Bab 3Gaya pada Benda Elastis danHubungan Gaya dengan Gerak Getaran

Standar Kompetensi: Menganalisis gejala alam dan keterangannya dalam cakupan mekanika benda titik.Kompetensi Dasar:Menganalisis pengaruh gaya terhadap sifat elastisitas suatu bahan.Menganalisis hubungan antara gaya dengan gerak getarans

Pengaruh Gaya pada Benda ElastisBenda elastis, benda padat yang dapat berubah bentuk dan ukuran karena suatu gaya, akan tetapi dapat kembali ke bentuk dan ukuran semula jika gaya tersebut dihilangkan.Contoh benda elastis : pegas dan karet gelang.Elastis, kemampuan benda untuk kembali ke bentuk dan ukuran semula setelah gaya dihilangkan terghadapnya.

Contoh benda elastis

Benda plastis

Hubungan Antara Gaya dan Perubahan Panjang pada PegasGaya pada pegas berbanding lurus dengan pertambahan panjang pegas. Grafik linieritas gaya vs pertambahan panjang pada pegas

Benda elastis seperti pegas, mempunyai batas elastisitas.

Jika gaya yang diberikan melebihi batas elatisitas benda, benda tidak mampu kembali ke ukuran dan bentuk semula.

Tegangan dan Regangan Tegangan atau stress, perbandingan antara gaya yang bekerja pada benda dan luas penampang benda.Keterangan: = tegangan atau stress (N/m2)F = gaya (N)A = luas penampang benda (m2)

Regangan atau strain, perbandingan antara pertambahan panjang benda dan panjang benda mula-mula.Perbandingan antara tegangan dan rega-ngan benda disebut modulus elastisitas atau modulus Young.Keterangan: = reganganl = pertambahan panjang (m)l = panjang mula-mula (m)E = modulus Young (N/m2)

Modulus Young beberapa bahan

Hukum Hooke Keterangan:F = gaya (N)k = konstanta gaya pegas (N/m)x = pertambahan panjang pegas (m) Pada daerah elastisitas suatu benda, besarnya pertambahan panjang sebanding dengan gaya yang bekerja pada benda itu.

Susunan PegasSusunan SeriSusunan Paralel

Pemanfaatan Sifat Elastisitas PegasPegas dimanfaatkan sebagai salah satu komponen penting pada kendaraan bermotor dan pada dinamometer.

Hubungan Gaya dengan GerakGerak osilasi sederhana, gerak benda yang berlangsung secara periodik tanpa pengaruh gaya luar.Simpangan getaran, yaitu jarak x benda yang bergetar terhadap titik setimbang pada setiap saat.Amplitudo (A), yaitu simpangan maksimum atau jarak terjauh benda yang bergetar terhadap titik setimbang.

Periode (T), yaitu waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran penuh.Frekuensi (f), yaitu banyaknya getaran yang terjadi tiap detik. Periode berbanding terbalik terhadap frekuensi

Persamaan Gerak Harmonis SederhanaSimpangan GetaranKeterangan:y = simpangan getaran (m)A = amplitudo getaran (m)t = lamanya bergetar (s)T = periode getaran (s) = fase getaran

Kecepatan Partikel yang Bergerak HarmonisKeterangan:vy = kecepatan getaran (m/s)A = amplitudo getaran (m)t = lamanya bergetar (s)T = periode (s)

Percepatan GetaranKeterangan:ay = percepatan getaran (m/s)A = amplitudo getaran (m)t = lamanya bergetar (s)T = periode (s)

Gerak Harmonis Sederhana pada PegasFrekuensi getaran benda di ujung pegas dapat ditentukan sebagai berikutKeterangan:f = frekuensi getaran (Hz)k = konstanta gaya pegas (N/m)m = massa benda yang bergetar (kg)

Ayunan atau Bandul MatematisFrekuensi ayunan bandul ditentukan dengan rumus,Keterangan:f = frekuensi ayunan (Hz)g = percepatan gravitasi (m/s2)l = panjang tali (m)

Getaran Teredam Getaran harmonis tidak dapat berlangsung secara terus menerus tanpa dibantu dengan gaya dari luar. Hal itu disebabkan karena sistem dalam dunia nyata yang mengharuskan setiap proses gerak mengalami kehilangan gaya (disipasi gaya)