42 |
Modul Fisika Semester 1 Kelas XI SCI_SMAN 2 Bandar Lampung Oleh: M. Kholid , M.Pd.
A. GERAK HARMONIS SEDERHANA GHS
Benda yang melakukan gerak lurus berubah beraturan, mempunyai percepatan yang tetap, Ini berarti pada benda senantiasa bekerja gaya yang tetap baik arahnya maupun besarnya. Bila
gayanya selalu berubah-ubah, percepatannyapun berubah-ubah pula.
Gerak yang berulang dalam selang waktu yang sama disebut Gerak Periodik. Gerak periodik ini
selalu dapat dinyatakan dalam fungsi sinus atau cosinus, oleh sebab itu gerak periodik disebut
Gerak Harmonik. Jika gerak yang periodik ini bergerak bolak-balik melalui lintasan yang sama
disebut Getaran atau Osilasi.
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, misalnya gerak bandul bandul fisis, osilasi
ayunan torsi, dan sebagainya.
B. GERAK HARMONIS PADA BANDUL SEDERHANA
Bandul O tergantung pada tali yang panjangnya
. Bandul diberi simpangan , sudut kecil. Bila
dilepas, bandul melakukan gerak bolak-balik menyusuri AOB. Bila massa bandul m, beratnya w = m.g. Saat bandul berada di A, gaya penggeraknya F
1
F
1
= m.g sin = m.g
1
AO
karena sudut kecil, AO
1
dapat disamakan dengan : AO = y
F
1
= m.g
y F
1
= y
g m
.
g
m.
adalah bilangan tetap, jadi F
1
= k.y
W W cos
W sin
B O
A O
1
43 |
Modul Fisika Semester 1 Kelas XI SCI_SMAN 2 Bandar Lampung Oleh: M. Kholid , M.Pd.
Hubungan yang terakhir menyatakan bahwa gaya penggerak sebanding dengan simpangannya. Bandul melakukan gerak Harmonis. Karena gerakan bandul gerak harmonik, periodenya dapat
dicari dari rumus periode Gerak harmonis.
T =
g m
m .
2
T = g
2
T adalah waktu ayun bandul dalam detik,
panjang bandul dalam meter, dan g percepatan grafitasi dalam mdet
2
.
C. GERAK HARMONIS PADA PEGAS
Semua pegas memiliki panjang alami sebagaimana tampak pada gambar a. Ketika sebuah benda dihubungkan ke ujung sebuah pegas, maka pegas akan meregang bertambah panjang sejauh y.
Pegas akan mencapai titik kesetimbangan jika tidak di berikan gaya luar ditarik atau digoyang, sebagaimana tampak pada gambar B. Jika beban ditarik ke bawah sejauh y1 dan dilepaskan
gambar c, benda akan akan bergerak ke B, ke D lalu kembali ke B dan C. Gerakannya terjadi secara berulang dan periodik.
Kita tinjau pegas yang dipasang horisontal, di mana pada ujung pegas tersebut dikaitkan sebuah benda bermassa m. Massa benda kita abaikan, demikian juga dengan gaya gesekan, sehingga
benda meluncur pada permukaan horisontal tanpa hambatan. Terlebih dahulu kita tetapkan
44 |
Modul Fisika Semester 1 Kelas XI SCI_SMAN 2 Bandar Lampung Oleh: M. Kholid , M.Pd.
arah positif ke kanan dan arah negatif ke kiri. Setiap pegas memiliki panjang alami, jika pada pegas tersebut tidak diberikan gaya. Pada kedaan ini, benda yang dikaitkan pada ujung pegas
berada dalam posisi setimbang lihat gambar a.
Apabila benda ditarik ke kanan sejauh +x pegas diregangkan, pegas akan memberikan gaya pemulih pada benda tersebut yang arahnya ke kiri sehingga benda kembali ke posisi
setimbangnya gambar b. Sebaliknya, jika benda ditarik ke kiri sejauh -x, pegas juga memberikan gaya pemulih untuk
mengembalikan benda tersebut ke kanan sehingga benda kembali ke posisi setimbang gambar c.
Besar gaya pemulih F ternyata berbanding lurus dengan simpangan x dari pegas yang direntangkan atau ditekan dari posisi setimbang posisi setimbang ketika x = 0. Secara matematis
di tulis :
ersamaan ini sering dikenal sebagai hukum hooke dan dicetuskan oleh paman Robert Hooke. k adalah konstanta dan x adalah simpangan. Hukum Hooke akurat jika pegas tidak di tekan sampai
kumparan pegas bersentuhan atau diregangkan sampai batas elastisitas. Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya pemulih alias F mempunyai arah berlawanan dengan simpangan x.
Konstanta pegas berkaitan dengan kaku atau lembut sebuah pegas. Semakin besar konstanta pegas semakin kaku sebuah pegas, semakin besar gaya yang diperlukan untuk menekan atau
meregangkan pegas. Sebaliknya semakin lembut sebuah pegas semakin kecil konstanta pegas, semakin kecil gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas. Untuk meregangkan pegas
sejauh x, kita akan memberikan gaya luar pada pegas, yang besarnya sama dengan F = +kx. Pegas dapat bergerak jika terlebih dahulu diberikan gaya luar.
Besaran fisika pada Gerak Harmonik Sederhana pada pegas pada dasarnya sama dengan ayunan sederhana, yakni terdapat periode, frekuensi dan amplitudo. Jarak x dari posisi setimbang disebut
simpangan. Simpangan maksimum alias jarak terbesar dari titik setimbang disebut amplitudo A.
Satu getaran Gerak Harmonik Sederhana pada pegas adalah gerak bolak balik lengkap dari titik awal dan kembali ke titik yang sama.
Gambar b
45 |
Modul Fisika Semester 1 Kelas XI SCI_SMAN 2 Bandar Lampung Oleh: M. Kholid , M.Pd.
D. GERAK ZAT CAIR DALAM PIPA U
