CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN MATERI GETARAN & GERAK HARMONIK SEDERHANA (GHS)

Halo, apa kabar sahabat fisika? Semoga baik-baik saja ya, dan semoga selalu bersemangat belajarnya. Sudah belajar materi getaran & Gerak Harmonik Sederhana (GHS)? Kalau sudah, kali ini mimin akan memberikan contoh soal dan pembahasan materi getaran. Semoga bisa memperdalam pemahaman konsep kawan-kawan. Berikut contoh soal dan pembahasannya :

1. Sebuah pegas bertambah panjang 10 cm jika diberi beban 100 N. Jika suatu benda bermassa 2 Kg diikatkan pada pegas itu lalu digetarkan, berapa periode ayunan pegas itu?

(yohanes surya, 2009)

2. Seseorang hendak menghitung percepatan jatuh bebas ditempat ia berada. Ia melakukan eksperimen dengan mengayunkan sebuah bandul yang digantung pada seutas tali 30 cm. Ia mengukur bahwa waktu rata-rata untuk melakukan 20 ayunan adalah 22 detik. Dari data ini hitung berapa percepatan jatuh bebas di tempat percobaan?

Penyelesaian

Untuk melakukan 20 ayunan diperlukan waktu 22 detik, jadi dalam 1 detik terjadi 20/22 ayunan. Ini berarti frekuensi ayunan (banyaknya ayunan dalam 1 detik) adalah 20/22 Hz.
Untuk menhitung g dan f gunakan rumus berikut :

Untuk mengetahui darimana asal rumus di atas silahkan baca cara mendapatkan rumus periode & frekuensi bandul

jadi percepatan jatuh bebas ditempat tersebut adalah 9,79 m/s2

3. Carilah panjang bandul sederhana jika periodenya 5 s pada titik dimana g bernilai 9,8 m/s²

Penyelesaian 

4. Sebuah ayunan bergetar dengan periode 1,5 sekon. Apabila amplitudo ayunan sebesar 10 cm, simpangan ayunan setelah bergetar selama 4 sekon adalah...

Penyelesaian 

5. Sebuah benda melakukan gerak harmonis dengan periode 0,8 detik. Jika benda bergerak dari keadaan setimbang dan amplitudo A, maka saat t=1 detik simpangan benda tersebut adalah... kali amplitudonya. 

Penyelesaian

Ingat persamaan simpangan y = A sin ω t

Pertama dicari kecepatan sudutnya (ω)

jadi besar simpangannya adalah 1 kali Amplitudonya

6. Sebuah partikel mengalami gerak harmonik sederhana dengan persamaan gerak dinyatakan sebagai berikut : y = 10 sin ( 10 π t + π/3). Jika y dalam cm dan t dalam detik, tentukan simpangan atau posisi getaran ketika t = 1 sekon.

Penyelesaian

Ingat persamaan simpangan di bawah ini

Y = A sin (ω t + θ₀)

Pada soal terdapat persamaan simpangan sebagai berikut

y = 10 sin ( 10 π t + π/3)

maka,

7.  Diketahui persamaan simpangan GHS : Y = 6 sin (2πt + π/6) y dalam cm dan t dalam sekon. Hitunglah kecepatan getar partikel pada saat simpangannya 3 cm.

Penyelesaian

8. Posisi partikel diberikan oleh : X = 5 cm cos 4 π t dengan t dalam sekon. Berapalah a) frekuensi, b) periode, c) amplitudo gerak partikel, d) kapankah setelah t = 0 partikel pertama kali berada pada posisi kesetimbangannya? Ke arah manakah partikel bergerak pada waktu itu?

Penyelesaian

Ingat persamaan y = A sin ω t perhatikan persamaan pada soal X = 5 cm cos 4 π t. Kedua persamaan memiliki kemiripan, maka;

9. Sebuah partikel memiliki simpangan X yang memenuhi X = 0,4 cos ( 3t + π/4) dengan x dalam meter dan t dalam sekon : a) carilah frekuensi f dan periode T gerak, b) dimana partikel pada saat t = 0 sekon?

Penyelesaian

Ingat, Y = A cos (ω t + θ)

Perhatikan X = 0,4 cos ( 3t + π/4), maka