Gerak Harmonik Sederhana

Sahabat warstek, pernah bermain alat musik gitar? Atau menaiki ayunan? Peristiwa-peristiwa tersebut dapat dimodelkan secara fisika melalui Gerak Harmonik Sederhana.

Tapi apa sih itu Gerak Harmonik Sederhana? Yuk pelajarai lebih lanjut.

Sebelum mengulas mengenai gerak harmonik sederhana, kita harus terlebih dahulu memahami tentang gerak periodik.

Gerak periodik

Periodik merupakan peristiwa di mana sebuah getaran atau osilasi terulang sendiri, ke depan dan ke belakang, pada lintasan yang sama gerakan. Benda yang mengalami gerak periodik selalu mempunyai posisi kesetimbangan stabil. Saat posisi dari benda kita jauhkan dari titik setimbang dan kemudian kita lepaskan maka akan muncul suatu gaya atau torsi untuk menarik kembali benda ke posisi setimbang. Namun, saat mencapai posisi setimbang, benda tersebut memiliki energi kinetik, sehingga memiliki posisi tersebut, berhenti di suatu tempat pada sisi yang lain untuk kemudian kembali lagi ke posisi kesetimbangannya.

Ada beberapa istilah yang kita gunakan dalam saat kita berbicara mengenai gerak periodik

Amplitudo, gerak, merupakan besar perpindahan maksimum dari titik kesetimbangan, yaitu nilai maksimum dari lxl, dan selalu bernilai positif. Jika pegas merupakan pegas ideal maka jangkauan perpindahan total keseluruhan adalah 2A. Getaran lengkap merupakan perjalanan melingkar lengkap, misalnya dari -A ke A. Satuan SI A adalah meter.

Periode, T, merupakan waktu satu siklus dan selalu berharga positif. Satuan SI dari periode adalah sekon.

Frekuensi, f, adalah banyaknya siklus pada suatu satuan waktu dan selalu positif. Satuan SI frekuensi adalah Hz.

Frekuensi sudut, w, adalah 2 phi dikalikan dengan frekuensi:

blank

Gerak periodik yang paling sederhana terrapat pada benda yang berisolasi di ujung pegas atau tejaddi jika gaya pemuli F berbanding lurus dengan perpindahan dari posisi kesetimbangan x. Hal ini dapat terjadi apabila pegas adalah pegas ideal yang memenuhi hukum Hooke. Konstanta gaya k merupakan konstanta perbandingan antara F dan x. Dari sisi manapun dari posisi kesetimbangan, F dan x selalu mempunyai tanda berlawanan. Komponen-x yang diberikan oleh pegas dari gaya pada benda adalah negatif, maka komponen-x dari gaya F pada benda adalah.

blank

Dari persamaan (1) memberikan besar dan tanda dari gaya, antara x positif, negaif, atapun nol. Konstanta gaya k selalu positif dan mempunyai satuan N/m. Jika nilai k makin besar maka makin besar juga gaya yang dibutuhkan untuk meregangkan pegas sejauh jarak tertentu. Sehingga, pegas akan makin kaku, maka konstanta pegas juga semakin besar.

Ketika gaya pemulih berbanding lurus dengan perpindahan dari posisi kesetimbangan, osilasi yang terjadi dinamakan Gerak Harmonik Sederhana disingkat GHS. Untuk percepatan dari suatu benda dalam GHS diberikan oleh:

blank

Tanda minus berarti percepatan dan perpindahan selalu memiliki tanda berlawanan. Percepatan ini tidaklah konstan.

Osilasi dari pegas bergantung pada vertikal pada dasarnya sama dengan pegas yang horizontal. Karena adanya gaya gravitasi, maka panjang pegas dalam posisi setimbang akan lebih panjang dari pada posisi horizontal. Pegas yang berada dalam keadaan setimbang ketika sigma F= 0 = mg-kx0, sehingga pegas teregang dengan jarak. Jika x kita ukur dari posisi setimbang, maka dapat kita gunakan langsung dengan nilai k yang sama.

Perpindahan, kecepatan dan percepatan dalam gerak harmonik sederhana

Perpindahan x sebagai suatu fungsi dari waktu untuk osilator harmonik  kita hitung dengan:

blank

Kecepatan (v) dan percepatan (a) dari gerak harmonik sederhana sebagai fungsi waktu untuk sebuah isolator kita peroleh dengan mengambil persamaan (3) terhadap waktu:

blank

Energi pada Gerak Harmonik sederhana

Gaya yang diberikan oleh suatu pegas ideal adalah gaya konservatif, dan gaya vertikel itu tidak ada sehingga energi mekanik total sistem adalah kekal dan juga kita beranggapan pegas itu kita abaikan. Jadi energi mekanik total pada Gerak Harmonik Ssederhana:

blank

Referensi:

  1. Giancoli, D. C. (2001). Fisika jilid 1. Jakarta: Erlangga.
  2. Young, D. H., & Freedman, R. A. (2002). Fisika universitas jilid 1.

Setelah selesai membaca, yuk berikan artikel ini penilaian!

Klik berdasarkan jumlah bintang untuk menilai!

Rata-rata nilai 3 / 5. Banyaknya vote: 2

Belum ada yang menilai! Yuk jadi yang pertama kali menilai!

Baca juga:
I. D. Sarungallo
Artikel Berhubungan:

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *