Mata Pelajaran Kelas/Semester : FISIKA : XI/Genap MATERI PEMBELAJARAN Harmonik Jenis NonHarmonik Getaran Amplitudo BesaranBesaran Frekuensi Periode Jika sebuah titik materi bergerak melingkar beraturan, gerak titik materi tersebut dapat diproyeksikan terhadap garis tengah lingkaran. Setelah diproyeksikan, titik materi akan memiliki lintasan yang bergerak bolak-balik terhadap titik tengahnya (titik keseimbangan). Gerak titik proyeksi yang bolak-balik ini merupakan getaran harmonik. Sehingga, getaran harmonik adalah getaran bolakbalik di sekitar titik setimbang. Getaran didefinisikan sebagai gerak periodik denganmenempuh lintasan yang sama serta melalui titik setimbang. Gerak periodikadalahgerak yang dialami benda secara berulang-ulangdalam selang waktu yang sama.Titik setimbangan di sini maksudnya adalah keadaan dimana suatu benda berada pada posisi diam jika tidak ada gaya yang bekerja pada benda tersebut. Gerakan pada bandul juga merupakan suatugetaran. Hal ini karena bandul berayun secara periodik dan menempuh lintasan yang sama dalam selang waktu yang sama. Gambar bandul yang diayunkan - Besaran dari suatu getaran dan gelombang adalah amplitudo, frekuensi dan periode. - Amplitudo adalah Simpangan terbesar dari suatu getaran. Besaran amplitude sering dilambangkan dengan huruf A, dengan satuan meter. Pada gambar diatas ditunjukkan jarak dari B ke A’ atau A’ ke C. - Periode getaran adalah Waktu yang diperlukan benda untuk melakukan sutu getaran panuh. Periode disimbolkan dengan huruf T. - Frekuensi dapat didefinisikan sebagai banyaknya getaran yang dilakukan benda selama satu sekon.Frekuensi sering dilambangkan dengan f. Dan satuannya adalah Hz. Getaran harmonik disebabkan adanya gaya pemulih yang besarnya sebanding dengan simpangan getaran yang arahnya selalu menuju kedudukan setimbang. Contoh getaran harmonik adalah getaran pada pegas dan getaran pada ayunan (bandul). A. Persamaan Simpangan Getaran Harmonik (𝑦) Untuk mendapatkan persamaan simpangan partikel yang bergerak dari A ke B sejauh 𝜃 rad dan diproyeksikan ke sumbu y dapat ditulis sebagai berikut. 𝑦 = 𝑅 sin 𝜃 Dengan R adalah jari-jari pada gerak melingkar dan 𝜃 adalah besar sudut yang dibentuk dari A ke B. karena 𝜃 = 𝜔𝑡, dan besar simpangan maksimumnya sama dengan R, dan sering disimbolkan dengan A (Amplitudo). Sehingga. 𝑦 = 𝐴 sin 𝜔𝑡 B. Persamaan Kecepatan Getaran Harmonik (𝑣) Kecepatan getaran harmonik dapat diturunkan dari fungsi simpangan yaitu. 𝑣= 𝑑𝑦 = 𝜔𝐴 cos 𝜔𝑡 𝑑𝑡 C. Persamaan Percepatan Getaran Harmonik (𝑎) Percepatan getaran harmonik merupakan turunan pertama dari fungsi kecepatan yaitu 𝑎= 𝑑𝑣 = −𝜔2 𝐴 sin 𝜔𝑡 𝑑𝑡 PERTEMUAN 1 Nama : Kelompok : 2 PERTEMUAN Kelas : Coba ingat dan pahami kembali materi materi tersebut melalui pertanyaan-pertanyaan dibawah ini! 1. Apa yang dimaksud dengan getaran harmonik? 2. Apa penyebab terjadinya getaran harmonik? 3. Persamaan getaran harmonik dinyatakan sebagai fungsi waktu 𝑦 = 10 sin (10𝜋𝑡 + 𝜋 2 ) dengan y dalam cm dan t dalam sekon. Tentukanlah simpangan saat t = 0 sekon! 4. Suatu partikel bergetar harmonik persamaan simpangan 𝑦 = 4 sin 𝜋𝑡 cm. Tentukan persamaan kecepatan partikelnya dan besar kecepatan partikelnya saat t = 3 sekon! 5. Persamaan simpangan suatu partikel yang bergetar harmonik adalah 𝑦 = 5 sin 2𝑡, dengan t dalam sekon dan y dalam meter. Tentukan besar percepatan benda yang bergetar saat simpangannya 5 m! PERTEMUAN 2 PERCOBAAN (GETARAN PEGAS) Nama : Kelompok : Kelas : Tujuan: 1. Menentukan faktor-faktor yang mempengaruhi periode getaran pegas 2. Menentukan faktor-faktor yang mempengaruhi frekuensi getaran pegas A. ALAT DAN BAHAN: 1) Dasar statif 1 buah 2) Kaki statif 1 buah 3) Batang statif, 250mm 1 buah 4) Batang statif,500mm 1 buah 5) Bosshead,bulat 1 buah 6) Beban bercelah 1 set 7) Pegas heliks 10N/m 1 8) Pegas heliks 25 N/m 1 9) Pasak pemikul 1 10) Stopwatch 