MINGGUKE KE-5. Learning Outcome:

dokumen-dokumen yang mirip
BAB 3 (Minggu ke 5) OSILATOR HARMONIK

Catatan Kuliah FI1101 Fisika Dasar IA Pekan #8: Osilasi

GETARAN DAN GELOMBANG

Karakteristik Gerak Harmonik Sederhana

Teknik Mesin - FTI - ITS

KARAKTERISTIK GERAK HARMONIK SEDERHANA

Osilasi Harmonis Sederhana: Beban Massa pada Pegas

Fisika Dasar I (FI-321)

SASARAN PEMBELAJARAN

The Forced Oscillator

GETARAN DAN GELOMBANG

GERAK HARMONIK. Pembahasan Persamaan Gerak. untuk Osilator Harmonik Sederhana

HAND OUT FISIKA DASAR I/GELOMBANG/GERAK HARMONIK SEDERHANA

menganalisis suatu gerak periodik tertentu

GERAK HARMONIK SEDERHANA

GETARAN DAN GELOMBANG STAF PENGAJAR FISIKA DEP. FISIKA IPB

KATA PENGANTAR. Semarang, 28 Mei Penyusun

BAB 2 TEORI DASAR 2-1. Gambar 2.1 Sistem dinamik satu derajat kebebasan tanpa redaman

Materi Pendalaman 01:

Mata Kuliah GELOMBANG OPTIK TOPIK I OSILASI. andhysetiawan

Teori & Soal GGB Getaran - Set 08

Soal-Jawab Fisika Teori OSN 2013 Bandung, 4 September 2013

Getaran osilasi teredam pada pendulum dengan magnet dan batang aluminium

Pekan #3. Osilasi. F = ma mẍ + kx = 0. (2)

Gelombang FIS 3 A. PENDAHULUAN C. GELOMBANG BERJALAN B. ISTILAH GELOMBANG. θ = 2π ( t T + x λ ) Δφ = x GELOMBANG. materi78.co.nr

Husna Arifah,M.Sc :Ayunan (osilasi) dipakai.resonansi

BAB III SIMPLE VIBRATION APPARATUS

dy dx B. Tujuan Adapun tujuan dari praktikum ini adalah

ANALISA STABILITAS DINDING PENAHAN TANAH (RETAINING WALL) AKIBAT BEBAN DINAMIS DENGAN SIMULASI NUMERIK ABSTRAK

Fisika Umum (MA-301) Topik hari ini: Getaran dan Gelombang Bunyi

FISIKA. Sesi GELOMBANG BERJALAN DAN STASIONER A. GELOMBANG BERJALAN

C.1 OSILASI GANDENG PEGAS

Jawaban Soal OSK FISIKA 2014

FISIKA I. OSILASI Bagian-2 MODUL PERKULIAHAN. Modul ini menjelaskan osilasi pada partikel yang bergerak secara harmonik sederhana

Hendra Gunawan. 25 April 2014

PROFIL GETARAN PEGAS DENGAN PENGARUH GAYA LUAR DAN VARIASI FAKTOR REDAMAN SKRIPSI

GETARAN DAN GELOMBANG BUNYI

PENGGUNAAN LOGGER PRO UNTUK ANALISIS GERAK HARMONIK SEDERHANA PADA SISTEM PEGAS MASSA

PEMODELAN MATEMATIKA PADA SISTEM REDAMAN MERIAM

OSILASI ELEKTROMAGNETIK & ARUS BOLAK-BALIK

Fisika Umum (MA-301) Getaran dan Gelombang Bunyi

Kumpulan soal-soal level Olimpiade Sains Nasional: solusi:

Jika sebuah sistem berosilasi dengan simpangan maksimum (amplitudo) A, memiliki total energi sistem yang tetap yaitu

Referensi : Hirose, A Introduction to Wave Phenomena. John Wiley and Sons

1. (25 poin) Sebuah bola kecil bermassa m ditembakkan dari atas sebuah tembok dengan ketinggian H (jari-jari bola R jauh lebih kecil dibandingkan

