3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis...

25
Getaran Harmonis SMAN 1 PONOROGO 1 FIS - 3.11/4.11/2/11.11 1. IDENTITAS a. Mata pelajaran : FISIKA b. Kelas/Semester : Genap c. Kompetensi Dasar d. Materi Pokok : Gerak Harmonis e. Alokasi Waktu : 12 JP x 45 menit f. Pertemuan : ke. 1 ke. 4 g. Tujuan pembelajaran: GETARAN HARMONIS Melalui pembelajaran Problem Based Learning dengan metode diskusi, kerja kelompok, tanya jawab, penugasan, dan presentasi, Anda dituntut telah memahami konsep diferensial untuk menyelesaikan soal gerak harmonis dan mampu menyelesaikan masalah kontekstual dan dapat melaporkan hasilnya melalui presentasi, sehingga Anda dapat menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang Anda anut melalui belajar fisika, mengembangkan sikap jujur, peduli, dan bertanggungjawab sebagai karakter positif serta dapat mengembangkan budaya literasi, kemampuan berpikir kritis, berkomunikasi, berkolaborasi, dan berkreasi (4C). 3.11. Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 4. 11. Melakukan percobaan getaran harmonis pada ayunan sederhana dan/atau getaran pegas berikut presentasi serta makna fisisnya

Transcript of 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis...

Page 1: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 1

FIS - 3.11/4.11/2/11.11

1. IDENTITAS

a. Mata pelajaran : FISIKA

b. Kelas/Semester : Genap

c. Kompetensi Dasar

d. Materi Pokok : Gerak Harmonis

e. Alokasi Waktu : 12 JP x 45 menit

f. Pertemuan : ke. 1 – ke. 4

g. Tujuan pembelajaran:

GETARAN HARMONIS

FIS.2.11.

Melalui pembelajaran Problem Based Learning dengan metode diskusi, kerja

kelompok, tanya jawab, penugasan, dan presentasi, Anda dituntut telah

memahami konsep diferensial untuk menyelesaikan soal gerak harmonis dan

mampu menyelesaikan masalah kontekstual dan dapat melaporkan hasilnya

melalui presentasi, sehingga Anda dapat menghayati dan mengamalkan ajaran

agama yang Anda anut melalui belajar fisika, mengembangkan sikap jujur, peduli,

dan bertanggungjawab sebagai karakter positif serta dapat mengembangkan

budaya literasi, kemampuan berpikir kritis, berkomunikasi, berkolaborasi, dan

berkreasi (4C).

3.11. Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam

kehidupan sehari- hari 4. 11. Melakukan percobaan getaran harmonis pada ayunan

sederhana dan/atau getaran pegas berikut presentasi serta makna

fisisnya

Page 2: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 2

h. Materi Pembelajaran :

2. PETA KONSEP

3. KEGIATAN PEMBELAJARAN

a. Pendahuluan Salah satu faktor yang harus diperhitungkan oleh kontraktor pembuat

bangunan tinggi adalah angin yang kuat yang menyebabkan gedung tinggi

bergetar dan akan menghasilkan goyangan sampai dengan beberapa meter.

Apa yang menyebabkan benda bergetar? Untuk mengetahuinya ayo pelajari

materi gerak harmonik sederhana dengan gembira

Sebelum memulai pembelajaran dengan menggunakan UKBM ini diharapkan

anda sudah memahami dan menguasai materi pegas dan ayunan waktu kalian di

SMP.

Coba Anda ingat dan pahami kembali materi tersebut melalui pertanyaan-pertanyaan berikut! 1. Jelaskan yang dimaksud dengan periode 2. Jelaskan yang dimaksud dengan frekuensi. 3. Tuliskan hubungan antara periode (T), frekuensi (f) dan frekuensi sudut (ω). 4. Tuliskan hubungan posisi sudut (ϴ), kecepatan sudut (ω) dan waktu (t) untuk

gerak melingkar beraturan.

5. Tuliskan hubungan antara periode (T), frekuensi (f) dan frekuensi sudut (ω).

Supaya konsep dan teori yang akanAnda pelajari pada UKB ini dapat Anda kuasai dengan baik, maka terlebih dahulu Bacalah buku Fisika untuk SMA

kelas X, Erlangga karangan Marthen Kanginan hal. 458 https://belajar.kemdikbud.go.id/SumberBelajardan buku lain yang sekiranya Anda temukan berkaitan dengan materi sistem Persamaan Linier Tiga Variabel, untuk keperluan ini Anda boleh mencarinya di internet.

