15 SOAL GERAK HARMONIK SEDERHANA

Selamat datang di blog saya,

Pada kesempatan kali ini saya akan berbagi 15 buah soal GHS yang dapat dijadikan sebagai bahan untuk berlatih. Bahan ulangan harian atau bahan PR kepada peserta didik. Soal – soal yang dibagikan sengaja tidak disertai kunci atau pun pembahasannya. Semoga pengalaman berbagi ini dapat berguna buat kita semua., terima kasih.

 

Soal : 1

Gerak harmonik sederhana dinyatakan dengan persamaan y = 4 sin (0,5∏t), dengan y dalam cm dan t dalam sekon. Waktu getar dari persamaan tersebut adalah …

A.   0,5 s

B.   1,0 s

C.   2,0 s

D.  4,0 s

E.   4,5 s

 

Soal : 2

Sebuah benda melakukan gerak GHS dengan persamaan y = 5 sin (0,4∏t), y dalam cm dan t dalam sekon. Kecepatan maksimum benda itu adalah …

A.   2∏ x 10 ^{– 5} m/s

B.   2∏ x 10 ^{– 4} m/s

C.   2∏ x 10 ^{– 3} m/s

D.  2∏ x 10 ^{– 2} m/s

E.   2∏ x 10 ^{– 1} m/s

 

Soal : 3

Sebuah benda melakukan gerak GHS dengan persamaan simpangan y = 4 sin (0,1t) meter. Kecepatan benda pada saat t = 5∏ sekon adalah …. m/s.

A.   Nol

B.   0,2

C.   0,4

D.  4,0

E.   5,0

 

Soal : 4

Gerak harmonik sederhana dinyatakan oleh persamaan y = 25 sin(50∏t). Fase fari getaran tersebut adalah …

A.   5

B.   5t

C.   25

D.  25t

E.   50t

 

Soal : 5

Suatu gerak harmonik sederhana memiliki persamaan y = 0,5 sin(10t) cm. Setelah partikel bergetar selama ∏/60 sekon, simpangan dan frekuensi getarannya adalah …

A.   0,25 cm dan 5/∏ Hz

B.   0,25 cm dan 5∏ Hz

C.   0,25 cm dan ∏/5 Hz

D.  0,25 cm dan 2/∏ Hz

E.   0,25 cm dan ∏/2 Hz

Soal : 6

Sebuah benda menempuh jarak 1/2√2 amplitudo getarannya dalam waktu 2 sekon. Periodenya adalah …

A.   8 sekon

B.   10 sekon

C.   12 sekon

D.  16 sekon

E.   20 sekon

 

Soal : 7

Suatu getaran harmonik memiliki persamaan y = 2 sin (2∏t + ∏/4). Simpangan pada saat t = 0 s adalah … cm.

A.   1

B.   2√2

C.   2/√2

D.  1/√2

E.   √2/2

 

Soal : 8

Partikel bermassa m gram melakukan getaran harmonik dengan amplitudo 10 cm dan kecepatan maksimumnya adalah 100 cm/s. Lajunya akan 50 cm/s pada saat simpangannya … cm.

A.   5

B.   5√2

C.   5√3

D.  20/√2

E.   10/√2

 

Soal : 9

Sebuah partikel bergetar GHS dengan persamaan V_y = - 18∏ sin(3∏t + ∏/3). Percepatan partikel saat t = 2s adalah … m/s².

A.   - 9∏√3

B.   1/6

C.   9∏√3

D.  27∏²

E.   - 27∏²

 

Soal : 10

Partikel bergerak dengan amplitudo 2 cm. Pada jarak 1 cm dari posisi seimbangnya, kecepatan dan percepatan partikel memiliki nilai yang sama. Periodenya adalah … sekon.

