Gerak Osilasi

Kalau benda bermassa di ujung pegas kita tarik sejauh A lalu kita lepas apa yang terjadi? Benda tadi akan ditarik gaya pegas melewati x = 0 lalu menuju ke A negatif, benda akan berbalik arah di x = -A dan kembali melewati x = 0 lalu ke x = A dan berbalik arah. Bila dasar yang digunakan untuk meletakkan pegas dan massa adalah permukaan yang licin, maka massa akan bergerak bolak-balik tanpa berhenti atau dapat dikatakan benda berosilasi. Jarak sejauh A disebut sebagai amplitudo atau simpangan maksimum benda,titik x = 0 disebut titik kesetimbangan, arah gerakan selalu melewati titik kesetimbangan.

Waktu yang digunakan massa untuk melakukan satu osilasi disebut periode diberi simbol T. Banyaknya osilasi tiap detik diberi nama frekuensi dengan simbol f. Hubungan antara periode dan frekuensi adalah:

f= 1/T

Dengan demikian, adalah frekuensi osilasi. Satu kali osilasi adalah gerakan dari titik awal melewati titik keseimbangan ke simpangan maksimum di ujung lain dan kembali ke titik awal dengan melewati titik kesetimbangan. Sekarang kita akan meninjau gaya yang bekerja pada benda bergerak karena dipengaruhi oleh gaya pegas, bagaimana percepatan dan kecepatannya? Bukankah menurut hukum Newton gaya akan menyebabkan benda mengalami percepatan? Kita bisa menuliskan gaya yang bekerja pada massa yang terikat pada pegas sebagai berikut:

F = ma

F = -kx = ma

a = -(kx) / m

Jatuh Bebas
Benda di katakan jatuh bebas apabila benda :
– Memiliki ketinggian tertentu (h) dari atas tanah.
– Benda tersebut dijatuhkan tegak lurus bidang horizontal tanpa kecepatan awal.
Selama bergerak ke bawah, benda di pengaruhi oleh percepatan gravitasi bumi (g) dan arah kecepatan/gerak benda searah dan merupakan GLBB yang dipercepat.

Rumus GLBB:  Vt           = Vo + a.t

Karena percepatan yang dialami oleh benda yang jatuh bebas adalah percepatan grafitasi bumi yang arahnya ke bawah (tanda negatif) dan kecepatan awal jatuh bebas adalah 0, maka persamaan kecepatan akhir pada GLBB di atas menjadi:

Rumus benda jatuh bebas : Vt            = – g.t

Untuk persamaan lintasan pada GLBB diketahui  sebagai berikut:

S          = So + Vo.t + ½ .a.t²

Maka pada gerak benda jatuh bebas menjadi:

h          = ho – ½ .g.t²

dimana h (ketinggian akhir benda jatuh bebas) sama dengan S jarak lintasan benda yang bergerak lurus berubah beraturan. Sedangkan ho merupakan ketinggian mula mula yang identik dengan jarak mula mula pada GLBB. Jadi sesuai dengan penjelasan di atas tampak bahwa gerak benda jatuh bebas merupakan gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Hanya saja yang membedakan simbol yang dipakai dan arah pergerakan benda.

Berikut merupakan jurnal dari hasil percobaan yang telah kami lakukan :JURNAL PRAKTIKUM dinan1

Gerak Osilasi

osilasi merupakan variasi periodik terhadap waktu dari suatu hasil pengukuran, contohnya pada ayunan bandul. Istilah vibrasi atau getaran sering digunakan sebagai sinonim osilasi, walaupun sebenarnya vibrasi merujuk pada jenis spesifik osilasi, yaitu osilasi mekanis. Osilasi tidak hanya terjadi pada suatu sistem fisik, tapi bisa juga pada sistem biologi dan bahkan dalam masyarakat. Osilasi terbagi menjadi 2 yaitu osilasi harmonis sederhana dan osilasi harmonis kompleks. Dalam osilasi harmonis sederhana terdapat gerak harmonis sederhana.

