Fisika Dasar I (FI-321)Topik hari ini Topik hari iniOsilasi dan Gelombang Osilasi dan GelombangOsilasi Osilasi1. Osilasi dan Besaran 1. Osilasi dan Besaran- -besarannyabesarannya 2. Gerak harmonik sederhana 2. Gerak harmonik sederhana3. Tipe 3. Tipe- -tipe Osilasitipe Osilasi Gerak Gerak Periodik Periodik ??Animasi 11.1Animasi 11.4(1)(1) Osilasi Osilasi dan dan besaran besaran- -besarannya besarannya Osilasi Osilasi == Gerak Gerak bolak bolak balik balik di di sekitar sekitar titik titik kesetimbangan kesetimbangan Osilasi Osilasi terjadi terjadi bila bila sebuah sebuah sistem sistem diganggu diganggu dari dari posisi posisikesetimbangan kesetimbangan stabilnya stabilnya Karakteristik Karakteristik osilasi osilasi adalah adalah gerak gerak bersifat bersifat periodik periodik Besaran Besaran- -besaran besaran osilasi osilasi:: Besaran Besaran- -besaran besaran osilasi osilasi:: Amplitudo Amplitudo (A) =(A) = Simpangan Simpangan maksimum maksimum dari dari kesetimbangan kesetimbangan (SI m)(SI m) Periode Periode (T) =(T) = Waktu Waktu bagi bagi benda benda untuk untuk melakukan melakukan satu satu osilasi osilasi (SI s) (SI s) Frekuensi Frekuensi (f) =(f) = banyaknya banyaknya osilasi osilasi tiap tiap detik detik (SI Hz)(SI Hz) Frekuensi Frekuensi sudut sudut (() = 2 ) = 2f =f = 22/T (SI/T (SI rad rad/s) /s)(2) Gerak harmonik sederhana (2) Gerak harmonik sederhanaGerak Gerak yangyang terjadi terjadi ketika ketika gaya gaya neto neto sepanjang sepanjang arah arahgerak gerak adalah adalah tipe tipe gaya gaya hukum hukum Hooke Hooke Gayanya Gayanya berbanding berbanding lurus lurus dengan dengan perpindahan perpindahan dan danGayanya Gayanya berbanding berbanding lurus lurus dengan dengan perpindahan perpindahan dan danberlawanan berlawanan arah arah2 2 222 2 2, , 0, 0,d d k dF k m kdt dt m dt = = + = + =Sistem Sistem Pegas Pegas Massa Massakxdtx dxmkdtx ddtx dm ma kx Fx== + = += = =222222220 0( ) + = t A x cosSolusi:mk=2Animasi 11.1Bandul Bandul sederhana sederhanagLssLgdts dgdts ddts dm ma mg FL st||

\| = + = += = = =222222sin 0 0 sinsinSolusi:Lg= 2( ) + = t A s cosAnimasi 11.4 Solusi Solusi umum umum gerak gerak harmonik harmonik sederhana sederhana::dengan dengan adalah adalah simpangan simpangan,, ((t+ t+)) adalah adalah fase fase gerak gerak, , adalah adalah konstanta konstanta fase fase ((fase fase awal awal gerak gerak)) Kecepatan Kecepatan benda benda dituliskan dituliskan( ) ( )t ASin t = +( )( )d tv A Cos t = = + Sedangkan Sedangkan percepatan percepatan Dalam Dalam gerak gerak harmonik harmonik sederhana sederhana,, simpangan simpangan,, kecepatan kecepatan dandan percepatan percepatan tidak tidak tetap tetap tapi tapi berubah berubah terhadap terhadap waktu waktu.. Ciri Ciri khas khas lain lain dari dari gerak gerak harmonik harmonik sederhana sederhana adalah adalah percepatan percepatansebuah sebuah benda benda sebanding sebanding dandan berlawanan berlawanan arah arah dengan dengan simpangan simpangan.. ( )( )d tv A Cos tdt = = +( )( )2 2indvta A S tdt = = + = Simpangan Simpangan,, Kecepatan Kecepatan dan dan Percepatan Percepatan( ) ( )t ASin t = +t+ =fase gerak = konstanta fase/fase awal1 2 3 4 5 6-0.50.511 2 3 4 5 6-1121 2 3 4 5 6-0.50.51AT-11 2 3 4 5 6-2-112-21 2 3 