Siap OSN (KSN) IPA SMP TAHUN 2023 : Getaran
GETARAN
RINGKASAN KONSEP
Getaran adalah
gerakan bolak balik secara periodik melalui titik kesetimbangan, dengan gaya
pemulih yang besarnya berbanding lurus dengan simpangan dan arahnya berlawanan
dengan arah simpangan.
Simpangan adalah kedudukan suatu
titik yang bergetar diukur dari titik kesetimbangan.
Amplitudo adalah
simpangan terbesar (simpangan maksimum) diukur dari titi kesetimbangan.
Contoh
gerakan 1 (satu) kali getaran adalah gerakan dari: P-Q-R-Q-P atau Q-R-Q-P-Q
Periode getaran (T) : adalah waktu yang diperlukan untuk melakukan 1 kali getaran sempurna.
Frekuensi getaran (f) :
jumlah getaran yang dilakukan selama 1 sekon.
Satuan
frekuensi dalam Sistem Internasional adalah (Hz) atau (s-1) atau
(cps = cycle per second) atau (rps = revolution per second) .
Hubungan antara periode dengan frekuensi adalah :
Fase atau tingkat getar = lamanya titik bergetar dibagi periode
atau sudut yang ditempuh (dalam derajad) dibagi 360o
atau sudut yang ditempuh (dalam radian) dibagi 2π radian
Fase biasa dinyatakan dengan
bilangan pecahan kurang dari 1, misal ⅔; ⅗; ¼; ½; dst.
Berikut adalah contoh menentukan
fase dan sudut fase
Tabel di
atas tidak untuk dihafalkan, tetapi difahami bagaimana memperoleh angka-angka
tersebut.
Dua getaran dikatakan sefase apabila
beda fasenya: Δφ = 0; 1; 2; 3; .
. . atau
beda sudut fasenya Δθ = 0°; 360°; 720°; 1080°; . . . atau
beda sudut fasenya Δθ = 0 rad; 2π
rad; 4π rad; 6π rad; . . .
|
|
beda fasenya: Δφ = ½; 3/2;
5/2; 7/2; atau
beda sudut fasenya Δθ = 180°;
540°; 900°; 1260°; . . . atau
beda sudut fasenya Δθ = π rad; 3π
rad; 5π rad; 7π rad; . . .
Dengan menggunakan hukum II Newton, dan hukum Hooke, periode ayunan sederhana dirumuskan:
frekuensinya
|
F |
dengan F: besarnya gaya pegas (N), x :
perubahan panjang pegas (m), dan k : konstanta gaya pegas (N/m)
frekuensinya
Resonansi
Resonansi: peristiwa ikut
bergetarnya suatu benda karena ada benda lain yang bergetar. Pada saat terjadi
resonansi frekuensi kedua benda SAMA.
SOAL LATIHAN:
SOAL
1.
Sebuah
bandul berayun dengan periode 1 sekon. Bandul itu akan mengalami perubahan
sudut fase 45o dalam waktu ....
A.
1 sekon
B.
0,5 sekon
C.
0,25 sekon
D.
0,125 sekon
2.
Benda
A bergetar dengan frekuensi 5 Hz dan benda B bergetar dengan periode 0,1 sekon,
keduanya mulai bergetar bersamaan. Jika A telah bergetar 24 getaran, maka
jumlah getaran yang dilakukan B adalah ....
A. 48 getaran
B.
24 getaran
C.
12 getaran
D. 4,8 getaran
3.
Perhatikan gambar berikut!
Setelah garpu tala A digetarkan
oleh pemukul, garpu tala B ikut bergetar. Peristiwa ini terjadi karena ....
A.
garpu tala A memiliki amplitudo sama
dengan garpu tala B
B.
kedua garpu tala menggunakan kotak resonansi
yang sama
C.
garpu tala B mempunyai frekuensi sama
dengan garpu tala A
D.
warna bunyi yang ditimbulkan kedua garpu
tala sama
4.
Sebuah
benda bergetar dengan frekuensi 5 Hz dalam arah kanan kiri. Benda mulai
bergerak dari posisi seimbang ke arah kanan. Waktu yang diperlukan untuk
mencapai titik paling kanan sebelas kali adalah ....
A. 2,05 sekon
B.
2,20 sekon
C.
2,25 sekon
D. 2,50 sekon
5.
Dua
bandul sederhana berada di dua tempat yang berbeda. Panjang tali bandul kedua adalah
0,4 kali panjang tali bandul pertama, dan percepatan gravitasi di tempat bandul
kedua adalah 0,9 kali percepatan gravitasi di tempat bandul pertama.
Perbandingan frekuensi bandul pertama dengan frekuensi bandul kedua adalah ....
A. 2/3
B.
3/2
C.
4/9
D. 9/4
6.
Nada
C yang dihasilkan oleh senar gitar dan nada C yang dihasilkan oleh piano
memiliki kesamaan dalam hal ....
