Energi Potensial, Kinetik, Mekanik Bandul dan Pegas ǀ Pengertian, Persamaan (Rumus), & Analisis Gambar

Pada gerak harmonis sederhana dari sebuah pegas dan bandul (pendulum), kita juga dapat mengidentifikasi energinya pada tiap titik. Kita akan membahas lagi terkait energi potensial, kinetik, dan mekanik, khususnya pada getaran (osilasi) pegas dan bandul. Berikut pengertian, penurunan persamaan (rumus), dan analisis gambarnya.

Energi potensial adalah energi yang dimiliki sistem karena memiliki potensi bergerak, sedangkan energi kinetik adalah energi yang dimiliki sistem karena kecepatannya.

Energi potensial selalu memerlukan acuan. Jika gerak jatuh bebas, maka acuannya adalah permukaan bumi. Jika gerak bandul dan pegas maka acuannya adalah titik setimbangnya.

Baca sebelumnya :

Osilasi (Getaran) Pegas Horisontal & Vertikal ǀ Penjelasan & Penurunan Persamaan (Rumus)

Energi Potensial Pegas & Energi Kinetik Pegas ǀ Pengertian, Persamaan, dan Grafik Energi

ENERGI POTENSIAL DAN ENERGI KINETIK

Energi potensial pada osilator harmonik sederhana akan bernilai maksimal saat balok atau bandul bermassa berada pada posisi x = +A atau –A (amplitudo). Pada pegas horisontal, kita akan menggunakan lambang x untuk simpangan. Sedangkan pada pegas vertikal dan bandul, kita sering menjumpai simbol y untuk simpangan.

Energi kinetik pada osilator harmonik sederhana akan bernilai maksimal saat kecepatan balok maksimal atau x = 0. Semakin besar massa, maka kecepatan juga akan berkurang.

Energi mekanik total pada osilator harmonik adalah jumlah dari energi kinetik dan energi potensial-nya atau berbanding lurus dengan konstanta gerak dan kuadrat amplitudonya.

Berikut persamaan energi potensial, energi kinetik, dan energi mekanik pada osilator harmonik sederhana.

Gambar 1.1. Persamaan (Rumus) Energi Kinetik, Energi Potensial, dan Energi Mekanik Pegas dan Bandul sebagai Osilator Harmonik Sederhana
-klik gambar untuk melihat lebih baik-

Pada saat vmaksimal, energi kinetik akan bernilai maksimal, sedangkan energi potensialnya nol. Sehingga, nilai energi kinetiknya akan sama dengan energi mekaniknya. Kita dapat melihatnya pada persamaan (jika v_maks) dan persamaan lima.

Pada saat x_maks = amplitudo, energi potensial akan bernilai maksimal, sedangkan energi kinetinya nol. Sehingga, nilai energi potensialnya akan sama dengan energi mekaniknya. Kita dapat melihat pada persamaan (jika x_maks) dan persamaan lima.

Ingat! k = konstanta gerak. Nilai k pada bandul k = ω².m, nilai k pada pegas adalah konstanta pegas atau nilai kekakuan pegas.

IDENTIFIKASI BESARAN PADA GERAK OSILATOR HARMONIK SEDERHANA TIAP TITIK

Berikut gerak osilator harmonik dan tabel besaran.

Gambar 1.2. Gerak Bandul, Pegas, dan Tabel Identifikasi Besaran (Waktu, Simpangan, Kecepatan, Percepatan, E.Kinetik, E.Potensial)
-klik gambar untuk melihat lebih baik-

Tanda negatif dan positif hanya mengisyaratkan arah.

Pada waktu 0T, balok dan bandul berada pada di titik simpangan maksimal atau +x = amplitudo. Kecepatannya bernilai nol karena ia memulai geraknya dari posisi diam. Percepatan-nya bernilai maksimal. Energi yang dimiliki balok dan bandul pada posisi ini adalah energi.

Baca selanjutnya : Gelombang Mekanik (Transversal dan Longitudinal) ǀ Pengertian, Contoh, Analisis Gambar, dan Penerapannya

KESIMPULAN

Energi mekanik pada osilator harmonik sederhana adalah kekal (sistem terisolasi dan bebas gaya hambat medium dan gesek. Energi potensial dan energi kinetik tiap titik pada simpangan akan berubah-ubah tetapi jumlahnya akan tetap. Itulah penjelasan terkait pengertian, persamaan (rumus), dan analisis gambar pada pegas dan bandul sebagai osilator harmonik sederhana.