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN (RPP) : 12 JP (6 x 90 menit)

ARUS BOLAK-BALIK Pertemuan 13/14 Fisika 2

SILABUS. I. IDENTITAS MATA KULIAH Nama mata kuliah : Gataran Mekanis Nomor kode : PP 360

GERAK HARMONIK Gerak Harmonik terdiri atas : 1. Gerak Harmonik Sederhana (GHS) 2. Gerak Harmonik Teredam

Simulasi Komputer untuk Analisis Karakteristik Model Sistem Pegas- Peredam Kejut- Massa

Soal SBMPTN Fisika - Kode Soal 121

Integral yang berhubungan dengan kepentingan fisika

BAB 5 (Minggu ke 7) SISTEM REFERENSI TAK INERSIA

1. a) Kesetimbangan silinder m: sejajar bidang miring. katrol licin. T f mg sin =0, (1) tegak lurus bidang miring. N mg cos =0, (13) lantai kasar

OLIMPIADE FISIKA TEORI DAN LATIHAN OLIMPIADE FISIKA MENGHADAPI MASA DEPAN FB : Basyir Al Banjari WA : ID Line : mechtermlighlismfism

Latihan Soal UAS Fisika Panas dan Gelombang

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

00:48:27. Fisika I. mengenal persamaan matematik. harmonik sederhana. osilasi harmonik Mahasiswa. Mahasiswa. Kompetensi: Osilasi

(translasi) (translasi) Karena katrol tidak slip, maka a = αr. Dari persamaan-persamaan di atas kita peroleh:

FISIKA. Kelas X GETARAN HARMONIS K-13. A. Getaran Harmonis Sederhana

GERAK HARMONIK SEDERHANA. Program Studi Teknik Pertambangan

BANDUL SEDERHANA BANDUL SEDERHANA

Antiremed Kelas 11 FISIKA

FISIKA UNTUK UNIVERSITAS JILID I ROSYID ADRIANTO

Keep running VEKTOR. 3/8/2007 Fisika I 1

TETAPAN PEGAS Edisi Pertama

GERAK OSILASI. Penuntun Praktikum Fisika Dasar : Perc.3

PEMBENTUKAN MODEL RANGKAIAN LISTRIK

BAB II DASAR SISTEM. Masing- masing besaran diatas menentukan persamaan tenaga, sehingga hukum kekekalan tenaga adalah sebagai berikut:

19:25:08. Fisika I. mengenal persamaan matematik. harmonik sederhana. osilasi harmonik Mahasiswa. Mahasiswa. Kompetensi: Osilasi

JURNAL FISIKA DASAR. Edisi Desember 2015 TETAPAN PEGAS. Abstrak

waktu. Gaya gerak listrik (ggl) lawan akan dibangkitkan sesuai persamaan: N p dt Substitute Φ = N p i p /R into the above equation, then

SOAL DAN PEMBAHASAN URAIAN SEMIFINAL LIGA FISIKA TINGKAT SMA/MA SEDERAJAT PEKAN ILMIAH FISIKA UNY XIX [2016]

Analisis Ajeg dari Sinusoidal

Analisa dan Sintesa Bunyi Dawai Pada Gitar Semi-Akustik

PEMANFAATAN PERANGKAT LUNAK OSCILLOSCOPE 2.51 DAN CURVEEXPERT 1.3 DALAM PENGUKURAN FAKTOR KUALITAS AKUSTIK RESONATOR

K 1. h = 0,75 H. y x. O d K 2

SOFTWARE ANALYZER UNTUK MENGANALISIS GANDENGAN TIGA PIPA SEBAGAI FILTER AKUSTIK

Getaran dan Bunyi. Modul 1 PENDAHULUAN

BERKAS SOAL BIDANG STUDI : FISIKA

JAWABAN Fisika OSK 2013

1. Sebuah beban 20 N digantungkan pada kawat yang panjangnya 3,0 m dan luas penampangnya 8 10

Slide : Tri Harsono Politeknik Elektronika Negeri Surabaya ITS Politeknik Elektronika Negeri Surabaya (PENS) - ITS

Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Pendidikan Fisika FPMIPA UPI

Gelombang: distribusi lebar (broad) dari energi, mengisi ruang yang dilaluinya gangguan yang menjalar (bukan medium).

