074: Fisika SMA: Energi Osilasi

Benda yang sedang berosilasi memiliki dua besaran yang selalu berubah-ubah, yaitu laju dan posisi. Dengan adanya laju maka benda memiliki energi kinetik \( EK = (1/2) m v^2 \). Dengan adanya perubahan posisi maka benda juga memiliki energi potensial. Dengan demikian, energi total benda yang sedang berosilasi di bawah pengaruh gaya konservatif adalah

\( EM = (1/2) m v^2 + EP \quad \quad  \quad  \quad  \quad  \quad  (74.1)\).

Bentuk \( EP \) bergantung pada jenis gaya yang bekerja: apakah gaya gravitasi atau gaya pegas atau gaya lainnya.

Bandul Matematis Sederhana

Bandul sederhana berosilasi di bawah pengaruh gaya gravitasi. Dengan demikian, energi potensial bandul memenuhi

\( EP = m g y \)

dengan \( y \) adalah ketinggian beban dari posisi terendah.

Pegas

Untuk pegas, energi potensial berbentuk

\( EP = {1 \over 2} k y^2 \)

dengan \( y \) adalah simpangan dari posisi kesetimbangan.

Ciri benda yang berosilasi adalah

Pada saat benda memiliki laju maksimum, \( v_m \), maka energi potensial nol, \( EP = 0 \). Dengan demikian \( EM = (1/2) m v_m^2 + 0 = (1/2) m v_m^2 \). Persamaan energi benda yang sedang beosilasi pada sembarang laju dan posisi adalah \( (1/2) m v_m^2  = (1/2) m v^2 + EP \)

Pada saat simpangan maksimum, laju benda nol dan energi potensial memenuhi \( (1/2) m v_m^2  = (0 + EP_m \) atau \( EP_m = (1/2) m v_m^2  \)

Gambar 74.1 adalah ilustrasi energi kinetik dan potensial bandul matematis sederhana dan pegas.

Sumber gambar fitur: youtube