Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Getaran Bandul & Pegas


Getaran
(atau disebut juga osilasi) adalah gerak bolak-balik di sekitar titik setimbang. Jika suatu benda di jauhkan dari titik setimbangnya lalu kita lepaskan maka benda tersebut akan kembali menuju titik setimbangnya. Ketika benda tersebut kembali sampai pada titik setimbang benda tidak berhenti namun terus bergerak menjauhi titik setimbang sampai energi kinetiknya habis. 

Pada titik ini, benda akan kembali bergerak menuju titik setimbang pada arah yang lain. Demikian gerak bolak-balik itu terjadi sampai energi untuk menggerakkan benda tersebut habis, misalnya karena gesekan dengan udara. Jika energi yang bekerja pada benda yang bergetar tersebut tidak habis, maka benda akan terus bergetar selamanya.

Dalam beberapa kasus, kita tidak menginginkan terjadinya getaran yang terus-menerus itu. Getaran pada saat kita mengendarai mobil adalah bentuk getaran yang tidak dinginkan karena membuat perjalanan kita tidak nyaman. Pada saat kita menarik benda menjauhi titik setimbangnya dan kemudian melepaskan maka ada gaya yang menarik benda tersebut kembali menuju titik setimbangnya. Besarnya gaya tersebut akan sebanding dengan simpangannya. Secara matematis hubungan gaya dengan simpangan dapat kita rumuskan sebagai:

    Hukum Hooke ini awalnya diterapkan untuk getaran pada pegas, namun kemudian diaplikasikan juga untuk setiap getaran yang gaya sebanding dengan simpangan dan berlawanan arah. Ketika benda berosilasi atau yang bergetar maka kita bisa menentukan besaran-besaran fisika lainnya yaitu periode dan frekuensi. Perhatikan gambar di bawah tentang getaran yang dilakukan oleh bandul (a) dan pegas (b).
Gambar 1. Gerak getaran pada bandul dan pegas

Titik B adalah titik kesetimbangan, titik A dan C adalah simpangan maksimum benda dari titik kesetimbangan. Simpangan maksimum disebut juga sebagai amplitudo getaran. Masing-masing benda berosilasi di titik setimbangnya (titik B) yaitu dari titik A kembali ke titik A (A-B-C-B-A). Supaya memenuhi Hukum Hooke dimana gaya sebanding dengan simpangan maka simpangan maksimum harus dibuat kecil. Oleh karena itu untuk ayunan bandul, sudut simpangan dibuat kecil (< 100).

Besaran-besaran fisika dalam getaran di atas adalah:
  • Simpangan adalah perpindahan benda dari titik setimbangannya.
  • Amplitudo adalah simpangan terbesar. Pada gambar di atas amplitude adalah jarak dari titik setimbang (B) ke A atau dari B ke titik.
  • Periode adalah waktu yang dibutuhkan oleh benda yang bergetar untuk melakukan satu getaran penuh. Satu getaran penuh pada gambar di atas adalah A-B-C-B-A. Periode disimbolkan dengan T. 
        Periode secara matematis dinyatakan sebagai :
          dimana:


T  : Periode getaran (s)
n  : Jumlah getaran dalam waktu tertentu
t   : Waktu untuk melakukan getaran (s)
  • Frekuensi adalah banyaknya getaran yang dilakukan dalam waktu satu detik. Frekuensi disimbolkan dengan f. Frekuensi secara matematis dinyatakan sebagai:
    dimana:
f   : Frekuensi getaran (Hertz, Hz)
n  : Jumlah getaran dalam waktu tertentu
t   : Waktu untuk melakukan getaran (s)
Hubungan frekuensi dengan periode adalah:
 
    Saat suatu bandul bergetar (berosilasi) maka besarnya fekuensi akan berbanding terbalik dengan besarnya panjang tali. Secara matematis dirumuskan sebagai:
dimana:
f   : Frekuensi getaran (Hz)
L  : Panjang tali (m)
g  : Percepatan gravitasi (m/s2)
Untuk periodenya maka kita substitusikan persamaan
ke dalam persamaan  sehingga diperoleh:  dengan T adalah periode getaran bandul.

Dari persamaan periode tersebut di atas diketahui bahwa besarnya periode suatu bandul akan berbanding lurus dengan panjang tali. Semakin panjang panjang tali maka periodenya semakin besar.

Frekuensi getaran suatu pegas berbanding terbalik dengan massa beban. Hal ini dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut:
dimana:
f   : Frekuensi getaran (Hz)
m : massa beban (g)
g : Percepatan gravitasi (m/s2)
Adapun periodenya adalah
dengan T adalah periode dengan satuan sekon (detik).
Periode getaran pegas akan berbanding lurus dengan massa beban. Semakin besar massa beban pegas maka semakin besar periode getaran pegas tersebut.


Semoga bermanfaat.



Bang Regar
Bang Regar Mentor - Educator - Writer

2 komentar untuk "Getaran Bandul & Pegas"

  1. Simple namun mudah dimengerti konsep nya.
    Terimkasih

    BalasHapus
  2. Thanks gan infonya :D Lumayan buat nambah pengetahuan hehehe

    BalasHapus