Latihan Fisika Kelas X Periode Gerak Harmonik Sederhana (GHS)
# 10
Pilgan

Perhatikan gambar berikut.

Pegas 1 (k1=2k_1=2 N/m), pegas 2 (k2=8k_2=8 N/m), dan pegas 3 (k3=8k_3=8 N/m) disusun secara seri-paralel seperti pada gambar. Susunan pegas tersebut kemudian diberi beban bermassa 1 kg lalu ditarik dan dilepaskan, sehingga bergetar secara harmonik. Jika gg = 10 m/s2, maka besar frekuensi getaran sistem pegas tersebut adalah ... Hz

A

13π\frac{1}{3\pi}

B

23π\frac{2}{3\pi}

C

1π\frac{1}{\pi}

D

2π3\frac{2\pi}{3}

E

3π2\frac{3\pi}{2}

Pembahasan:

Diketahui:

Gambar rangkaian sistem pegas.

Konstanta pegas 1 k1=2k_1=2 N/m

Konstanta pegas 2 k2=8k_2=8 N/m

Konstanta pegas 3 k3=8k_3=8 N/m

Massa beban rangkaian pegas mm = 1 kg

Percepatan gravitasi gg = 10 m/s2

Ditanya:

Frekuensi pegas f=f=?

Jawab:

Frekuensi merupakan banyaknya getaran yang terjadi setiap satuan waktu. Pada pegas, besarnya frekuensi dapat dicari melalui persamaan berikut.

f=12πkmf=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k}{m}} 

Dimana kk merupakan konstanta pegas dan mm merupakan massa beban. Pada kasus ini, konstanta pegas yang digunakan merupakan konstanta pegas total dari rangkaian.

Mula-mula menghitung konstanta pegas pengganti dari pegas 2 dan 3 yang disusun paralel sebagai berikut.

kp=k2+k3k_{\text{p}}=k_2+k_3

kp=8+8k_{\text{p}}=8+8

kp=16k_{\text{p}}=16 N/m

Selanjutnya menghitung konstanta pegas total dari pegas pengganti paralel dan pegas 1 yang disusun seri sebagai berikut.

1ks=1ktotal=1k1+1kp\frac{1}{k_{\text{s}}}=\frac{1}{k_{\text{total}}}=\frac{1}{k_1}+\frac{1}{k_{\text{p}}}

1ktotal=12+116\frac{1}{k_{\text{total}}}=\frac{1}{2}+\frac{1}{16}

1ktotal=8+116\frac{1}{k_{\text{total}}}=\frac{8+1}{16}

1ktotal=916\frac{1}{k_{\text{total}}}=\frac{9}{16}

ktotal=169k_{\text{total}}=\frac{16}{9}

Sehingga, frekuensi getaran sistem pegas dapat dihitung sebagai berikut.

f=12πkmf=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k}{m}}

f=12π(169)1f=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{\left(\frac{16}{9}\right)}{1}}

f=12π(169)f=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\left(\frac{16}{9}\right)}

f=12π(43)f=\frac{1}{2\pi}\left(\frac{4}{3}\right)

f=23πf=\frac{2}{3\pi}

f=23πf=\frac{2}{3\pi} Hz

Jadi, besar frekuensi getaran sistem pegas tersebut adalah 23π\frac{2}{3\pi} Hz.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10