.

Dinyatakan dengan

Simpangan

Kecepatan

Gaya Pemulih

percepatan

Amplitudo Fase

Gerak

Harmoni

k

Periode

Frekuensi

Sudut

Frekuensi

karakteristik

cirinya

cirinya

Dinyatakan dengan

Page 3: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 3

Nahhh,bagaimana? Sudah ada bayangan untuk belajar Gerak Harmonis?

Yukkk kita lanjutkan belajarnya!

b. Kegiatan Inti

(1). Petunjuk Penggunaan UKBM

UKB ini mempelajari tentang Gerak Harmonik Sederhana. Dalam mempelajari

kegiatan belajar yang ada dalam UKB ini, diharapkan Anda untuk tidak lupa

mengerjakan Latihan, Penilaian Diri, sampai dengan Uji kompetensi atau Proyek

yang terdapat dalam setiap kegiatan belajar. Oh iya, selain melalui UKB ini, Anda

juga dapat mempelajari tentang Gerak Harmonik Sederhana dari modul atau sumber

belajar lain.

Kerjakan dengan urut, sabar dan tekun ya....... dan jangan lupa berdoa,

Semoga sukses

Setelah Anda sudah bisa menjawab pertanyaan di atas, silahkan dilanjutkan ke kegiatan belajar berikut. Apabila belum paham, mintalah pada teman atau guru Anda untuk membimbing kembali terkait periode, frekuensi dan frekuensi sudut. Perhatikan tayangan video anak yang bermain ayunan. Isi lembar diskusi berikut ini.

Setelah melihat tayangan video anak yang bermain ayunan, kerjakan pertanyaan berikut

:

1. Bagaimana gerak ayunan anak tersebut, jelaskan;

2. Ketika ayunan bergerak bolak balik, bagaimana lintasan yang dilalui pergerakan

ayunan lintasan, sama atau tidak

3. Gerakan ayunan anak tersebut mengalami gerak bolak balik melalui lintasan yang

sama, pernyataan itu di sebut..............

4. Berikan contoh lain benda yang mengalami gerak harminis pada kehidupan

sehari hari

KEGIATAN 1

Page 4: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 4

Setelah Anda memahami uraian singkat materi dan contoh di atas, buktikan dengan melakukan percobaan berikut dengan berkelompok. Masing-masing kelompok 4 orang. Kemudian tuliskan hasil percobaan di UKBM dan buatlah PPt untuk presentasi hasil percobaan. Rekamlah kegiatan Anda ini dalam video dan tayangkan dalam video dan kirim ke website sekolah

Tujuan : Menyelidiki frekuensi alamiah getaran pegas

Alat dan Bahan : 1. Pegas 4. Penggaris

2.Beban 5. Statif

3. Stopwatch

Langkah Kerja

1. Identifikasi terlebih dahulu alat-alat yang digunakan dalam percobaan berikut ini :

NO GAMBAR KETERANGAN

1 Nama alat :............................................. Ketelitian : ............................................. Kegunaan : ...............................................

2 Nama alat :............................................. Ketelitian : ............................................. Kegunaan : ...............................................

3 Nama alat :............................................. Ketelitian : .............................................

KEGIATAN 2

Beberapa istilah penting yang harus kalian pelajari : Gaya pemulih Gerak harmonik periode frekuensi Simpangan Amplitudo

Page 5: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 5

Kegunaan : ...............................................

4 Nama alat :............................................. Ketelitian : ............................................. Kegunaan : ...............................................

5 Nama alat :............................................. Ketelitian : ............................................. Kegunaan : ...............................................

2. Susunlah alat seperti gambar di bawah ini :

3. Catat posisi panjang awal pegas ( L0 ) dan beban awal ( w0 )

4. Tambahkan beban W1 dan w2, amati pertambahan panjang pegas ( L1 dan L2 )

5. Hitung konstanta masing-masing pegas, lalu carilah nilai rata-ratanya

6. Lakukan langkah 1 s/d 4 untuk empat pegas yang berbeda.

7. Catat data pada tabel 1

8. Pilihlah salah satu pegas dan beban yang sesuai sehingga elastisitas pegas dapat

diamati. Angkat dan doronglah pegas ke atas perlahan-lahan dengan telapak tangan

sehingga beban bergerak naik turun secara konstan.

