RANGKUMAN MATERI DAN CONTOH SOAL GERAK HARMONIK SEDERHANA DAN GETARAN

GERAK HARMONIK SEDERHANA dan GETARAN

Fisika sekolah madrasah blog
⧪ Getaran Pegas

T = periode getaran pegas

M = massa beban

K = konstanta pegas

K = ω². m

ω = 2 π f

f = frekuensi getaran

⧪  Bandul Sederhana

      

T = periode getaran bandul

l = panjang bandul

g = percepatan gravitasi

⧪  Getaran Selaras Rotasi pada katrol

k = koefisien momen inersia katrol

⧪  Persamaan umum Simpangan

 y = simpangan

A = Amplitudo

ω = kecepatan sudut

ω = 2 π f

f = frekuensi getaran

t = waktu

⧪  Persamaan Kecepatan Getaran

v = kecepatan
ω = 2 π f
f = frekuensi getaran

⧪  Persamaan Percepatan Getaran Selaras   

a = percepatan (m/s)
⧪  Energi getaran Selaras :
-        Energi Kinetik
Ek = 1/2 mv²
Ek = 1/2 KA² cos²wt  
Ek =  enenrgi kinetik

K = konstanta pegas

K = ω². m
-        Energi Potensial
 Ep = 1/2 ky²
 Ep = 1/2 KA² sin²wt
Ep = energi potensial
-        Energi Mekanik
Em = Ek + Ep
 Em = 1/2 KA²
⧪  Rumus dan konsep tambahan (aplikasi dalam soal)
-        Mencari Ep, Ek, a, y dan v bandul saat berada di titik kesetimabangan dan saat simpangan maksimum:

-        Mencari v (kecepatan) jika diketahui y (simpangan

⧪  Contoh soal:

1.        Bendayang massanya 400 gram melakukan gerakan harmonik dengan persamaan simpangan y = 0,05 sin 100t. Jika y dan t dalam meter dan sekon, maka energi getaran dari gerak harmonik tersebut adalah …

 A.  50 Joule                   D. 10 Joule

B.   40 Joule                   E. 5 Joule

C.   20 Joule

Pembahasan:

Energi getaran sama dengan energi mekanik:

EM =  ½ k A² = ½ ω². m . A²

EM = ½ . 100² . 0,4 . 0,05² = 20 joule

Jadi, jawabanya C

2.        Sebuahayunan sederhana, panjang tali 100 cm massa benda 100 gram, percepatan gravitasi 10 m/s². Kedudukan tertinggi 20 cm dari titik terendah. Maka kecepatan berayunnya pada titik terendah adalah …...

 A.  40 m/s

B. 20 m/s

C. 4 m/s

D. 2 m/s

E. 0,2 m/s

Pembahasan:

Soal seperti ini dapat diselesaikan dengan energi mekanik atau dengan pendekatan gerak jatuh bebas, karena yang mempengaruhi gerak bandul kebawah hanya percepatan gravitasi.

- Cara 1 (gerak jatuh bebas)

V² = 2gh = 2 . 10 . 0,2

V² = 4

V = 2 m/s

3.        Sebuahpartikel bergerak harmonik dengan amplitudo 13 cm dan periodenya 0,1 π sekon. Kecepatan partikel pada saat simpangannya 5 cm adalah …...

A. 2,4 m/s

B. 2,4 π m/s

C. 2,4 π²m/s

D. 24 m/s

E. 240 m/s

Pembahasan:

4.        Jika sebuah gerak harmonik memiliki persamaan gerak y = 0,10 sin 20 πt, maka besarnya frekuensi benda tersebut adalah......

A.  0,1 Hz                       D. 20 Hz

B.   1,0 Hz                       E. 20,1 Hz

C.   l0 Hz

pembahasan:

 y = 0,10 sin 20 πt

  

ω = 2 π f

20π = 2 π f

F = 10 Hz