4 5 60.511.52-11 2 3 4 5 6 7-1-0.50.51( ) ( )t Sint =( ) ( )2 t Sin t = ( ) ( )2 / 4 t Sin t = +( ) ( )2 t Sint =( ) ( )/ 2 t Sint =( ) ( )2 / 4 t Sin t = Energi Energi Gerak Gerak Harmonik Harmonik Sederhana Sederhana Karena Karena gerak gerak harmonik harmonik sederhana sederhana tipe tipe gayanya gayanya hukum hukum HookeHooke atau ataugaya gaya pegas pegas maka maka gerak gerak harmonik harmonik sederhana sederhana dapat dapat digambarkan digambarkan dari darisistem sistem benda benda- -pegas pegas Bila Bila sebuah sebuah benda benda berosilasi berosilasi pada pada sebuah sebuah pegas pegas,, energi energi kinetik kinetik benda bendadan dan energi energi potensial potensial sistem sistem benda benda- -pegas pegas berubah berubah terhadap terhadap waktu waktu.. Sementara Sementara jumlah jumlah kedua kedua energi energi adalah adalah tetap tetap ((dengan dengan mengganggap mengganggaptidak tidak ada ada gesekan gesekan).). Energi potensial pegas dituliskan: Energi potensial pegas dituliskan: Energi potensial pegas dituliskan: Energi potensial pegas dituliskan:dengan dengan adalah adalah simpangan simpangan diukur diukur dari dari posisi posisi setimbangnya setimbangnya.. Energi Energi kinetik kinetik benda benda bergerak bergerak adalah adalah Energi Energi totaltotal adalah adalah jumlah jumlah energi energi potensial potensial dan dan energi energi kinetik kinetik212U k =212K mv =Benda meluncur tanpa gesekan danBenda meluncur tanpa gesekan dan menumbuk pegas menumbuk pegasBendaBenda menekan menekan pegas pegas2 21 12 2E k mv = +Energi Total EBenda didorong kembali oleh pegas Benda didorong kembali oleh pegasSaat simpangannya maksimumSaat simpangannya maksimum =A,=A, kecepatannya nol maka energikecepatannya nol maka energi total/energi pada gerak harmoniktotal/energi pada gerak harmonik sederhana sederhana212E kA =Animasi 11.2Animasi 11.5Perhatikan Perhatikan gambar gambar berikut berikut! !(3) Tipe (3) Tipe- -tipe Getaran tipe GetaranGerak harmonik sederhana (GHS) Gerak harmonik sederhana (GHS)Gaya yang bekerja pada sistem hanya ada gaya balik. Sebuah benda yangGaya yang bekerja pada sistem hanya ada gaya balik. Sebuah benda yang bergerak harmonik sederhana akan berosilasi antarabergerak harmonik sederhana akan berosilasi antara A dari posisiA dari posisi kesetimbangan dengan frekuensi alamiahkesetimbangan dengan frekuensi alamiah Gerak harmonik teredam (GHT) Gerak harmonik teredam (GHT)Gaya yang bekerja pada sistem adalah gaya balik dan gaya gesek fluida. JenisGaya yang bekerja pada sistem adalah gaya balik dan gaya gesek fluida. Jenis gerak ini tidak harus bergerak bolak balik bergantung pada kekuatan gaya balikgerak ini tidak harus bergerak bolak balik bergantung pada kekuatan gaya balik dan jenis fluida dan jenis fluida dan jenis fluida dan jenis fluida- - GHTGHT under damped under dampedJika sistem berada dalam fluida yang viskositasnya rendah (encer),Jika sistem berada dalam fluida yang viskositasnya rendah (encer), gerak osilasi tetap terjaga, tetapi amplitudonya menurun seiring dengan waktugerak osilasi tetap terjaga, tetapi amplitudonya menurun seiring dengan waktu dan gerak akhirnya berhenti dengan frekuensidan gerak akhirnya berhenti dengan frekuensi teredam teredam