A.   ∏

B.   2∏√3

C.   2∏/√3

D.  √3/∏

E.   √3/2∏

 

Soal : 11

Sebuah partikel sedang bergerak harmonik sederhana pada suatu garis lurus. Ketika jarak partikel dari titik keseimbangannya memiliki nilai 5 cm dan 5√5 cm, nilai kecepatannya masing – masing adalah √6 cm/s dan 2 cm/s. Maka amplitudo gerak harmonik ini dalam cm adalah …

A.   5√2

B.   5√3

C.   5√5

D.  5√6

E.   5√13

 

Soal : 12

Sebuah beban bermassa 0,4 kg yang digantung pada seutas pegas dengan tetapan pegas 80 N.m dibuat begerak harmonik sederhana naik – turun. Jika beban diberi simpangan awal 0,1 m dari titik kesetimbangannya, maka kelajuan benda ketika sedang bergerak melalui titik kesetimbangannya adalah … m/s.

A.   Nol

B.   1,4

C.   2,9

D.  3,4

E.   4,0

 

Soal : 13

Benda bermassa 2 kg bergetar harmonik sesuai persamaan y = 5 sin (100t + ∏/4) cm.Energi kinetik maksimumnya adalah …

A.   9 Joule

B.   16 Joule

C.   25 Joule

D.  36 Joule

E.   49 Joule

 

Soal : 14

Sebuah benda bergetar secara harmonik sebanyak 5 kali dalam waktu 5 detik dengan amplitudo 2 cm yang merupakan fungsi sinusoidal.

(1)       Simpangan benda setelah bergetar 11/12 detik adalah - √3 cm.

(2)       Sudut fase pada saat benda bergetar 11/12 detik adalah 330⁰.

(3)       Percepatan maksimum benda adalah - 8√3 ∏² cm/s².

(4)       Kecepatan getar benda pada saat 11/12 detik adalah 12∏² cm/s.

Pernyataan yang benar adalah …

A.  1, 2, dan 3

B.  1,2,3, dan 4

C.  1 dan 3

D. 2 dan 4

E.  2 saja

 

Soal : 15

Sebuah partikel menjalani GHS sepanjang suatu garis lurus. Kecepatannya memiliki nilai 0,3 m/s dan 0,2 m/s ketika jaraknya dari kedudukan seimbang masing – masing 0,1 m dan 0,2 m. Besar periode GHS tersebut adalah … sekon.

A.   ∏/5 √10

B.   2∏/ 5 √10

C.   ∏/5 √15

D.  2∏/5 √15

E.   2/5∏ √10

 

SERI 1 SOAL DAN PEMBAHASAN GJB

Soal : 

Buah kelapa dan buah mangga jatuh bersamaan dari ketinggian 

h₁ dan h₂. Bila h₁ : h₂ = 2 : 1, maka perbandingan waktu 

jatuh antara buah kelapa dengan buah mangga adalah …

A.    1 : 2                     D. 2 : 1

B.    1 : 2√2                 E. 2√2 : 1

C.    √2 : 1

 

Pembahasan :

 

masing – masing buah kelapa dan buah mangga memiliki 

kecepatan awal v₀ = 0. Dan perbandingan ketinggian keduanya 

h₁ : h₂ = 2 : 1.

 

 

 

 

 

Kunci : C

C. Analisis Kuantitatif Masalah Dinamika Partikel

Daftar Isi : 

1. Untuk Bidang Datar
2. Untuk Bidang miring 
3. Untuk Bidang vertikal
4. Dua benda terhubung dengan tali

Untuk menganalisis masalah dinamika, sebaiknya anda 

mengikuti langkah – langkah sbb :

1. Anda diwajibkan memahami trend (kecenderungan) 

    benda. Apakah benda diam atau bergerak. Gerak benda 

    yang dimaksud, apakah bergerak naik atau bergerak turun. 

    Trend benda dapat kita dapatin dari soal yang akan diselesai

    kan.

2. Pilahkan benda dengan partikel, sebab jika massa benda tidak 

    dapat diabaikan. Sedangkan massa partikel dapat diabaikan.

3. Gambarkan semua gaya yang bekerja baik pada benda 

    maupun partikel. Dengan mempertimbangkan posisi benda, 

    pada bidang datar atau miring atau bahkan pada bidang 

    vertikal.

4. Untuk mengurangi kesalahan, sebaiknya anda dalam 

    menggambarkan gaya- gaya yang bekerja harus 

    dialkukan secara berurutan. Biasakan menggambar 

    gaya – gaya yang bekerja dimulai dari gaya berat (w), 

    lalu gaya normal (N) benda terhadap bidangnya.