9. Pada saat getaran mulai konstan, siapkan stopwatch. Hitung waktu untuk 10 getaran.

10. Lakukan langkah 8 dan 9 dengan mengganti beban yang lebih besar, tetapi

menggunakan pegas yang sama.

11. Catat data pada tabel 2.

12. Pilihlah salah satu pegas dan beban tertentu. Lakukan seperti langkah 8 dan 9

dengan mengganti pegas, tetapi menggunakan beban yang sama.

13. Catat data pada tabel 3

14. Lakukan analisis data untuk memperoleh kesimpulan.

Ambil data yang

jujur lho.....

Page 6: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 6

Data Percobaan

Tabel 1. Pengukuran Konstanta pegas

NO PEGAS 1 PEGAS 2 PEGAS 3 PEGAS 4

L0

W0

W1

ΔL1

K1

W2 ΔL2 K2 Rata-rata K

Tabel 2. Pengukuran Periode Getarana untuk massa yang berubah

Perc. Ke...

Massa Beban (Kg)

Waktu 10 getaran Periode ( T ) Frekuensi (

f)

1

2

3

4

5

Tabel 3. Pengukuran Periode, getaran untuk pegas yang berubah

Perc. Ke

Konstanta Waktu 10 getaran Periode (T) Frekuensi (f)

1

2

3

4

5

ANALISA DATA

1. Berdasarkan data pada tabel 2. Lengkapilah tabel 4 berikut ini.

Percb. Ke....

m T f T2 f 2

1

2

3

4

5

Page 7: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 7

2. Dari data yang diperoleh dari tabel 4, buatlah grafik yang menghubungkan T2 dengan

m dan f2 dengan m.

3. Apa yang dapat Anda nyatakan dari kedua grafik tersebut ?

........................................................................................................................................

........................................................................................................................................

........................................................................................................................................

...............

Berdasarkan data pada tabel 3. Lengkapi tabel 5 berikut ini!

Percb.

Ke..... K

T f T2 f 2

1

2

3

4

5

4. Dari data yang diperoleh pada tabel 5 buatlah grafik yang menghubungkan T2

dengan K dan f2 dengan K.

5. Apa yang dapat anda nyatakan dari kedua grafik tersebut!

T2

m

f2

m

T2

k

f2

k

Page 8: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 8

........................................................................................................................................

........................................................................................................................................

........................................................................................................................................

...............

6. Kesimpulan

1. Hubungan antara frekuensi alamiah pegas dengan massa benda yang bergetar

adalah :

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

........................................................

2. Hubungan antara frekuensi alamiah getaran pegas dengan konstanta pegas

adalah :

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

........................................................

3. Frekuensi alamiah getaran pegas dipengaruhi oleh :

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

...............

4. Permasalahan Dalam Kehidupan Sehari-hari a. Pegas merupakan sebuah komponen yang ada di system suspense mobil. Pegas

memiliki fungsi menyerap kejut dari jalan dan getaran roda agar tidak diteruskan ke bodi kendaraan secara langsung. Selain itu, pegas juga berguna untuk menambah daya cengkeram ban terhadap permukaan jalan. Amatilah pegas (shockbreaker) yang ada di motormu, apakah fungsinya juga sama dengan pegas pada mobil? Bagaimana pengaruh pada shockbreaker sepeda motormu jika beban yang ditanggung terlalu berat? Jelaskan!

b. Timbangan yang dipakai pedagang sembako juga menggunakan pegas sebagai salah satu bagiannya. Apa fungsi pegas pada neraca tersebut? Jelaskan!

c. Beberapa peralatan yang terdapat pada fitness center juga menggunakan prisip pegas. Sebutkanlah jenis peralatan apa saja yang menggunakan pegas dan jelaskan manfaat pegas tersebut!

LATIHAN SOAL 1.

1. Pada getaran harmonik pegas, jika massa beban yang digantung pada ujung bawah

pegas 1 kg. Periode getarannya 2 detik. Jika massa beban ditambah sehingga

sekarang menjadi 4 kg. Tentukan periode getarannya !

