osilasi dan gelombang mekanik

OSILASI DAN GELOMBANG MEKANIKGerak Harmonik Sederhana (GHS) - Simple Harmonic Motion (SHM)

Gerak Harmonik Sederhana (GHS)


Getaran atau Osilasi merupakan gerak bolak-balik di sekitar suatu titik tertentu. Titik tertentu itu dinamakan pusat osilasi.

Ketika sebuah objek bergetar atau berosilasi kedepan dan belakang pada lintasan yang sama dan tiap-tiap getaran mengambil waktu yang sama, gerakan tersebut disebut periodik.

Bentuk paling sederhana dari gerak periodik drepresentasikan oleh sebuah benda yang berosilasi pada ujung pegas.

Banyak jenis gerak lain yang hampir menyerupai sistem ini.

Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Massa pegas diabaikan dan pegas ditempatkan horisontal.

Massa M dapat meluncur tanpa gesekan pada permukaan horisontal

Setiap pegas mempuyai panjang alami, pada keadaan ini pegas tidak memberikan gaya pada massa m.

Posisi massa di tiik tersebut disebut posisi setimbang.

Bila massa dipindahkan kekanan (merentangkan pegas) atau kekiri (menekan pegas), maka pegas memberikan gaya pada massa m yang bekerja dalam arah berlawanan (arah mengembalikan massa ke posisi setimbangnya). Gaya ini disebut “ gaya pemulih “ (restoring force)

F = - k x. (1.1)

Hukum Hooke

k : konstanta pegas


Pegas direnggangkan sampai jarak x = A, kemudian dilepaskan

Pegas memberikan gaya pada massa yang menariknya ke posisi setimbang (x=0). Massa telah dipercepat oleh gaya, maka massa melewati possi setimbang dengan laju cukup tinggi.

Pada titik x =0, gaya padanya turun sampai nol, tetapi lajunya maksimum.

Ketika massa bergerak kekiri, gaya yang bekerja padanya bekerja memperlambat laju massa tersebut dan sejenak berhenti.

Massa kemudian bergerak lagi dalam arah berlawanan, gerakkan ini terus berulang secara simetris antara x = A dan x = -A

Definsi: Jarak x massa dari titik setimbang disebut simpangan . Jarak terbesar dari simpangan disebut amplitudo (A)

Satu siklus: gerak bolak-balik yang lengkap dari titik awal kembali ke titik yang sama.

Perioda T, : Waktu yang dibutuhkan untuk satu siklus lengkap.

Frekuensi f: jumlah siklus lengkap per detik (dinyatakan dalam hertz (Hz)

Contoh:


Semua sistem yang berosilasi, dimana gaya pemulih berbanding lurus dengan negatif simpangan,( F = -kx), dinyatakan sebagai gerak harmonis sederhana (GHS), sering juga disebut dengan osilator gerak sederhana (OHS).

Gerak Harmonis Sederhana (GHS)

Energi pada Osilator Harmonis Sederhana

Untuk menekan dan meregangkan pegas dibutuhkan kerja. Dengan demikian energi potensial disimpan pada pegas yang tertekan atau teregang.

Energi potensial pegas dinyatakan dengan: EP

Energi mekani total dari sitem massa-pegas merupakan jumlah energi kinetik dan potensial: + , dimana v adalah kecepatan massa m ketika berjarak x dari posisi setimbang.

Selama tidak ada gesekan, Energi mekanik E akan tetap (konstan). Selama massa berosilasi bolak balik, energi terus berubah dari energi potensial ke energi kinetik.

Pada titik ekstrim x =A dan x = -A, semua energi tersimpan sebagai energi potensial.

Pada ttik setimbang x = 0, semua energi merupakan energi kinetik.

+ =

Dari (1.4) dan (1.5): = , sehingga:

Didapatt: , menyatakan kecepatan benda tiap posisi x.

Energi pada Osilator Harmonis Sederhana

Contoh

TUGAS 1

Hal 401, No 2, 4 dan 5

osilasi dan gelombang mekanik

Documents