56
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI
b. Periode Ayunan Bandul Sederhana
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Aktivitas Fisika 2.3
Gerak Harmonik Sederhana Tujuan Percobaan
Mengamati pengaruh panjang tali dan massa bandul terhadap periode getaran atau frekuensi getar pada gerak harmonik sederhana.
Alat-Alat Percobaan 1. Tiga buah anak timbangan, masing-masing 50 g, 100 g, dan 200 g
2. Benang secukupnya
Langkah-Langkah Percobaan 1. Rangkai alat seperti pada gambar di samping. Panjang
tali yang digunakan = 50 cm dan massa anak
timbangannya m = 50 g. 2. Berikan sudut simpangan pada anak timbangan sebesar
= 15° atau kurang, lalu lepaskan. Hitung periode dan frekuensinya untuk getaran selama 10 sekon.
3. Lakukan langkah 1 sampai 2 untuk massa anak timbangan 100 g dan 200 g.
4. Dari langkah 1–3, kesimpulan apa yang Anda peroleh tentang pengaruh massa bandul terhadap perioda atau frekuensi getar pada gerak harmonik sederhana?
5. Lakukan langkah 1–3 dengan massa bandul tetap m = 100 g dan panjang tali bervariasi, yaitu 50 cm, 75 cm, dan 100 cm.
6. Dari langkah 5, kesimpulan apa yang Anda peroleh tentang pengaruh panjang tali terhadap perioda atau frekuensi getar pada gerak harmonik sederhana?
7. Diskusikan bersama guru dan teman Anda, mengapa sudut simpangan yang digunakan pada gerak harmonik sederhana harus
15°?
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Contoh
2.18
m Gerak harmonik sederhana pada
ayunan bandul akan terjadi jika besar sudut simpangan ayunan
kurang dari atau sama dengan 15° karena pada sudut-sudut tersebut
nilai sin
= tan .
Ingatlah
Gaya
57
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Contoh
2.19
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5. Energi pada Gerak Harmonik Sederhana
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Gambar 2.31
Perubahan energi terjadi saat bandul bergerak dari A menuju B
yaitu energi potensial ke energi kinetik dan sebaliknya dari B ke C.
Y E
k
= 0 B
E
p
= 0 E
kmaks
= 1
2 mv
2 maks
E
k
= 0 E
pmaks
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2
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E
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= 1
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2
C A
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y t
simpangan y Grafik gerak harmonik 1
Amplitudo A
1
, periode T
1
Frekuensi f
1
waktu t T
1
A
2
T
2
A
1
Grafik gerak harmonik 2 Amplitudo A
2
, periode T
2
Frekuensi f
2
58
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI
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Gambar 2.32
Grafik energi potensial dan energi kinetik terhadap simpangan pada
gerak harmonik sederhana. E
k
= 0 E
k
Energi E
k
= E
M
–A +A
simpangan Y E
p
= E
M
E
p
Energi E
p
=
1 2
kA
2
E
p
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+A
Gaya
59
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Contoh
2.20
0,150 m 0,100 m
+y m
m
Kata Kunci
• amplitudo • fase
• frekuensi getar • gaya pemulih
• periode getar • simpangan
60
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI
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H
I
H
I
H
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m= 0,3 kg 10 cm
Gaya
61
Rangkuman
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H. .D.=2:A965=.1..DA;.;?2125.;.
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?6:=.;4.;42.8
62
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI
Setelah mempelajari bab ini, tentu Anda dapat mengetahui jenis-jenis gaya yang sering Anda
temukan dalam kehidupan sehari-hari. Anda juga tentu dapat menjelaskan perbedaan antara jenis gaya
yang satu dan gaya yang lainnya. Dari materi bab ini, bagian mana yang dianggap sulit? Coba diskusikan
dengan teman atau guru Fisika Anda.
Refleksi
Pada bab ini, Anda dapat mempelajari gaya gesek. Kita dapat berjalan atau mobil dapat melaju karena
adanya gaya gesek. Ternyata, banyak manfaat dengan adanya gaya gesek, meskipun memang ada kerugian-
nya pada kasus-kasus tertentu. Coba Anda cari manfaat lain mempelajari bab ini.
.D.2?28 .D..B6.?6
.D.2?28 .6?
.D.2?28 6;268
Peta Konsep
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29.8A 2.46 ..?
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:2:69686
Gaya
63
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A;D642:26?681.A;1.A;D.;426A=.;46; 1
?2=21.:24296;0616..?7.9.;D.;49606; 2
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Tes Kompetensi Bab 2
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64
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI
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Gaya
65
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66
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI
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67
A. Gaya Dapat Melakukan Usaha
B. Energi dan Usaha C. Gaya Konservatif dan
Hukum Kekekalan Energi Mekanik
D. Daya
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,519 1;C9E9C1B A9=5A 21H1; 1;C9E9C1B
19H1H17=5=2DCD8;155A79491C1A1H1?18A171
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C5C
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?B5 9B9;1 C5C17 DB181 55A79 41
41H1 99 21H1; B5;19 19;1B9H1 411= ;5894D1 B581A9 81A9
Usaha, Energi, dan Daya
Pada saat atlet angkat besi mengangkat beban, sebetulnya ia sedang melakukan kerja pada beban yang disimpan sebagai energi potensial.