Page 9: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 9

2. Sebuah pegas digantungi beban 1,8 kg, sehingga pegas bertambah panjang 2 cm.

Berapakah periode dan frekuensi getaran pegas tersebut!

3. Grafik di bawah menyatakan hubungan T2 terhadap m dari percobaan getaran

pegas A. Tentukan tetapan pegas A.

1

2

3

1 2 3

(T2 ) (s2 )

(m ) (kg

)

Biar ilmunya

barokah, kerjakan

sendiri ya....

Page 10: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 10

Setelah mempelajari materi diatas, simpulkan kemampuan kalian saat ini.

NO INDIKATOR YA TIDAK

1.

Saya telah mampu menjelaskan hubungan antara frekuensi

alamiah pegas dengan massa benda yang bergetar

2 Saya telah mampu menjelaskan hubungan antara frekuensi

alamiah getaran pegas dengan konstanta pegas

3 Saya telah mampu menyebutkan hal-hal yang mempengaruhi

frekuensi alamiah getaran pegas

4 Saya bisa menjawab soal latihan dengan benar

Jika kalian telah menjawab “YA” pada keempat indikator diatas, kalian diperkenankan

untuk lanjut ke materi berikutnya, akan tetapi jika masih ada jawaban “TIDAK” makan kalian

disarankan untuk mengulang kembali materi sebelumnya.

Tanggal pengumpulan Nilai Tanda tangan Guru

Mapel

Bacalah buku Fisika untuk SMA kelas X, Erlangga karangan

Marthen Kanginan hal. 458

Lakukan percobaan berikut dengan berkelompok. Masing-masing

kelompok 4 orang. Kemudian tuliskan hasil percobaan di UKBM

dan buatlah PPt untuk presentasi hasil percobaan. Foto alat yang

Anda gunakan dan masukkan ke dalam kolom gambar

KEGIATAN 3

Page 11: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 11

Tujuan : Menyelidiki frekuensi alamiah getaran pada ayunan

Alat dan Bahan : 1. Benang 4. Penggaris

2.Beban 5. Statif

3. Stopwatch 6. Gunting

Langkah Kerja

1. Identifikasi terlebih dahulu alat-alat yang digunakan dalam percobaan berikut ini :

NO GAMBAR KETERANGAN

1 Nama alat :............................................. Ketelitian : ............................................. Kegunaan : ...............................................

2 Nama alat :............................................. Ketelitian : ............................................. Kegunaan : ...............................................

3 Nama alat :............................................. Ketelitian : ............................................. Kegunaan : ...............................................

4 Nama alat :............................................. Ketelitian : ............................................. Kegunaan : ...............................................

5 Nama alat :............................................. Ketelitian : ............................................. Kegunaan : ...............................................

6 Nama alat :.............................................

Dikumpulkan

Tepat waktu

ya....

Page 12: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 12

Ketelitian : ............................................. Kegunaan : ...............................................

2. Susunlah alat seperti gambar di bawah ini :

3. Siapkan benang dengan panjang 25 cm,gantungkan beban, kemudian simpangkan

beban ke arah samping dengan sudut yang kecil, lalu lepaskan hingga terjadi ayunan

yang stabil

4. Catat massa beban. pada saat ayunan mulai konstan/stabil siapkan stopwatch.

Hitung waktu untuk 10 ayunan

5. Lakukan langkah 2 untuk beban yang berbeda, tetapi panjang ayunan tetap.

6. Catat data pada tabel 1

7. Ulangilah langkah 3 s.d 4 dengan menggunakan beban yang sama, tetapi panjang

ayunan yang berbeda

8. Catat data pada tabel 2.

9. Lakukan analisis data untuk memperoleh kesimpulan.

Data Percobaan

Tabel 1. Pengukuran Periode Ayunan untuk massa yang berubah

Perc. Ke...

Massa Beban (Kg)

Waktu 10 getaran Periode ( T ) Frekuensi (

f)

1

2

3

4

5

Tabel 2. Pengukuran Periode ayunan dengan panjang ayunan yang berbeda

Perc. ke

Panjang Ayunan Waktu 10 getaran Periode (T) Frekuensi (f)

1

2

Jangan lupa, data

yang jujur

Page 13: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 13

3

4

5

ANALISA DATA

7. Berdasarkan data pada tabel 1. Lengkapilah tabel 3 berikut ini.

Percb. Ke....

m T f T2 f 2

1

2

3

4

5

8. Dari data yang diperoleh dari tabel 4, buatlah grafik yang menghubungkan T2 dengan

m dan f2 dengan m.

