MEDIA MENGAJAR
UNTUK SMA/MA KELAS XI
FISIKA
Sumber: flickr.com
GETARAN HARMONIK
Bab 8
PENDAHULUAN
Tahukah Anda tentang spring bed? Di dalam spring bed terdapat banyak pegas yang disusun sedemikian rupa sehingga dapat
memberikan kenyamanan ketka tdur di atasnya. Susunan pegas ini ternyata memiliki pengaruh terhadap kenyamanan. Getaran yang kerap terjadi pada pegas adalah getaran harmonik sederhana.
Contoh sederhana bisa diliat pada shock breaker di kendaraan bermotor. Ketka kita melalui polisi tdur, shock breaker akan bergerak naik turun (gerak harmonik). Mari kita pelajari secara mendalam mengenai Getaran Harmonik.
KARAKTERISTIK GETARAN HARMONIK
A
� = �
�
Periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran penuh.
dengan
= periode (s) = waktu (s)
= banyaknya getaran yang dilakukan
Frekuensi adalah banyaknya getaran penuh dalam satu sekon.
Periode Frekuensi
� = �
�
dengan
= frekuensi (Hz) = waktu (s)
= banyaknya getaran yang dilakukan
Simpangan adalah jarak yang ditempuh oleh benda bergetar terhadap ttk
setmbang.
Sudut fase adalah sudut yang ditempuh oleh benda bergetar secara harmonik.
Simpangan Sudut Fase
� =� �
dengan
= sudut fase (rad) = waktu (s)
= kecepatan sudut (rad/s)
Amplitudo
Amplitudo adalah simpangan maksimum dari benda bergetar terhadap ttk setmbang.
PERSAMAAN GETARAN HARMONIK
B
Simpangan
Persamaan simpangan dapat diketahui dengan mengamat gerak ttk partkel yang bergerak melingkar beraturan. Setap
sekonnya, partkel akan berpindah sejauh dan memiliki simpangan .
dengan
= simpangan (m) = amplitudo (m) = waktu (s)
= kecepatan sudut (rad/s)
� = � ��� � �
Kecepatan
Persamaan kecepatan dapat ditentukan melalui fungsi diferensial dari persamaan simpangan getaran harmonik terhadap fungsi waktu.
dengan
= kecepatan (m/s) = amplitudo (m) = waktu (s)
= kecepatan sudut (rad/s)
� = � � ��� � �
PERSAMAAN GETARAN HARMONIK
B
)
)
� = � √ �
�− �
�dengan
= kecepatan (m/s) = amplitudo (m) = simpangan (m)
= kecepatan sudut (rad/s)
Percepatan
Persamaan percepatan dapat ditentukan melalui fungsi diferensial dari persamaan kecepatan getaran harmonik terhadap fungsi waktu.
dengan
= percepatan (m/s2) = simpangan (m) = amplitudo (m) = waktu (s)
= kecepatan sudut (rad/s)
�=− �
�� ��� � �
� =− �
��
PERSAMAAN GETARAN HARMONIK (lanjutan)
B
)
� = � √ �
�− �
��
�dengan
= percepatan (m/s2) = kecepatan (m/s) = amplitudo (m)
= kecepatan sudut (rad/s)
Suatu pegas dapat melakukan getaran harmonik sepert gambar.
Pegas dapat bergerak bolak-balik karena memiliki gaya pemulih yang besarnya .
Getaran Harmonik
Pegas � = �
� � √ � �
Sumber: en.wikipedia.org
APLIKASI GETARAN HARMONIK
C
� =� � √ � �
dengan
= periode (s) = frekuensi (Hz)
= konstanta pegas (N/m) = massa (kg)
Suatu ayunan bandul dapat melakukan getaran harmonik sepert gambar. Bandul dapat bergerak bolak-balik karena memiliki gaya pemulih yang besarnya .
Ayunan Bandul
� = �
� � √ � �
� =� � √ � �
dengan
= periode (s) = frekuensi (Hz)
= percepatan gravitasi (m/s2) = panjang tali (m)
ELASTISITAS
D
Tegangan adalah besar gaya yang bekerja pada luas penampang benda elasts.
Tegangan
σ = �
�
dengan
= tegangan (N/m2) = gaya (N)
= luas penampang (m2)
Regangan adalah perbandingan perubahan panjang benda dengan panjang awal.
Regangan
� = ∆ �
�
�dengan = regangan
= perubahan panjang (m) = panjang awal (m)
Modulus elastisitas atau modulus Young adalah perbandingan antara tegangan dengan regangan benda.
Modulus Elastisitas
� = �
�
dengan
= modulus elastsitas atau modulus Young (N/m2) = tegangan (N/m2)
= gaya (N)
= luas penampang (m2)
= regangan
= perubahan panjang (m) = panjang awal (m)
�= � ��
�∆ �
Hukum Hooke
� =− � ∆ �
Hukum Hooke menyatakan bahwa besar gaya tekan atau gaya tarik yang diberikan pada pegas adalah sebanding dengan perubahan panjang pegas.
1. Gaya pegas akan semakin besar jika perubahan panjang pegas semakin besar.
2. Arah gaya pegas selalu berlawanan dengan arah gaya tarik/tekan.
dengan
= gaya pegas (N)
= konstanta pegas (N/m)
= perubahan panjang pegas (m)
HUKUM HOOKE (GAYA PEGAS)
E
Sumber: commons.wikimedia.org
SUSUNAN PEGAS
F
Susunan Seri
Pada susunan pegas secara seri (perhatkan gambar), besar gaya yang dialami setap pegas adalah sama dengan perubahan panjang total adalah perubahan panjang masing-masing pegas.
�
� = �
�
�+ �
�
�Sumber: en.wikipedia.org
Susunan Paralel
Pada susunan pegas secara paralel, besar perubahan panjang yang dialami setap pegas adalah sama dengan gaya total adalah gaya masing-masing pegas.
� =�
�+ �
�Sumber: en.wikipedia.org
TERIMA
KASIH
