Rangkuman Osilasi Dan Resonansi [PDF]

Citation preview

Rangkuman Fisika mengenai Osilasi dan Resonansi



A. Osilasi Osilasi adalah sebuah variasi periodik terhadap waktu dari suatu hasil pengukuran, contoh nya ialah seperti pada ayunan bandul. Istilah vibrasi atau getaran sering digunakan sebagai sinonim osilasi, walau sebenar nya vibrasi itu merujuk pada jenis spesifik osilasi, yakni osilasi mekanis. Osilasi terbagi menjadi 2 macam yaitu : 1. Osilasi Harmonis Sederhana 2. Osilasi Harmonis Kompleks Dalam osilasi harmonis sederhana terdapat sebuah gerak harmonis sederhana. Untuk istilah dalam hasil pengukuran kelistrikan, osilasi dapat disebut dengan nama flicker atau gangguan yang mengubah bentuk gelombang menjadi rusak atau cacat.



Jika benda bermassa di ujung pegas di tarik sejauh A lalu di lepas, kira – kira apa yang terjadi ? Benda tadi akan di tarik oleh gaya pegas melewati x = 0, lalu menuju ke A negatif, lalu benda akan berbalik ke arah x = A negatif, dan akan kembali melewati x = 0, lalu ke x = A dan berbalik arah. Bila dasar nya yang digunakan untuk meletakkan pegas dan massa ialah permukaan yang licin, maka massa akan bergerak bolak – balik tanpa berhenti atau dapat di katakan benda nya berosilasi. Jarak sejauh A disebut dengan amplitudo atau simpangan maksimum benda, titik x = 0 disebut dengan titik keseimbangan, dan arah gerakan nya selalu melewati titik keseimbangan.



Hubungan Periode Dengan Frekuensi Waktu yang digunakan massa untuk melakukan 1 osilasi disebut dengan periode diberi simbol ( T ). Banyak nya osilasi tiap detik nya diberi nama frekuensi dengan symbol ( f ). Hubungan antara periode dan frekuensi nya ialah : f = 1/T Dengan demikian 1 kali osilasi yakni sebuah gerakan dari titik awal melewati titik keseimbangan ke simpangan maksimum di ujung lain dan kembali ke titik awal nya dengan melewati titik keseimbangan nya. Sekarang kita akan meninjau gaya yang bekerja pada benda bergerak karena dipengaruhi oleh gaya pegas, bagaimana dengan percepatan dan kecepatan nya ? Bukankah menurut hukum Newton gaya akan menyebabkan sebuah benda mengalami percepatan ? Dan kita bisa menuliskan gaya yang bekerja pada massa yang terikat pada pegas nya ialah sebagai berikut : F = ma F = -kx = ma a = – kx/m Simpangan nya setiap saat atau posisi massa nya setiap saat yakni x dapat di tuliskan seperti di bawah ini : x = A cos ( ω t + δ ) Grafik posisi kecepatan dan percepatan massa di ujung pegas nya dapat di lihat pada gambar grafik di bawah, dengan frekuensi sudut nya = 2 π f, dan δ ialah konstanta fase nya, dan A ialah amplitudo atau simpangan maksimum. Nilai nya adalah : ω = √ k/m Hubungan Frekuensi Dengan Frekuensi Sudut Dalam Osilasi Hubungan antara frekuensi dengan frekuensi sudut yakni : ω=2πf Fungsi nya dapat berupa fungsi cosinus atau sinus tergantung dengan di mana massa saat t = 0. Contoh nya silahkan lihat gambar di bawah ini :



Setelah melihat gambar di atas, pegas nya dalam keadaan diam diberi gaya sesaat sehingga tertekan sejauh x cm. Maka saat mula – mula simpangan pegas nya ialah 0, maka kita harus menggunakan fungsi sinus. Jika keadaan awal pegas nya kita tekan, lalu kemudian kita lepaskan, maka pada keadaan awal simpangan nya ialah x cm, maka kita harus menggunakan fungsi cosinus.



B. Resonansi Resonansi sebuah benda akan terjadi jika benda tersebut memiliki frekuensi sama dengan benda yang sedang bergetar. Gejala ikut bergetarnya suatu benda karena getaran benda lain disebut resonansi. Dalam kehidupan sehari-hari, resonansi memegang peranan sangat penting. Suara dawai gitar dan beruk (sejenis kera) terdengar keras karena adanya peristiwa resonansi.



Gambar di atas dua buah garpu tala yang mempunyai frekuensi sama diletakkan pada kotak yang diberi kotak udara. Jika garpu tala kemudian digetarkan dengan cara dipukul dengan alat pemukul dan dibiarkan bergetar beberapa saat kemudian dipegang hingga berhenti bergetar, ternyata garpu tala B yang didekatnya terlihat masih bergetar. Hal tersebut bisa terjadi karena getaran yang dihasilkan oleh garpu tala A merambat di udara dan menggetarkan garpu tala B. Peristiwa itu disebut resonansi. Tetapi sekitar frekuensi garpu tala B tidak sama dengan frekuensi garpu tala A, maka garpu tala B tidak akan bergetar. Jadi, dapat disimpulkan resonansi adalah ikut bergetarnya suatu sumber bunyi akibat sumber bunyi yang lain. Syarat terjadinya resonansi adalah frekuensi sumber-sumber bunyi tersebut sama. Akibat resonansi yaitu dapat memperkuat bunyi aslinya. Beberapa alat yang dapat menunjukkan peristiwa resonansi antara lain sebagai berikut



Resonansi Pada Beban Yang Digantung Dengan Tali



Tiga buah batu yang digantung dengan benang  Pada saat beban A diayun ternyata beban B ikut berayun, beban C diam.  Pada saat beban B diayun ternyata beban A ikut berayun, beban C diam.  Pada saat beban C diayun beban A diam dan beban B diam. Maka pada beban yang digantung dengan tali dapat diambil kesimpulan agar dapat terjadi resonansi panjang tali penggantung harus sama. Resonansi Kolom Udara Jika garpu tala dengan frekuensi tertentu dibunyikan di atas kolom udara, kemudian kolom udara digerakkan naik turun, maka suatu saat terdengar bunyi yang lebih keras dari bunyi aslinya secara berulang-ulang. Pada saat terdengar bunyi yang keras dari bunyi aslinya tersebut dikatakan dalam kolom udara terjadi peristiwa resonansi.  



Pada saat terjadi perkerasan pertama dikatakan terjadi resonansi I. Pada saat terjadi perkerasan kedua dikatakan terjadi resonansi II.



Resonansi Kolom Udara Pada saat terjadi perkerasan ketiga dikatakan terjadi resonansi III dan seterusnya  



Resonansi I syaratnya jika L = 1/4 λ Resonansi IIsyaratnya jika L = 3/4 λ







Resonansi III syaratnya jika L =5/4 λ



Keterangan: L adalah panjang kolom udara di atas permukaan air. λ adalah panjang gelombang bunyi yang terbentuk. Dengan percobaan resonansi pada kolom udara tersebut dapat ditentukan kecepatan bunyi di udara pada saat itu dengan menggunakan persamaan : V=λ.f Dimana : v adalah kecepatan bunyi (dalam m/detik) λ adalah panjang gelombang (dalam meter) f adalah frekuensi sumber bunyi (dalam Hz) Jika getaran yang didengar lebih kuat, ini menunjukkan adanya resonansi dari udara di dalam tabung. Dengan demikian adanya resonansi bunyi, mengakibatkan bunyi asli menjadi lebih keras. Pada alat-alat seperti gitar, biola, kentongan, beduk, dan lain-lain diberi kotak yang berisi udara. Hal ini dimaksudkan karena udara mudah beresonansi maka bunyi yang dihasilkan oleh alat-alat tersebut menjadi lebih keras.



Resonansi Selaput Tipis Bagian yang sangat penting pada telinga kita dalah gendang pendengaran. Bagaimana jika gendang pendengaran kita rusak? Selaput gendang sangat mudah beresonansi. Jika ada bunyi dari luar yang masuk lewat lubang telinga maka selaput gendang pendengaran akan bergetar. Dengan adanya getaran ini, terjadilah resonansi. Akibat resonansi, kita dapat mendengar bunyi-bunyi di sekitar kita. Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa syarat terjadinya resonansi adalah : a. frekuensinya sama; b. ada selaput tipis; c. ada ruang udara yang panjangnya sama dengan bilangan ganjil 1/4 kali panjang gelombang. Resonansi Dapat Memperkuat Bunyi Asli Bunyi yang dihasilkan garpu tala sebenarnya tidak terlalu keras. Namun, ketika terjadi resonansi dengan kolom udara, suara garpu tala menjadi cukup nyaring terdengar. Di sekitar selaput suara manusia terdapat udara. Ketika selaput suara bergetar, udara ini akan ikut bergetar. Getaran udara ini akan mengakibatkan suara manusia terdengar nyaring.



Kerugian Akibat Resonansi Tidak selamanya resonansi menguntungkan. Bunyi ledakan bom yang sangat keras dapat menimbulkan getaran yang dapat meruntuhkan gedung-gedung. Getaran kereta api yang lewat menyebabkan bagianbagian rumah yang ada di pinggir rel ikut bergetar. Jika hal ini terjadi terus-menerus dan dalam waktu yang lama maka rumah akan cepat rusak karena proses resonansi.



Referensi : Intersolusi, Tim. 2014. Tetralogi Saintek SMA . Solo : Genta Publisher https://rumus.co.id/osilasi-dan-contoh-soal/#! http://fisikazone.com/resonansi/