Getaran adalah suatu fenomena alam yang bisa kita temukan dalam kehidupan sehari-hari. Getaran bisa terjadi secara alamiah tanpa campur tangan manusia ataupun dibuat manusia. Getaran sendiri menurut Britannica diartikan sebagai gerakan bolak balik berperiode partikel suatu benda.
Pengertian Getaran
Getaran bisa diartikan sebagai gerakan bolak balik pada suatu periode tertentu dari partikel sebuah benda melewati titik kesetimbangan. Ada banyak contoh getaran dalam kehidupan, misalnya gelombang.
Gelombang adalah getaran yang merambat baik melalui medium ataupun tanpa medium seperti gelombang elektromagnetik.
Adanya getaran dalam kehidupan sehari-hari merupakan sumber dari berbagai bunyi yang kita dengar. Bahkan, suara yang bisa terdengar ke telinga dikarenakan gendang telinga bergetar dan getaran tersebut dikirimkan ke bagian-bagian telinga yang lainnya.
Getaran Pada Bandul
Seperti yang sudah diketahui bahwa getaran dibagi ke dalam dua jenis yakni getaran harmonik (teratur) dan getaran tidak teratur. Getaran pada bandul atau pendulum merupakan jenis getaran teratur atau harmonik atau termasuk ke dalam gerak harmonik sederhana (GHS).
Misalnya sebuah bandul yang diam berada di titik setimbangnya, misal titik O. Kemudian bandul ditarik hingga mencapai titik B dan dilepaskan.
Bandul kemudian akan bergerak bolak balik secara periodik dari titik B ke titik O kemudian titik A dan kembali lagi ke titik O dan seterusnya. Gerakan bandul dari titik B – O – A – O – B disebut sebagai satu getaran.
Getaran Pada Pegas
Pegas dapat mengalami getaran ketika pegas tersebut ditarik mencapai simpangan tertentu kemudian dilepaskan. Ketika suatu pegas digantungkan beban m, maka pegas tersebut akan setimbang ketika dibiarkan.
Namun ketika pegas tersebut ditarik dengan gaya tertentu, maka pegas yang mempunyai gaya elastis akan berusaha mencapai kondisi setimbangnya kembali.
Misalnya pada gambar 1 di bawah ini, suatu pegas dengan ujungnya diberi beban m dan berada di kondisi setimbang di titik O kemudian ditarik ke titik di bawah O dan dilepaskan. Maka beban akan kembali ke titik O atau titik setimbang dan terus bergerak sampai kemudian berhenti di titik Q.
Simpangan getar pada pegas bisa digambarkan pada kurva di bawah ini.
Bentuk kurva simpangan getaran pada pegas memenuhi fungsi sinus. Sehingga simpangan getaran memenuhi persamaan di bawah ini:
y = A sin ωt atau y = A sin (2𝞹 t/T)
Keterangan:
y = simpangan (m)
ω = frekuensi sudut (rad/s)
A = Amplitudo (A)
Parameter Dalam Getaran
Getaran memiliki beberapa ciri-ciri atau parameter meliputi amplitudo, frekuensi dan juga periode.
Amplitudo
Amplitudo getaran merupakan simpangan atau jarak maksimum (terjauh) yang dicapai dari titik setimbangnya atau titik diam suatu benda. Misalnya pada gambar di bawah ini, s adalah amplitudo dari getaran bandul sederhana karena merupakan simpangan maksimum.
Frekuensi
Frekuensi getaran merupakan banyaknya jumlah getaran yang timbul dalam kurun waktu satu detik. Satuan dalam frekuensi getaran adalah Hertz (Hz).
Periode
Periode getaran merupakan total waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan satu kali getaran. Periode biasanya dilambangkan dengan simbol “T”.
Rumus Getaran
Dalam membahas fenomena getaran, ada berbagai besaran penting yang digunakan dalam materi getaran meliputi amplitudo, frekuensi, dan periode.
Frekuensi
Rumus frekuensi adalah jumlah getaran yang timbul dari sumber getaran dibagi waktu atau durasi terbentuknya getaran tersebut. Frekuensi disimbolkan dengan huruf “F”. Berikut rumus frekuensinya:
Keterangan:
t = waktu terjadinya getaran (s)
n = jumlah getaran
F = frekuensi getaran (Hz)
Periode
Periode merupakan lama waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan satu kali getaran. Rumus menghitung periode adalah waktu atau durasi getaran dibagi jumlah getaran.
Keterangan:
t = waktu terjadinya getaran (s)
n = jumlah getaran
T = Periode getaran (s)
Perbandingan T dan F
Frekuensi dan juga periode masing-masing saling berbanding terbalik berdasarkan rumus frekuensi dan periode di atas. Untuk menghitung frekuensi dengan informasi periode getaran bisa dengan membalikkan nilai periode dan sebaliknya.
Contoh Soal Getaran
- Soal 1
Sebuah sistem bandul digetarkan sehingga menghasilkan sebanyak 120 getaran selama 2,5 menit. Tentukan berapakah periode dari bandul tersebut?
Diketahui:
n = 120 getaran
t = 2,5 menit
Jawab:
Pertama-tama 2,5 menit diubah ke dalam satuan sekon terlebih dahulu:
t = 2,5 menit = 2,5 x 60 s = 150 s
- Soal 2
Dalam 1,5 menit terjadi sebanyak 1250 getaran dari suatu partikel. Tentukan berapakah frekuensi getaran dan periode getaran dari partikel tersebut?
Diketahui:
t = 1,5 menit
n = 1.250 getaran
Jawab:
Untuk menghitung periode getaran, pertama-tama 1,5 menit diubah ke satuan sekon terlebih dahulu:
t = 1,5 menit x 60 s = 90 s
Maka periode getaran adalah 0,072 s dan frekuensi getaran adalah 13,88 Hz
- Soal 3
Diketahui suatu partikel bergetar dengan frekuensi getaran sebesar 100 Hz. Tentukan berapakah periode getaran tersebut dan juga hitunglah ada berapa banyak getaran yang dihasilkan dalam waktu 5 menit?
Diketahui:
f = 100 Hz
Jawab:
Untuk menghitung periode getaran dengan informasi yang diketahui adalah frekuensi getaran menggunakan rumus kebalikan T dan f.
T = 1/f
T = 1/100
T = 0,01 s
Jumlah getaran yang dihasilkan dalam kurun waktu 5 menit.
- Soal 4
Diketahui suatu bandul sederhana bergetar sebanyak 25 kali dalam kurun waktu 1 detik. Tentukan periode bandul sederhana tersebut dan hitunglah berapa lama waktu yang dibutuhkan agar bandul tersebut bergetar sebanyak 1.350 kali?
Diketahui:
t = 1 s
n = 25 kali getaran
Jawab:
Untuk menghitung periode getaran bandul menggunakan rumus di bawah ini:
Maka lama waktu yang dibutuhkan agar bandul dapat bergetar sebanyak 1.350 kali:
t = T x n
t = 0,04 s x 1.350
t = 54 s
Maka lama waktu yang dibutuhkan adalah 54 s agar bandul dapat bergetar sebanyak 1.350 kali.
Getaran merupakan gerak bolak balik suatu partikel atau benda dengan periode tertentu baik secara teratur maupun tidak teratur. Ada banyak jenis getaran dalam kehidupan sehari-hari seperti gelombang adalah getaran yang merambat. Gerak harmonik sederhana (GHS) juga merupakan jenis getaran.