Minggu, 22 September 2013

Energi mekanik gerak harmonik (FISIKA KELAS XI)

Energi mekanik gerak harmonik – Benda yang melakukan gerak harmonik sederhana memiliki energi potensial dan energi kinetik. Jumlah energi potensial dan energi kinetik disebut energi mekanik. Besarnya energi potensial adalah energi yang dimiliki gerak harmonik sederhana karena simpangannya. Secara matematis dituliskan:
Ep = ½ ky2
Karena : y = A sin (ωt) maka
Ep= ½ k A2 sin2 ωt
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda yang melakukan gerak harmonik sederhana karena kecepatannya. Secara matematis dituliskan:
Ek = ½ mv2
Ek = ½ mω2.A2 cos2 ωt
Karena mω2 = k maka
Ek = ½ k.A2.cos2 ωt
Besarnya energi mekanik adalah:
Em = Ep + Ek
= ½ k A2 sin2 ωt + ½ k.A2.cos2 ωt
= ½ k A2 (sin2 ωt + cos2 ωt)
Karena (sin2 ωt + cos2 ωt) = 1 maka
Em = = ½ k A2
Besarnya energi mekanik dari suatu benda yang melakukan gerak harmonik sederhana adalah tetap, sehingga berlaku kekekalan energi mekanik yang dapat dituliskan:
Em1= Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
½ ky12 + ½ mv12 = ½ ky22 + ½ mv22
Pada gerak harmonik sederhana, energi potensial akan minimum saat simpangannya minimum (y = 0) dan maksimum saat simpangannya maksimum (y = A). Sementara itu, energi kinetik akan minimum saat simpangan maksimum (y = A) dan maksimum saat simpangannya minimum (y = 0).
Energi potensial elastis pegas
Untuk meregangkan pegas sepanjang x diperlukan gaya sebesar F untuk menarik pegas tersebut. Energi potensial pegas adalah besarnya gaya pegas untuk meregangkan sepanjang x. Berdasarkan Hukum Hooke, dapat diketahui grafik hubungan antara gaya F dengan pertambahan panjang x seperti Gambar 3.15. Besarnya usaha merupakan luasan yang diarsir.
Grafik gaya terhadap pertambahan panjang
Ep = W = luas ΔOAB
= ½ F.x
Ep = ½ (k.x).x
Ep = ½ kx2
dengan:
Ep = energi potensial pegas ( J)
k = konstanta gaya pegas (N/m)
x = pertambahan panjang pegas (m)

Posting Lebih Baru Posting Lama Beranda

0 komentar:

Poskan Komentar