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 

4 CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN MATERI GERAK LURUS YANG SERING MUNCUL DALAM UJIAN

Hai...
Apa kabar para pecinta fisika?? semoga semua pada suka ya belajar fisika. Karena belajar fisika itu asyik dan menyenangkan. Apalagi yang suka tantangan ni, pasti keren daah kalo ditantang dengan fisika.

Gimana ni kabarnya yang bentar lagi ujian ataupun ulangan di sekolah? Sudah belajar belum? Atau bingung ni mau belajar seperti apa sih kira-kira soal materi gerak lurus yang sering muncul?. Tenang,, mimin punya solusinya ni. Pada kali ini mimin akan memberikan 4 contoh soal dan pembahasan materi gerak lurus yang paling sering muncul dalam ujian. Yang terpenting dari contoh ini adalah adik-adik dapat mengambil atau memahami konsep yang terdapat di dalamnya dan memahami cara penyelesaiannya. Bukan berarti keempat soal ini muncul begitu saja di ujiannya. Maka dari itu pahami konsepnya ya....

Oke, kita lanjut. Berikut contoh soal dan pembahasannya:

1. Sebuah bola bowling yang bergulir dengan laju konstan mengenai pin di ujung jalur bowling yang panjangnya 16,m. Pemain mendengar suara bola mengenai pin 2,5 sekon setelah ia melepaskan bola. Berapa laju bola ? jika laju suara 340 m/s.

Penyelesian :

Sketsa terlebih dahulu kasusnya, seperti di bawah ini

t = 2,5 sekon ( INGAT! Ini adalah waktu dari orang menuju pin lalu kembali lagi ke orangnya)
jadi, t (A-B-A) = 2,5 s.
Dik : Vu = 340 m/s
S = 16,5 m
Ingat rumus GLB

t = 0,05 sekon adalah waktu dari pin menuju orang tersebut. Kemudian kita cari waktu dari bola menuju pin ( dari titik A menuju titik B)

Jadi kecepatan bola bowling tersebut adalah 6,63 m/s

2. Seorang pengendara motor yang ngebut dengan laju 120 Km/jam melewati seorang petugas polisi yang sedang berhenti. Polisi tersebut lansung mengejar dengan percepatan konstan 10 Km/jam tiap sekonnya. Berapa lama waktu yang diperlukan polisi untuk mencapai pengebut itu dengan mengasumsikan pengebut tetap dengan laju konstan? Berapa cepat polisi pada saat itu?

Penyelesaian :

Perhatikan percepatan polisi ( 10 Km/jam tiap sekon), maka :

sketsa kasus di atas adalah sebagai berikut

Penting!

Pengendara motor bergerak dengan kecepatan konstan, artinya pengendara motor tersebut sedang ber GLB. Sedangkan polisi tersebut awalnya diam kemudian bergerak dengan percepatan konstan, artinya polisi tersebut sedang ber GLBB.
Nah, apa yang sama dari peristiwa di atas?
Perhatikan sketsa diatas
Bukankah...
Jarak motor = jarak polisi
Waktu motor = waktu polisi
Maka,
Jarak (s) motor = jarak (s) polisi
Ingat, motor ber GLB dan polisi ber GLBB

jadi waktu yang diperlukan polisi untuk mencapai pengendara motor tersebut adalah 24 sekon
kemudian kecepatan polisi pada saat itu adalah

3. Tiga balok pada permukaan yang tidak mempunyai gesekan bersentuhan satu dengan yang lain, sebagaimana ditunjukkan pada gambar. Gaya F diberikan pada balok 1 ( massa m 1). (a) gambarkan diagram benda bebas untuk setiap balok. (b) tentukan percepatan sistem dalam (m1, m2, dan m3), (c) gaya total pada setiap balok, (d) gaya kontak yang diberikan setiap balok kepada balok disebelahnya, (e) jika m1=m2=m3= 12,0 Kg dan F = 96 N, berikan jawaban numerik untuk (b), (c) dan (d).

Penyelesaian :

(a) Gambar diagram

Karena satu kesatuan di lantai licin, maka gaya kontak saling meniadakan

(b)

4. Sebuah balok (massa m1) yang berada pada bidang miring yang tidak mempunyai gesekan dihubungkan dengan massa m2 oleh tali yang tidak bermassa yang melewati sebuah katrol, sebaimana yang ditunjukkan pada gambar. (a) tentukan rumus untuk percepatan sistem dalam m1, m2, θ,dan g. (b) misalkan koefesien gesek kinetik antara m1 dan bidang adalah 0,15 dan m1=m2=2,7 Kg. Sementara m2 bergerak ke bawah, tentukan besar dan arah percepatan m1 dan m2 jika diketahui θ= 25° (cos 25° = 0,91)

Penyelesaian :
a) Tinjau m2

Setelah ini tinggal dimasukin deh angka-angka yang terdapat di dalam soal. Maaf ya mimin tidak hitung hasilnya.