DEPARTMEN IKA ITB Jurusan Fisika-Unej BENDA TEGAR. MS Bab 6-1

Pembahasan OSP Fisika Tahun 2018 Oleh Ahmad Basyir Najwan

Bab III Respon Sinusoidal

Gambar 1. Sistem pegas-massa diagram benda bebas

ANALISIS SISTEM KENDALI

DASAR SINUSOIDAL SEBAGAI REFLEKTOR GELOMBANG

MODUL 4. Energi yang Berusaha

( v 2 0.(sin α) 2. g ) 10 ) ) 10

Untai Elektrik I. Waveforms & Signals. Dr. Iwan Setyawan. Fakultas Teknik Universitas Kristen Satya Wacana. Untai 1. I. Setyawan.

K13 Revisi Antiremed Kelas 10 FISIKA

TES STANDARISASI MUTU KELAS XI

REKAYASA GEMPA GETARAN BEBAS SDOF. Oleh Resmi Bestari Muin

Jl. Ganesha No. 10 Bandung, Telp. (022) , , Fax. (022) Homepage :

Jawaban OSK (nilai 10) Pada kasus ini ada dua objek yang bergerak, yaitu bola dan orang. (nilai 2)

DASAR PENGUKURAN MEKANIKA

Transkripsi:

1/14/1 MINGGUKE KE-5 Learning Outcome: Setelah mengikuti kuliah ini, mahasiswa diharapkan : Mampu menjelaskan konsep gaya balik Mampu menyelesaikan persamaan gerak harmonik Mampu menyelesaikan kasus harmonik teredam dan terpacu. Mampu menjelaskan dan menyelesaikan kasus resonansi. 1

BAB 3 mitrayana@ugm.ac.id 1/14/1 OSILATOR HARMONIK

3.1 Gaya Pembalik Linear. Gerak Harmonik 1/14/1 F = k ( X X ) e (Hukum Hooke) F ( x) = kx X X e x 3

1/14/1 m& & x + kx = x = e qt m d dt e qt + ke qt = mq + k = k q = ± i = ± m iω ω = k m 4

1/14/1 ( t) = C e iωt C e iω t x + + ( t) = Acosω t + B ω t x sin ( t) = R cos( ω t ϕ) x 5

1/14/1 mitrayana@ugm.ac.id 6

1/14/1 π T = = ω π m k f 1 = = T 1 π k m 7

Konstanta gerak dan kondisi awal & ( t) = Acosω t + B ω t x sin ( t) = Aω sinω t + Bω ω t x cos t = x = A x & = Bω x ( t) = x cosω t + ω t x sin ω & 1/14/1 mitrayana@ugm.ac.id 8

Efek gaya luar yang konstan pada osilator harmonik 1/14/1 ( X X ) mg F = k + e = k ( ) X ' X mg + e e ' X = X + e e mg k x = X X ' e = X X e mg k = m& & x + kx = dan F kx 9

' X e = X e + mg k x m X 1/14/1 mitrayana@ugm.ac.id 1

Contoh mitrayana@ugm.ac.id 1/14/1 1. Ketika sebuah pegas ringan menopang sebuah balok bermassa m dalam posisi vertikal, pegas diketahui terenggangkan sejauh D 1 dari posisi awalnya. Jika balok kemudian ditarik kebawah sejauh D dari posisi setimbangnya dan selanjutnya dilepaskan, katakanlah pada saat t =, carilah (a) persamaan geraknya, (b) kecepatan balok ketika ia melewati posisi setimbangnya, dan (c) percepatannya ketika balok berada di puncak gerak osilasi F = = kd + mg x 1 k mg = D 1 k ω = = m g D 1 11

x t = Acosω t + Bsinω t ( ) mitrayana@ugm.ac.id 1/14/1 x& = A sin t + B cos t ω ω ω ω x = D = A; x& = = Bω ; B = (a) g x ( t ) = D cos t D 1 g g x& ( t) = D sin t D 1 D 1 g g && x( t) = D cos t D 1 D 1 1

1/14/1 (b) & g x = D D 1 (pusat) (c) && = g x = D D1 (puncak) 13

3. Tinjauan Tenaga dalam Gerak Harmonik 1/14/1 F = F = kx ext x x x k W F dx kx dx x = = = 1 V ( x) = kx ext 1 1 E = mx& + kx 14

dx = ± E k x dt m m 1 mitrayana@ugm.ac.id 1/14/1 dx ( ) 1 t = = m m k cos 1 1 ( x R ) + C ± ( E m) ( k m) x E R = k 1 1 1 E = mv = kr max 15

1/14/1 Contoh. Fungsi tenaga pendulum sederhana. θ l V = mgh h = l l cosθ V ( θ ) = mgl( 1 cosθ ) cosθ = θ 1! + 4 θ 4!... 16

1/14/1 ( ) 1 s = lθ V θ = mglθ ( ) 1 mg s s l V = 1 E = ms& + 1 mg l s 17

3.3 Gerak Harmonik Teredam mx && + cx& + kx = x kx c& x d d m e c e ke dt dt qt + qt + qt = mq + cq + k = q = ( 4 ) 1 c ± c mk m 1/14/1 mitrayana@ugm.ac.id 18

1/14/1 I c 4mk > (overdamping) II c 4mk = (critical damping) III c 4mk < (underdamping) 19

I. Kasus overdamping mitrayana@ugm.ac.id 1/14/1 q 1 c c k 1 = + = γ 1 m 4m m q 1 c c k = = γ m 4m m ( ) = 1t + γ x t A e γ A e 1 t

1/14/1 x Overdamped Critically damped O t 1

II. Kasus critical damping q = q = c m = γ 1 c 4m = k = γ m (&& γ & γ ) m x γ x γ x + + = d d + γ + γ x = dt dt u = γ x + dx dt 1/14/1 mitrayana@ugm.ac.id

1/14/1 d + γ u = dt u = Ae γ t γ t γ Ae = x + dx dt 3

1/14/1 dx d A = γ x e γ t + = xe dt dt ( γ t ) ( ) = ( + ) γ t = γ t + γ t x t At B e Ate Be 4

III. Kasus underdamping mitrayana@ugm.ac.id 1/14/1 q c = + i k c m m 4m 1 1 q c = i k c m m 4 m 1 ω d = k m c 4m 1 = ( ω γ ) 1 dengan γ = dan ω = ( ) 1 c m k m 5

1/14/1 q = γ + iω 1 d q = γ iω d ( ) ( γ + ω ) ( γ ω ) i t i d t + x t = C e d + C e ( iω ) dt iωd t + γ t = e C e + C e 6

1/14/1 ( ) = γ t ( cosω + sinω ) x t e A t B t ( ) = γ t Rcos ( ω ϕ ) x t e t d d ( ) 1 T = π ω = π ω γ d d d 7

R t x = Re γt t x = Re γt 1/14/1 mitrayana@ugm.ac.id 8

Mechanical Suspensions mitrayana@ugm.ac.id 1/14/1 ( ) c 4km = 4k m m crit Tinjauan Tenaga 1 1 E = mx& + kx de mxx kxx ( mx kx ) x dt = &&& + & = && + & 9

1/14/1 m && x + cx& + kx = de dt = cx& 3

3.4 Gerak Harmonik Terpacu. Resonansi 1/14/1 mx && + cx& + kx = F ext Fext = F e i ω t mx && + cx& + kx = F e i ω t x t = Ae i( ω t ϕ ) ( ) 31

mitrayana@ugm.ac.id 1/14/1 d ( ) d ( ) ( ) m Ae c Ae kae F e dt dt i ωt ϕ + i ωt ϕ + i ωt ϕ = iωt ( ) ω ω ϕ ϕ m A + i ca + ka = F e = F cos + isin ( ) cos A k m ω F ϕ iϕ = (real) cω A = F sinϕ (imajiner) 3

cω tanϕ = k mω mitrayana@ugm.ac.id 1/14/1 ( ) A k mω + c ω A = F A ω ( ) F = 1 ( ω ) k m + c ω γ = c m ω = k m dan 33

