Percepatanmaksimum jika omega t = 1 atau omega t = pi/2. amaks = -A omega^2 sin(pi/2) amaks = -A omega^2. Keterangan: a maks = percepatan maksimum; A = amplitudo; omega = kecepatan sudut. Contoh atau aplikasi gerak harmonik sederhana dapat dilihat pada beberapa benda atau alat berikut: Jam mekanik yang memiliki komponen pegas pada roda vp9GeA. FisikaGelombang Mekanik Kelas 10 SMAGetaran HarmonisKarakteristik Getaran Harmonis Simpangan, Kecepatan, Percepatan, dan Gaya Pemulih, Hukum Kekekalan Energi Mekanik pada Ayunan Bandul dan Getaran PegasDalam gerak harmonik, pernyataan di bawah ini yang paling benar.... A percepatan terkecil di titik balik B kecepatan terkecil di titik seimbang C percepatan terkecil di titik seimbang D kecepatan terbesar di titik balik E kecepatan sama di setiap tempat Karakteristik Getaran Harmonis Simpangan, Kecepatan, Percepatan, dan Gaya Pemulih, Hukum Kekekalan Energi Mekanik pada Ayunan Bandul dan Getaran PegasGetaran HarmonisGelombang MekanikFisikaRekomendasi video solusi lainnya0334Sebuah partikel bergerak harmonik dengan amplitudo 13 cm ...Sebuah partikel bergerak harmonik dengan amplitudo 13 cm ...0050Persamaan antara getaran dan gelombang adalah .... 1 ke...Persamaan antara getaran dan gelombang adalah .... 1 ke...0050Panjang sebuah bandul 40 cm . Bandul disimpangkan dengan...Panjang sebuah bandul 40 cm . Bandul disimpangkan dengan...0253Sebuah benda yang diikat dengan seutas benang hanya dapat...Sebuah benda yang diikat dengan seutas benang hanya dapat... Getaran Fisika SMA – Dear All, kali ini kita belajar sedikit mengenati materi getaran di SMA. Masih ingatkah sobat apa itu getaran, fekuensi, dan periode? ngga pakai lama temukan jawabannya di uraian berikut Apa itu Getaran? Definisi dari getaran adalah gerak bolak balik back and forth motion yang terjadi secara periodik melalui suatu titik kesetimbangan. Getaran terjadi ketika ada gaya yang bekerja pada sebuah sistem benda elastis. Benda tersebut akan kembali ke titik kesetimbangannya setelah menerima gaya, begitu seterusnya. Yang dimaksud dengan titik kesetimbangan adalah titik saat resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol. Terjadinya sebuah getaran adalah peristiwa yang unik. Dari sebuah getaran bisa muncul berbagai besaran pokok dan turunan. Periode T adalah waktu yang diperlukan untuk sebuah getaran terjadi dengan atuan second. Frekuensi Getaran f adalah banyaknya getaran yang bisa terjadi dalam satu satuan waktu biasanya detik satuan Hertz Hz. Hubungan keduanya adalah berbanding terbalik. Periode adalah kebalikan dari frekuensi, dirumuskan Selain frekuensi dan periode ada juga namanya simpangan, kedudukan sutu titik terhadap titik kesetimbangan pada waktu tertentu. Simpangan terbesar dari sebuah getaran kemudian sobat kenal dengan nama amplitudo. Getaran Harmonik Sederhana Yang dimaksud getaran harmonik sederhana adalah sebuah getaran yang resultan gaya yang bekerja pada titik sembarang selalu mengarah pada titik keseimbangan. Besarnya gaya yang bekerja sebanding dengan jarak titik sembarang ke titik keseimbangan. Contoh getaran harmonik sederhana bisa sobat jumpai pada pegas dan pada ayunan. Perasamaan Simpangan, Kecepatan, dan Percepatan pada Getaran Dalam getaran harmonik ada besaran yang disebut simapangan, kecepatan harmonik, dan juga percepatan getarn harmonik. Simpangan paling besar dari sebuah getaran dapat dicapai benda Amplitudo atau simpangan maksimal Ym. Besarnya simpangan dirumuskan y = A sin t + θ0 A = amplitudo simpangan maksimal = frekuensi sudut θ0 = fase sudut awal Persamaan kecepatan pada getaran harmonik dapat sobat peroleh dari turunan persamaan simpanga baku terhadap waktu Vy = A cos t + θ0 ingat sobat turunan dari Sin f x adalah cos fx . f'x Sedangkan persamaan percepatan pada getaran harmonik adalah turunan pertama dari kecepatan atau turunan kedua dari sipangan ay = – 2A sin t + θ0 ingat sobat turunan dari Cos fx adalah -sin fx. f'x Sudut Fase, Fase, dan Besa Fase pada Getaran harmonik Apa itu fase, sudut fase, dan beda fase dalam getaran harmonik? Jika kita lihat dari persamaan sinpangan y = A sin t + θ0 atau bisa ditulis y = A sin 2 π t/T + θ0 yang