SUB- BAB Gerak Harmonis A. Gaya Pemulih Sederhana B. Persamaan Simpangan, Kecepatan dan Percepatan Getaran C. Periode Getaran D. Hukum Hooke E. Manfaat Pegas Sebagai Produk Perkembangan
Konsep dan Keahlian Dasar : Elastisitas Kalian tentu tidak asing dengan gambar di atas. Jam adalah alat yang dapat membantu manusia untuk mengetahui waktu. Pada gambar di atas terlihat jam dengan bandul. Pernahkah kalian memperhatikan gerak bandul pada jam? Gerak tersebut selalu berulang secara periodik di sekitar titik setimbangnya yang sering juga disebut sebagai Gerak Harmonik Kata Sederhana.. Kunci : Gerak bolakbalik yang dilakukan oleh bisa terjadi akibat 1. adanya Gaya gaya pemulih pemulih pada bandul tersebut.apakah kalian mengetahui 2. Getaran apa gaya pemulih itu? Ayo kita pelajari. 3. Pegas 4. Bandul 5. Simpangan A.GAYA PEMULIH Gaya pegas merupakan gaya pemulih. Gaya pemulih adalah gaya yang bekerja pada gerak harmonis yang selalu mengarah pada titik keseimbangan dan besarnya sebanding dengan simpangannya. Ayo Amati! Marilah kita amati gerak suatu benda yang terletak diatas lantai dan terikat pada sebuah
pegas dengan konstanta gaya k seperti tampak pada gambar 1. Anggap mula-mula benda berada pada posisi sedemikian rupa sehingga pegas tidak tertekan atau teregang (gambar 1a). kemudian benda ditarik kekanan dan dilepaskan. Selama benda berada pada sumbu x positif, gaya pemulih F arahnya ke kiri sehingga bernilai negative (gambar 1b). Selama benda berada pada sumbu x negative, gaya pemulih F arahnya ke kanan sehingga bernilai positif. Oleh karena itu, secara matematis gaya pemulih ini dapat dituliskan sebagai berikut. F = -kx (1) Gambar 1. Gerak benda pada lantai licin dan terikat pada pegas untuk posisi normal (a) teregang (b), dan tertekan (c). 1. Gaya Pemulih Pada Getaran Pegas Coba Perhatikan! Gambar 2. Getaran pegas Ketika suatu pegas ditekan atau diregangkan dengan gaya F sehingga benda mengalami penyimpangan posisi, maka ada gaya lain yang menyebabkan benda tersebut kembali ke posisi awal. Arah gaya yang melawan gaya F disebut dengan gaya pemulih. Gaya pemulih adalah gaya yang besarnya sebanding dan simpangan dan selalu berlawanan arah dengan arah simpangan (posisi). Gaya pemulih selalu menyebabkan benda bergerak bolak-balik di sekitar titik keseimbangan dan gaya pemulih selalu berlawanan dengan arah posisi (gerak benda). Pernyataan hukum Hooke yang menyatakan bahwa perbandingan gaya pegas dan jarak penyimpangan menghasilkan suatu konstanta (k= F x ), berarti
satu-satunya gaya yang bekerja pada pegas yang bergetar adalah F=kx. Oleh karena itu, gaya pemulih yang bekerja pada pegas adalah: F = -F p F= kx (1) 2. Gaya Pemulih Pada Ayunan Bandul Coba Perhatikan! Gambar 3. Ayunan Bandul Sama halnya dengan pegas, gaya pemulih pada bandul merupakan gaya yang besarnya sebanding dengan simpangan dan selalu berlawanan arah dengan arah simpangan (posisi). Perhatikan Gambar 3. Gaya yang diberikan untuk menyimpangkan bandul sebesar θ adalah F. Berdasarkan analisis vektor, besarnya F=m. g. sinθ, sehingga gaya pemulih untuk bandul adalah: F= F p (2) Ayo Diskusikan! F= m. g.sin Kegiatan diskusi. Menemukan Tujuan: Menemukan gaya pemulih pada beberapa masalah gerak harmonik sederhana a. Bandul sederhana b. Sebuah bandul sederhana berupa benda bermassa m dan tali sepanjang L. bila diberi simpangan kecil ( 10 0 ) kemudian dilepaskan, akan bergerak bolak balik disekitar titik keseimbangan B (Gambar 4).
Gambar 4. Simpangan Bandul Langkah kerja: Gambarlah gaya-gaya yang bekerja pada benda m di titik A. Perhatikan, ketika benda m dilepaskan dari titik A ia bergerak menempuh AB. Temukanlah komponen gaya apa saja yang berlawanan dengan arah BA. Gaya inilah yang berfungsi sebagai gaya pemulih pada benda m sehingga benda m menempuh gerak harmonik sederhana. Jadi, gaya pemulih F =.? a. Partikel pada Dasar Silinder Licin sebuah bola kecil terletak pada dasar sebuah silinder berongga. Silinder adalah licin dan memiliki jari-jari R. bila bola diberi simpangan kecil ( 10 0 ) kemudian dilepaskan, maka bola akan meluncur bolak balik disekitar titik keseimbangan O (Gambar 5) Langkah kerja Gambar gaya-gaya yang bekerja pada bola dititik Gambar 5. Bola pada Silinder Berongga P. Perhatikan, ketika bola dilepaskan dari titik P ia bergerak menempuh PO. Temukanlah komponen gaya apa saja yang berlawanan dengan arah OP. Gaya inilah yang berfungsi sebagai gaya pemulih pada bola sehingga menempuh gaya harmonik sederhana. Jadi, gaya pemulih F=.?