A.
frekuensi bunyi
B.
warna bunyi
C.
amplitudo bunyi
D.
intensitas bunyi
7.
Sebuah
pegas digantungi beban dan digetarkan. Agar frekuensi getarannya menjadi dua
kali lipat frekuensi getaran semula, maka massa beban diubah menjadi ....
A.
dua kali massa beban semula
B.
empat kali massa beban semula
C.
setengah kali massa beban semula
D.
seperempat kali massa beban semula
8.
Sebuah
beban digantung pada seutas tali dan diberi simpangan sehingga melakukan gerak
harmonis sederhana dengan frekuensi 0,5 Hz. Bila tali diperpanjang menjadi 4
kali panjang semula maka periodenya menjadi ....
A. ¼ sekon
B.
½ sekon
C.
2 sekon
D. 4 sekon
9.
Dua
buah ayunan yang panjang talinya sama tetapi massa beban ayunan kedua 4 kali
massa beban ayunan pertama. Jika f1
adalah frekuensi ayunan pertama dan f2
adalah frekuensi ayunan kedua, maka hubungan f1 dengan f2
adalah ....
A. f1 = f2
B.
f1 = 2 f2
C.
f2 = 2 f1
D. f1 = 4 f2
10.
Jarak
dua titik yang dilalui gelombang sama dengan 0,25 kali panjang gelombang. Beda
sudut fase antara dua titik tersebut adalah ....
A.
0o
B.
45o
C.
90o
D.
135o
11.
Sebuah
bandul melakukan 10 ayunan dalam 4 sekon, maka frekuensi dan periode ayunan
bandul ialah ....
A. 0,4 Hz dan 2,5 s
B.
2,5 Hz dan 0,4 s
C.
10 Hz dan 4 s
D. 4 Hz dan 10 s
12.
Sebuah
bandul sederhana terbuat dari sebuah bola logam bermassa 50 gram yang digantung
pada seutas tali yang panjangnya 60 cm dan massanya dapat diabaikan. Jika massa
bandul diubah menjadi dua kali lipat dan panjang talinya diubah menjadi 4/9
panjang tali semula, maka frekuensinya akan berubah menjadi ....
A. 2/3 kali frekuensi
mula-mula
B.
3/2 kali frekuensi mula-mula
C.
4/9 kali frekuensi mula-mula
D. 9/4 kali frekuensi
mula-mula
13.
Bandul
ayunan A berayun dengan frekuensi 12 Hz, sedangkan bandul B berayun dengan
frekuensi 3 Hz. Jika bandul A telah melalui posisi seimbang sebanyak 60 kali,
maka bandul B telah melalui posisi seimbang sebanyak ....
A. 12 kali
B.
13 kali
C.
14 kali
D. 15 kali
14.
Sebuah
pegas yang tergantung vertikal pada salah satu ujungnya, panjangnya bertambah 4
mm ketika ujung lainnya ditarik ke bawah dengan gaya sebesar 2 N. Jika sebuah
benda yang massanya 150 gram dikaitkan pada ujung bawahnya dan digetarkan
vertikal, maka frekuensi getaran benda itu adalah .... (sudah diganti option jawabannya)
A.
B.
C.
D.
15.
Sebuah
benda bergerak melingkar dengan radius 30 cm. Dalam waktu 2 sekon benda itu
menempuh sudut sebesar π rad. Proyeksi gerak tersebut pada salah satu diameter
lingkaran disebut gerak getaran harmonis sederhana. Amplitudo dan frekuensi
getaran itu adalah ....
A. 60 cmdan 0,25 Hz
B.
60 cm dan 0,5 Hz
C.
30 cm dan 0,25 Hz
D. 30 cm dan 0,5 Hz
16.
Sebuah
benda yang bergetar berada pada fase getaran 30o. Berapa fase
getaran benda itu 1 sekon kemudian, jika periode getarnya 2 sekon?
A. 210o
B.
180o
C.
150o
D. 120o
17.
Sebuah
bandul disimpangkan sebesar 3o, lalu dilepaskan dan berayun sebanyak
2 kali dalam 8 sekon. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s2, maka panjang tali bandul dan frekuensi
ayunan adalah ....
A.
B.
C.
D.
18.
Sebuah
beban bermassa 5 gram dipasang pada ujung pegas, lalu ditarik sejauh 3 cm dan
kemudian dilepaskan. Jika beban bergetar 6 kali dalam 5 sekon, maka konstanta pegas
dan frekuensi getaran pegas adalah ....
A. 0,254 N/m dan 1,2 Hz
B.
0,264 N/m dan 1,2 Hz
C.
0,274 N/m dan 1,2
Hz
D. 0,284 N/m dan 1,2 Hz
19.
Beban
75 gram digantungkan pada pegas yang panjangnya 20 cm sehingga panjang pegas
menjadi 24 cm. Kemudian beban disimpangkan sejauh 2 cm dan dilepaskan sehingga
bergetar harmonis. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, maka frekuensi
getaran beban itu adalah ....
