RANGKUMAN MATERI DAN CONTOH SOAL GERAK HARMONIK SEDERHANA DAN GETARAN

Fisika sekolah madrasah blog
⧪ Getaran Pegas

T = periode getaran pegas

M = massa beban

K = konstanta pegas

K = ω². m

ω
= 2 π f

f = frekuensi getaran

⧪  Bandul
Sederhana

      

T = periode getaran bandul

l = panjang bandul

g = percepatan gravitasi

⧪  Getaran
Selaras Rotasi pada katrol

k = koefisien momen
inersia katrol

⧪  Persamaan umum Simpangan

 y = simpangan

ω = 2 π f

f = frekuensi getaran

⧪  Persamaan Kecepatan Getaran

v = kecepatan
ω = 2 π f
f = frekuensi getaran

⧪  Persamaan Percepatan
Getaran Selaras   

a = percepatan (m/s)
⧪  Energi getaran Selaras
:
–       
Energi Kinetik
Ek = 1/2 mv²
Ek = 1/2 KA² cos²wt  
Ek = 
enenrgi kinetik

K = ω². m
–       
Energi Potensial
 Ep = 1/2 ky²
 Ep = 1/2 KA² sin²wt
Ep = energi potensial
–       
Energi Mekanik
Em = Ek + Ep
 Em = 1/2 KA²
⧪  Rumus dan konsep tambahan (aplikasi dalam soal)
–       
Mencari Ep, Ek, a, y dan v
bandul saat berada di titik kesetimabangan dan saat simpangan maksimum:

–       
Mencari v (kecepatan) jika
diketahui y (simpangan

⧪  Contoh soal dan pembahasan pilihan ganda:

1.       
Benda
yang massanya 400 gram melakukan gerakan harmonik dengan persamaan simpangan y
= 0,05 sin 100t. Jika y dan t dalam meter dan sekon, maka energi getaran dari
gerak harmonik tersebut adalah …

 A.  50 Joule                   D. 10 Joule

B.   40 Joule                   E. 5 Joule

C.   20 Joule

Pembahasan:

Energi getaran sama dengan energi mekanik:

EM =  ½ k A² = ½ ω²
. m . A²

EM = ½ . 100² . 0,4 . 0,05² = 20 joule

Jadi, jawabanya C

2.       
Sebuah
ayunan sederhana, panjang tali 100 cm massa benda 100 gram, percepatan
gravitasi 10 m/s². Kedudukan tertinggi 20 cm dari titik terendah.
Maka kecepatan berayunnya pada titik terendah adalah ……

 A.  40 m/s

B. 20 m/s

C. 4 m/s

D. 2 m/s

E. 0,2 m/s

Jawab:

Pembahasan:

Soal seperti ini dapat diselesaikan dengan energi mekanik atau dengan
pendekatan gerak jatuh bebas, karena yang mempengaruhi gerak bandul kebawah
hanya percepatan gravitasi.

– Cara 1 (gerak jatuh bebas)

V² = 2gh = 2 . 10 . 0,2

V² = 4

V = 2 m/s

3.       
Sebuah
partikel bergerak harmonik dengan amplitudo 13 cm dan periodenya 0,1 π sekon.
Kecepatan partikel pada saat simpangannya 5 cm adalah ……

A. 2,4 m/s

B. 2,4 π m/s

C. 2,4 π²
m/s

D. 24 m/s

E. 240 m/s

Pembahasan:

4.       
Jika
sebuah gerak harmonik memiliki persamaan gerak y = 0,10 sin 20 πt, maka
besarnya frekuensi benda tersebut adalah……

A.  0,1 Hz                       D. 20 Hz

B.  
1,0
Hz                       E. 20,1
Hz

C.  
l0
Hz

pembahasan:

 y = 0,10 sin 20 πt

ω = 2 π f

20π = 2 π f

f = 10 Hz

5. Sebuah benda bergetar harmonik sederhana dengan frekwensi 10 Hz. Setelah 25 s, benda bergetar….

A. 250 kali

B. 25 kali

C. 2/5 kali

D. ¼ kali

E. 1/8 kali

jawab:

pembahasan:

f = n/t

n = f.t

n = 10 . 25 = 250 kali

6. Sebuah pegas dengan konstanta 400 N/m digantung pada statis dimana ujung bebas digantungkan beban sebesar 4 kg. Besar frekwensi getaran pegas tersebut adalah….

A. 5π Hz 

selanjutnya berikut adalah 20 soal latihan gerak harmonik sederhana lengkap dengan pembahasannya: