Pembahasan soal getaran harmonis sederhana

loading...

Pembahasan soal getaran harmonis sederhana

Dibawah ini adalah pembahasan soal getaran harmonis sederhana. Mudah-mudahan pembahasan soal ini dapat bermanfaat buat siapa saja yang membutuhkan, terutama siswa yang kesulitan mempelajari fisika. Pembahasan soal ini dapat dijadikan bahan belajar dalam menghadapi ulangan harian, Ulangan tengah semester, Ulangan akhir semester, Ulangan kenaikan kelas, dan ujian lainnya. Langsung saja bisa disimak pembahasan soalnya dibawah ini.

Nomor 1
Bandul bermassa 250 gram digantungkan pada tali sepanjang 20 cm. Bandul disimpangkan sejauh 4 cm dari titik seimbangnya, kemudian dilepaskan. Apabila percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s2, gaya pemulih yang bekerja pada bandul adalah...
A. 0,49 N
B. 0,98 N
C. 1,38 N
D. 2,45 N
E. 4,90 N

Pembahasan
Diketahui
m = 250 g = 0,25 kg
L = 20 cm = 0,2 m
A = 4 cm = 0,04 m
g = 9,8 m/s2
Ditanya: F
Untuk menghitung gaya pemulih pada bandul gunakan
F = m . g . sin θ
F = 0,25 kg . 9,8 m/s2 . (A / L)
F = 2,45 N . (0,04 m / 0,2 m) = 0,49 N
Jawaban: A

Nomor 2
Sebuah ayunan bergetar dengan periode 1,5 sekon. Apabila amplitudo ayunan sebesar 10 cm, simpangan ayunan setelah bergetar selama 4 sekon adalah...
A. 5,0 cm
B. 5 √2 cm
C. 5 √3 cm
D. 10 cm
E. 10 √3 cm

Pembahasan
Diketahui
T = 1,5 s
A = 10 cm
t = 4 s
Ditanya: y = ....
Jawab:
y = A sin ωt
y = A sin (2π/T) . t
y = 10 sin (2π/1,5) . 4
y = 10 sin (16/3)π = 0,1 sin (16/3) . 180o
y = 10 sin 960o
y = 10 . 1/2 √3 cm = 5√3 cm
Jawaban: C

Nomor 3
Persamaan gerak harmonik sederhana sebuah benda Y = 0,10 sin 20πt. Besarnya frekuensi benda itu adalah...
A. 0,1 Hz
B. 1,0 Hz
C. 10 Hz
D. 20 Hz
E. 200 Hz

Pembahasan
Diketahui:
A = 0,10
ω = 20π
Ditanya: f = ...
Jawab:
ω = 2π. f
f = ω / 2π = 20π / 2π = 10 Hz
Jawaban: C

Nomor 4
Sebuah partikel bergetar harmonik dengan periode 0,2 s dan amplitudo 4 cm. Kecepatan maksimum partikel sebesar...
A. 8π  cm/s
B. 20 cm/s
C. 20π  cm/s
D. 40 cm/s
E. 40π  cm/s

Pembahasan
Kecepatan maksimum getaran harmonis Vm = A . ω
Vm = A . ω = A . (2π/T) = 4 cm . (2π/0,2 s) = 40π cm/s
Jawaban: E

Nomor 5
Sebuah ayunan sederhana, panjang tali 100 cm, massa 100 gram, percepatan gravitasi 10 m/s2. Kedudukan tertinggi adalah 20 cm dari titik terendah. Maka kecepatan berayunnya dari titik terendah adalah...
A. 40 m/s
B. 20 m/s
C. 4 m/s
D. 2 m/s
E. 0,2 m/s

Pembahasan
Menghitung kecepatan bandul dititik terendah menggunakan persamaan glbb.
v = √2 . g . h = √(2 . 10 m/s2 . 0,2 m) = 2 m/s
Jawaban: D

Nomor 6
Sebuah benda melakukan gerak harmonik dengan persamaan y = 20 sin (10πt + π/6), y dalam cm dan t dalam sekon. Kecepatan partikel saat t = 2 s sebesar....
A. π m/s
B. π √2 m/s
C. π √3 m/s
D. 2 m/s
E. 2π √3 m/s

Pembahasan:
Kecepatan partikel getaran harmonis dirumuskan dengan:
v = A . ω cos (ωt + θ0)
v = 20 . 10π cos (10π . 2 + π/6)
v = 200 π cos (π/6) = 200π . 1/2 √3 = 100 π . √3 cm/s = π√3 m/s
Jawaban: C

Nomor 7
Suatu osilator harmonik bergetar dengan persamaan y = 4 sin 6 t, dengan y dalam cm dan t dalam sekon. Percepatan maksimum getaran tersebut adalah...
A. 0,24 m/s2
B. 0,36 m/s2
C. 0,72 m/s2
D. 0,96 m/s2
E. 1,44 m/s2

Pembahasan
am  = - A . ω2 =  - 4 . 62 cm/s2 = 144 cm/s2 = 1,44 m/s2
Jawaban: E

Nomor 8
Seorang anak bermain ayunan dengan tali penggantung sepanjang 2,45 m. Apabila percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s2, periode ayunan sebesar....
A. π / 2 s
B. π s
C. 1,5 π s
D. 2π s
E. 3 π s

Pembahasan
T = 2π √(L/g) = 2π √(2,45 m/ 9,8 m/s2) = 2π . 0,5 s = π s
Jawaban: B

Nomor 9
Sebuah benda bermassa 50 gram digetarkan dengan persamaan y = 0,1 sin 100t, dengan y dalam meter dan t dalam sekon. Energi total yang dimiliki benda sebesar ...
A. 1,0 joule
B. 1,5 joule
C. 2,0 joule
D. 2,5 joule
E. 5,0 joule

Pembahasan
Enegi total getaran harmonik adalah sebagai berikut:
E = 1/2 m . ω2 . A2 = 1/2 . 0,05 . 1002 . 0,12 =  2,5 joule
Jawaban: D

Nomor 10
Sebuah pegas sepanjang 20 cm digantung vertikal. Ketika diberi beban 400 gram, panjang pegas menjadi 22,45 cm. Ketika beban ditarik kebawah sejauh 10 cm dan dilepaskan, pegas bergetar dengan frekuensi sebesar ...(g = 9,8 m/s2).
A. 5 Hz
B. 5/π Hz
C. 10 Hz
D. 10/π  Hz
E. 15/π Hz

Pembahasan:
Hitung terlebih dahulu konstanta pegas k
k = F/x = m . g / x = (0,4 kg . 9,8 m/s2) / 0,0245 m = 160 N/m
Menghitung frekuensi pegas
f = 1/2π . √(k/m) = 1/2π . √(160/0,4) = 1/2π . 20 = 10/π Hz
Jawaban: D

loading...
Ditulis oleh: Admin Pembahasan Contoh Soal Updated at : Sunday, August 30, 2015