Daftar isi
Salah satu materi dalam mata pelajaran IPA pada tingkat pendidikan SMP adalah getaran dan gelombang. Pembahasan kali ini akan difokuskan pada getaran, meliputi apa yang dimaksud dengan getaran, apa saja jenis-jenis getaran, rumus yang dipakai pada getara, dan contoh soal tentang getaran.
Apa yang dimaksud dengan Getaran?
Getaran didefinisikan sebagai gerakan bolak-balik secara berkala dari suatu benda pada titik keseimbangan. Karena gerakan bolak-balik ini melalui titik seimbang maka gerakan yang dilakukan terjadi secara teratur.
Berdasarkan keteraturan inilah getaran juga dikenal dengan nama gerak periodik. Getaran yang terjadi pada suatu benda berbanding lurus dengan energi yang diberikan. Ketika energi yang diberikan besar maka getaran yang terjadi akan semakin kuat.
Ketika suatu benda bergerak dalam satu kali gerakan bolak-balik maka benda itu disebut melakukan satu kali getaran. Ada dua syarat terjadinya getaran yaitu benda mengalami kondisi diam jika tidak ada gaya gerak, dan jarak simpangan terjauh ketika terjadi gerakan bolak-balik selalu sama jika diukur dari titik tengah.
Jenis Getaran
Berdasarkan jenis getarannya, maka dikenal dua jenis getara yaitu getaran bebas dan getaran paksa.
Getaran Bebas
Suatu getaran disebut dengan getaran bebas jika sistem mekanis dimulai dengan gaya awal yang ada pada sistem itu sendiri lalu dibiarkan bergetar secara bebas.
Pada getaran bebas, frekuensi yang dihasilkan akan bersifat natural. Hal ini karena adanya sifat dinamika dari distribusi massa dan kekuatan yang menghasilkan getaran. Getaran bebas terjadi pada gerakan bandul yang ditarik dan dilepaskan hingga bergerak bebas.
Getaran Paksa
Berbeda dengan getaran bebas, getaran paksa memuat uatu gaya luar yang sengaja diciptakan untuk memunculkan getaran pada sistem. Contoh dari getara paksa adalah rumah yang roboh ketika terjadi gempa bumi.
Getaran yang terjadi pada benda disederhanakan pada dua jenis getaran yaitu getaran pada bandul dan getaran pada pegas.
Getaran pada Bandul
Gerakan pada bandul akan menimbulkan getaran. Hal ini karena bandul akan bergerak bolak-balik pada titik keseimbangan tertentu. Perhatikan gambar berikut.
Pada gambar di atas, ketika bandul bergerak dari posisi A – B – C – B – A maka gerakan itu dihitung sebagai satu kali getaran. Titik mulai bandul bergerak bisa dimulai dari titik manapun, misal dari titik C maka satu kali getaran ketika bandul itu bergerak dari C – B – A – B – C.
Getaran pada Pegas
Jenis getaran yang kedua yaitu getaran pada pegas yang diberikan beban. Penentuan satu kali getaran dari gerakan beban pada pegas tidak berbeda jauh dengan getaran pada bandul. Perhatikan gambar berikut.
Pada pegas seperti pada gambar di atas, satu kali getaran dapat dinyatakan dengan gerakan beban dari B – A – C – A – B. Atau jika getaran dimulai dari titik C maka satu kali getaran ketika bandul itu bergerak dari C – A – B – A – C.
Parameter Getaran
Parameter getaran meliputi amplitudo, frekuensi, dan periode.
Amplitudo
Amplitudo diartikan sebagai simpangan terjauh dari titik keseimbangan. Sedangkan simpangan merupakan jarak benda terhadap titik keseimbangannya. Dengan kata lain amplitudo dapat diartikan sebagai jarak terjauh benda terhadap titik keseimbangannya.
Perhatikan gambar getaran pada bandul di atas. Titik keseimbangan pada bandul tersebut adalah titik B, maka amplitudonya adalah BA dan BC. Sedangkan untuk getaran pada pegas, titik keseimbangannya adalah titik A dan amplitudonya adalah AB atau AC.
Pada gerakan bandul dan pegas, semakin lama gerakannya akan semakin melemah. Sehingga amplitudo yang dihitung dari getaran bandul dan pegas adalah getaran pertama karena mempunyai simpangan terjauh dibandingkan dengan simpangan-simpangan berikutnya.
Frekuensi
Banyaknya getaran dalam satu detik dinyatakan sebagai frekuensi, dan disimbolkan dengan f. Satuan yang digunakan untuk frekuensi sesuai dengan Sistem Internasional adalah Hertz (Hz). Rumus frekuensi getaran dinyatakan sebagai berikut.
dengan f adalah frekuensi (Hz), n adalah jumlah getaran, dan t adalah waktu (s). Secara khusus pada ayunan atau bandul yang digantung, jika panjang benang penggantung diperhitungkan maka frekuensi getaran dinyatakan sebagai berikut
dengan f adalah frekuensi (Hz), g adalah percepatan gravitasi (m/s2), L adalah panjang tali/benang (m), dan π = 3,14.
Periode
Ketika suatu benda melakukan satu kali getaran maka akan membutuhkan waktu. Waktu inilah yang disebut dengan periode, dan disimbolkan dengan T. Satuan yang digunakan untuk periode sesuai dengan Sistem Internasional adalah s (second). Rumus periode getaran dinyatakan sebagai berikut.
dengan T adalah periode getaran (s), dan f adalah frekuensi (Hz). Periode dan frekuensi memiliki hubungan satu sama lain, dan dapat dinyatakan dalam persamaan berikut.
Contoh Soal Getaran
1. Jika sebuah bandul digerakkan selama 1 menit dan menghasilkan 40 getaran, maka berapa periode getaran tersebut?
Jawab:
Pada soal diketahui informasi sebagai berikut.
t = 1 menit = 60 s
n = 40 getaran
Maka periode getaran tersebut adalah
Jadi, periode getaran tersebut adalah 1,5 s.
2. Sebuah benda membuat 4800 getaran dalam dua menit. Tentukan frekuensi dan periode getaran tersebut!
Jawab:
Berdasarkan soal diperoleh informasi sebagai berikut.
t = 2 menit = 2 x 60 = 120 s
n = 4800 getaran
Maka frekuensi getaran tersebut adalah
Berdasarkan nilai frekuensi yang diperoleh maka periode getaran adalah
Jadi, frekuensi getaran tersebut adalah 30 Hz dan periode getaran tersebut adalah 0,025 s.