FISIKA DASAR II

- Gerak Harmonik Sederhana

- Fenomena Gelombang

- Gelombang Periodik

- Gelombang Bunyi

- Efek Doppler

- Superposisi Gelombang

- Cahaya (Optika Geometri)

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

GERAK HARMONIK SEDERHANA

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

Gerak periodik adalah gerak berulang/ berosilasi dari sebuah partikel melalui titik setimbang dalam interval waktu yang tetap. GHS mempunyai persamaan gerak dalam bentuk sinusoidal yang dapat digunakan untuk menganalisis suatu gerak periodik tertentu

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

Gerak harmonik sederhana dapat dibedakan menjadi 2 bagian yaitu

GHS Linier

misalnya : penghisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa/air dalam pipa U, gerak horisontal/vertikal dari pegas, dsb.

GHS Angular

misalnya : gerak bandul/bandul fisis, osilasi ayunan torsi, dsb.

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

Beberapa contoh GHS

C

L

current

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

KINEMATIKA GHS

Simpangan

x(t) = Am sin (t +0). . . (1)

dimana x = simpangan, Am= amplitudo, = frekuensi angular dan 0 = sudut fasa awal

Gambar 1: Grafik gerak harmonik sederhana (GHS)

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

t1

X(t1)

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

Kecepatan GHS

Kecepatan GHS adalah turunan dari simpangan GHS

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

x

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

Percepatan GHS

Percepatan GHS adalah turunan kedua dari simpangan atau turunan kecepatan GHS Pada GHS, frekuensi dan periode tidak

tergantung pada amplitudo

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

Dinamika dan Energi GHS

Dinamika GHS adalah menganalisis GHS dari gaya penyebabnya misal pegas pengaruh gaya Hooke, bandul pengaruh gaya berat, dsb. Sehingga hk Newton dapat diaplikasi untuk mengetahui persamaan gerak dari GHS.Energi pada GHS terdiri atas energi kinetik, energi potensial dan energi total

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

Energi Potensial Energi kinetik

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

Energi mekanik adalah Em = Ek + Ep yaitu

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

Bandul Matematis

Bandul matematik adalah sebuah bandul dengan panjang l dan massa m dan membuat GHS dengan sudut kecil (

GHS bandul dapat dinyatakan:

Sehingga periode dari bandul adalah

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

Bila amplitudo getaran tidak kecil maka tidak harmonik sederhana sehingga periode mengalami ketergantungan pada amplitudo dan dinyatakan dalam amplitudo sudut 0 yaitu

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

BANDUL FISIS

Bandul fisis memperhitung momen inersia yaitu kecenderungan benda tegar melakukan gerak rotasi.Bandul fisis memberikan torka pemulih sebesar : = I .Gaya pada GHS bandul fisis

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

Persaman GHS-nya Periode bandul fisis adalah

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

Ayunan Puntir

Ayunan puntir (Gbr) merupakan benda yang digantung dengan kawat dan diputar dengan sudut . Kawat akan mengerjakan momen gaya(torka) pemulih sebanding dengan yaitu:

= - (12)

dimana = konstanta puntir

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

Sistem GHS-nya

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

GHS Teredam

Gambar 5: Gerak harmonis teredam

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

Secara umum semua gerak osilasi adalah teredam, energi mekanik terdisipasi (berkurang) karena adanya gaya gesek shg jika dibiarkan maka osilasi akan berhenti artinya GHS-nya teredam.Gaya gesekan biasanya dinyatakan sebagai F = b arah berlawanan dan b adalah konstanta menyatakan besarnya redaman.

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

Persamaan GHS teredam Penyelesaian matematiknya

dimana Am = amplitudo dan = frekuensi- angular pada GHS teredam.

adalah sudut fasa awal.

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

Hubungan frekuensi dengan adalah:Jika b = 0 tidak ada redaman maka =

dan b

Latihan

Problem 1

Sebuah GHS dinyatakan sbb

x = (6,0 cm) cos (3t + /3);

pada t = 2 s, tentukan

Pergeseran (simpangan)kecepatanpercepatan frekuensi, periode dan sudut fase awal

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOLOGI - FTM

Latihan

Problem 2

Sebuah balok berpegas diletakkan pada bidang licin, m = 689 g dan k = 65 N/m. Kemudian balok didorong sejauh x = 11 cm dari titik kesetimbangan. Tentukan

a. Frekuensi sudut, frekuensi, perioda.

b. Persaman GHS jika pada t=0 x=11cm.

c. Amplitudo, kecepatan dan percepatan dan o/

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOLOGI - FTM

Latihan

Problem 3

Sebuah sistem balok-pegas mempunyai energi mekanik sebesar 1 J, amplitudonya 10 cm dan kecepatan maksimum 1, 2 m/s. Tentukan

a. Konstanta pegas

b. Massa balok

c. Frekuensi osilasi

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA - FTM

SAMPAI JUMPA MINGGU DEPAN

DALAM PEMBAHASAN

GELOMBANG

Geophysics Department, UPN VETERAN YOGYAKARTA

FISIKA DASAR II

JURUSAN TEKNIK GEOLOGI - FTM