Pertemuan 1 PEFI4310 GELOMBANG TUTORIAL PERTEMUAN 1 Modul 2 Gerak Osilasi

TUJUAN KEGIATAN TUTORIAL Setelah mengikuti pertemuan tutorial ini, Anda diharapkan dapat: menjelaskan konsep gerak osilasi memberi contoh jenis osilator/osilasi menerapkan konsep osilasi untuk menyelesaikan persoalan-persoalan osilasi

Gelombang berhubungan erat dengan gerak osilasi. Sistem Osilasi Osilasi terjadi bila sebuah sistem diganggu dari posisi kesetimbangannya. Karakteristik gerak osilasi yang paling dikenal adalah gerak tersebut bersifat periodik, yaitu berulang-ulang. Gelombang berhubungan erat dengan gerak osilasi.

Sistem Pegas-Massa Eksperimen ini menunjukkan sifat sinusoidal dari gerak harmonik sederhana Sistem pegas-massa berosilasi dalam gerak harmonik sederhana Berkas tinta (pada kertas bergerak) dari pena yang dikaitkan pada massa menunjukkan gerak sinusoidal Gerak harmonik akan terjadi jika ada gaya pemulih (restoring force) yang sebanding dengan simpangannya dan simpangan tersebut kecil

GERAK HARMONIS SEDERHANA Benda bermassa m yang terikat pada sebuah pegas dengan konstanta pegas k disimpangkan dari kedudukan setimbangnya sejauh x Percepatan berbanding lurus dan arahnya berlawanan dengan simpangan. Hal ini merupakan karakteristik umum gerak harmonik sederhana x F = -kx

Simpangan maksimum/Amplitudo [m]  Frekuensi sudut [radian/s] = 2  f PERSAMAAN DIFERENSIAL OHS Persamaan diferensial : x = Simpangan A Simpangan maksimum/Amplitudo [m]  Frekuensi sudut [radian/s] = 2  f  Fasa awal [radian] t+ Fasa [radian] f Frekuensi [Hertz]

PERSA MAAN DIFERENSIAL Kecepatan maksimum =  A, terjadi pada saat a = 0 Percepatan maksimum = 2 A, terjadi pada saat v = 0

CONTOH SOAL Sebuah partikel memiliki simpangan x = 0,3 cos (2t + /6) dengan x dalam meter dan t dalam sekon. a). Hitung frekuensi, amplitudo dan fasa awal? b). Di manakah partikel pada t = 1 s? c). Hitung kecepatan dan percepatan pada setiap t d). Tentukan posisi dan kecepatan awal partikel? Jawab : a). b). c). d).

ENERGI GERAK HARMONIK SEDERHANA Bila sebuah benda berosilasi pada sebuah pegas, energi kinetik dan energi potensial sistem massa-pegas berubah terhadap waktu. Energi total (jumlah energi kinetik dan energi potensial) konstan. Energi potensial sebuah pegas dengan konstanta k yang adalah U = ½ kx2. Energi kinetik benda yang bergerak dengan kecepatan v adalah K = ½ mv2. Energi total = ½ kx2 + ½ mv2 = ½ kA2. Persamaan energi total memberikan sifat umum yang dimiliki OHS yaitu berbanding lurus dengan kuadrat amplitudo.

LATIHAN Sebuah balok bermassa 680 g dilekatkan pada sebuah pegas dengan konstanta pegas sebesar 65 N/m.Balok tersebut ditarik sejauh 11 cm dari titik kesetimbangan (x = 0) kemudian dilepaskan. a). Berapa gaya yang bekerja pada balok pada saat dilepaskan ? (7,15 N) b). Berapa frekuensi sudut, frekuensi dan perioda dari osilasi yang terjadi ? (9,78 rad/s, 1,56 Hz 0,64 s) c). Berapa amplituda dari osilasi tersebut ? (0,11 m) d). Berapa konstanta fasa dari osilasi tersebut (0 rad)

Hanya sistem ideal yang dapat berosilasi tanpa henti JENIS OSILASI OSILASI TEREDAM A x t (suku peredam) Hanya sistem ideal yang dapat berosilasi tanpa henti Dalam sistem riel, gesekan selalu menyertai gerak Gesekan mereduksi energi total sistem dan osilasinya dinamakan teredam

OSILASI TEREDAM Gerak teredam bervariasi bergantung pada medium (fluida) yang digunakan. Dengan fluida yang viskositasnya rendah, gerak osilasi tetap terjaga, tetapi amplitudonya menurun seiring dengan waktu dan gerak akhirnya berhenti Ini di kenal dengan osilasi underdamped. Dengan viskositas tinggi, benda kembali ke titik kesetimbangan setelah dilepaskan dan tidak berosilasi. Disebut critical damped Dengan viskositas yang lebih besar lagi, setelah dilepaskan benda tidak mencapai titik kesetimbangan dan waktunya lebih lama. Dinamakan over damped

JENIS OSILASI OSILASI TERPAKSA F m ω0 Prata-rata Δω Redaman besar Q kecil Δω m ω0

PERTEMUAN 1 Selamat Belajar