Sumber: Fundamentals of Physics, 2001
• menganalisis hubungan antara usaha, perubahan energi dan hukum
kekekalan energi mekanik; •
menerapkan hukum kekekalan energi mekanik untuk menganalisis gerak dalam kehidupan sehari-hari.
Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:
menganalisis gejala alam dan keteraturan dalam cakupan mekanika benda titik.
Hasil yang harus Anda capai:
Bab
3
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI
68
A. Gaya Dapat Melakukan Usaha
71A 41 5298 =5=181=9 575AC91 DB181 411= ;5894D1 B581A9 81A9 51:1A9 =1C5A9 25A9;DC 99
1. Pengertian Usaha
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4571 CA1B65A 55A79 41 71H1
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5C9;1 -?71A =54?A?7 =?29 C5AB52DC B589771=?2925A75A1;-?71A=51;D;1DB181H19CD=5CA1B65A55A79
=51D9 71H1 4?A?7 141 =?29 B589771 =?29 25A75A1; 41 25A9418 B5:1D8 4
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H17 491;D;1 -?71A DCD; =54?A?7 =?29 ?58 71H1 B1=1 4571 81B9 ;19 71H1 4571 5A94181 4
4 K
5C5A171 DB181 :?D5
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5DADC 5A;191 E5;C?A
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B;11A
.B181H17491;D;1?5871H1;?BC1H17=5=25CD;BD4DC C5A81411A185A941812541B55AC9C5A981C141 3
25B1A DB181H1 14118 ,3?B
K 5;C?A 411C 49DA19;1 =5:149 4D1 ;?=?5 71H1 H17 B197
C571;DADBH19CD;?=?53?B H17B51A1845711A185A94181
2541 41 B9 H17 C571; DADB 4571 1A18 5A94181
-5AH1C1
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H17 4981B9;1 340
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1 J
.CD; J
1A1871H1B51A1845711A185A94181B589771 495A?58
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1;18 141 B52D18 2?1 H17 1;1 49C5417 C5A411C55A79?C5B91
.62.,3+-1042403+0:-3,-0.41.41.3+-65.6-6.5+0
Gambar 3.1
Togar melakukan usahaW dengan mentransfer energi melalui gaya
dorong F sehingga mobil berpindah sejauh s.
F s
,52DC;1 3?C?8 3?C?8 55A11 D;D= 5;5;115A79H1714149B5;9C1A41
15A2541141H14155A79
Tes Kompetensi Awal
Gambar 3.2
a Usaha oleh gaya F yang
membentuk sudut terhadap
perpindahan benda s. b Penguraian vektor F menjadi
komponen-komponennya.
F sin
F cos F
2
arah perpindahan
F
s
1
Usaha, Energi, dan Daya
69
,52D1871H1C5C1B525B1A25;5A:1141B52D182541H1725A=1BB1;7
9;1 BD4DCH174925CD;1C1A171H1412941741C1A14118J25A11DB181H17
491;D;171H19CDC5A81412541B51=145C9; 8
9;5C18D9 ;7 J
,
3?B 3?B
;7
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1A18 71H1 C571; DADB 4571 1A18 5A94181
B589771 495A?58 ,3?BJ
K 9;1
25A1AC9 71H1 C5AB52DC C941; =51;D;1 DB181
571 ;1C1 19 71H1 H17 C571; DADB 4571 1A18 5A94181 2541
1AC9H1 71H1 C5AB52DC C941; =51;D;1 DB181 3
J 51411 99 =5H1C1;1 218F1 1A18 71H1 25A1F11 4571 1A18
5A94181 B589771 495A?58 ,3?B
J
,K 4,
K ?C?8 DB181 571C96 H19CD B5?A17 57541A1 B5541 H17 B5417
=5=13D B5541H1 C921 C921 =575A5= B5541H1
.B181 H17 491;D;1 ?58 71H1 75B5; H17 C5A:149 1C1A1 ;54D1 21 B5541
4571 :11 25A919 571C96 ;1A51 71H1 75B5; 25A1F11 1A18 4571 1A18 5A94181 B5541
5B1AH1 DB181 571C96 C5AB52DC
B521497457171H175B5;415A94181H1749C5=D8B5541 B51=171H175B5;25;5A:1
57145=9;91B5541=5711=975A1;
495A1=21C
4 5A941812541
, 141 3
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-1B
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5B1A
71H1 C1A9; C19 C1B ?58 D77D7 149 B1=1 4571 25B1A 71H1 25A1C C1B 8 B589771 C1B 411= ;51411 B5C9=217
1H1 A51;B9 ;5
1C1B?58D77D7 149141C19C1BC5AB52DCC941;4989CD7B521719 DB181;1A51C941;1415A94181141C1B1;921C71H1A51;B9
1A9
340
; 49411C;1 218F1
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3D;D ;D1C DCD; =5775B5A 49497
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. , , ,+ ., 2 . 2 ,,+ ,-. 0-.-.,.,-.-+
F
Gambar 3.3
Fadli sedang menggendong tas.
w
Gambar 3.4
Seorang anak sedang bersandar pada dinding.
F
Contoh
3.1
F F cos
s