1 B. KEGIATAN EKSPERIMEN Prosedur Percobaan: Kegiatan 1 (m berubah) 1. Susun alat dan bahan seperti gambar di bawah ini, gunakan pegas heliks k=10N/m dan gantungkan sebuah beban pada ujung bawah pegas 2. Beri simpangan pada pegas dengan cara menarik pegas ke bawah ±3 cm, kemudian lepaskan beban, amati sampai pegas berosilasi secara harmonik, nyalakan stopwatch, ketika pegas berosilasi sebanyak 20 kali, hentikan stopwatch catat hasil pembacaan stopwatch sebagai t pada tabel pengamatan (Tabel.1) 3. Hitung periodenya dan catat dalam tabel pengamatan (Tabel.1) 4. Ulangi langkah 1-3 dengan menambahkan beban tiap kali pengulangan (massa beban berubah) catat dalam tabel pengamatan (Tabel.1) Kegiatan 2 (m tetap) 1. Susun alat dan bahan seperti pada kegiatan 1, gunakan pegas heliks k=10N/m dan gantungkan sebuah beban 200 gram pada ujung bawah pegas 2. Beri simpangan pada pegas dengan cara menarik pegas ke bawah ±3 cm, kemudian lepaskan beban, amati sampai pegas berosilasi secara harmonik, nyalakan stopwatch, ketika pegas berosilasi sebanyak 20 kali, hentikan stopwatch catat hasil pembacaan stopwatch sebagai t pada tabel pengamatan (Tabel.2) 3. Hitung periodenya dan catat dalam tabel pengamatan (Tabel.2) 4. Ulangi langkah 1-3 dengan mengganti pegas heliks 20 N/m menjadi pegas heliks k=25 N/m, catat dalam tabel pengamatan (Tabel.2) C. DATA DAN HASIL ANALISIS EKSPRIMEN 1. Berdasarkan pengamatan dan pengukuran yang telah dilakukan catatlah data yang diperoleh ke dalam tabel pengamatan berikut: Tabel.1 Data Percobaan (m berubah) k = 10 N/m Tabel.2 Data Percobaan (mtetap) m = 200 gram 2. Berdasarkan data yang Anda peroleh: a. Apakah massa beban mempengaruhi periode getaran pegas? Jelaskan hubungan antara massa beban dengan periode getaran pegas! ................................................................................................................... ................................................................................................................... b. Bagaimana dengan frekuensi getaran pegas? Apakah massa berpengaruh terhadap frekuensi getaran pegas? Jelaskan hubungan antara massa beban dengan frekuensi getaran pegas! ................................................................................................................... ................................................................................................................... c. Apakah konstanta gaya pegas mempengaruhi periode getaran pegas? Jelaskan hubungan antara konstanta gaya pegas dengan periode getaran pegas! ................................................................................................................... ................................................................................................................... d. Bagaimana dengan frekuensi getaran pegas? Apakah konstantan gaya pegas berpengaruh terhadap frekuensi getaran pegas? Jelaskan hubungan antara konstanta gaya pegas dengan frekuensi getaran pegas! ................................................................................................................... ................................................................................................................... D. KESIMPULAN ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... PERTEMUAN 3 PERCOBAAN (BANDUL SEDERHANA) Nama : Kelompok : Kelas : Tujuan: 1. Menentukan faktor-faktor yang mempengaruhi periode getaran bandul sederhana 2. Menentukan faktor-faktor yang mempengaruhi frekuensi getaran bandul sederhana A. ALAT DAN BAHAN: 1) Dasar statif 1 buah 2) Kaki statif 1 buah 3) Batang statif, 250mm 1 buah 4) Batang statif,500mm 1 buah 5) Bosshead,universal 1 buah 6) Bola bandul 1 set 7) Tali nylon secukupnya 8) Pasak pemikul 1 9) Stopwatch 1 10) Spidol B. KEGIATAN EKSPERIMEN Prosedur Percobaan: Kegiatan 1 (m tetap) 1. Susun alat dan bahan seperti