ELASTISITAS DANGERAK HARMONIK SEDERHANABella Andreana/7XI IPA 1

Pendahuluan

Apabila gaya yang diterapkan terhadap suatu bahan dihilangkan, bahan tersebut akan kembali ke bentuknya semula, contohnya pegas dan karet. Ada juga benda yang mengalami bentuk secara permanen jika dikenai gaya, contohnya tanah liat dan lilin. Untuk membedakan karakteristik kedua jenis benda ini, benda dikatakan memiliki sifat elastis

Elastisitas adalah : Kecenderungan pada suatu benda untuk berubah dalam bentuk baik panjang, lebar maupun tingginya, tetapi massanya tetap, hal itu disebabkan oleh gaya-gaya yang menekan atau menariknya, pada saat gaya ditiadakan bentuk kembali seperti semula.

Contoh benda yang elastis adalah karet gelang, busur panah, dan pegas.

F

A

TEGANGAN (STRESS)

Tegangan ialah gaya yang dialami benda persatuan luas.

Dirumuskan dengan :

F = Gaya (N)

A = Luas Penampang (m2)

σ = Tegangan (N/m2) A

F

L

Lo

REGANGAN (STRAIN)

Regangan ialah perbandingan pertambahan panjang terhadap panjang asli, akibat mengalami tegangan.

Regangan dirumuskan dengan:

e = Regangan

L = Panjang akhir (m)

ΔL = Pertambahan panjang (m)

0L

Le

MODULUS YOUNG

Modulus elastis / young ialah perbandingan antara tegangan dengan regangan.

Dirumuskan dengan :

L .A

Lo . F

eE

F = gaya tekan/tarikLo = panjang mula-mulaA = luas penampang yang tegak lurus dengan gaya∆L = pertambahan panjangE = modulus elastisitasΣ = stressΕ = strain

Gaya Pegas

F

T = Perioda (s)f = frekwensi (Hz)k = konstanta gaya pegas (N/m)m = massa beban (kg)

Susunan Pegas Seri atau Paralel

Paralel

Seri

21 kkkp 21 kkkp

21

111kkks

21

111kkks

Campuran

Energi Potensial Pegas

• Energi potensial elastis sebuah pegas sebanding dengan kuadrat pertambahan panjang pegas.

• Energi potensial dirumuskan dengan :

xFEP .2

1

2.2

1xkEP

EP = Energi potensial pegas (j)x = Pertambahan panjang (m)k = Konstanta pegas (N/m)F = Gaya pegas (N)

Hukum HookeHukum Hooke menyatakan hubungan antara gaya F yang meregangkan pegas dengan pertambahan panjang pegas pada daerah elastis pegas.

Berdasarkan Hukum III Newton (aksi-reaksi), pegas akan mengadakan gaya yang besarnya sama tetapi arah berlawanan

xkF F = gaya pada pegas (N)x = pertambahan panjang (m)k = tetapan pegas (N/m)

•Gerak harmonik sederhana adalah gerak bolak - balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan• Jenis Gerak Harmonik Sederhana:•Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Linier, misalnya penghisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa / air dalam pipa U, gerak horizontal / vertikal dari pegas, dan sebagainya.•Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Angular, misalnya gerak bandul/ bandul fisis, osilasi ayunan torsi, dan sebagainya.

GERAK HARMONIK SEDERHANA (GHS)

Besaran Fisika pada GHS

Periode (T) 

Benda yang bergerak harmonis sederhana pada ayunan sederhana memiliki periode. Periode ayunan (T) adalah waktu yang diperlukan benda untuk melakukan satu getaran. Benda dikatakan melakukan satu getaran jika benda bergerak dari titik di mana benda tersebut mulai bergerak dan kembali lagi ke titik tersebut. Satuan periode adalah sekon atau detik.

Frekuensi (f) 

Frekuensi adalah banyaknya getaran yang dilakukan oleh benda selama satu detik, yang dimaksudkan dengan getaran di sini adalah getaran lengkap. Satuan frekuensi adalah hertz.

Amplitudo 

Pada ayunan sederhana, selain periode dan frekuensi, terdapat juga amplitudo. Amplitudo adalah perpindahan maksimum dari titik kesetimbangan

Hubungan antara Periode dan Frekuensi 

Frekuensi (f) adalah banyaknya getaran yang terjadi selama satu detik dan selang waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran adalah periode (T). Maka :

Dengan demikian, secara matematis hubungan antara periode dan frekuensi adalah sebagai berikut :

Gaya Pemulih

Gaya pemulih dimiliki oleh setiap benda elastis yang terkena gaya sehingga benda elastis tersebut berubah bentuk.

