Showing posts with label Jenis Gerak Harmonik Sederhana. Show all posts
Showing posts with label Jenis Gerak Harmonik Sederhana. Show all posts
10 May 2017

Gerak Harmonik Sederhana

Gerak Harmonik Sederhana. Pengertian Gerak Harmonik Sederhana, Jenis Gerak Harmonik Sederhana, dan Penjelasan Lengkap Mengenai Gerak Harmonik Sederhana (GHS).

Pengertian Gerak Harmonik Sederhana

Sumber: fisikareview.wordpress.com
Satu diantara bentuk gerakan yang paling sederhana disebut juga dengan gerak harmonik simpel (GHS) atau simple harmonic oscillation (SHO).

Mengapa diberi nama Harmonik sederhana? Sesuai sama pengertian perkataannya yaitu harmonik yang artinya bentuk/pola yang selalu berulang pada saat tertentu dan sederhana diartikan bahwa anggapan tidak ada gaya disipasi, sampai amplitudo dan daya tetap/abadi.

Gerak Harmonik Sederhana yakni gerak periodik bolak balik dengan lintasan yang ditempuh terus-menerus sama (tetap) berpusat pada satu titik (titik setimbang).

Gerak Harmonik Sederhana mempunyai kesamaan gerak berupa sinusoidal dan digunakan untuk mengulas satu gerak periodik spesifik. Gerak harmonik sederhana yang dapat ditemui dalam kehidupan sehari-hari yakni getaran benda pada pegas dan getaran benda pada ayunan sederhana.

Jenis Gerak Harmonik Sederhana 

Gerak Harmonik Sederhana dapat dibedakan jadi 2 bentuk, yaitu:

Gerak Harmonik Sederhana Linier, gerakannya ada pada satu garis lurus vertikal maupun horizintal. Umpamanya penghisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa/air dalam pipa U, gerak horizontal/vertikal dari pegas (pegas pada mobil), dan sebagainya.

Gerak Harmonik Sederhana Angular, gerakannya mengayun membentuk pola setengah lingkaran ataupun bisa saja perputaran. Contohnya gerak bandul/bandul fisis (bandul jam), osilasi ayunan torsi, dan sebagainya.

Besaran Gerak Harmonik Sederhana 

Besaran fisika pada Gerak Harmonik Sederhana pada pegas pada dasarnya sama saja dengan ayunan sederhana, yakni adanya periode, frekuensi dan amplitudo. Jarak x dari posisi setimbang disebut juga dengan simpangan.

Simpangan maksimum dengan kata lain jarak terbesar dari titik setimbang disebut juga dengan amplitudo (A). Satu getaran Gerak Harmonik Sederhana pada pegas yakni gerak bolak balik lengkap dari titik awal dan kembali pada titik yang sama.

Perpindahan 

Bola dari mulai sumbu x pada x = +A dan bergerak menempuh sudut θ dalam kurun waktu t. Karena gerak ini yaitu gerak melingkar teratur, bola bergerak dengan laju sudut konstan w (dalam rad/s). Oleh karena itu dapat dinyatakan, θ = wt. Perpindahan bayangan pada arah x yakni proyeksi jari-jari lingkaran A pada sumbu

Periode (T) 

Waktu yang dibutuhkan oleh benda yang bergerak harmonik sederhana untuk menempuh satu putaran penuh disebut juga dengan perioda. Besar perioda tergantung pada laju sudut bola ω. Semaik besar sudut, semakin singkat waktu yang diperlukan untuk menempuh satu putaran.
Hubungan antara ω serta T didapat dari ω = Δθ/Δt, hingga:

Frekuensi (f)

Tidak hanya periode, ada juga frekuensi dengan kata lain banyak getaran yang dilakukan oleh benda sepanjang satu detik. Frekuensi memperlihatkan seberapa “cepat” Gerak Harmonik Sederhana berjalan, dalam grafik y-t frekuensi yang semakin besar diperlihatkan dengan grafik sinusoidal yang lebih rapat.

Pegas: 

Bandul: 

Amplitudo (A) 

Amplitudo yakni perpindahan maksimum dari titik kesetimbangan.

Satu pegas apabila ditarik atau ditekan dari posisi normalnya akan melawan dengan gaya khusus untuk menormalkan dirinya. Gaya ini disebut juga dengan gaya pemulih (restoring force), yang besarnya sebanding dengan seberapa besar kita menarik/menekan pegas itu dan arahnya berlawanan dengan arah tarikan kita. Hubungan ini dirumuskan oleh Robert Hooke:

Simpangan Gerak Harmonik Sederhana 

Simpangan gerak harmonik pada suatu titik yaitu jarak titik itu ke titik seimbang.
Atau
Di mana:

Y = simpangan gerak harmonik (m)
A = amplitudo (m)
ω = kecepatan sudut (rad/s)
T = periode getaran (s)
F = frekuensi getaran (Hz)
t = waktu tempuh (s)

Kecepatan Gerak Harmonik Sederhana 

Tidak sama juga dengan simpangan yang menunujukkan posisi satu benda, kecepatan yaitu turunan pertama dari posisi.
Nilai kecepatan v maksimum ketika cos ωt = 1, hingga kecepatan maksimumnya yakni:
Lalu, kecepatannya di sembarang posisi y atau hubungan kecepatan dengan simpangan harmonik yakni:
Percepatan Gerak Harmonik Sederhana

Percepatan dapat dicari dengan mengingat bahwa percepatan yakni turunan pertama kecepatan terhadap waktu.
Nilai percepatan (a) akan maksimum pada saat sin ωt = 1, hingga percepatan maksimumnya yakni:
Hubungan percepatan dengan simpangan harmonik:

Energi Pada Gerak Harmonik Sederhana 

Gerak Harmonik Sederhana tidak hanya memiliki beberapa kesamaan, tetapi juga energi-energi yang menyertainya. Apa saja energi yang dimaksud itu?

