020) Animasi Excel untuk Fisika: Osilasi Pegas
Pegas vertikal yang digantungi beban akan mengalami osilasi jika posisi beban disimpangkan dari posisi kesetimbangan kemudian dilepas. Posisi kesetimbangan adalah posisi ketika beban yang digantung pada pegas berada dalam kondisi diam. Panjang pegas saat ini lebih panjang daripada panjang pegas saat beban belum digantungkan.
Panjang pegas saat beban belum digantung adalah panjang setimbang tanpa beban (panjang setimbang awal). Panjang pegas saat beban digantung dan diam adalah panjang kesetimbangan dengan beban (kesetimbagan baru). Pertambahan panjang pegas dibandingkan denganh kondisi tanpa beban menghasilkan gaya Hooke yang persis sama dengan gaya gravitasi pada beban. Beban yang berayun akan bergerak bolak-balik sekitar posisi kesetimbangan yang baru, bukan sekitar posisi kesetimbangan tanpa beban (awal).
Seperti diilustrasikan pada Gambar 1. Ketika digantungi beban diam, maka panjang kesetimbangan pegas bertambah sebesar d. Pada kondisi ini terpenuhi
dengan
k adalah konstanta pegas
d adalah pertambahan panjang kesetimbangan pegas
m adalah massa beban
g adalah percepatan gravitasi
Sistem pegas seperti pada Gambar 1 akan berosilasi dengan frekuensi sudut
Karena osilasi bersifat sinusoidal maka simpangan pegas tiap saat memenuhi persamaan (3)
dengan
y adalah simpangan dari posisi kesetimbangan yang baru
A adalah amplitude simpangan
t adalah waktu
phi_0 adalah fase awal
Saya membuat program animasi sederhana untuk menvisualisasikan osilasi pegas.
File excel dapat didownload di sini
Sumber gambar fitur: ‘HDABOB.com’