9. Apa yang dapat Anda nyatakan dari kedua grafik tersebut ?

........................................................................................................................................

........................................................................................................................................

........................................................................................................................................

........................................................................................................................................

........................................................................................................................................

........................................................................................................................................

........................................................................................................................................

....................................................................................................................................

10. Berdasarkan data pada tabel 2. Lengkapi tabel 4 berikut ini!

Percb.

Ke..... L

T f T2 f 2

1

2

3

T2

m

f2

m

Page 14: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 14

4

5

11. Dari data yang diperoleh pada tabel 5 buatlah grafik yang menghubungkan T2

dengan K dan f2 dengan K.

12. Apa yang dapat anda nyatakan dari kedua grafik tersebut!

........................................................................................................................................

........................................................................................................................................

........................................................................................................................................

...............

13. Kesimpulan

5. Hubungan antara frekuensi alamiah ayunan bandul dengan massa benda yang

bergetar adalah :

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

...............

6. Hubungan antara frekuensi alamiah ayunan bandul dengan panjang ayunan

adalah :

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

...............

7. Frekuensi alamiah ayunan bandul dipengaruhi oleh :

T2

L

f2

L

Page 15: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 15

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..............

LATIHAN SOAL 2

1. Panjang tali sebuah ayunan bandul sederhana L = 1,5 meter dan frekuensi 0,4 Hz.

Jika dianggap π2 = ω, besar percepatan gravitasi bumi di tempat itub adalah ....

2. Sebuah jam bandul yang biasanya dipergunakan di bumi di bawa ke sebuah planet

yang gaya gravitasinya ¼ gaya gravitasi bumi. Astronot mencatat periode jam bandul

di planet tersebut adalah 2 jam. Periode jam bandul tersebut saat di bumi adalah ......

3. Tentukan periode sebuah ayunan sederhana jika panajang talinya ditambah dua

kalinya!

Setelah mempelajari materi diatas, simpulkan kemampuan kalian saat ini.

NO INDIKATOR YA TIDAK

1. Saya telah mampu menjelaskan hubungan antara frekuensi

alamiah ayunan sederhana dengan massa benda yang bergetar

2 Saya telah mampu menjelaskan hubungan antara frekuensi

alamiah ayunan sederhana dengan panjang ayunan

3

Saya telah mampu menyebutkan hal-hal yang mempengaruhi

frekuensi alamiah ayunan sederhana

4 Saya bisa menjawab soal latihan dengan benar

Jika kalian telah menjawab “YA” pada kedua indikator diatas, kalian diperkenankan untuk

lanjut ke materi berikutnya, akan tetapi jika masih ada jawaban “TIDAK” makan kalian

disarankan untuk mengulang kembali materi sebelumnya.

Tanggal pengumpulan Nilai Tanda tangan Guru Mapel

KEGIATAN 4

Page 16: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 16

Simpangan Gerak Harmonis Sederhana

Pada proyeksi gerak harmonik sederhana, simpangan sebagai sumbu y dan waktu sebagai

sumbu x berupa grafik sinusoidal. Jika waktu yang diperlukan untuk berpindah dari P ke Q

adalah t, maka sudut yang ditempuh θ. Besarnya sudut tersebut dinyatakan

θ = ………. =

Titik Q kita proyeksikan terhadap sumbu Y, maka simpangan pada getaran harmonis dapat

dinyatakan:

y = ……………..

Persamaan tersebut juga dapat ditulis:

y = A sin ……

y = A sin …….

Jika pada saat awal benda pada posisi o , persamaan diatas dapat diuraikan sebagai berikut:

y = A sin

Bacalah buku Fisika untuk SMA kelas X, Erlangga karangan

Marthen Kanginan hal. 465

Kerjakan Kegiatan 4 dengan cara berdiskusi dengan

berkelompok. Masing-masing kelompok 4 orang. Kemudian

tuliskan hasil diskusi dikolom hasil diskusi. Tujuan belajar pada

Kegiatan 4 ini, diharapkan Anda dapat menentukan persamaan

simpangan, kecepatan dan percepatan pada gerak harmonik

sederhana. Semoga sukses.....

