada
bagian ini benda dikatakan meregang secara
linier. Jika F diperbesar lagi sehingga melampaui titik A, garis
Jika gaya F diperbesar terus sampai melewati
titik B, benda bertambah panjang dan tidak kembali ke bentuk semula setelah gaya
dihilangkan. Ini disebut batas elastisitas.
Jika gaya terus diperbesar lagi hingga di titik
C,
maka pegas akan putusatau patah. Jadi, benda elastis mempunyai batas
5. PEGAS
a. Susunan Seri PegasKetika dua buah (atau beberapa) pegas disusun secara seri, maka akan berlaku beberapa sifat sebagai berikut :
Gaya yang bekerja pada pegas-pegas tersebut
adalah sama yaitu sebesar gaya berat beban.
F1 = F2 = W = m.g
Pertambahan panjang total adalah jumlah
Dari kedua sifat di tadi, maka konstanta pegas pengganti susunan seri adalah sebagai berikut :
Dari F = k ΔL → ΔL = F/k
⇒ ΔL = ΔL1 + ΔL2
⇒ F/kp = F1/ k1 + F2/k2
Karena F = F1 = F2 = W, maka persamaan di atas menjadi :
⇒ W/kp = W/k1 + W/k2
⇒ W/kp = (1/ k1 + 1/k2) W
b. Susunan Paralel Pegas
Ketika dua buah pegas disusun secara paralel, maka akan berlaku beberapa sifat sebagai
berikut :
Gaya yang bekerja pada pegas-pegas
tersebut adalah jumlah gaya yang berkerja pada masing-masing pegas.
F = W = F1 + F2
Pertambahan panjang total pada susunan
paralel adalah sama dengan pertambahan
Dari kedua sifat di atas, maka konstanta pegas pengganti pada susunan paralel adalah
c. Energi Potensial Pegas (EPP)
Menurut hukum Hooke, untuk meregangkan
pegas sepanjang (L) diperlukan gaya sebesar . Ketika teregang, pegas memiliki energi
potensial, jika gaya tarik (F) dilepas, pegas akan melakukan usaha sebesar :
W = F . ΔL
Maka kita dapatkan : Ep = ½ F ΔL
6. ANALISA PADA GERAK
HARMONIK SEDERHANA
Salah satu dari penerapan konsep tegangan dan regangan adalah pada gerak harmonik sederhana atau GHS.
Secara umum, gerak harmonik adalah gerak suatu benda melewati titik setimbang yang
Gerak Harmonik Sederhana dapat dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu :
Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Linier,
misalnya penghisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa / air dalam pipa U, gerak horizontal / vertikal dari pegas, dan sebagainya.
Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Angular,
Persamaan Gerak Harmonik
Sederhana
Persamaan Gerak Harmonik Sederhana adalah :
Keterangan :
Y = simpangan (m) A = amplitudo (m) F = frekuensi (Hz) t = waktu (sekon)
Jika posisi sudut awal adalah θ0, maka persamaan gerak
Kecepatan Gerak Harmonik Sederhana
Dari persamaan gerak harmonik sederhana Kecepatan gerak harmonik sederhana :
Kecepatan maksimum diperoleh jika nilai
Kecepatan untuk Berbagai Simpangan Persamaan dikuadratkan
maka :
Dari persamaan :
Percepatan Gerak Harmonik Sederhana
Dari persamaan kecepatan : maka:
7. APLIKASI GHS PADA
BANDUL SEDERHANA
Sebuah bandul adalah massa (m) yang
digantungkan pada salah satu ujung tali dengan panjang (L) dan membuat simpangan dengan sudut kecil. Gaya yang menyebabkan bandul ke posisi kesetimbangan dinamakan gaya pemulih yaitu dan panjang busur adalah Kesetimbangan gayanya. Bila amplitudo getaran tidak kecil namun tidak harmonik sederhana sehingga periode
F = -mg sin θ (f = m.a)m.a = -mg sin θ
a = – g sin θ
Karena θ relatif kecil maka nilai sin θ mendekati s/L (simpangan dibagi panjang tali)
a = percepatan badul (ms-2)
s = simpangan (m) L = panjang tali (m)
Rumus Periode dan Frekuensi Getaran pada Ayunan
Besarnya frekuensi (banyaknya getaran dalam satu satuan waktu) dan periode (waktu yang diperlukan untuk melakukan satu kali getaran) pada ayunan sederhana dirumuskan :
a = percepatan badul (ms-2)
L = panjang tali (m)
g = percepatan gravitasi (ms-2)
8. KESIMPULAN
Elastisitas adalah kemampuan zat padat untuk berubah (deformasi) ke bentuk
semula setelah dikenai gaya.
Tegangan (Stress) adalah perbandingan antara gaya tarik atau tekan yang bekerja terhadap luas penampang benda.
Regangan dinyatakan sebagai
perbandingan perubahan panjang dan
Modulus elastisitas (Modulus Young)
dapat didefinisikan sebagai
perbandingan antara tegangan dan regangan.
Hukum Hooke menyatakan besar gaya
luar yang diberikan (F) sebanding
9.DAFTAR PUSTAKA
http//:fisika-itu-asyik.blogspot.com http//:fisika-SMA/ghs.blogspot.com