gambar di bawah ini, gunakan bola pejal 35 g sebagai bandul dan ikat bola tersebut menggunakan tali sepanjang ±1,2 m dan beri tanda pada tali setiap panjang 20 cm menggunakna spidol diukur dari pusat massa beban (bola) 2. Ikatkan tali dengan tanda pertama tepat pada lubang gantung pasak pemikul sedemikian rupa sehingga panjang total bandul adalah 20 cm 3. Beri simpangan pada bandul 5o-10o dari titik kesetimbangannya kemudian lepaskan beban, amati sampai bandul berosilasi secara harmonik, nyalakan stopwatch, ketika bandul berosilasi sebanyak 20 kali, hentikan stopwatch catat hasil pembacaan stopwatch sebagai t pada tabel pengamatan (Tabel.3) 4. Hitung periodenya dan catat dalam tabel pengamatan (Tabel.3) 5. Ulangi langkah 1-4 dengan menggunakan tali yang berbeda setiap kali pengulangan catat dalam tabel pengamatan (Tabel.3) Kegiatan 2 (m berubah) 1. Susun alat dan bahan seperti gambar kkegiatan 1, gunakan bola pejal 35 g sebagai bandul dan ikat bola tersebut menggunakan tali sepanjang ±1,2 m dan beri tanda pada tali setiap panjang 20 cm menggunakna spidol diukur dari pusat massa beban (bola) 2. Ikatkan tali dengan tanda pertama tepat pada lubang gantung pasak pemikul sedemikian rupa sehingga panjang total bandul adalah 20 cm 3. Beri simpangan pada bandul ±3 cm dari titik kesetimbangannya kemudian lepaskan beban, amati sampai bandul berosilasi secara harmonik, nyalakanstopwatch, ketika bandul berosilasi sebanyak 20 kali, hentikan stopwatch catat hasil pembacaan stopwatch sebagai t pada tabel pengamatan (Tabel.4) 4. Hitung periodenya dan catat dalam tabel pengamatan (Tabel.4) 5. Ulangi langkah 1-4 dengan mengganti bola pejal 25 g menjadi 70 g, catat dalam tabel pengamatan (Tabel.4) C. DATA DAN HASIL ANALISIS EKSPRIMEN 1. Berdasarkan pengamatan dan pengukuran yang telah dilakukan catatlah data yang diperoleh ke dalam tabel pengamatan berikut: Tabel.3 Data Percobaan (m tetap) m = 35 g Tabel.2 Data Percobaan (m berubah) l = 1,2 m 2. Berdasarkan data yang Anda peroleh: a. Apakah massa beban mempengaruhi periode getaran bandul sederhana? Jelaskan hubungan antara massa beban dengan periode getaran bandul sederhana! ................................................................................................................... ................................................................................................................... b. Bagaimana dengan frekuensi getaran bandul sederhana? Apakah massa berpengaruh terhadap frekuensi getaran bandul sederhana? Jelaskan hubungan antara massa beban dengan frekuensi getaran bandul sederhana! ................................................................................................................... ................................................................................................................... c. Apakah panjang tali bandul mempengaruhi periode getaran bandul sederhana? Jelaskan hubungan antara panjang tali bandul dengan periode getaran bandul sederhana! ................................................................................................................... ................................................................................................................... d. Bagaimana dengan frekuensi getaran bandul sederhana? Apakah panjang tali bandul berpengaruh terhadap frekuensi getaran pegas? Jelaskan hubungan antara panjang tali bandul dengan frekuensi getaran bandul! ................................................................................................................... ................................................................................................................... D. KESIMPULAN ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ...............................................................................................................................
