Misa pada Pegas: Gerak Harmonik Sederhana
1 · Memprediksi
Jika massa yang digantung pada pegas digandakan, apakah periode osilasinya menjadi dua kali lipat?
- Periodenya menjadi dua kali lipat.
- Periodenya tetap sama.
- Periodenya bertambah, tetapi kurang dari dua kali lipat.
2 · Pengaturan
- Buka preset Mass-on-Spring di modul Mekanika. Sebuah bola (bob) digantung pada pegas yang dipasang di atasnya.
- Perhatikan probe kecepatan yang sudah terpasang pada bob — alat ini melaporkan kecepatan sesaat bob saat berosilasi.
- Untuk setiap baris, atur massa bob dan kekakuan pegas, tarik bob sedikit ke bawah, lepaskan, dan biarkan berosilasi dan mengendap.
3 · Kumpulkan Data
| Massa (kg) | Konstanta pegas (N/m) | Titik (s) | Perpanjangan keseimbangan (m) |
|---|---|---|---|
| 0.50 | 30.00 | ||
| 1.00 | 30.00 | ||
| 2.00 | 30.00 |
Grafik periode T (s) terhadap massa m (kg) untuk tiga percobaan Anda. Apakah hubungannya garis lurus? Coba buat grafik T terhadap √m — apa yang Anda perhatikan?
4 · Analisis
- Dengan menggunakan T = 2π√(m/k), hitung periode setiap baris dan bandingkan dengan nilai yang Anda catat waktunya di kotak pasir.
- Baris 1 dan 3 mempunyai massa dengan perbandingan 1:4. Oleh faktor apa periode berubah? Apakah itu cocok dengan √4 = 2?
5 · Perluas
- Jika konstanta pegas k ditambah massanya, apakah periodenya bertambah atau berkurang? Buat sketsa tren yang Anda harapkan.
- Bob terlihat menggantung lebih rendah karena gravitasi (perpanjangan kesetimbangan = mg/k), namun gravitasi g tidak muncul di T = 2π√(m/k). Jelaskan mengapa periode tidak terpengaruh oleh gravitasi meskipun posisi setimbangnya.
Fisika di Balik Eksperimen Ini
Periode Musim Semi (SHM)
Untuk massa yang berosilasi pada pegas ideal, periodenya hanya bergantung pada massa dan konstanta pegas — bukan pada amplitudo atau gravitasi.
Energi Kinetik pada Kesetimbangan
Kecepatan bob paling besar saat melewati titik kesetimbangan; baca kecepatan puncak dari probe untuk menemukan energi kinetiknya di sana.