dinamakan sudut fase adalah sudut 2 π t/T + θ0, ia dinotasikan dengan theta θ jadi rumus dari sudut fase adalah rumus di atas dapat ditulis juga nah yang kami kasih warna kuning adalah dinamakan fase getaran. Jika ketika t = t1 fase getaran adalah φ1 dan pada saat t = t2 fase getaran adalah φ2. Maka selisih fase tersebut dinamakan beda fase Δφ dirumuskan Contoh Soal Jika ada sebuat titik materi melakukan getaran harmonik sederhana dengan simpangan terbesar adalah A. Pada saat simpangannya 1/2 A √2, maka fase getaran titik tersebut terhadap garis keseimbangan adalah a. 1/4 d. 1/32 b. 1/8 e. 1/64 c. 1/16 Pembahasan Diketahui besarnya simpangan y = 1/2 A √2 A sin t + θ0 = 1/2 A √2 sin t + θ0 = 1/2 √2 sin θ = 1/2 √2 θ sudut fase = 45o = π/4 ingat sobat π = 180o hubungan sudut fase dengan fase adalah θ = 2π φ lihat rumus di atas π/4 = 2π φ 1/8 = φ Jadi fase getaran pada saat simpangan getaran 1/2 A √2 adalah 1/8 dari garis keseimbangan. Contoh soal dari Ujian Nasional 2002 Sebuah partikel bergeak harmonik dengan amplitudo 13 cm dan periode 0,1π sekon. Kecepatan partikel pada saat simpangannya 5 cm adalah? a. 2,4 m/s b. 2,4π m/s c. 2,4 m2 m/s d. 24 m/s e. 240 m/s Jawab diketahui A = 13 cm, T = 0,1π s, y = 5 cm untuk menjawab soal getaran di atas ada rumus cepat dari Vy = A cos t + θ0 ada aturan trigonometri cos2 x = 1-sin2x Pengertian Getaran Harmonis Sumber Gerak harmonik merupakan gerak sebuah benda dimana grafik posisi partikel sebagai fungsi waktu berupa sinus dapat dinyatakan dalam bentuk sinus atau kosinus. Gerak semacam ini disebut gerak osilasi atau getaran harmonik. Contoh lain sistem yang melakukan getaran harmonik, antara lain, dawai pada alat musik, gelombang radio, arus listrik AC, dan denyut jantung. Galileo diduga telah mempergunakan denyut jantungnya untuk pengukuran waktu dalam pengamatan gerak. Sumber Gerak benda pada lantai licin dan terikat pada pegas untuk posisi normal a, teregang b, dan tertekan c. Memahami Getaran Harmonis Sobat Pintar, untuk memahami getaran harmonik, kita dapat mengamati gerakan sebuah benda yang diletakkan pada lantai licin dan diikatkan pada sebuah pegas . Anggap mula-mula benda berada pada posisi X = 0 sehingga pegas tidak tertekan atau teregang. Posisi seperti ini dinamakan posisi keseimbangan. Ketika benda ditekan ke kiri X = – pegas akan mendorong benda ke kanan, menuju posisi keseimbangan. Sebaliknya jika benda ditarik ke kanan, pegas akan menarik benda kembali ke arah posisi keseimbangan X = +. Gaya yang dilakukan pegas untuk mengembalikan benda pada posisi keseimbangan disebut gaya pemulih. Besarnya gaya pemulih menurut Robert Hooke dirumuskan sebagai berikut Fp = - kX Tanda minus menunjukkan bahwa gaya pemulih selalu pada arah yang berlawanan dengan simpangannya. Jika kita gabungkan persamaan di atas dengan hukum II Newton, maka diperoleh persamaan berikut 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 1. Gerakannya periodik bolak-balik. 2. Gerakannya selalu melewati posisi keseimbangan. 3. Percepatan atau gaya yang bekerja pada benda sebanding dengan posisi/simpangan benda. 4. Arah percepatan atau gaya yang bekerja pada benda selalu mengarah ke posisi keseimbangan. Periode dan Frekuensi Getaran Harmonis Periode dan Frekuensi Sistem Pegas Kita telah mempelajari gerak melingkar beraturan di kelas X. Pada dasarnya, gerak harmonik merupakan gerak melingkar beraturan pada salah satu sumbu utama. Oleh karena itu, periode dan frekuensi pada pegas dapat dihitung dengan menyamakan antara gaya pemulih F = - kX dan gaya sentripetal F=-4 phi2mf2X. Periode dan frekuensi sistem beban pegas hanya bergantung pada massa dan konstanta gaya pegas. Periode dan Frekuensi Bandul Sederhana Sebuah bandul sederhana terdiri atas sebuah beban bermassa m yang digantung di ujung tali ringan massanya dapat diabaikan yang panjangnya l. Jika beban ditarik ke satu sisi dan dilepaskan, maka beban berayun melalui titik keseimbangan menuju ke sisi yang lain. Jika amplitudo ayunan kecil, maka bandul melakukan getaran harmonik. Periode dan frekuensi getaran pada bandul sederhana sama seperti pada pegas. Artinya, periode dan frekuensinya dapat dihitung dengan menyamakan