Daftar isi
Pengertian Gerak Harmonik Sederhana
Beberapa benda di dunia ini dapat bergerak kesana kemari karena adanya gaya. Saat benda tersebut bergerak di garis yang sama, maka benda tersebut sedang mengalami gerak harmonik sederhana. Suatu gerak dapat disebut gerak harmonik sederhana apabila sebuah benda bergerak maju mundur dalam posisi kesetimbangan yang stabil dibawah pengaruh gaya pemulihan sebanding dengan perpindahannya.
Contoh gerak yang sering dilihat adalah gerak periodik. Gerak periodik merupakan gerak berulang dalam selang waktu yang sama. Partikel benda yang melakukan rangkaian gerak yang sama secara berulang kali dalam gerakan periodik dan osilasi disebut gerak harmonik sederhana.
Gerak harmonik sederhana berbeda dengan gerak periodik. Hal ini disebabkan karena :
- Gerak harmonik sederhana membuat perpindahan benda berlawanan arah dengan gaya pemulih sedangkan gerak periodik membuat perpindahan benda mungkin atau mungkin tidak dalam arah gaya pemulih.
- Gerak harmonik sederhana selali berosilasi sedangkan gerak periodik mungkin atau mungkin tidak berosilasi.
Gerak harmonik sederhana mewajibkan bendanya untuk bergerak di sepanjang garis yang sama. Gaya yang diberikan menuju posisi setimbang disebut gaya pemulih. Gaya pemulih yang diberikan haruslah berlawanan dengan arah perpindahan benda pada gerak harmonik sederhana. Semua gerak harmonik sederhana memiliki sifat periodek, tapi tidak semua gerak periodikt termasuk dalam gerak harmonik sederhana.
Beberapa istilah yang perlu anda ketahui dalam gerak harmonik sederhana adalah :
- Amplitudo, merupakan perpindahan maksimum partikel dari posisi setimbang dan arahnya selalu menjauhi posisi rata-rata atau keseimbangan.
- Periode, merupakan waktu yang diperlukan sebuah partikel untuk melakukan satu getaran
- Frekuensi, merupakan jumlah getaran yang dilakukan partikel per satu satuan waktu (umumnya menggunakan hertz atau rps)
- Fase, merupakan keadaan osilasi dan besar serta arah perpindahan partikel mewakili fase
Contoh Gerak Harmonik Sederhana
Ada banyak contoh gerak harmonik sederhana yang dapat anda temukan sehari-hari. Berikut adalah beberapa contoh gerak harmonik sederhana.
1. Ayunan
Ayunan yang sering anda temukan di taman merupakan salah satu contoh gerak harmonik sederhana. Gerakan bolak balik yang berulang dari ayunan dapat disebut gerak harmonik sederhana karena melawan gaya pemulih.
Anak yang duduk diatas ayunan mengalami gaya yang bekerja, dimana berbanding lurus dengan perpindahan dan diarahkan ke posisi setimbang. Anak akan bergerak bolak-balik, berulang, dan menimbulkan gerak harmonik sederhana.
2. Alat Musik
Saat seseorang memetik senar pada alat musik, maka akan dihasilkan sebuah getaran dan suara yang didengar telinga manusia sebagai musik. Senar yang dipetik akan bergerak pada jarak tertentu sesuai dengan besar gaya petikan yang diberikan. Setelah beberap lama, senar akan kembali ke titik awalnya dan menempuh jarak yang hampir sama ke arah berlawanan.
Energi getaran dari senar dihamburkan dalam ruang dalam gitar dan membentuk suara. Amplitudo yang dihasilkan akan berkurang secara bertahap dan volume suara akan memudar hingga terdiam kembali.
3. Proses Pendengaran
Proses pendengaran tidak mungkin terjadi tanpa adanya gerakan harmoni sederhana. Gelombang suara akan ditangkap oleh daun telinga dan masuk ke gendang telinga. Gendang telinga yang mendapatkan suara akan mengalami getaran. Getaran itulah yang akan diteruskan ke otak sehingga getaran dapat diterjemahkan menjadi suara yang kita pahami.
4. Pendulum Jam
Pendulum jam bergerak ke sana kemari secara teratur. Jika sebuah bandul sederhana ditarik dari posisi kesetimbangannya dan kemudian dilepas, bandul tersebut akan berayun dalam bidang vertikal dibawah pengaruh gaya gravitasi.
Pendulum hampir mirip dengan bandul sederhana. Pendulum akan mulai terombang-ambing tentang posisinya yang rata. Gerakan ini disebut sebagai osilasi dan tergolong dalam gerak harmonik sederhana.
5. Bungee Jumping
Bungee Jumping merupakan salah satu kegiatan olahraga ekstrim, dimana seseorang yang badannya telah diikat akan jatuh dari ketinggian tertentu. Karet elastis panjang akan diikatkan pada pergelangan kaki orang tersebut sebelum melompat.
Walaupun susah untuk diperhatikan, namun pelaku bungee jumping sebenarnya melakukan gerakan osilasi ke bawah dan ke atas dan menjalani gerak harmonik sederhana. Hal ini disebabkan karena elastisita dari kabel bungee sehingga menyebabkan gerakan vertikal dengan ketinggian yang menurun.
6. Shock Pegas Mobil
Sistem suspensi mobil mengandung pegas untuk menahan guncangan. Pegas memiliki sifat yang elastis sehingga setiap kali ada benturan, pegas akan tertekan dan mengakibatkan naiknya roda mobik tanpa menaikan badan mobil. Kondisi tersebut juga terjadi saat pergas mengembang dan menyebabkan roda turun tanpa menjatuhkan kerangka mobil diatasnya.
Pegas atau shocker di roda mobil atau motor berfungsi untuk memastikan penumpang di atasnya aman. Jika mobil menabrak jalan yang bergelombang. pegas atau shocker akan meredam kejut tersebut sehingga orang diatasnya tidak akan merasakan goncangan yang terlalu berlebihan.
Pada pegas atau shocker yang bergerak ada muncul gaya harmonik sederhana. Hal ini disebabkan karena gaya pemulihan pada pegas akan mendorong roda mobil kembali ke tempatnya. Walaupun gerakan redaman ini akan berkurang selama periode waktu tertentu, gerak ini masih disebut gerak harmonik sederhana.
7. Cradle
Cradle merupakan keranjang bayi yang dapat bergerak di tempat sehingga bayi merasa seperti di ayun. Gerakan maju mundur buaian ini disebabkan oleh satu dorongan ke sana dan dipertahankan dengan prinsip gerak harmonik sederhana.