3 Contoh Soal Gerak Harmonik Sederhana beserta Penjelasannya

Ilustrasi Contoh Soal Gerak Harmonik. Sumber: Pexels.com/JESHOOTS.com

Contoh soal gerak harmonik sederhana merupakan salah satu bacaan yang dapat siswa simak untuk menambah pemahaman mengenai materi pelajaran Fisika. Materi tentang gerak harmonik sederhana ini biasanya terdapat dalam mata pelajaran Fisika di tingkat SMA, tepatnya kelas X.

Dikutip dari buku Fisika Dasar Mekanika karya Rismaningsih, dkk. (2021: 129), gerak harmoni sederhana adalah gerak bolak-balik suatu benda yang memiliki titik keseimbangan dan setiap getarannya selalu konstan setiap sekon. Gerak harmonik sederhana bersifat periodik sehingga tiap gerakannya terjadi secara berulang dan teratur dalam selang waktu yang sama.

Materi dan Contoh Soal Gerak Harmonik Sederhana

Ilustrasi Belajar Fisika. Sumber: Pexels.com/Ron Lach

Sebelum memasuki contoh soal gerak harmonik sederhana, alangkah baiknya jika mengetahui terlebih dahulu beberapa rumus pada gerak harmonik sederhana. Rismaningsih, dkk. (2021: 130 - 131) memaparkan bahwa terdapat tiga rumus gerak harmonik sederhana dalam Fisika, yaitu:

1. Simpangan

Simpangan pada gerak harmonik sederhana dapat dianggap sebagai proyeksi partikel yang bergerak melingkar beraturan pada diameter lingkaran, dengan rumus sebagai berikut.

y = A sin (t)

2. Kecepatan

Kecepatan dalam gerak harmonik sederhana didapat dari turunan pertama persamaan simpangan, dengan rumus:

V = dy/dt = d(A sin t)/dt

3. Percepatan

Percepatan benda yang bergerak harmonik sederhana diperoleh dari turunan pertama persamaan kecepatan atau turunan kedua persamaan simpangan dengan rumus berikut.

a = dv/dt= d2y/dt2 = d2 (A sin t)/dt2 = -A2sin t = -2y = -A2

Keterangan:

y = simpangan getaran (m)

A = amplitudo/simpangan maksimum (m)

= kecepatan sudut (rad/s)

t = waktu tempuh (s)

Baca juga: Contoh Soal Radioaktivitas Fisika dan Kunci Jawabannya

Setelah memahami materi gerak sederhana, berikut contoh soal beserta penjelasannya untuk melengkapi pemahaman siswa.

1. Contoh Soal Simpangan

Sebuah pegas melakukan gerak harmonis sederhana dengan simpangan maksimum sebesar 5 cm dan periode getaran 0,4s. Berapa nilai simpangan yang dihasilkan saat benda bergerak 1/15 detik?

Pembahasan:

y=A sin (t)

y=A sin (2Tt)

y=5 sin (20,4 115)

y= 53 cm

2. Contoh Soal Kecepatan

Sebuah benda bergerak harmonik sederhana dengan amplitudo 20 cm. Pada saat simpangannya 0,01 m dan percepatannya 1 m/s2, kecepatan maksimumnya adalah?

Pembahasan:

a=2y

1=2(0,01)

=100=10 m/s

Vmaks=A2-02=A

Vmaks= 10(0,2)=2 m/s

3. Contoh Soal Percepatan

Sebuah benda melakukan gerak harmonis sederhana pada pegas dengan arah vertikal dengan frekuensi sebesar 3 Hz. Percepatan benda ketika berada 5 cm di atas titik seimbang adalah sebesar?

Pembahasan:

a=-2y

a=-(2f)2y

a=-(2.3)20,05

a=-36.20,05

a=-1,8 2m/s

Tanda negatif menunjukkan arah ke bawah (ke arah titik seimbang).

Demikian ulasan mengenai contoh soal gerak harmonis sederhana beserta penjelasannya. Semoga bermanfaat! (AA)