Suatu ketika mungkin kita pernah dibuat kaget dengan sebuah benda yang tiba-tiba bergetar
di saku kita. Ternyata saat itu kita mendapatkan pesan pendek melalui telepon seluler, yang
memang sebelumnya kita set agar hanya bergetar (tanpa berdering). Sering kali kita juga
memperhatikan pepohonan yang bergoyang ketika terkena hembusan angin, atau mungkin melihat
sebuah tiang bendera yang bergoyang-goyang ketika tertiup angin. Contoh lain yang barangkali
‘agaknya’ kurang lazim adalah peristiwa berputarnya jarum jam dinding. Umumnya kita tidak
menyadari bahwa peristiwa tersebut hanya beberapa dari sekian banyak contoh analogi terjadinya
suatu getaran. Kemudian timbul pertanyaan; sesungguhnya apa yang dimaksud dengan getaran?
A. Peristiwa Getaran
Sebagaimana kita ketahui, bahwa sebuah benda akan bergerak bila mendapatkan tarikan atau
dorongan, atau dengan kata lain bila diberi gaya. Tentunya gerak benda ini bergantung pada gaya
dan arah gaya itu sendiri. Diantara sejumlah gerak benda yang dapat kita amati, ada benda yang
geraknya secara bolak-balik. Gerak benda yang bergerak bolak-balik semacam ini biasanya
dinamakan berosilasi. Biasanya gerak osilasi terjadi di sekitar titik kesetimbangan, yaitu titik awal
dimulainya gerak bolak-balik. Osilasi benda dapat berlangsung secara periodik ataupun tidak
periodik. Contohnya , seorang anak yang sedang bermain ayunan merupakan salah satu contoh getaran. Dalam hal ini, anak tersebut melakukan gerak bolak-balik melalui titik pusat yang
dinamakan titik kesetimbangan.
B. Getaran Bandul Sederhana
Getaran merupakan gerak bolak-balik (berosilasi) secara periodik di sekitar titik
kesetimbangan. Gerak semacam ini sering juga disebut gerak harmonik. Oleh karenanya, tinjauan
secara lebih mendalam dari gerak harmonik selalu dapat dinyatakan dalam fungsi sinus atau fungsi
cosinus. Di alam banyak ditemukan gerak osilasi, misalnya bandul jam antik, dawai gitar atau biola,
beban yang tergantung pada pegas, molekul udara ketika ada gelombang bunyi, penggaris yang
diletakkan pada meja dan ujungnya digetarkan, serta atom-atom yang terdapat dalam kisi zat padat.
1. Amplitudo (A)
Gerakan bandul dari titik kesetimbangan ke kiri atau ke kanan dinamakan simpangan, yaitu
gerakan bandul dari titik O ke titik C. Sedangkan gerakan bandul dari titik kesetimbangan ke
7 titik terluar dinamakan simpangan maksimum atau amplitudo, yaitu gerakan bandul dari titik O
ke titik A atau ke titik B. Amplitudo biasanya dinyatakan dalam satuan panjang, yaitu meter.
2. Periode (T)
Waktu yang diperlukan untuk melakukan satu kali getaran dinamakan periode. periode menyatakan waktu yang diperlukan untuk melakukan gerakan dari A ke O
kemudian ke B kemudian ke O dan kembali ke A (A-O-B-O-A), atau gerakan dari O ke B
kemudian kembali ke O kemudian ke A dan kemudian kembali ke O (O-B-O-A-O). Periode
dinyatakan dalam satuan waktu, yaitu sekon atau detik.
3. Frekwensi (f)
Frekwensi menyatakan banyaknya getaran yang terjadi dalam satu satuan waktu (satu detik).
Frekwensi dinyatakan dalam hertz (Hz), dimana 1 Hz = 1/s (1/detik). Secara matematis,
hubungan antara periode dan frekwensi dinyatakan sebagai berikut.
Selain gerak osilasi pada bandul sederhana, peristiwa getaran juga dapat diamati pada pegas
yang diberi beban memberikan menunjukkan sistem yang terdiri dari gabungan sebuah
pegas dan sebuah beban. Perhatikan gaya yang bekerja pada sistem tersebut.
Gambar
Berdasarkan gambar tersebut, terlihat sistem pegas-beban dalam kondisi setimbang ketika
diberikan sebuah beban gantung. Ketika pegas ditarik sejauh jarak tertentu, maka pegas akan
memberikan gaya yang melawan gaya tarikan pada pegas (gaya yang arahnya berlawanan dengan
arah gerak beban), sehingga nilai gaya pegas menjadi negatif (-). Kemudian pegas dilepaskan,
sehingga sistem pegas-beban menjadi berosilasi di sekitar titik kesetimbangannya. Simpangan
terjauh dari sistem pegas-beban menunjukkan amplitudo sistem. Ketika pegas dalam kondisi
teregang, pegas akan menarik beban (arah gerak beban berlawanan dengan arah gaya pegas), dan
ketika pegas dalam kondisi termampatkan, pegas akan mendorong beban.
Sama halnya dengan osilasi pada bandul sederhana, banyaknya getaran yang terjadi pada
pegas tiap satu satuan waktu (tiap satu detik) merupakan frekwensi getaran pegas.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar