Berkelas

Bab 3 Gaya pada Benda Elastis dan Hubungan Gaya dengan Gerak Getaran

Standar Kompetensi: Menganalisis gejala alam dan keterangannya dalam cakupan mekanika benda titik. Kompetensi Dasar: Menganalisis pengaruh gaya terhadap sifat elastisitas suatu bahan. Menganalisis hubungan antara gaya dengan gerak getarans

Pengaruh Gaya pada Benda Elastis Benda elastis, benda padat yang dapat berubah bentuk dan ukuran karena suatu gaya, akan tetapi dapat kembali ke bentuk dan ukuran semula jika gaya tersebut dihilangkan. Contoh benda elastis : pegas dan karet gelang. Elastis, kemampuan benda untuk kembali ke bentuk dan ukuran semula setelah gaya dihilangkan terghadapnya.

Tegangan dan Regangan Tegangan atau stress, perbandingan antara gaya yang bekerja pada benda dan luas penampang benda. Keterangan: = tegangan atau stress (N/m2) F = gaya (N) A = luas penampang benda (m2)

Regangan atau strain, perbandingan antara pertambahan panjang benda dan panjang benda mula-mula. Perbandingan antara tegangan dan rega-ngan benda disebut modulus elastisitas atau modulus Young. Keterangan:  = regangan l = pertambahan panjang (m) l = panjang mula-mula (m) E = modulus Young (N/m2)

Modulus Young beberapa bahan

Hubungan Antara Gaya dan Perubahan Panjang pada Pegas Gaya pada pegas berbanding lurus dengan pertambahan panjang pegas. Grafik linieritas gaya vs pertambahan panjang pada pegas

Benda elastis seperti pegas, mempunyai batas elastisitas. Jika gaya yang diberikan melebihi batas elatisitas benda, benda tidak mampu kembali ke ukuran dan bentuk semula.

Hukum Hooke “ Pada daerah elastisitas suatu benda, besarnya pertambahan panjang sebanding dengan gaya yang bekerja pada benda itu.” Keterangan: F = gaya (N) k = konstanta gaya pegas (N/m) x = pertambahan panjang pegas (m)

Sebuah pegas yang digantung bertambah panjang sebesar 2 cm ketika diberi beban 100 g. Hitunglah tetapan gaya dari pegas tersebut Jika beban di ganti dengan beban bermassa 300 g hitunglah pertambahan panjang pegas

2. Sebuah pegas bertambah panjang sebesar 7 cm ketika diberi beban bermassa 350 g . Hitunglah pertambahan panjang pegas tersebut bila diberi beban bermassa 500 g

3. Terdapat dua buah pegas ,pegas kedua diberi beban yang massanya 2 kali massa beban pegas pertama . Ternyata pertambahan panjang pegas kedua besarnya 6 kali pertambahan panjang pegas pertama . Hitunglah perbandingan tetapan gaya pegas pertama dan ke dua

Susunan Pegas Susunan Seri Susunan Paralel

Pemanfaatan Sifat Elastisitas Pegas Pegas dimanfaatkan sebagai salah satu komponen penting pada kendaraan bermotor dan pada dinamometer.

Hubungan Gaya dengan Gerak Gerak osilasi sederhana, gerak benda yang berlangsung secara periodik tanpa pengaruh gaya luar. Simpangan getaran, yaitu jarak x benda yang bergetar terhadap titik setimbang pada setiap saat. Amplitudo (A), yaitu simpangan maksimum atau jarak terjauh benda yang bergetar terhadap titik setimbang.

Periode (T), yaitu waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran penuh. Frekuensi (f), yaitu banyaknya getaran yang terjadi tiap detik. Periode berbanding terbalik terhadap frekuensi

Padas ujung bawah suatu pegas digantungkan sebuah beban Padas ujung bawah suatu pegas digantungkan sebuah beban . Kemudian beban ditarik kebawah dan dilepaskan sehingga bergerak bolak balik diantara dua titik yang berjarak 8 cm . Setelah dihitung ternyata dalam waktu 10 s pegas melakukan 40 kali getaran .Hitunglah a. amplitudo getaran B. frekuensi getaran

Persamaan Gerak Harmonis Sederhana Simpangan Getaran Keterangan: y = simpangan getaran (m) A = amplitudo getaran (m) t = lamanya bergetar (s) T = periode getaran (s)  = fase getaran

Kecepatan Partikel yang Bergerak Harmonis Keterangan: vy = kecepatan getaran (m/s) A = amplitudo getaran (m) t = lamanya bergetar (s) T = periode (s)

Percepatan Getaran Keterangan: ay = percepatan getaran (m/s) A = amplitudo getaran (m) t = lamanya bergetar (s) T = periode (s)

Gerak Harmonis Sederhana pada Pegas Frekuensi getaran benda di ujung pegas dapat ditentukan sebagai berikut Keterangan: f = frekuensi getaran (Hz) k = konstanta gaya pegas (N/m) m = massa benda yang bergetar (kg)

Ayunan atau Bandul Matematis Frekuensi ayunan bandul ditentukan dengan rumus, Keterangan: f = frekuensi ayunan (Hz) g = percepatan gravitasi (m/s2) l = panjang tali (m)

Getaran Teredam Getaran harmonis tidak dapat berlangsung secara terus menerus tanpa dibantu dengan gaya dari luar. Hal itu disebabkan karena sistem dalam dunia nyata yang mengharuskan setiap proses gerak mengalami kehilangan gaya (disipasi gaya)