Page 17: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 17

Besar sudut dalam fungsi sinus, seperti yang ada dalam persamaan diatas, yaitu )( ot

disebut ………………. (θ) sehingga

θ = (……+….)

θ =

θ = 2ᴫ

θ = 2ᴫϕ

ϕ merupakan ……………….., dengan demikian, fase getaran dapat dirumuskan

ϕ =

Jika titik bergetar secara harmonis dari ke , maka beda fase titik dinyatakan:

ϕ =

Beda fase dalam gerak harmonik sederhana dinyatakan dengan nilai dari nol sampai

dengan satu. Bilangan bulat dalam beda fase dapat dihilangkan, sehingga beda fase

,4

13,

2

12,

3

11 dan seterusnya sama dengan beda fase ,

4

1,

2

1,

3

1 dan seterusnya.

Dua kedudukan benda dinamakan sefase apabila beda fasenya adalah nol, sehinga

persamaan (2.5) menjadi

Untuk berlawanan fase apabila beda fasenya setengah. Persamaan sebagai berikut,

………………

dengan n adalah bilangan cacah 0,1,2,3,…..

2.2. Kecepatan Gerak Harmonik Sederhana Setiap benda yang bergerak pasti memiliki kecepatan, begitupun juga dengan benda yang

mengalami gerak harmonik sederhana. Pada pembahasan di atas kita bisa menyipulkan

bahwa simpangan pada gerak harmonik sederhana berubah terhadap waktu.

Kecepatan adalah diferensial satu kali dari persamaan posisi terhadap waktu. Dengan

demikian, kecepatan saat t gerak harmonik sederhana suatu benda dapat diperoleh dari

diferensial persamaan sebagai berikut

natau ..,4,3,2,1,0

2

1..,

2

13,

2

12,

2

11,

2

1 natau

Page 18: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 18

= =

Turunan sin θ = cos θ

= ….. cos (…….+…)

Kecepatan maksimum terjadi jika nilai cosinus sama dengan satu (cos θ = 1), sehingga

persamaan kecepatan maksimum dapat dinyatakan:

= ……..

Percepatan Gerak Harmonik Sederhana Percepatan gerak harmonik sederhana dapat dicari dari diferensial satu kali dari persamaan

kecepatan atau diferensial dua kali dari persamaan simpangan.

= =

Turunan cos θ = -sin θ

= ….. sin (…….+…)

Percepatan maksimum terjadi jika nilai sinus sama dengan satu (sin θ = 1), sehingga

persamaan kecepatan maksimum dapat dinyatakan:

= …….

ENERGI GETARAN

Gerak sederhana dari sebuah bandul diperlihatkan seperti pada gambar berikut:

Apabila bandul diberikan simpangan sejauh x (posisi A), maka pada titik ini energi potensial dan

energi kinetik yang terjadi pada saat berada di titik A,B dan C adalah?

C B

A

x

Page 19: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 19

1. Tuliskan persamaan untuk energi potensial bandul?

2. Tuliskan persamaan untuk energi kinetik bandul?

3. Pada saat bandul melakukkan satu kali getaran, bagaimana energi mekanik yang terjadi di titik A, B dan C pada gambar 1?

4. Benda yang massanya 400 g bergetar harmonik dengan amplitudo 5 cm dan frekuensi 100 Hz. Hitunglah

energi kinetik, energi potensial, dan energi mekaniknya (energi total) saat simpangannya 2,5 cm!

Page 20: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 20

5. Suatu partikel melakukan gerak harmonik sederhana dengan persamaan simpangan y = A sin ωt. Tentukan simpangannya saat energi kinetiknya sama dengan 3 kali energi potensialnya!

6. Kesimpulan

Soal Pemahaman konsep

1. Sebuah benda melakukan gerak harmonic sederhana sepanjang sumbu y. Persamaan

simpangan dinyatakan sebagai y = 2 sin dengan y dalam meter dan t dalam

sekon. Tentukan;

a. Amplitudo, frekuensi, dan periode geraknya

b. Persamaan percepatan dan kecepatan

c. Simpangan, kecepatan dan percepatan saat t = 2 s

d. Kecepatan maksimum dan percepatan maksimum

2. Sebuah partikel melakukan GHS dengan periode 2 sekon. Hitung fase dan sudut fase

setelah 0,5 s dan 1 s, jika sudut fase awalnya sama dengan nol!

