Soal Getaran Harmonik (Gerak Harmonis Sederhana) dan Jawaban

Contoh Soal getaran Harmonik dan Jawaban beserta Pembahasan – (Simple harmonic motion) Gerak harmonik sederhana merupakan gerak bolak – balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan

Gerak Harmonik dapat dibedakan menjadi 2 bagian :

Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Linier, misalnya penghisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa / air dalam pipa U, gerak horizontal / vertikal dari pegas, dan sebagainya.
Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Angular, misalnya gerak bandul/ bandul fisis, osilasi ayunan torsi, dan sebagainya.

Kali ini Soalkimia.com berbagi Contoh pertanyaan dan penyelesaian Getaran Harmonik yang berjumlah 10 butir untuk mengasah kemampuan siswa untuk menghadapi ulangan harian dan persiapan ujian nasional.

1 – 11 Soal Getaran Harmonik dan Pembahasannya

1. Seutas kawat berdiameter 2 cm digunakan untuk menggantungkan lampu 31,4 kg pada langit-langit kamar. Tegangan (stress) yang dialami kawat sekitar … (g=10 m/s²)

a. 0,1 kN/m²

b. 1 kN/m²

c. 10 kN/m²

d. 100 kN/m²

e. 1000 kN/m²

Pembahasan :

2. Sebuah pegas digantungkan pada langit-langit sebuah lift. Di ujung bawah pegas tergantung beban 50 g. Ketika lift diam, pertambahan panjang pegas 5 cm. Pertambahan panjang pegas jika lift bergerak ke bawah dengan percepatan 3 m/s²adalah … (g=10 m/s²)

a. 2,5 cm

b. 3,5 cm

c. 4,5 cm

d. 5,0 cm

e. 6,0 cm

Pembahasan :

Jawaban : (B)

3. Kecepatan sebuah benda yang bergerak selaras sederhana adalah …

a. Terbesar pada simpangan terbesar

b. Tetap besarnya

c. Terbesar pada simpangan terkecil

d. Tidak tergantung pada frekuensi getaran

e. Tidak tergantung pada simpangannya

Pembahasan

Jawaban : (C)

4. Sebuah benda bermassa 50 gram bergerak harmonic sederhana dengan amplitude 10 cm dan periode 0,2 s. Besar gaya yang bekerja pada system saat simpangannya setengah amplituo adalah sekitar …

a. 1,0 N

b. 2,5 N

c. 4,8 N

d. 6,9 N

e. 8,4 N

Pembahasan

Diketahui : m = 50 g = 0,05 kg
T = 2 s
A = 10 cm = 0,1 m
Ditanyakan : F pada saat Y = 0,5 A
Jawaban : (B)

5. Dua buah osilator bergetar dengan fase sama pada t=0. Frekuensi getaran 10 Hz dan 40 Hz. Setelah 5/4 sekon, kedua getaran itu berselisih sudut fase …

a. 0˚

b. 30˚

c. 45˚

d. 90˚

e. 180˚

Pembahasan :

Diketahui : t = 5/4 s
f₂= 40 Hz
f₁= 40 Hz
Ditanyakan : ∆θ
Jawab :
∆θ = θ₂ – θ₁
₌2π φ₂-2π φ₁
=2π (φ₂– φ₁)
=2π (f2t-f1t)
=2π [40(5/4) – 10(5/4)]
= 2π (50 – 12,5)
=2π (37,5)
= 75 π
= 180˚
Jawaban : (E)

Baca Juga : Soal GLB dan GLBB

6. Sebuah pegas yang panjangnya 20 cm digantungkan vertical. Kemudian ujung di bawahnya diberi beban 200 gram sehingga panjangnya bertambah 10 cm. Beban ditarik 5 cm ke bawah kemudian dilepas hingga beban bergetar harmonic. Jika g=10 m/s². Maka frekuenzi getaran adalah …

a. 0,5 Hz

b. 1,6 Hz

c. 5,0 Hz

d. 18,8 Hz

e. 62,8 Hz

Pembahasan :

Diketahui : m = 200 g = 0,2 kg
Δx = 10cm = 0,1 m
g = 10 m/s²
Ditanyakan : f
Jawaban : (C)

7. Besarnya periode suatu ayunan (bandul) sederhana bergantung pada …

(1) Panjang tali
(2) Massa benda
(3) Percepatan gravitasi
(4) Amplitudo

Pernyataan di atas yang benar adalah …

a. (1), (2), dan (3)

b. (1) dan (3)

c. (2) dan (4)

d. (4)

e. (1), (2), (3), dan (4)

Pembahasan:

T = 2π
Jadi, periode bandul bergantung pada panjang tali dan gravitasi
Jawaban : (C)

8. Sebuah benda yang diikat dengan seutas benang hanya dapat berayun dengan simpangan kecil. Supaya periode ayunannnya bertambah besar, maka:

(1) Ayunannya diberi simpangan awal yang besar

(2) Massa bendanya ditambah

(3) Ayunan diberi kecepatan awal

(4) Benang penggantungannya diperpanjang

Pernyataan di atas yang benar adalah …

a. (1), (2), dan (3)

b. (1) dan (3)

c. (2) dan (4)

d. (4)

e. (1), (2), (3), dan (4)

Pembahasan :

T = 2π
Jadi, periode pegas sebanding dengan panjang tali penggantungannya.
Jawaban : (D)

9. Diketahui modulus Young tembaga 1,1 x 10¹¹N/m^2,.Hitunglah berat badan maksimum yang boleh digantungkan pada seutas kawat tembaga yang berdiameter 10 mm, jika regangan yang terjadi tidak boleh lebih dari 0,001.

Pembahasan :

Diketahui : E = 1,1 x 10¹¹N/m²
d= 10 mm = 0,01 m
e ≤ 0,001N/m²
Ditanyakan : m

10. Kawat baja memiliki modulus Young 2 x 10¹¹N/m². Tentukanlah berat badan maksimum yang dapat digantungkan pada kawat tembaga yang berdiameter 10 mm, jika regangannya tidak boleh lebih dari 1%!

Pembahasan :

Diketahui : E = 2 x 10¹¹N/m²
d= 10 mm = 0,01 m
e ≤ 0,01N/m²

Simak Juga : Soal Gelombang Berjalan dan Stasioner

11. Suatu benda bergerak harmonik sederhana dengan amplitudo 4 cm dan frekuensi 1,5 Hz. Berapakah simpangan benda ketika kecepatannya ½ kali kecepatan maksimumnya?