Osilasi dan Gelombang Pegas – Gerak Harmonik Sederhana

1 min read

GErak Harmonik Sederhana pada pegas

AhmadDahlan.NET – Bergerak dan Bergetar, semua benda yang ada di alam semesta tidaklah diam (steady stay), bahkan untuk buku yang diam diatas meja. Hanya saja getaran mereka terlalu kecil untuk diamati oleh mata manusia namun pada tingkat atom, semua partikel itu bergetar.

A. Gerak Osilasi Sederhana

Misalkan sebuah benda terhubung dengan sebuah pegas diletakkan diatas meja licin yang gaya geseknya diabaikan.

Gerak Osilasi Sederhana pada pegas

Beban m ini kemudian di dorong dengan gaya F sampai pegas bergerak sejauh x dari posisi awal, ketika gaya dilepas maka pegas akan menarik massa mendekat dengan dingding ke titik 0 lalu bergerak kembali sampai sejauh -x, gaya ini disebut gaya pegas yang kemudian akan menimbulkan rekasi gaya pemulih yang sama besar dengan gaya yang membuat pegas kembalo ke posisi 0 lalu sampai ke posisi x.

Jika sistem ini sempurna maka pegas akan teres menerus bergerak bolak-balik dengan lintasan yang sama dengan waktu yang sama. Gerak ini selanjutnya disebut sebagai osilasi dengan waktu sati getara akan sama dengan getaran berikutnya (Periodik).

Hukum Hooke

Besar perpindahan (x) yang dihasilkan saat menarik pegas bergantung dari besar gaya (F) yang diberikan.

F ~ x

besar perpindahan ditentukan dari jenis pegas itu sendiri yang disebut sebagai konstanta pegas (k) dengan demikian persamaan ditulis :

F = -kx

F : Gaya pemulih (N)
k : konstanta pegas (N/m)
x : perpindahan (m)

tanda negatif (-) menunjukkan bahwa gaya pemulih berlawanan arah dengan gaya pegas yang diberikan. Persamaan ini juga dikenal sebagai Hukum Hooke karena ditemukan oleh Robert Hooke. Gaya ini bekerja pada pegas selama gaya yang diberikan tidak begitu besar sehingga lebh kecil dari gaya kritisnya yakni gaya yang membuat pegas mengalami perubahan bentuk.

Tinjauan Gerak pada Pegas

Segera setelah gaya yang diberikan ke pegas dilepaskan, maka pegas akan mulai bergerak dari keadaan diam di titik x ke sumbu -, kecepatan sesaat setalah pada posisi ini adalah kecepatan paling rendah dan menjadi maksimum pada saat benda mendekati titik kesetimbangan yakni titik 0, setelah melewati titik 0, kecepatan pegas akan berkurang dan sampai akhirnya menjadi 0 dititk -x.

Kembali dari titik -x, kecepatan benda berubah ke arah ke sumbu +, kemudian mendapatkan kecepatan maksimal di posisi 0 dan menurun ketiak melewati titik 0 ke titik x. Lama waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getawan penuh, posisi yang sama, selanjutnya disebut sabagi Periode (T) sedangkan jumlah getaran yang dibentuk untuk satuan waktu disebut periode (f).

T = 1/f dan f = 1/T

Misalkan saja sebuah pegas berisolasi 4 getaran setiap sekoan maka Periodenya 0,25 sekon dan frekuensinya adalah 4 Hz.

Bacaan Terkait Kecepatan sesaat : Kinematika Gerak

Susunan Pegas

Misalkan dua buah pegas dikombinasikan, maka kombinasi dari pegas ini akan memiliki dua kemungkinan yakni tersusun secara (1) pararel dan (2) seri.

Susunan Pegas Seri

Susuna Pengganti Konstanta Pegas K Seri

Pada gambar di atas dapat dilihat bahwa total pertambahan panjang pegas secara keselurahan pada saat dirangkai seri adalah :

Δxt = Δx1 + Δx2

Karena F = k.Δx maka persamaan ini dapat ditulis :

persamaan dan rumus konstanta pengganti untuk PEgas Seri

Susunan Pegas Pararel

Konstata pegas pararel

Pada pegas yang disusun pararel, beban total yang tergantung pada sistem pegas dibagi ke dua pegas :

wt = w1 + w2

jika w tidak lain adalah gaya yang diberikan maka, w = kx dimana x dianggap sama dengan pertambahan panjang x1 dan x2 maka konstanta penggantinya adalah

ktx = k1x + k2x

kt = k1 + k2

Solusi ini secara matematis dianggap benar, hanya saja pada kenyataannya jika pegas memiliki konstanta berbeda dan dirangkai pararel, beban harus diletakkan sedemikian rupa agar pertambahan panjang dari pegas bisa sama, jika tidak maka pertambahan panjang dari rangkaian ini tidak akan sama.

Tinggalkan Balasan