Page 21: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 21

3. Grafik simpangan sebuah waktu dari sebuah getaran ditunjukkan seperti pada gambar

di bawah ini :

Tentukan :

a. Amplitudo getaran

b. Periode getaran

c. Frekuensi getaran

d. Simpangan benda saat t = 2,7 sekon

e. Kecepatan benda saat t = 1 sekon

f. Percepatan bneda saat t = 1 sekon

0

8

-8

1,2 0,6

1,8

2,4

41,8

4

3,01,8

4

3,61,8

4

Waktu (s)

Simpangan (cm)

Page 22: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 22

4. Sebuah benda melakukan gerak harmonik dengan persamaan :

Y = 0,2 sin (4πt + π/6) dengan semua satuan dalam SI, tentukan :

a. Amplitudo

b. Kecepatan sudut

c. Sudut fase awal benda

d. Periode

e. Frekuensi

f. Simpangan benda saat t = 1 sekon

g. Kecepatan maksimum

h. Percepatan maksimum

i. Gambar grafik simpangan terhadap waktu

5. Dua buah titik melakukan getaran harmonis pada satu garis lurus. Kedua titik

itu berangkat dari titik kesetimbangan, pada saat dan arah yang sama. Periodenya

masing-masing 1/3 detik dan 1/5 detik.

a. Hitung sudut fase, fase dan beda fase setelah bergetar ¼ detik

b. Kapan fase kedua getaran berlawanan

Page 23: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 23

c.

d.

6. Sebuah benda bermassa 0,25 kg melakukan osilasi dengan periode 0,2 sekon

dan amplitudo A = 25 x 10-4 meter, pada saat simpangannya Y = 2 x 102 meter.

Hitunglah :

a. Percepatan benda

b. Gaya pemulih

c. Energi potensial

d. Energi kinetik benda

Setelah mempelajari materi diatas, simpulkan kemampuan kalian saat ini.

NO INDIKATOR YA TIDAK

1. Saya telah mampu mengerjakan soal simpangan

2 Saya telah mampu menjawab soal latihan kecepatan benda

yang bergetar

3 Saya telah mampu menjawab soal latihan percepatan benda

Page 24: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 24

yang bergetar

4 Saya bisa menjawab soal latihan fase getaran

5

Saya bisa menjawab soal latihan Energi Kinetik dan Energi

Potensial getaran

Jika kalian telah menjawab “YA” pada kedua indikator diatas, kalian diperkenankan untuk

lanjut mengerjakan uji kompetensi, akan tetapi jika masih ada jawaban “TIDAK” maka kalian

disarankan untuk mengulang kembali materi sebelumnya.

Tanggal pengumpulan Nilai Tanda tangan Guru

Mapel

TUGAS PROYEK

Buat artikel tentang penerapan gerak harmonik sederhana yang ada dalam

kehidupan sehari-hari. Artikel ditulis di kertas A4, bentuk huruf comic sant ukuran huruf 12,

ulangan harian. dikumpulkan sebelum

UJI KOMPETENSI

Kerjakan soal uji kompetensi buku Fisika untuk SMA Kelas X, penerbit Erlangga halaman

484 di kertas. Nomer absen ganjil mengerjakan soal nomer ganjil dan Nomer absen genap

mengerjakan soal nomer genap. Jawaban ditulis lengkap (uraian).

PENUTUP

Setelah menyelesaikan UKB ini, Anda berhak untuk mengikuti tes.ulangan harian untuk

materi Gerak Harmonis untuk menguji kompetensi yang telah Anda pelajari.Anda bisa

meminta ulangan harian CBT melalui web SMA Negeri 6 Malang. Apabila Anda dinyatakan

memenuhi syarat ketuntasan dari hasil evaluasi dalam UKBM ini, maka Anda berhak

KEGIATAN 5

Page 25: 3.11. kehidupan sehari- hari 4.smazapo.sch.id/UKBM/12. UKBM FISIKA X SKS/Getaran...Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari- hari 11. Melakukan percobaan

Getaran Harmonis

SMAN 1 PONOROGO 25

melanjutkan ke topik/materi berikutnya. Jangan lupa tugas proyek dikumpulkan sebelum

Anda menempuh ulangan harian, oh ya.... jangan lupa mendowload UKB 3.12.

semoga sukses selalu.......