Hubungan Periode dengan frekuensi :
Waktu yang digunakan massa untuk melakukan satu osilasi disebut periode  diberi simbol T. Banyaknya osilasi tiap detik diberi nama frekuensi dengan symbol .f= (1/T)

Satu kali osilasi adalah gerakan dari titik awal melewati titik keseimbangan ke simpangan maksimum di ujung lain dan kembali ke titik awal dengan melewati titik kesetimbangan.

F = m.a = -kx

Simpangan setiap saat  atau posisi massa setiap saat  yaitu x dapat dituliskan sebagai fungsi berikut:  x = A cos (wt+teta0)

Grafik posisi, kecepatan dan percepatan massa di ujung pegas dapat dilihat pada gambar grafik paling bawah, dengan   frekuensi sudut =2πf, δ adalah konstanta fase, A adalah amplitude atau simpangan maksimum.

Gerak Jatuh bebas

Suatu benda dikatakan mengalami gerak jatuh bebas jika benda tersebut bergerak tegak lurus menuju pusat bumi dan selama gerakannya, benda mengalami percepatan gravitasi konstan. Jika jatuh bebas di dekat permukaan bumi maka benda mengalami percepatan gravitasi bumi konstan sebesar 9,8 m/s² dan arah percepatan gravitasi menuju pusat bumi (tegak lurus menuju permukaan bumi).

Terdapat tiga situasi yang berbeda, antara lain :
1. Benda bergerak vertikal ke bawah tanpa kecepatan awal (tidak ada v_o). Misalnya buah jatuh dari pohon setelah terlepas dari tangkainya. Arah gerakan selalu ke bawah  dan benda mengalami percepatan karenanya percepatan gravitasi (g) selalu positif. Dalam buku fisika tertentu disebut gerak jatuh bebas
2. Benda bergerak vertikal ke bawah dengan kecepatan awal tertentu (ada v_o). Misalnya batu yang dilempar vertikal ke bawah. Arah gerakan selalu ke bawah dan benda mengalami percepatan karenanya g selalu positif. Dalam buku fisika tertentu disebut gerak vertikal ke bawah.
3. Benda bergerak vertikal ke atas dengan kecepatan awal tertentu. Setelah mencapai ketinggian maksimum, benda bergerak kembali ke bawah. Misalnya anda melempar kelereng vertikal ke atas lalu menangkapnya lagi ketika kelereng bergerak ke bawah. Ketika bergerak ke atas, benda mengalami perlambatan (g negatif), ketika bergerak ke bawah, benda mengalami percepatan (g positif). Dalam buku fisika tertentu disebut gerak vertikal ke atas.
Perlu diketahui bahwa jika benda mengalami salah satu dari ketiga kondisi di atas maka benda tersebut dikatakan bergerak jatuh bebas.

Suatu benda dilepaskan dari ketinggian h meter di atas permukaan tanah tanpa kecepatan awal. Kecepatan pada saat t dapat dihitung dari persamaan berikut :

v_t = v₀ + at

Karena v₀ = 0 dan percepatan gravitasi a = g, maka kecepatan benda pada saat t adalah :

v_t = 0 + gt = gt

dengan :

v_t = kecepatan pada waktu t (m/s),
v₀ = kecepatan awal (t = 0) (m/s),
g = percepatan gravitasi bumi (m/s²),
t = waktu (s).

Ketinggian yang dicapai oleh benda h adalah analog dengan persamaan dengan s_t adalah h, dan v_o = 0,

Waktu yang diperlukan oleh benda untuk mencapai tanah dari ketinggian h dengan persamaan

Kecepatan benda pada saat t dapat diperoleh dengan memasukkan persamaan t dari persamaan berikut.

dengan:

v_t = kecepatan pada waktu t (m/s),
g = percepatan gravitasi bumi (m/s²),
h = ketinggian benda (m).

Berikut merupakan hasil pengolahan data dan analisis dari percobaan yang telah kami laksanakan :

JURNAL Gerak Osilasi Dan Jatuh Bebas