Massa simpangan sama besar dan panjang tali berbeda

Ayunan bandul sederhana dapat dibuat menggunakan sebuah bola yang diikat tali dan tergantung pada sebuah bidang tetep. Ketika ayunan bandul diayunkan akan terjadi gerakan bolak – balik melalui suatu titik keseimbangan dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan. Contoh gerak pada bandul ini termasuk dalam gerak harmonik sederhana. Banyak getaran dan lamanya waktu melakukan gerakan akan mempengaruhi besar nilai periode dan frekuensi. Periode menyatakan waktu selama terjadi satu kali getaran. Sedangkan frekuensi menyatakan banyaknya getaran dalam satu sekon. Apa saja faktor yang mempengaruhi nilai periode dan frekuensi ayunan bandul? Jawabannya dapat sobat idschool cari pada ulasan di bawah.

Gerakan pada Ayunan Bandul Sederhana

Perhatikan sebuah bandul yang diikat oleh sebuah tali. Gerakan sebuah ayunan bandul sederhana membentuk lintasan A – B – C – D – E. Titik C merupakan titik setimbang. Satu getaran dinyatakan melalui lintasan C – D – E – D – C – B – A – B – C. Simpangan pada ayunan bandul tersebut adalah C – B atau C – D. Sedangkan amplitudo ayunan bandul tersebut sama dengan lintasan C – A atau C – E.

Satu getaran dinyatakan melalui garakan dari titik awal menuju titik akhir kemudian kembali ke titik awal. Pada setiap getaran terdapat simpangan. Simpangan terjauh dari titik seimbang yang dapat dicapai oleh benda bergetar disebut amplitudo. Panjang tali (ℓ) yang digunakan sama dengan jarak ikatan bola dengan bidang tetap.

Faktor yang mempengaruhi nilai periode dan frekuensi ayunan bandul:

• Panjang tali pada bandul
• Percepatan/gaya gravitasi tempat bandul diayun

Faktor yang tidak mempengaruhi nilai periode dan frekuensi ayunan bandul:

Bagaimana faktor tersebut mempengaruhi nilai periode dan frekuensi pada ayunan bandul? Bahasan tersebut akan menjadi ulasan berikutnya.

Baca Juga: Gelombang Transversal dan Longitudinal

Periode pada Ayunan Bandul Sederhana

Periode menyatakan waktu selama terjadi satu kali getaran. Sehingga, nilai periode sama dengan perbandingan antara waktu (t) per banyaknya getaran (n). Nilai periode berkebalikan dengan frekuensi. Satuan periode dinyatakan dalam sekon. Selain itu, nilai periode juga dapat dihitung dari panjang tali dan besar gravitasi di mana tempat bandul diayun. Persamaan periode pada ayunan bandul sederhana diberikan seperti berikut.

Perhatikan bahwa persamaan nilai periode dipengaruhi oleh besar nilai panjang tali (ℓ) dan percepatan gravitasi (g). Nilai ℓ berada dalam akar sebagai pembilang. Semakin besar nilai ℓ akan membuat nilai di dalam akar menjadi besar pula. Kondisi tersebut akan membuat nilai periode otomatis menjadi besar pula. Kondisi sebaliknya akan membuat nilai periode menjadi semakin kecil.

Sedangkan nilai percepatan gravitasi (g) pada persamaan berada di dalam akar sebagai penyebut. Semakin besar nilai g akan membuat nilai di dalam akar menjadi semakin kecil. Hal ini akan membuat nilai periode menjadi semakin kecil. Kondisi sebaliknya akan membuat nilai periode semakin besar.

Kesimpulan:

• Semakin panjang tali yang digunakan: nilai periode (T) semakin besar
• Semakin pendek tali yang digunakan: nilai periode (T) semakin kecil
• Gaya gravitasi semakin besar: nilai periode (T) semakin kecil
• Gaya gravitasi semakin kecil: nilai periode (T) semakin besar

Baca Juga: Contoh Soal Getaran dan Gelombang

Frekuensi pada Ayunan Bandul Sederhana

Pengertian frekuensi pada ayunan bandul adalah banyaknya getaran dalam satu sekon. Sehingga, nilai frekuensi sama dengan perbandingan antara banyaknya getaran (n) per lamanya waktu bergetar (t). Sama seperti pada periode, nilai frekuensi berbanding terbalik dengan periode. Satuan frekuensi dinyatakan dalam Hertz (Hz). Rumus frekuensi pada ayunan bandul sederhana dinyatakan seperti persamaan berikut.

Persamaan frekuensi menandakan bahwa nilai periode dipengaruhi oleh besar nilai panjang tali (ℓ) dan percepatan gravitasi (g). Nilai ℓ berada dalam akar sebagai penyebut. Semakin besar nilai ℓ akan membuat nilai di dalam akar menjadi kecil. Kondisi tersebut akan membuat nilai frekuensi otomatis menjadi kecil pula. Kondisi sebaliknya akan membuat nilai frekuensi menjadi semakin kecil.

Nilai percepatan gravitasi (g) pada persamaan berada di dalam akar sebagai pembilang. Semakin besar nilai g akan membuat nilai di dalam akar menjadi semakin besar. Hal ini akan membuat nilai frekuensi juga menjadi semakin besar. Kondisi sebaliknya akan membuat nilai frekuensi semakin besar.

Kesimpulan:

• Semakin panjang tali yang digunakan: frekuensi (f) semakin kecil
• Semakin pendek tali yang digunakan: frekuensi (f) semakin besar
• Gaya gravitasi semakin besar: frekuensi (f) semakin besar
• Gaya gravitasi Semakin kecil: frekuensi (f) semakin kecil

Baca Juga: Faktor yang Mempengaruhi Periode dan Frekuensi Ayunan Bandul Sederhana

Contoh Soal dan Pembahasan

Soal – soal berikut dapat digunakan untuk menambah pemahaman sobat idschool. Masing – masing soal dilengkapi juga dengan pembahasan soal. Adanya pembahasan soal dapat sobat idschool gunakan untuk mengukur seberapa tepat jawaban sobat idschool. Selamat belajar!

Contoh 1 – Mengetahui Getaran pada Ayunan Bandul

Pembahasan:

Satu getaran pada gerak bandul pada soal adalah A – B – C – B – A. Informasi yang diberikan pada soal bandul bergerak dari A ke C, artinya getaran pada bandul sama dengan 0,5 getaran ( ½ getaran).

Diketahui:

• banyak getaran: n = 0,5
• waktu: t = 0,2 sekon
• Jarak dari A ke C = 10 cm

Mencari nilai frekuensi:

f = n/t
f =  0,5/0,2
f =  2,5 Hz

Mencari nilai amplitudo:

Amplitudo = jarak B – A atau B – CAmplitudo = ½ × jarak A – C

Amplitudo = ½ × 10 cm = 5 cm