gaya pemulih dan gaya sentripetal. Sumber Periode dan frekuensi bandul sederhana tidak bergantung pada massa dan simpangan bandul, tetapi hanya bergantung pada panjang tali dan percepatan gravitasi setempat. Persamaan Getaran Harmonis Persamaan getaran harmonik diperoleh dengan memproyeksikan gerak melingkar terhadap sumbu untuk titik yang bergerak beraturan. Simpangan Getaran Harmonik Simpangan getaran harmonik sederhana dapat dianggap sebagai proyeksi partikel yang bergerak melingkar beraturan pada diameter lingkaran. Gambar dibawah melukiskan sebuah partikel yang bergerak melingkar beraturan dengan kecepatan sudut dan jari-jari A. Anggap mula-mula partikel berada di titik P. Proyeksi gerak melingkar beraturan terhadap sumbu Y merupakan getaran harmonik sederhana. Perhatikan gambar diatas. Setelah selang waktu t partikel berada di titik Q dan sudut yang ditempuh adalah Proyeksi titik Q terhadap diameter lingkaran sumbu Y adalah titik Qy. Jika garis OQy kita sebut y yang merupakan simpangan gerak harmonik sederhana, maka kita peroleh persamaan sebagai berikut Besar sudut dalam fungsi sinus disebut sudut fase. Jika partikel mula-mula berada pada posisi sudut, maka persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut Sudut fase getaran harmoniknya adalah sebagai berikut Maka fase getaran harmonik adalah sebagai berikut Apabila sebuah benda bergetar harmonik mulai dari t = t1 hingga t = t2, maka beda fase benda tersebut adalah sebagai berikut Beda fase dalam getaran harmonik dinyatakan dengan nilai mulai dari nol sampai dengan satu. Bilangan bulat dalam beda fase dapat dihilangkan, misalnya beda fase 2 seperempat ditulis sebagai beda fase seperempat. Kecepatan Getaran Harmonik Kecepatan benda yang bergerak harmonik sederhana dapat diperoleh dari turunan pertama persamaan simpangan. Mengingat nilai maksimum dari fungsi cosinus adalah satu, maka kecepatan maksimum vmaks gerak harmonik sederhana adalah sebagai berikut Percepatan Getaran Harmonik Percepatan benda yang bergerak harmonik sederhana dapat diperoleh dari turunan pertama persamaan kecepatan atau turunan kedua persamaan simpangan. Karena nilai maksimum dari simpangan adalah sama dengan amplitudonya y = A, maka percepatan maksimumnya amaks gerak harmonik sederhana adalah sebagai berikut Energi Getaran Harmonis Energi Kinetik Gerak Harmonik Cobalah kita tinjau lebih lanjut energi kinetik dan kecepatan gerak harmoniknya. Jadi, energi kinetik maksimum pada gerak harmonik dicapai ketika berada di titik setimbang. Sedangkan energi kinetik minimum dicapai ketika berada di titik balik. Energi Potensial Gerak Harmonik Besar gaya yang bekerja pada getaran harmonik selalu berubah yaitu berbanding lurus dengan simpangannya F = ky. Secara matematis energi potensial yang dimiliki gerak harmonik dirumuskan sebagai berikut 1. Jawablah pertanyaan berikut ini! Sebuah pegas memiliki tetapan 5 N/m. Berapakah massa beban yang harus digantungkan agar pegas bertambah panjang 98 mm? A. 50 gram B. 100 gram C. 150 gram D. 200 gram E. 250 gram JAWABAN BENAR PEMBAHASAN 2. Jawablah pertanyaan berikut ini! Sebuah pegas memiliki tetapan 5 N/m. Berapakah periodenya jika beban tersebut digetarkan? A. B. C. D. E. JAWABAN BENAR D. PEMBAHASAN 3. Jawablah pertanyaan berikut ini! Simpangan x dari sebuah getaran partikel diberikan oleh persamaan di mana x dalam cm dan t dalam sekon. Tentukan frekuensi pada persamaan tersebut! A. 1,0 Hz B. 1,5 Hz C. 2,0 Hz D. 2,5 Hz E. 2,8 Hz JAWABAN BENAR PEMBAHASAN Secara umum Maka 4. Jawablah pertanyaan berikut ini! Tentukan posisi partikel saat t 2 s pada persamaan di mana x dalam cm dan t dalam sekon A. 0,62 cm B. 0,84 cm C. 1,20 cm D. 1,28 cm E. 2,40 cm JAWABAN BENAR PEMBAHASAN Pada saat t = 2 s maka posisi partikel 5. Jawablah pertanyaan berikut ini! Sebuah benda bermassa 2 kg dihubungkan ke sebuah pegas berkonstanta gaya 40 N/m. Benda tersebut bergerak dengan kelajuan 20 cm/s. Berapakah energi total benda, ketika berada pada posisi kesetimbangan? A. 2 x 10-2 J B. 4 x 10-2 J C. 6 x 10-2 J D. 8 x 10-2 J E. 12 x 10-2 J JAWABAN BENAR PEMBAHASAN Di titik setimbang x = 0 maka energi total benda sama dengan energi kinetiknya