Bank Soal Fisika SMA Gaya Pemulih dan Persamaan Gerak

Diketahui:

Persamaan simpangan $y=0,2\sin\theta$

Ditanya:

Pernyataan yang benar?

Jawab:

Pada kasus ini, untuk menentukan pernyataan yang benar, masing-masing pernyataan perlu dianalisis sesuai dengan konsep.

(1) Pada benda yang bergetar secara harmonik sederhana berlaku hukum kekekalan energi mekanik, sehingga energi mekanik total sistem selalu sama setiap waktu. $\rightarrow$ pernyataan (1) salah.

(2) Berdasarkan persamaan simpangan pada soal, yaitu:

$y=0,2\sin\theta$

Dapat dilihat bahwa amplitudo gerak harmonik pegas adalah $A=0,2$ m, dan sudut fase $\theta$. Ketika $\theta=\frac{\pi}{2}$, maka persamaannya simpangannya menjadi:

$y=0,2\sin\frac{\pi}{2}$

Karena $\pi=180^{\circ}\ \rightarrow\ \sin\ \frac{\pi}{2}=1$ , maka besar simpangannya bernilai maksimum dan sama dengan amplitudonya seperti berikut.

$y=0,2\ \left(1\right)$

$y=A=0,2$

Maka, pernyataan (2) benar.

(3) Ketika $y=0$ atau berada pada titik setimbangnya pada gerak harmonik, kecepatan getaran pegas bernilai maksimum. Sedangkan ketika simpangannya $y=A$, kecepatannya bernilai minimum yaitu sama dengan nol ($v=0$). $\rightarrow$ pernyataan (3) salah.

(4) Percepatan getaran pada gerak harmonik sederhana, dirumuskan dengan persamaan berikut.

$a=-A\omega^2\sin\theta$

Karena, $y=A\sin\theta$, maka persamaannya juga dapat dituliskan menjadi:

$a=-\omega^2y$

Sehingga dapat dilihat bahwa percepatan getaran bergantung pada besar simpangan $y$. $\rightarrow$ pernyataan (4) benar.

Jadi, pernyataan berikut yang benar adalah (2) dan (4).