1/14/1 tan γω ϕ = ω ω A ω ( ) F = 1 ω ω + 4 γ ω ( ) m A ω ω ω ω γ ω ( ) F m = ; D( ) = ( ) + 4 D ω ( ) 1 34

A( ω) mitrayana@ugm.ac.id 1/14/1 ω r ω ω 35

1/14/1 r ( ) 1 = ω ω γ r ( ) 1 d ω = ω γ Jika γ = ω A ( ω) = [( ) ] 1 ( 4 4 ) 1 ω ω + ω ω ω + ω F m = F m 36

Amplitudo osilasi pada puncak resonansi 1/14/1 A max = γ F ω m γ = c F ω d F A = max F γmω cω (untuk kasus damping yang lemah) 37

Ketajaman Resonansi. Faktor Kualitas 1/14/1 A ( ω) A max γ ( ) ω ω + γ Ketika ω = ω ± = γ A = 1 A max γ = ukuran lebar kurva resonansi 38

1/14/1 Q = ω d γ (Faktor Kualitas) ω ω = f 1 Q f 39

1/14/1 Kriteria Assessment: Kognitif dan skill Metode Assessment: PR Bobot Nilai: 1,5 % 4

PR mitrayana@ugm.ac.id 1/14/1 Soal di Buku Fowles&Cassiday fifth editions No. 3.1 No.3. No. 3.4 No. 3.7 No. 3.1 PR dikumpul di loker Dr. Mitrayana di Jurusan Fisika FMIPA UGM (MIPA Utara) Paling lambat Jumat at tanggal Maret 1 pukul 14. 41

1/14/1 14 13 9 7 5 4 1 11 8 6 1 3 1 15 15 5 6 4 mm 1 3 6 mm 7 1 mm 5 mm 4

1/14/1 Komputer Sumber arus laser Cermin datar Lock-In amplifier Laser diode Chopper Sel FA Cermin datar Pengontrol aliran Cermin datar 3 43

1/14/1 Sumber arus Pemayar Modulator Pengontrol suhu qcl L1 BS QCL CP1 Pengkombinasi CP CP3 CP5 L Sel multipass Laser HeNe L CP4 Pengontrol aliran gas Pengontrol tekanan gas Detektor Inframerah Komputer Lock-In Amplifier 44

.8.3 Sinyal fotoakustik (mv/w).7.6.5.4.3..1 Sinyal fotoakustik (mv/w).5..15.1.5.. -.1 6 8 1 1 14 16 18 4 Frekuensi chopper (Hz) 1 1 14 16 18 Frekuensi chopper (Hz) 8 Sinyal fotoakustik (mv/w) 6 4 1 1 14 16 18 1/14/1 Frekuensi Chopper (Hz) mitrayana@ugm.ac.id 45

1/14/1 46

1/14/1 6 5 1 4 3 47

1/14/1 14 1 1 11 9 8 7 6 1 3 4 5 13 16 A B 15 48

Resonansi kecepatan mitrayana@ugm.ac.id 1/14/1 x x& ( t) = A( ω) cos( ωt ϕ) ( t) = ωa( ω) sin( ωt ϕ) v ( ω) = [( ) ] 1 ω ω + 4γ ω ω F m 49

1/14/1 Kriteria Assessment: Kognitif dan skill Metode Assessment: PR Bobot Nilai: 1,5 % 5

PR mitrayana@ugm.ac.id 1/14/1 Soal di Buku Fowles&Cassiday fifth editions No. 3.1 No. 3.3 No. 3.5 No. 3.7 No. 3.9 PR dikumpul di loker Dr. Mitrayana di Jurusan Fisika FMIPA UGM (MIPA Utara) 51