Gbr. 12.2Bandul Sederhana

Apakah kalian pernah melihat gerakan pada bandul? gerakan yang kalian amati tersebut tergolong ke dalam gerak harmonik sederhana. Ini adalah gerakan bolakbalik di sekitar titik keseimbangannya. Kalau kalian perhatikan, bandul memiliki titik kesetimbangandi tengah, karena walaupun kecepatannya menurun, bandul akan tetap bergerak di sekitar titik kesetimbangan tersebut.

Gerak harmonik sederhana memiliki amplitudo (simpangan maksimum) dan frekuensi yang tetap. Gerak ini bersifat periodik. Setiap gerakannya akan terjadi secara berulang dan teratur dalam selang waktu yang sama.

Dalam gerak harmonik sederhana, resultan gayanya memiliki arah yang selalu sama, yaitu menuju titik kesetimbangan. Gaya ini disebut dengan gaya pemulih. Besar gaya pemulih berbanding lurus dengan posisi benda terhadap titik kesetimbangan.

Beberapa karakteristik gerak ini diantaranya adalah dapat dinyatakan dengan grafik posisi partikel sebagai fungsi waktu berupa sinus atau kosinus. Gerak ini juga dapat ditinjau dari persamaan simpangan, persamaan kecepatan, persamaan kecepatan, dan persamaan energi gerak yang dimaksud.

1. Faktor yang mempengaruhi getaranpada Gerak Harmonis Sederhana (GHS) adalah periode dan frekuensi ayunan bandul.

a. Periode menyatakan waktu selama terjadi satu kali getaran. Sehingga, nilai periode sama dengan perbandingan antara waktu (t) per banyaknya getaran (n). Nilai periode berkebalikan dengan frekuensi. Satuan periode dinyatakan dalam sekon. Selain itu, nilai periode juga dapat dihitung dari panjang tali dan besar gravitasi di mana tempat bandul diayun. Persamaan periode pada ayunan bandul sederhana diberikan seperti berikut :

Kesimpulan :

1. Semakin panjangtali yang digunakan: nilai periode (T) semakin besar

2. Semakin pendektali yang digunakan: nilai periode (T) semakin kecil

3. Gaya gravitasi semakin besar: nilai periode (T) semakin kecil

4. Gaya gravitasi semakin kecil: nilai periode (T) semakin besar

b. Pengertian frekuensi pada ayunan bandul adalah banyaknya getaran dalam satu sekon. Sehingga, nilai frekuensi sama dengan perbandingan antara banyaknya getaran (n) per lamanya waktu bergetar(t). Sama seperti pada periode, nilai frekuensi berbanding terbalik dengan periode. Satuan frekuensi dinyatakan dalam Hertz (Hz). Rumus frekuensi pada ayunan bandul sederhana dinyatakan seperti persamaan berikut.

Kesimpulan :

1. Semakin panjang tali yang digunakan : frekuensi (f) semakin kecil

2. Semakin pendek tali yang digunakan : frekuensi (f) semakin besar

3. Gaya gravitasi semakin besar : frekuensi (f) semakin besar

4. Gaya gravitasi Semakin kecil : frekuensi (f) semakin kecil

2. Gerah Harmonis Sederhana Berdasar Hukum Kekekalan Energi

a. Getaran pada system pegas dalam keadaan horizontal

Sistem pegas terdiri dari pegas yang bergetar dengan tetapan gaya pega (k) dan bermassa m yang ikut bergerak Bersamasama pegas dengan kecepatan v seperti pada gambar :

Gbr. 11.3Keadaan Energi mekanik pada system pegas yang bergetar

Dari keempat keadaan diatas disimpulkan

b. Getaran pada bandul sederhana

Ketika mengamati bandul yang sedang berayun bolakbalik, anda dapat menentukan kecepatan bandul tersebut dengan manganalisis Hukum Kekekalan Energi mekanik yang berlaku pada bandul itu sebagai berikut :

Gbr. 11.4Keadaan Energi pada setiap dudukan di bandul