11.1 getaran & pend. gelombang

download 11.1 getaran & pend. gelombang

If you can't read please download the document

Transcript of 11.1 getaran & pend. gelombang

Fisika Dasar I (FI-321)TopikTopik harihari iniiniGetaran dan GelombangGetaranGetaran1. Getaran dan Besaran1. Getaran dan Besaran--besarannya besarannya 2. Gerak harmonik sederhana2. Gerak harmonik sederhana3. Tipe3. Tipe--tipe getaran tipe getaran (1) (1) GetaranGetaran dandan besaranbesaran--besarannyabesarannya Getaran Getaran == Gerak Gerak bolak bolak balik balik di di sekitar sekitar titik titik kesetimbangan kesetimbangan Getaran Getaran terjadi terjadi bila bila sebuah sebuah sistem sistem diganggu diganggu dari dari posisi posisikesetimbangan kesetimbangan stabilnya stabilnya Karakteristik Karakteristik getaran getaran adalah adalah gerak gerak bersifat bersifat periodik periodik Besaran Besaran- -besaran besaran getaran getaranAmplitudo 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 getaran getaranpenuh penuh (SI s) (SI s)Frekuensi Frekuensi (f) =(f) = banyaknya banyaknya getaran getaran tiap tiap detik detik (SI Hz)(SI Hz) Frekuensi Frekuensi sudut sudut ( ( ) = 2 ) = 2 f =f = 2 2 /T (SI/T (SI rad/s rad/s) )(2) (2) GerakGerak harmonikharmonik sederhanasederhana GerakGerak yang yang terjaditerjadi ketikaketika gayagaya netoneto sepanjangsepanjang araharahgerakgerak adalahadalah tipetipe gayagaya hukumhukum HookeHooke Gayanya 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 = = + = + =SistemSistem PegasPegas MassaMassa( ) + = t A x cosSolusi:mkxdtx dxmkdtx ddtx dm ma kx Fx== + = += = =222222220 0Animasi 11.1BandulBandul sederhanasederhanaSolusi:LgLssLgdts dgdts ddts dm ma mg FL st= ||

\| = + = += = = =2222222sin 0 0 sinsin( ) + = t A s cosAnimasi 11.4 Animasi 11.5 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 dan dan Kecepatan Kecepatan benda benda dituliskan dituliskan 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 khaskhas lain lain daridari gerak gerak harmonik harmonik sederhana sederhana adalah adalah percepatan percepatansebuah sebuah benda benda sebanding sebanding dandan berlawanan berlawanan arah arah dengan dengan simpangan simpangan.. ( ) ( )t ASin t = +( )( )d tv A Cos tdt = = +( )( )2 2indv ta A S tdt = = + = ( ) ( )t ASin t = +t+ =fase gerak = sudut fase1 2 3 4 5 6-1-0.50.511 2 3 4 5 6-2-1121 2 3 4 5 6-2-1121 2 3 4 5 60.511.521 2 3 4 5 6-1-0.50.511 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 = ATEnergiEnergi GerakGerak HarmonikHarmonik SederhanaSederhana Karena Karena gerak gerak harmonik harmonik sederhana sederhana tipe tipe gayanya gayanya hukum hukum Hooke Hooke 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: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 pegasBenda Benda menekan menekan pegas pegasBenda 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 sederhanaEnergi total pada gerakEnergi total pada gerak harmonik sederhana sebandingharmonik sederhana sebanding dengan kuadrat amplitudo dengan kuadrat amplitudo212E kA =2 21 12 2E k mv = +Energi Total EAnimasi 11.2(3) (3) TipeTipe--tipetipe GetaranGetaranGerak harmonik sederhana (GHS) Gerak harmonik sederhana (GHS)Gaya Gaya yangyang bekerja bekerja pada pada sistem sistem hanya hanya ada ada gaya gaya balik balik.. Sebuah Sebuah benda benda yangyang bergerak bergerak harmonik harmonik sederhana sederhana akan akan berosilasi berosilasi antara antara AA dari dari posisi posisikesetimbangan kesetimbangan dengan dengan frekuensi frekuensi alamiah alamiah Gerak Gerak harmonik harmonik teredam teredam (GHT) (GHT)Gaya Gaya yangyang bekerja bekerja pada pada sistem sistem adalah adalah gaya gaya balik balik dan dan gaya gaya gesek gesek fluida fluida.. Jenis Jenisgerak gerak ini ini tidak tidak harus harus bergerak bergerak bolak bolak balik balik bergantung bergantung pada pada kekuatan kekuatan gaya gaya balik balikdan dan jenis jenis fluida fluida- - GHTGHT under damped under dampedJika Jika sistem sistem berada berada dalam dalam fluida fluida yangyang viskositasnya viskositasnya rendah rendah ( (encer encer),), gerak gerak osilasi osilasi tetap tetap terjaga terjaga,, tetapi tetapi amplitudonya amplitudonya menurun menurun seiring seiring dengan dengan waktu waktudan dan gerak gerak akhirnya akhirnya berhenti berhenti dengan dengan frekuensi frekuensi teredam teredam