Energi Kinetik 

Energi kinetik yakni Energi yang dimiliki oleh benda yang melakukan gerak harmonik sederhana karena kecepatan geraknya.
Energi kinetik maksimum pada gerak harmonik dicapai ketika ada di titik setimbang. Sedangkan daya kinetik minimal dicapai ketika ada di titik balik.

Energi Potensial 

Besarnya Energi potensial yakni daya yang dimiliki gerak harmonik sederhana karena simpangannya. Secara matematis Energi potensial yang dimiliki gerak harmonik.
Energi maksimumnya terjadi pada gerak yang dicapai ketika ada di titik baliknya.

Energi Mekanik 

Energi ini yaitu hasil penjumlahan Energi kinetik serta potensial.
Bersumber pada persamaannya, Energi mekanik satu benda yang bergerak harmonik tidak tergantung waktu serta tempat. Jadi, Energi mekanik satu buah benda yang bergerak dimana saja besarnya sama.

Seluruh benda yang bergetar di mana gaya pemulih F berbanding lurus dengan negatif simpangan (F = -kx), benda itu bisa dan dapat dikatakan melakukan gerak harmonik sederhana (GHS) dengan kata lain Osilator Harmonik Sederhana (OHS).

Penerapan Gerak Harmonik Sederhana 

Pengaplikasian gerak harmonik cukup banyak dalam kehidupan berbentuk alat bantu manusia. Berikut ini beberapa penerapannya:

Shock Absorber (pegas) 

Peredam kejut pada mobil memiliki komponen pegas yang tersambung pada piston dan dipasangkan dekat roda kendaraan. Hal semacam ini membantu untuk mengatur atau meredam guncangan pada roda.

Jam bandul 

Karena tidak menggunakan baterai, jam bandul bekerja dengan memakai tenaga gravitasi atau pegas. Baik jam pegas atau jam rantai memiliki mekanisme pemutar dan ada roda gigi yang berputar dan menggerakkan jarum jam seperti bandul yang bergerak kekiri serta kekanan.

Pita elastis 

Berkalu seperti pegasmirip dengan sistem massa pegas. Keduanya akan bergetar dari titik setimbangnya hingga gaya gesekan mengeluarkan daya redam. Struktur karet membuatnya memiliki Energi potensial elastis yang tinggi sampai dapat diaplikasikan ke penggunaan kabel bungee jumping.

Trampolin 

Bahan trampolin yaitu pegas yang tingkat elastisitasnya tinggi. Ditarik dari posisi setimbang, pegas mendapat Energi potensial elastisnya. Energi ini juga yang mendorong seseorang memantul kembali ke atas.

Garpu tala 

Perbedaan ukuran garpu tala mengakibatkannya menghasilkan titik nada yang tidak sama juga. Makin besar massa garpu tala semakin rendah frekuensi osilasi dan makin rendah juga nada yang dihasilkan.

Jam mekanik 

Pada roda keseimbangan dari satu buah jam mekanik memiliki komponen pegas yang akan memberi satu torsi pemulih yang sebanding dengan perpindahan sudut dan posisi kesetimbangan. Gerak ini yaitu gerak harmonik sederhana bentuk angular.

Contoh Soal Gerak Harmonik Sederhana 

Sebuah benda melakukan gerak harmonik dengan amplitudo 2A. Pada saat kecepatannya sama juga dengan seperempat kecepatan maksimum, tentukan simpangannya!
Waktu Energi kinetik benda bergetar sesuai dan sama juga dengan Energi potensialnya...
Sebuah benda dengan massa 4 gr digetarkan dengan y = 0,05 sin 300t dengan satuan internasional. Tentukan kecepatan dan percepatannya waktu t = 2 s.
Apabila massa beban yang digantung pada ujung bawah pegas 3 kg, periode getarannya 7 sekon. Apabila massa beban dilipat gandakan jadi 9 kg, tentukan periode getarannya!
Dan itulah pembahasan kami mengenai Gerak Harmonik Sederhana, untuk berbagai informasi yang kami sajikan pada kesempatan ini, harapannya semoga Postingan kali ini mengenai Gerak Harmonik Sederhana di atas sedikitnya dapat menambah pengetahuan tersendiri bagi anda para pembaca.

Khususnya bagi anda yang saat ini sedang mencari sumber pengetahuan untuk lebih memahami Segala Hal tentang Gerak Harmonik Sederhana. Terima kasih atas kunjungannya dan salam sukses untuk sahabat semuanya.

Referensi:
  1. softilmu.com