5. Setelah menggambar gaya berat dan gaya normal, 

    lanjutkan menggambarkan gaya trend benda. 

    Apakah trend benda diam atau bergerak.

6. Dalam menggambarkan gaya trend benda, apakah trend 

    bendanya turun atau trend bendanya naik. Pertimbangkan 

    bidang benda, apakah mengandung sudut trigonometri. 

    Dengan pertimbangan agar nilai trigonometrinya jangan 

    salah.

7. Pastikan gambar trend gaya benda dengan baik, 

    kemudian dengan pasti anda akan mdah menentukan 

    arah gaya gesekan benda. Dengan keyakinan gaya 

    gesek yang bekerja apakah gaya gesek statis atau 

    pun gaya gesek kinetis.

8. Mengawali perhitungan, anda harus sudah hafal 

    hukum – hukum Newton. Mulai dari  :

        hukum I Newton (ƩF = 0),

        hukum II Newton (ƩF = m.a)

        hukum III Newton (ƩF_Aksi = - ƩF_Reaksi ).

9. Untuk trigonometri sudut, anda wajib menghafalkan 

    sudut – sudut istimewa di bawah ini.

 

Pada pembahasan kali ini, saya akan tampilkan dalam bentuk 

semua bidang mengandung gaya gesek. Semata – mata 

memudahkan anda, jika dalam soal disebutkan bidang licin, 

anda dapat membuat nilai gaya gesek sama dengan nol 

(fg=0). Apakah gaya gesek statis atau pun gaya gesek 

kinetisnya juga sama dengan nol.

Dan pada pembahasan kali ini juga, saya akan memisalkan 

benda dalam trend bergerak. Dan jika dalam soal disebutkan 

benda dalam keadaan diam, maka anda cukup membuat 

resultan gaya sama dengan nol (ƩF = 0 ).

Untuk Bidang Datar

Tinjau sumbu y :

Karena benda sedang dalam keadaan tidak bergetar dan

karena benda trendnya bergerak, maka kita gunakan

gaya gesek kinetis.

Dimana : 

Tinjau sumbu x :

Ingat usaha sama dengan selisih energi kinetik :

 

 Subsitusikan persamaan (9) ke dalam persamaan (5) :

 

Maka akan kita peroleh nilai percepatan benda, a :

 

Untuk Bidang miring :  

Saat benda tepat akan bergerak, itu berarti masih belum

bergerak atau dalam kondisi diam.

Tinjau sumbu y : 

Karena benda masih diam namun tepat akan bergerak,

maka kita gunakan gaya gesek statis. 

Substitusikan persamaan (1) ke dalam persamaan (2) 

Tinjau sumbu x :

Tinjau sumbu x, maka yang dimaksud sejajar bidang miring

dan benda masih diam ditempat.

Tinjau sumbu x :

Tinjau sumbu x, maka yang dimaksud sejajar bidang miring dan

benda bergerak. Dan pada kondisi ini kita menggunakan gaya

gesek kinetis. 

Kita buka gaya berat,

Berarti kita mendapatkan nilai percepatan benda m meluncur

ke bawah, dan itu akan mengindikasikan jarak yang ditempuh

serta kecepatan akhirnya. 

Jarak turun benda ∆x : 

Untuk Bidang vertikal : 

Lift turun 

Lift naik ke atas 

Dua benda terhubung dengan tali : 

Anggap sistem bergerak menuju benda B dan katrol licin :

tinjau benda B : 

Tinjau benda A : 

Maka gaya gesek benda A dengan bidang  meja : 

Lalu kita eliminasikan persamaan (2) dengan persamaan (9) : 

Untuk mendapatkan tegangan tali, silahkan anda masukkan nilai

percepatan sistem ke dalam persamaan (2) atau (9).

Pada kedua persamaan tersebut pasti akan kita peroleh nilai

tegangan tali yang sama. 

Jika gesekkan antara benda A dengan bidang meja sama dengan

nol atau licin (μk = 0).

Maka nilai percepatannya, a : 

Tegangan tali, T : 

Kegiatan Belajar dalam Foto