27 controlling
variable mengontrol
variabel, formulating
hypothesis menyusun hipotesis, defining operationally menyusun definisi operasional
dan menyusun percobaan design an experiment
4. Gerak Harmonik
Gerak harmonik sederhana adalah gerak bolak-balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getaran benda dalam setiap
sekon selalu konstan. a.
Gerak Harmonik Sederhana dapat dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu:
1 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. 2 Gerak Harmonik Sederhana GHS Angular, misalnya gerak bandul
bandul fisis, osilasi ayunan torsi, dan sebagainya.
b. Beberapa Contoh Gerak Harmonik Sederhana
1 Gerak harmonik pada bandul
Gambar 1. Gerak harmonik pada bandul Ketika beban digantungkan pada ayunan dan tidak diberikan gaya,
maka benda akan diam di titik keseimbangan B. Jika beban ditarik ke
28
titik A dan dilepaskan, maka beban akan bergerak ke B, C, lalu kembali lagi ke A. Gerakan beban akan terjadi berulang secara periodik, dengan
kata lain beban pada ayunan diatas melakukan gerak harmonik sederhana.
2 Gerak harmonik pada pegas
Gambar 2. Gerak vertikal pada pegas Semua pegas memiliki panjang alami sebagaimana tampak pada
gambar. Ketika sebuah benda dihubungkan ke ujung sebuah pegas, maka pegas akan meregang bertambah panjang sejauh y. Pegas akan
mencapai titik kesetimbangan jika tidak diberikan gaya luar ditarik atau digoyang.
Kedudukan a, c, dan e merupakan kedudukan setimbang. Kedudukan b dan f merupakan kedudukan terbawah sedangkan
kedudukan d merupakan kedudukan tertinggi. Pegas yang diberi simpangan sejauh y dari posisi keseimbangannya akan bergerak bolak
– balik melalui titik keseimbangan tersebut ketika dilepaskan. Gerakan ini
disebabkan oleh gaya pemulih yang bekerja pada pegas. Gaya pemulih ini
berusaha untuk
mengembalikan posisi
benda ke
posisi keseimbangannya. Besar gaya pemulih berbanding lurus dengan besar
29 simpangan dan arahnya berlawanan dengan arah simpangan. Secara
matematis besar gaya pemulih pada pegas dapat ditulis sebagai berikut: 1
Keterangan: k = tetapan pegas Nm
y = simpangan m F = gaya pemulih N
Tanda minus menyatakan bahwa arah gaya pemulih berlawanan dengan arah simpangan. Terlihat bahwa percepatan berbanding lurus dan
arahnya berlawanan dengan simpangan. Hal ini merupakan karakteristik umum getaran harmonik. Syarat suatu gerak dikatakan getaran harmonik,
antara lain: a Gerakannya periodik bolak-balik.
b Gerakannya selalu melewati posisi keseimbangan. c Percepatan atau gaya yang bekerja pada benda sebanding dengan
posisisimpangan benda. d Arah percepatan atau gaya yang bekerja pada benda selalu mengarah
ke posisi keseimbangan Saat benda melakukan satu kali getaran maka benda tersebut bergerak
dari titik terbawah sampai titik terbawah lagi. Waktu yang digunakan untuk melakukan satu kali getaran dinamakan periode T. Jumlah
30
getaran sempurna yang dilakukan tiap satuan waktu sekon disebut frekuensi f dan dinyatakan dengan satuan hertz Hz atau cycles per
second cps. Jika banyaknya getaran adalah n setelah getaran selama t sekon, maka dapat dirumuskan:
2 Dalam membahas gerak harmonik sederhana, perlu mendefinisikan
beberapa besaran. Besaran-besaran yang mendasari gerak harmonik sederhana adalah sebagai berikut:
a Simpangan merupakan jarak pusat massa beban dari titik kesetimbangan. Simpangan ditandai dengan huruf xy. Besar
simpangan setiap saat selalu berubah karena beban terus bergerak disekitar titik kesetimbangan.
b Amplitudo menyatakan simpangan maksimum atau simpangan terbesar titik pusat massa beban. Amplitudo disimbolkan dengan
huruf A. c Periode diartikan sebagai waktu yang diperlukan untuk melakukan
satu getaran. Periode disimbolkan dengan huruf T dengan satuan detik s.
d Frekuensi diartikan sebagai banyaknya getaran yang dilakukan setiap satu satuan waktu. Frekuensi disimbolkan dengan huruf f dengan
satuan hertz atau Hz.
31
c. Hubungan Gaya dan Getaran
