O S I L A S I KELOMPOK SATU: PRAPTO RAHARJO BASTIAN APRILYANTO DEDO HESTU MARTHA SUGIH PERMANA M. DEDE SIHABUDIN

OSILASI Osilasi adalah gerak periodik atau gerak berulang melalui titik setimbang dalam interval waktu yang tetap. Osilasi terjadi jika sebuah sistem diganggu dari posisi kesetimbangan stabilnya, maka gerakannya bersifat periodik yaitu berulang – ulang. Waktu yang diperlukan untuk melakukan satu gerakan bolak – balik dinamakan periode (dilambangkan dengan T, satuannya sekon [s]). Simpangan maksimum osilasi  dinamakan amplitudo.

GAMBAR OSILASI

GERAK HARMONIK SEDERHANA Gerak Harmonik Sederhana (GHS) adalah gerak periodik dengan lintasan yang ditempuh selalu sama (tetap). Gerak Harmonik Sederhana mempunyai persamaan gerak dalam bentuk sinusoidal dan digunakan untuk menganalisis suatu gerak periodik tertentu. Gerak periodik adalah gerak berulang atau berosilasi melalui titik setimbang dalam interval waktu tetap.

Periode (T)  Benda yang bergerak harmonis sederhana pada ayunan sederhana memiliki periode. Periode ayunan (T) adalah waktu yang diperlukan benda untuk melakukan satu getaran. Benda dikatakan melakukan satu getaran jika benda bergerak dari titik di mana benda tersebut mulai bergerak dan kembali lagi ke titik tersebut. Satuan periode adalah sekon atau detik. Frekuensi (f)  Frekuensi adalah banyaknya getaran yang dilakukan oleh benda selama satu detik, yang dimaksudkan dengan getaran di sini adalah getaran lengkap. Satuan frekuensi adalah hertz. Amplitudo  Pada ayunan sederhana, selain periode dan frekuensi, terdapat juga amplitudo. Amplitudo adalah perpindahan maksimum dari titik kesetimbangan.

Gerak harmonik sederhana, tersusun berdasarkan dua hukum: Hukum Hooke : Hukum Newton II : Dari kedua hukum tersebut didapat:

Sebuah benda berosilasi pada pegas vertikal didefinisikan sebagai X = A Cos (ωt + δ), dapat juga ditulis sebagai X = A Sin (ωt + δ + π/2), (ωt + δ) = fase gerak, δ = konstanta gerak, gerakan satu osilasi penuh disebut periode, kebalikan dari periode adalah frekuensi, sehingga f = 1/T dengan satua Hz. Dan besar frekuensi sudut (ω) = 2πf, sehingga persamaan diatas dapat ditulis sebagai berikut: X = A Cos (2πf t + δ), atau X = A Cos (2πt/T + δ) Jika perpindahan : X = A Cos (ωt + δ) Kecepatan adalah : V = dx/dt = -A ω Sin (ωt + δ) Percepatan adalah :

Dari persamaan tersebut:

Gerak Harmonik Sederhana dapat dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu : Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Linier, misalnya penghisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa / air dalam pipa U, gerak horizontal / vertikal dari pegas, dan sebagainya. Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Angular, misalnya gerak bandul/ bandul fisis, osilasi ayunan torsi, dan sebagainya.

Gerak harmonik pada bandul Sebuah bandul adalah massa (m) yang digantungkan pada salah satu ujung tali dengan panjang l dan membuat simpangan dengan sudut kecil. Gaya yang menyebabkan bandul ke posisi kesetimbangan dinamakan gaya pemulih yaitu dan panjang busur adalah Kesetimbangan gayanya. Bila amplitudo getaran tidak kecil namun tidak harmonik sederhana sehingga periode mengalami ketergantungan pada amplitudo dan dinyatakan dalam amplitudo sudut.

Gerak harmonik pada pegas Sistem pegas adalah sebuah pegas dengan konstanta pegas (k) dan diberi massa pada ujungnya dan diberi simpangan sehingga membentuk gerak harmonik. Gaya yang berpengaruh pada sistem pegas adalah gaya Hooke. Gerak Harmonik Teredam Secara umum gerak osilasi sebenarnya teredam. Energi mekanik terdisipasi (berkurang) karena adanya gaya gesek. Maka jika dibiarkan, osilasi akan berhenti, yang artinya GHS- nya teredam. Gaya gesekan biasanya dinyatakan sebagai arah berlawanan dan b adalah konstanta menyatakan besarnya redaman, dimana amplitudo dan = frekuensi angular pada GHS teredam.

Energi Pada Gerak Harmonik Sederhana Pada Gerak Harmonik Sederhana, gaya yang bekerja pada benda dan pegas tidak tetap alias selalu berubah-ubah. Oleh karenanya, lebih mudah jika kita menggunakan pendekatan energi. Untuk menekan atau meregangkan pegas, kita memberikan energi pada pegas tersebut. Energi yang disimpan pada pegas yang tertekan atau teregang merupakan energi potensial. Ketika pegas yang kita tekan atau kita regangkan dilepaskan, maka energi potensial pegas berubah menjadi energi kinetik.

