Kumpulan soal Getaran Harmonis Sederhana HOTS dan Pembahasannya – Getaran harmonis sederhana (GHS) adalah jenis gerak osilasi atau getaran di mana gaya pemulih yang bekerja pada benda selalu sebanding dan berlawanan arah dengan simpangan benda dari posisi keseimbangannya. Getaran ini terjadi dalam pola berulang yang disebut periodik dan dicirikan oleh gerak bolak-balik di sekitar titik keseimbangan.
Baca juga: Materi Getaran Harmonis Sederhana dan Latihan Soal
Kumpulan soal Getaran Harmonis Sederhana HOTS dan Pembahasannya
Berikut ini adalah kumpulan soal getaran harmonis sederhana dan pembahasannya:
Soal 1: Sebuah benda melakukan getaran harmonik sederhana dengan amplitudo A. Ketika kecepatan benda besarnya 1/4 Vmaks, berapakah besarnya simpangannya?
Pembasahasan soal 1
Untuk menyelesaikan soal ini, kita bisa menggunakan konsep kecepatan pada gerak harmonik sederhana.
Kecepatan v pada gerak harmonik sederhana diberikan oleh persamaan:
Kecepatan maksimum (vmaks terjadi ketika simpangan x=0, sehingga:
Diketahui bahwa kecepatan benda adalah 1/4 dari kvmaks, sehingga:
Substitusikan persamaan v ke dalam persamaan kecepatan:
Sederhanakan persamaan dengan menghilangkan ω di kedua sisi:
Kuadratkan kedua sisi untuk menghilangkan akar kuadrat:
Pindahkan semua suku yang mengandung x2 ke satu sisi:
Ambil akar kuadrat kedua sisi:
Soal 2: Sebuah pegas yang digantungkan vertikal meregang sepanjang 6 cm jika diberi beban 30 gram. Anggap percepatan gravitasi bumi 10 m/s2. Jika massa beban diganti menjadi 50 gram, kemudian sistem pegas ini digetarkan dengan simpangan kecil, tentukan besarnya periode getarannya!
Soal 3: Pegas dengan konstanta pegas 100 N/m, salah satu ujungnya terikat dan ujung lainnya diberi beban 400 gram. Beban ditarik kemudian dilepas sehingga sistem berosilasi. Tentukan besarnya frekuensi osilasi sistem tersebut!
Soal 4: Frekuensi getaran yang massanya m oleh pegas yang berkonstanta pegas k sama dengan frekuensi ayunan bandul yang panjang talinya l di tempat yang percepatan gravitasinya g yang dinyatakan dalam g, k, dan l. Tentukan besarnya massa benda tersebut!
