Satuan Pendidikan : SMA

Kelas : XI (sebelas)

Semester : 1 (satu)

Program Keahlian : IPA

Mata Pelajaran : Fisika

1. Bacalah do’a sebelum mengerjakan Lembar Kerja Siswa (LKS) ini.

2. Pelajari materi secara seksama dengan menumbuhkan sikap gemar

membaca

3. Temukanlah dengan rasa ingin tahu yang tinggi integrasi dari

Matematika, Sains, Teknologi, Bencana alam dan Karakter mulia

(MSTBK) pada LKS ini

4. Duduklah berkelompok dengan menciptakan situasi yang bersahabat dan

disiplin

5. Kerjakanlah latihan yang ada dengan teman sekelompok ananda dengan

penuh tanggung jawab dan jujur.

6. Presentasikan hasil diskusi didepan kelas dengan bahasa yang

komunikatif

1. Pengertian getaran

2. Persamaan persamaan simpangan, sudut fase, fase getaran, persamaan kecepatan dan

persamaan percepatan pada gerak harmonik sederhana

3. Relevansi karakteristik getaran dengan sains lainnya

4. Relevansi karakteristik getaran dengan teknologi

5. Relevansi karakteristik getaran dengan bencana alam

1. Prasyarat matematika

Kerjakanlah kemampuan matematis prasyarat berikut ini pada dengan bekerja keras

dan teliti.

a. Tentukan turunan dari persamaan berikut ini f(x) = 8x2 – 20

Standar Kompetensi :

1. Menganalisis gejala alam dan

keteraturannya dalam cakupan

mekanika benda titik

Kompetensi Dasar :

1.4 Menganalisis hubungan antara gaya

dengan gerak getaran

Indikator :

1.4.1 Menjelaskan pengertian getaran

1.4.2 Menganalisis persamaan simpangan, sudut fase, fase getaran, persamaan

kecepatan dan persamaan percepatan pada gerataran harmonik sederhana

b. Tentukan nilai p dari persamaan berikut (p – 2) x (23 -3) = 40

2. Untuk lebih memahami materi, gunakan referensi berikut ini

Dalam kehidupan sehari-hari terdapat banyak benda yang bergertar. Senar gitar yang

sering ananda mainkan, getaran garpu tala, getaran alat teknologi untuk pijat, saat ananda

tertawa terpingkal-pingkal maka tubuh ananda juga akan bergetar, dalam pelajaran kimia

ananda juga belajar tentang bagaimana gerak molekul-molekul atom yang bergetar, begitu

juga rumah yang bergetar dahsyat hingga ambruk ketika terjadi gempa bumi. Getaran

memiliki contoh yang sangat banyak dalam kehidupan sehari-hari. Mengapa hal tersebut bisa

terjadi? Apa itu getaran? Pasti ananda penasaran kan? Nah, untuk itu ikutilah pelajaran ini

dengan baik.

Gambar 1. Contoh beberapa bentuk getaran dalam kehidupan sehari-hari

Setiap gerak yang terjadi secara berulang dalam selang waktu yang sama disebut

gerak periodik. Gerak ini terjadi secara teratur sehingga disebut gerak harmonik/harmonis.

a. Marthen kanginan.2007.Fisika untuk SMA kelas XI. Jakarta: Erlangga.

b. Marthen kanginan.2008. Seribu Pena Fisika untuk SMA/MA Kelas XI.

Jakarta : Erlangga

c. Bob foster. 2005. Terpadu Fisika SMA untuk Kelas XI

Apabila suatu partikel melakukan gerak periodik pada lintasan yang sama maka geraknya

disebut dengan getaran. Sekarang saatnya ananda mengasah otak dengan bekerja keras

memikirkan sendiri tentang contoh lain dari getaran dalam kehidupan sehari-hari.

Getaran adalah gerakan bolak-balik dalam suatu interval waktu tertentu. Getaran

berhubungan dengan gerak osilasi benda dan gaya yang berhubungan dengan gerak tersebut.

Semua benda yang mempunyai massa dan elastisitas mampu bergetar, jadi kebanyakan mesin

dan struktur rekayasa (engineering) mengalami getaran sampai derajat tertentu dan

rancangannya biasanya memerlukan pertimbangan sifat osilasinya.

Getaran dibagi atas dua jenis, yaitu :

1) Getaran bebas terjadi bila sistem mekanis dimulai dengan gaya awal, lalu dibiarkan

bergetar secara bebas. Contoh getaran seperti ini adalah memukul garpu tala dan

membiarkannya bergetar, atau bandul yang ditarik dari keadaan setimbang lalu

dilepaskan.

2) Getaran paksa terjadi bila gaya bolak-balik atau gerakan diterapkan pada sistem mekanis.

Contohnya adalah getaran gedung pada saat gempa bumi.