Demikian juga pada ayunan sederhana Demikian juga pada ayunan sederhana. Ketika benda yang digantungkan pada seutas tali kita simpangkan sampai jarak tertentu dari posisi setimbangnya, pada benda tersebut terdapat Energi Potensial. Jika ayunan dilepaskan sehingga benda bergerak, Energi Potensial akan berubah menjadi energi kinetik. Jadi benda yang bergerak harmonik memiliki energi potensial dan energi kinetik. Jumlah total energi potensial dan energi kinetik adalah energi mekanik. Sekarang mari kita tinjau energi pada pegas dan ayunan sederhana.

Energi potensial adalah energi dari sebuah sistem dikarenakan gerakannya, atau gerakan internal dari partikelnya, energi potensial dari sebuah sistem adalah energi yang dihubungkan dengan konfigurasi ruang dari komponen-komponennya dan interaksi mereka satu sama lain. Energi Potensial elastis adalah :   EP elastis = ½ kx2

Perlu anda ketahui bahwa Energi Potensial tidak mempunyai suatu persamaan umum yang mewakili semua jenis gerakan. Untuk EP elastis telah kita turunkan pada pembahasan di atas. Berbeda dengan EP, persamaan EK bersifat umum untuk semua jenis gerakan. Energi Kinetik dimiliki benda ketika bergerak.   Besar energi kinetik adalah, EK = ½ mv2 m = massa benda v = adalah kecepatan gerak benda

Energi Potensial sebuah pegas dengan konstanta gaya k yang teregang sejauh x dari kesetimbangannya dinyatakan dengan persamaan : EP = ½ kx2 Energi Kinetik sebuah benda bermassa m yang bergerak dengan kelajuan v ialah : EK = ½ mv2 Energi Total (Energi Mekanik) adalah jumlah Energi Potensial dan Energi Kinetik : EM = EP + EK = ½ kx2 + ½ mv2

Ketika benda berada pada simpangan maksimum, x = A (A = Amplitudo), kecepatan benda = 0, sehingga Energi Mekanik benda :   EM = ½ kA2 Persamaan ini memberikan sifat umum penting yang dimiliki Gerak Harmonik Sederhana (GHS) = Energi total pada Gerak Harmonik Sederhana berbanding lurus dengan kuadrat amplitudo.

Bandul adalah benda yang terikat pada sebuah tali dan dapat berayun secara bebas dan periodik yang menjadi dasar kerja dari sebuah jam dinding kuno yang mempunyai ayunan. Dalam bidang fisika, prinsip ini pertama kali ditemukan pada tahun 1602 oleh Galileo Galilei, bahwa perioda (lama gerak osilasi satu ayunan, T) dipengaruhi oleh panjang tali dan percepatan gravitasi. Gerak osilasi (getaran) yang populer adalah gerak osilasi pendulum (bandul). Pendulum sederhana terdiri dari seutas tali ringan dan sebuah bola kecil (bola pendulum) bermassa m yang digantungkan pada ujung tali, gaya gesekan udara kita abaikan dan massa tali sangat kecil sehingga dapat diabaikan relatif terhadap bola. Dengan bandulpun kita dapat mengeahui grafitasi di tempat bandul tersebut diuji. Bandul sederhana

Bandul sederhana adalah sebuah benda kecil, biasanya benda berupa bola pejal, digantungkan pada seutas tali yang massanya dapat diabaikan dibandingkan dengan massa bola dan panjang bandul sangat besar dibandingkan dengan jari-jari bola. Ujung lain tali digantungkan pada suatu penggantung yang tetap, jika bandul diberi simpangan kecil. dan kemudian dilepaskan, bandul akan berosilasi (bergetar) di antara dua titik, misalnya titik A dan B, dengan periode T yang tetap. Seperti sudah dipelajari pada percobaan mengenai, getaran, satu getaran (1 osilasi) didefinisikan sebagai gerak bola dari A ke B dan kembali ke A, atau dari B ke A dan kembali ke B, atau gerak dari titik a ke A ke B dan kembali ke titik O. Ada beberapa parameter (atau variabel) pada bandul, yaitu periodenya (T), , massa bandul (m), dan simpangan sudut (O) panjangnya.

Berapa besar frekuensi (f), Periode (T) dan frekuensi sudut (ω). Dari bandul sederhana: Hukum Newton II: F = ma = -mg Sin , sehingga a = -g Sin Sudut = s/L, Persamaan diatas menjadi: a = -g Sin s/L, karena sudut kecil sehingga Sin s/L = s/L, Persamaan menjadi : a = -(g/L)s Syarat GHS, dimana: = g/L