Getaran Harmonis pada Bandul dan Pegas

A. Pengertian Getaran Harmonis Sederhana

          Getaran Harmonis adalah Gerak Harmonik Sederhana adalah gerak bolak balik secara teratur melalui  titik keseimbangannya dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu sama. Contoh aplikasi getaran harmonis pada kehidupan sehari-hari adalah saat ayunan, pegas, dan lain-lain.

B. Macam-Macam Getaran Harmonis Sederhana

1. Getaran harmonis (GHS) Linear, misalnya : penghisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa, gerak horizontal atau vertikal pegas dan lain-lain
2.  Getaran harmonis (GHS) Angular,misalnya : Gerakkan bandul, osilasi ayunan torsi dan lain-lain. 

C. Istilah-istilah pada Getaran Harmonis Sederhana

1. Periode (T) adalah waktu yang diperlukan benda untuk melakukan satu getaran. Satuannya adalah Sekon (s)
2. Frekuensi (f) adalah banyaknya getaran yang dilakukan benda selama satu detik.Satuannya adalah Hz
3. Amplitudo adalah perpindahan maksimum dari titik keseimbangan. Satuannya adalah meter (m).
4. Frekuensi sudut
5. Simpangan adalah jarak masa dari titik seimbang pada setiap saat. satuannya adalah meter (m)
6. Siklus adalah satu siklus mengacu pada gerak bolak balik yang lengkap dari titik satu awal, dan kembali lagi ketitik yang sama.

 D. Beberapa Contoh Getaran Harmonis Sederhana

1. Getaran Harmonis pada Bandul, Ketika beban digantungkan pada ayunan dan tidak diberikan gaya, maka benda akan diam di titik keseimbangan. Jika beban ditarik dan dilepaskan, maka beban akan bergerak lalu kembali ke posisi semula. Gerakan beban akan terjadi berulang secara periodik, dengan kata lain beban pada ayunan di atas melakukan gerak harmonik sederhana.     
   
2. GetaranHarmonis pada Pegas, Gerak vertikal pada pegas Semua pegas memiliki panjang alami sebagaimana tampak pada gambar. Ketika sebuah benda dihubungkan ke ujung sebuah pegas, maka pegas akan meregang (bertambah panjang) sejauh y. Pegas akan mencapai titik kesetimbangan jika tidak diberikan gaya luar (ditarik atau digoyang).  

E. Gaya Pemulih
     Gaya Pemulih adalah gaya yang besarnya sebanding dengan simpangan dan selalu berlawanan arah dengan arah simpangan (posisi)

 1. Gaya Pemulih pada Bandul merupakan gaya yang besarnya sebanding dengan simpangan dan selalu berlawanan arah dengan arah simpangan (posisi). Gaya yang diberikan untuk menyimpangkan bandul sebesar θ adalah F. Berdasarkan analisis vektor, besarnya :
 
2. Gaya Pemulih pada Pegas
     a. Hukum Hooke Pernyataan hukum Hooke yang menyatakan bahwa perbandingan gaya pegas dan     jarak penyimpangan menghasilkan suatu konstanta.Berarti satu-satunya gaya yang bekerja pada pegas yang bergetar adalah Oleh karena itu, gaya pemulih yang bekerja pada pegas adalah:





b. Susunan Pegas
   1)Seri/Deret

Gaya yang bekerja pada setiap pegas adalah sebesar F, sehingga pegas akan mengalami pertambahan panjang sebesar x1dan x2. Secara umum, konstanta total pegas yang disusun seri dinyatakan dengan persamaan: 

  

2)  Paralel

 

Jika rangkaian pegas ditarik dengan gaya sebesar F, setiap pegas akan mengalami gaya tarik sebesar F1 dan F2, pertambahan panjang sebesar dan . Secara umum, konstanta total pegas yang dirangkai paralel dinyatakan dengan persamaan:

ktotal = k1+ k2 + k3 +….+ kn,

  dengan kn =konstanta pegas ke – n.

F.  Periode dan Frekuensi pada Getaran Bandul

          Perhatikan kembali Gambar diatas. Beban yang terikat pada tali dari titik A dapat berayun ke titik O dikarenakan adanya gaya pemulih ( Fp= - mg sin ) (tanda negatif menunjukkan bahwa arah gaya berlawanan dengan gaya yang diberikan pada benda). Menggunakan hukum II Newton, F = m . a, dan F = - Fp, didapatkan bahwa: 

 

G. Periode dan Frekuensi pada Getaran Pegas

           Periode dan frekuensi pada pegas dapat dihitung menggunakan persamaan percepatan getaran benda. Menggunakan hukum II Newton, F = m . a, dan F = - Fp, didapatkan bahwa: