GERAK HARMONIK
Benda yang
melakukan gerak lurus berubah beraturan, mempunyai percepatan yang tetap, Ini
berarti pada benda senantiasa bekerja gaya yang tetap baik arahnya maupun
besarnya. Bila gayanya selalu berubah-ubah, percepatannyapun berubah-ubah pula.
Gerak yang berulang
dalam selang waktu yang sama disebut Gerak Periodik. Gerak periodik ini
selalu dapat dinyatakan dalam fungsi sinus atau cosinus, oleh sebab itu gerak
periodik disebut Gerak Harmonik. Jika gerak yang periodik ini bergerak
bolak-balik melalui lintasan yang sama disebut Getaran atau Osilasi.
Waktu yang
dibutuhkan untuk menempuh satu lintasan bolak-balik disebut
Periode,
sedangkan banyaknya getaran tiap satuan waktu disebut
Frekwensi. Hubungan
antara periode (T) dan frekwensi (f) menurut pernyataan ini adalah :
Satuan frekwensi
dalam SI adalah putaran per detik atau Hertz (Hz). Posisi pada saat resultan
gaya bekerja pada partikel yang bergetar sama dengan nol disebut posisi
seimbang.
Perhatikan
sebuah benda massanya m digantungkan pada ujung pegas, pegas bertambah panjang.
Dalam keadaan seimbang, gaya berat w sama dengan gaya pegas F, resultan gaya
sama dengan nol, beban diam.
Dari
kesimbangannya beban diberi simpangan y, pada beban bekerja gaya F, gaya ini
cenderung menggerakkan beban keatas.
Gaya pegas merupakan gaya penggerak, padahal gaya pegas sebanding dengan
simpangan pegas.
F = - k y ; k
tetapan pegas.
Mudah dipahami
bahwa makin kecil simpangan makin kecil pula gaya penggerak. Gerakan yang gaya
penggeraknya sebanding dengan simpangan disebut Gerak Harmonis ( Selaras ).
Bila beban dilepas dari
kedudukan terbawah (A), beban akan bergerak bolak balik sepanjang garis A-O-B.
Gerak bolak-balik disebut getaran dan getaran yang gaya penggeraknya sebanding
dengan simpangannya disebut : Gerak Harmonis.
Simpangan yang
terbesar disebut Amplitudo getaran (A).
Saat simpangan
benda y, percepatannya :
Besar energi
potensialnya : Ep = ½ ky2
Ketika
simpangannya terbesar energi kinetiknya Ek = 0, sedangkan energi potensialnya
Ep = ½ kA2 ….. Jadi energi getarannya E = Ep + Ek = ½ kA2 + 0
E = ½ kA2
Energi kinetik
saat simpangannya y dapat dicari dengan hukum kekekalan energi.
E = Ep + Ek
Ek = E – Ep = ½
kA2 – ½ ky2
FREKWENSI (f)
Gerakan dari A-)-B-O-A disebut satu getaran, waktu yang diperlukan untuk
melakukan satu getaran disebut PERIODE (T) dan banyaknya getaran yang dilakukan
dalam satu detik disebut bilangan getar atau FREKWENSI
Dalam T detik
dilakukan 1 getaran
Dalam 1 detik
dilakukan
getaran
Jadi :
Satuan T dalam
detik, f dalam Hertz atau cps (cycles per sekon) atau rps (rotasi per sekon)
PROYEKSI GERAK MELINGKAR BERATURAN.
Gerak
bolak-balik piston menjadi gerak putaran pada sebuah kendaraan bermotor, gerak
putar pada sebuah mesin jahit menjadi gerak bolak-balik jarum mesin jahit,
menunjukkan adanya kaitan antara gerak melingkar dengan gerak harmonik.
Gerak melingkar beraturan titik
P dalam tiap-tiap saat diproyeksikan pada garis tengah MN, titik proyeksinya
yakni titik Q bergerak dari O-M-O-N-O, dengan kata lain titik Q bergerak
menyusuri MN bolak-balik. Apakah gerak titik Q gerak harmonik ? akan kita
bahas.