A.
B.
C.
D.
20.
Pada
sebuah percobaan ayunan sederhana digunakan panjang tali 50 cm, dan teramati
sebanyak 0,7 getaran setiap sekon. Percepatan gravitasi di tempat percobaan itu
dilakukan adalah ....
A. 9,66 m/s2
B.
9,62 m/s2
C.
9,56 m/s2
D. 9,26 m/s2
21.
Di
bawah ini adalah beberapa langkah percobaan mengukur frekuensi ayunan sederhana
yang dilakukan oleh sekelompok siswa SMP, yaitu:
(1) mengukur dan mencatat
selang waktu untuk 20 getaran
(2) mengukur dan mencatat
selang waktu untuk 20 getaran sebanyak 3 kali
(3) membuat tabel pengamatan
(4) menghitung frekuensi
getaran untuk setiap kelompok data
(5) menghitung rata-rata
frekuensi
Urutan langkah yang paling benar
adalah ....
A. (1), (2), (3), (4), dan
(5)
B.
(3), (2), (4), dan (5)
C.
(3), (1), (4), dan (5)
D. (2), (3), (4), dan (5)
22.
Dua
buah pegas bergetar dengan frekuensi berbeda. Frekuensi getar pegas A adalah 10
Hz dan frekuensi pegas B adalah 8 Hz. Pada saat t = 0, pegas A berada pada fase
getar 0, sementara pegas B pada fase getar 90o. Kedua pegas akan
berada pada fase getar yang sama setelah bergetar selama ....
A. 0,125 sekon
B.
0,250 sekon
C.
0,500 sekon
D. 1,000 sekon
23.
Suatu
beban digantungkan pada ujung pegas yang digantung vertikal, kemudian
digetarkan. Jika dalam 3 sekon terjadi 18 kali gerakan pegas bolak-balik,
berarti frekuensi getarannya ....
A. 3 Hz
B.
6 Hz
C.
9 Hz
D. 12 Hz
24.
Bola
A dan bola B mulai bergetar pada waktu yang bersamaan dari posisi seimbangnya.
Bola A mulai bergetar ke arah kanan dan bola B ke arah kiri. Setelah bergerak,
untukselang waktu tertentu yang sama, bola B melewati posisi seimbang untuk
yang ke 10 kalinya, sedangkan bola A melewati posisi seimbang untuk yang ke 3
kalinya. Perbandingan periode getar A terhadap B adalah ....
A. 2 : 9
B.
9 : 2
C.
10 : 3
D. 3 : 10
25.
Pegas
diberi beban 0,4 kg sehingga bertambah panjang sejauh 5 cm. Kemudian beban
ditarik sejauh 2 cm dan dilepaskan sehingga bergetar. Jika diketahui percepatan
gravitasi 10 m/s2 maka amplitudo, frekuensi, dan periode getar pegas
adalah ....
A. 5 cm, 2,23 Hz, dan 0,449
s
B.
2 cm, 2,23 Hz, dan 0,449 s
C.
5 cm, 0,449 Hz, dan 2,23 s
D. 2 cm, 1,752 Hz, dan 0,571
s
26.
Sebuah
pegas panjangnya 10 cm digantung vertikal pada titik P. Sebuah beban 100 gram
digantungkan pada ujung bebas pegas, kemudian beban ditarik ke bawah lalu
dilepas sehingga bergerak naik turun secara harmonis dengan frekuensi 10/π Hz.
Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, maka titik setimbang beban berada
pada jarak .... cm di bawah titik P.
Sebuah pegas digantung bebas.
Saat diberi beban 500 gram, pegas bertambah panjang 5 cm. Konstanta pegas dan
energi potensial pegas tersebut adalah ... .
A.
75
N/m dan 0,600 J
B.
80
N/m dan 0,100 J
C.
100
N/m dan 0,125 J
D.
125
N/m dan 0,230 J
27.
Sebuah
pegas dengan konstanta k = 1000 N/m diberi beban yang massanya 400 gram. Beban
ditarik ke kanan sejauh 5 cm, kemudian dilepaskan, sehingga berosilasi harmonik
sederhana. Amplitudo dan frakuensi osilasi beban itu adalah ... .
A.
2,5
cm dan 25/π Hz
B.
5 cm
dan 25/π Hz
C.
5 cm
dan 12,5/π Hz
D.
10 cm
dan 12,5/π Hz
28.
Bandul
sederhana A dan B berayun dengan perioda yang sama. Jika percepatan gravitasi
di tempat bandul A adalah 9,8 m/s2 dan percepatan gravitasi di
tempat bandul B adalah 9,6 m/s2, maka panjang tali bandul A
dibandingkan dengan panjang tali bandul B adalah mendekati ... .
A.
1,0802
B.
1,0820
C.
1,0280
D.
1,0208
0 Response to "Siap OSN (KSN) IPA SMP TAHUN 2023 : Getaran"
Post a Comment