Gaya yang timbul pada benda elastis untuk menarik kembali benda yang melekat padanya di sebut gaya pemulih.

Gaya Pemulih pada Pegas

Pegas adalah salah satu contoh benda elastis. Oleh sifat elastisnya ini, suatu pegas yang diberi gaya tekan atau gaya regang akan kembali pada keadaan setimbangnya mula- mula apabila gaya yang bekerja padanya dihilangkan.

Sebuah pegas berfungsi meredam getaran saat roda kendaraan melewati jalan yang tidak rata dan pegas - pegas yang tersusun di dalam springbed akan memberikan kenyamanan saat orang tidur.

Gaya Pemulih pada Ayunan Bandul Matematis 

Ayunan matematis merupakan suatu partikel massa yang tergantung pada suatu titik tetap pada seutas tali, di mana massa tali dapat diabaikan dan tali tidak dapat bertambah panjang.

Dari gambar, terdapat sebuah beban bermassa   tergantung pada seutas kawat halus sepanjang   dan massanya dapat diabaikan. Apabila bandul itu bergerak vertikal dengan membentuk sudut  , gaya pemulih bandul tersebut adalah . Secara matematis dapat dituliskan :

Persamaan Gerak Harmonik Sederhana

Persamaan Gerak Harmonik Sederhana adalah :

Keterangan :

Y = simpangan

A = simpangan maksimum (amplitudo)

F = frekuensi

t = waktu

Jika posisi sudut awal adalah  , maka persamaan gerak harmonik sederhana menjadi :

Kecepatan Gerak Harmonik Sederhana

Dari persamaan gerak harmonik sederhana 

Kecepatan gerak harmonik sederhana :

Kecepatan maksimum diperoleh jika nilai     atau   ,

sehingga : 

Kecepatan untuk Berbagai Simpangan

Dari persamaan yang dikuadratkan menjadi , maka:

  ...(1)

Dari persamaan: 

...(2)

Persamaan (1) dan (2) dikalikan, sehingga didapatkan :

Keterangan :v =kecepatan benda pada simpangan tertentu

= kecepatan sudutA = amplitudoY = simpangan

Percepatan Gerak Harmonik Sederhana

Dari persamaan kecepatan:  , maka :

Percepatan maksimum jika   atau  = 900 = 

maka:

Keterangan :

amaks = percepatan maksimum

A = amplitudo

  = kecepatan sudut

Penerapan Elastisitas dalam kehidupan sehari-hari

1) Sepeda motor atau mobilSalah satu pemanfaatan sifat elastisitas adalah pada sepeda motor atau mobil.

Gambar di bawah ini adalah pegas yang digunakan sebagai peredam kejutan pada kendaraan sepeda motor. Istilah kerennya pegas digunakan pada sistem suspensi kendaraan bermotor. Tujuan adanya pegas ini adalah untuk meredam kejutan ketika sepeda motor yang dikendarai melewati permukaan jalan yang tidak rata.

Pegas bukan hanya digunakan pada sistem suspensi sepeda motor tetapi juga pada kendaraan lainnya, seperti mobil, kereta api, dkk. (Gambar kiri - per mobil). Pada mobil, terdapat juga pegas pada setir kemudi. Untuk menghindari benturan antara pengemudi dengan gagang setir, maka pada kolom setir diberi pegas

2) Kasur Pegas (Spring bed)Contoh lain adalah kasur pegas. Ketika Anda duduk

atau tidur di atas kasur pegas, gaya beratmu menekan kasur. Karena mendapat tekanan, maka pegas kasur termampatkan. Akibat sifat elastisitasnya, kasur pegas meregang kembali. Pegas akan meregang dan termampat, demikian seterusnya. Akibat adanya gaya gesekan, maka suatu saat pegas berhenti bergerak. Dirimu yang berada di atas kasur merasa sangat empuk akibat regangan dan mampatan yang dialami oleh pegas kasur.

3) Alat Peregang OtotPerhatikan Gambar di samping tampak seorang

pria berolah raga untuk melatih otot-otot dada agar kokoh dan kekar. Alat olah raga ini memanfaatkan sifat elastisitas pegas. Pada alat ini pegas ada pada bagian belakang. Sifat elastisitas banyak dimanfaatkan untuk produk teknologi.

TERIMA KASIHPHYSICS ARE GREAT