Modul Pembelajaran 2016
154
3. Energi Gerak Harmonik Sederhana
Bagaimana energi kinetik dan energi potensial sebuah benda yang mengalami getaran harmonis sederhana?
a. Tinjauan untuk kasus getaran harmonis pada ayunan sederhana
1 Ketika benda ada di titik P, benda mengalami simpangan terbesar,
kecepatan benda nol, sehingga pada titik A energi kinetik sama dengan nol, dan energi potensial = mgh.
2 Ketika benda ada di titik O, benda berada pada titik
kesetimbanganya, kecepatan benda maksimum, sehingga pada titik O energi kinetik =
2
2 1
mv
, dan energi potensial = nol. 3
Ketika benda ada dititik Q, benda mengalami simpangan terbesar, kecepatan benda nol, sehingga pada titik Q energi kinetik sama
dengan nol, dan energi potensial = mgh sama dengan posisi di P 4
Jadi pada kasus ini terjadi kekekalan energi mekanik
� = � = �
Gambar 5. Ayunan sederhana sumber Modul Fis.15 Getaran dan Gelombang hal 11
b. Tinjauan untuk kasus getaran harmonis pada sistem pegas sederhana
1 Pada sistem pegas berlaku pula sifat seperti pada sistem bandul
matematis. Selanjutnya akan dibuktikan bahwa energi pada benda yang mengalami getaran selaras sederhana adalah kekal.
2 Energi kinetik benda yang bergetar harmonis =
2
2 1
mv
, dan digunakan persamaan
t cos
A dt
dx v
.............................1 untuk fase getaran
, maka diperoleh:
Modul Pembelajaran 2016
155 m
k T
2
=
1 2
�
2
sin
2
� ........................................................................2 3
Jadi pada kasus ini terjadi kekekalan energi mekanik: � = � =
=
1 2
�
2
=
1 2
�
2
�
2
.............................................3 Dari sinilah tampak bahwa energi mekanik benda yang
mengalami getaran harmonis sederhana hanya bergantung pada konstanta pegas
� dan amplitudonya �, dan tidak bergantung pada simpangannya dan kecepatannya
�. Energi potensial dan energi kinetik berubah secara periodik tetapi jumlahnya selalu tetap pada
setiap saat.
Gambar 6. Grafis perubahan energi sumber Modul Fis.15 Getaran dan Gelombang hal 12
Berdasarkan persamaan
�
=
� �
=
� �
= 1
2 �
2
�
2
= 1
2 �
2
Gambar 7. Kedudukan gerak harmonik sederhan saat E
p
dan E
k
bernilai maksimum dan minimumSumber buku FisikaSMAMA Kelas XI hal 90
156
Alat dan Bahan
statif
benang
bandul
stopwatch
Prosedur
1. Rangkailah alat seperti gambar
bandul dipasang pada ujung tali yang diikat pada statif
2. Ukurlah dan catatlah panjang tali
3. Ayunkan bandul dengan sudut maksimum
5
o
4. Setelah ayunan stabil, maka ukurlah dan
catatlah waktu yang diperlukan untuk 10 kali ayunan
5. Ulangi langkah 3 sampai 4 untuk panjang
yang berbeda Tujuan:
1. Menentukan besarnya percepatan gravitasi di suatu tempat
2. Menentukan pengaruh panjang tali pada periode
mg sinθ mg cos
θ
mg l
θ
S
LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK
157
Hipotesis
1. Menurut Anda, jika tali diperpanjang maka bagamaimana besar periodenya?
2. Menurut Anda, jika massa beban ditambah besar maka apakah berpengaruh
pada periodenya?
3. Menurut Anda, berapakah besar percepatan gravitasi di tempat Anda
melakukan praktikum ini
158
Tabel Data Pengamatan 1.
Massa beban = 50 g, jumlah getaran = 10 x ayunan
No. Panjang
Tali cm Waktu untuk 10
ayunan detik Periode
T T
2
g ms
2
1.
2.
3.
4.
5.
6.
159
2. Panjang tali = 100 cm, jumlah getaran = 10 x ayunan
Kategori