Gerak Harmonik Sederhana: Pengertian dan Karakteristiknya

Foto: Pixabay

Gerak harmonik sederhana adalah gerak bolak-balik suatu benda yang melewati titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan.

Gerak harmonik sederhana memiliki amplitudo (simpangan maksimum) dan juga frekuensi yang tetap. Gerak ini bersifat periodik, sehingga tiap gerakannya akan terjadi secara berulang dan teratur dalam selang waktu yang sama.

Gerak harmonik sederhana dan karakteristiknya

Resultan gaya pada gerak harmonik sederhana memiliki arah yang selalu menuju ke arah titik kesetimbangan, yang disebut dengan gaya pemulih. Besaran gaya pemulih sendiri berbanding lurus dengan posisi benda terhadap titik kesetimbangan.

Beberapa karakteristik gerak harmonik sederhana diantaranya adalah dinyatakan dengan grafik posisi partikel sebagai fungsi waktu berupa sinus atau kosinus.

Gerak harmonik sederhana juga dapat ditinjau dari persamaan simpangan, persamaan kecepatan, persamaan percepatan, dan persamaan energi gerak yang dimaksud.

Simpangan

Simpangan getaran harmonik sederhana dapat dianggap sebagai proyeksi partikel yang bergerak melingkar beraturan pada diameter lingkaran.

Rumus simpangan pada gerak harmonik sederhana yaitu:

Rumus simpangan pada gerak harmonik sederhana. Foto: Ayo Belajar

Keterangan:

y = simpangan getaran (m)

ω = kecepatan sudut (rad/s)

T = periode (s)

f = frekuensi (Hz)

t = waktu tempuh (s)

A = amplitudo/simpangan maksimum (m)y = simpangan getaran (m)

Kecepatan

Pada gerak harmonik sederhana, kecepatan diperoleh dari turunan pertama persamaan simpangan, dengan persamaan sebagai berikut:

Rumus kecepatan pada gerak harmonik sederhana. Foto: ayo belajar

Percepatan

Percepatan benda yang bergerak harmonik sederhana dapat diperoleh dari turunan pertama persamaan kecepatan atau turunan kedua persamaan simpangan. Persamaan percepatan dapat diperoleh sebagai berikut,

Rumus percepatan. Foto: Kelaspintar

Simpangan maksimum memiliki nilai yang sama dengan amplitudo (y = A), sehingga percepatan maksimumnya adalah am= – Aw

Energi

Persamaan energi pada gerak harmonik sederhana meliputi energi kinetik, energi potensial, dan energi mekanik, kemudian energi kinetik benda dapat dirumuskan sebagai berikut.

Rumus energi kinetik. Foto: Kelaspintar

Sementara untuk energi potensial benda dapat dirumuskan sebagai berikut.

Rumus energi potensial. Foto: kelaspintar

Sementara, energi mekanik adalah penjumlahan dari energi kinetik dan energi potensial.

Rumus energi mekanik

Keterangan:

k = nilai ketetapan (N/m)

ω = kecepatan sudut (rad/s)

A = amplitudo (m)

t = waktu tempuh (s)

Perlu diingat bahwa jumlah energi potensial dan energi kinetik benda yang bergerak harmonik sederhana selalu bernilai tetap.

Demikian adalah artikel mengenai gerak harmonik sederhana, semoga bermanfaat. (Adelliarosa)