Simpangan Gerak Harmonik Sederhana

Dimana

y = Simpangan (m)

A = Amplitudo (m)

ω = Kecepatan sudut (rad/s)

f = Frekuensi (Hz)

t = Waktu tempuh (s)

Jika pada saat awal benda pada posisi θ0, maka

Besar sudut (ωt+θ0) disebut sudut fase (θ), sehingga

πftAωtAy 2sin sin

πftAωtAy 2sin sin

T

tt

πT

t

ππT

tπ

1212

0

0

2

22

2

00 2 T

tπωt

Dimana φ disebut fase getaran dan Δφ disebut beda fase. Dengan demikian, jika suatu titik

telah bergetar dari t1 ke t2 di mana t2 > t1 maka beda fase yang dialami titik yang bergetar

tersebut adalah:

= 2 – 1 = T

tt 12

Dua kedudukan suatu titik dapat dikatakan sefase atau berlawan fase jika beda fase yang

dimilikinya adalah :

Sefase = 0, 1, 2, 3, ......n

Berlawanan fase = 2

1, 1

2

1, 2

2

1 . . (n+

2

1)

dengan n = bilangan cacah = 0,1,2,3, . . .

Kecepatan Gerak Harmonik Sederhana

Untuk benda yg pada saat awal θ0 = 0, maka kecepatannya adalah :

Nilai kecepatan v akan maksimum pada saat cos ωt = 1, sehingga kecepatan maksimumnya

adalah :

Kecepatan benda di sembarang posisi y adalah :

Percepatan Gerak Harmonik Sederhana

Untuk benda yg pada saat awal θ0 = 0, maka percepatannya adalah :

ωtAωtAdt

d

dt

dyv cos )sin (

Avm

22 yAvy

yωtAωtAdt

d

dt

dva 22 sin ) cos (

Nilai percepatan a akan maksimum pada saat sin ωt = 1, sehingga percepatan maksimumnya

adalah :

Arah percepatan a selalu sama dengan arah gaya pemulihnya.

Relevansi materi karakteristik getaran dengan sains yaitu terlihat pada pelajaran

Biologi mengenai reproduksi pada ikan. Getaran yang dihasilkan oleh ikan dibangkitkan

oleh gerakan dan dari organ ikan itu sendiri seperti gelembungn renang atau standulatory

organ. Spektrum frekuensi suara yang dibangkitkan oleh gerakan tergantung dari bentuk,

ukuran dan pergerakan dari masing-masing ikan. Dengan adanya indera pendengar maupun

pembangkit sumber getaran, ikan dalam melakukan proses perkawinan akan membangkitkan

getaran-getaran tertentu yang dimengerti oleh ikan lawan jensinya. Pada Gambar 5 dapat

dilihat getaran yang ditimbulkan saat terjadinya perkawinan. Pada saat ikan jantan mendekati,

ikan jantan akan membangkitkan getaran halus. Demikian seterusnya sampai pasangan ikan

melakukan perkawinan frekuensi yang dibangkitkan si jantan makin tinggi.

Gambar 2. Getaran yang dibangkitkan ikan pada saat proses perkawinan berlangsung

Sumber: http://ruangkumemajangkarya.wordpress.com

Relevansi materi karakteristik getaran dengan teknologi yaitu terlihat pada

Shockabsorber pada mobil. Peredam kejut (shockabsorber) pada mobil memiliki komponen

pada bagian atasnya terhubung dengan piston dan dipasangkan dengan rangka kendaraan.

Aam

2

Bagian bawahnya, terpasang dengan silinder bagian bawah yang dipasangkan dengan as

roda. Fluida kental menyebabkan gaya redaman yang bergantung pada kecepatan relatif dari

kedua ujung unit tersebut. Hal ini membantu untuk mengendalikan getaran pada roda. Berikut

ini adalah contoh gambar dari Shockabsorber pada mobil

Gambar 3. Shocabsorber pada mobil

Relevansi materi karakteristik getaran dengan Bencana yaitu terlihat pada

bencana gempa bumi. Gempa bumi adalah getaran atau guncangan yang terjadi di

permukaan bumi akibat pelepasan energi dari dalam secara tiba-tiba yang

menciptakan gelombang seismik. Gempa Bumi biasa disebabkan oleh pergerakan kerak

Bumi (lempeng Bumi). Frekuensi suatu wilayah, mengacu pada jenis dan ukuran gempa

Bumi yang di alami selama periode waktu. Gempa Bumi diukur dengan menggunakan alat

Seismometer.

Gambar 4. Potensi terjadinya gempa di Sumatera Barat

Sumber : nusantaranews.wordpress.com

1. Suatu benda dikatakan bergerak periodik, apabila...

a. Setiap gerak yang terjadi secara berulang dalam selang waktu yang sama

b. Geraknya lurus mengikuti lintasannya berbeda

c. Gerak yang melingkar

d. Gerak yang dipercepat

e. Setiap gerak yang terjadi secara berulang dalam selang waktu yang berbeda

“Jujurlah dalam setiap kegiatan, karena kejujuran akan membawamu menuju

kesuksesan”

1. Klik tugas pada kotak dibawah!

2. Baca soal dan pahami dengan baik !

3. Diskusikan soal-soal tersebut dengan kelompokmu dan lakukanlah diskusi

dengan baik dan efektif !

4. Setiap anggota harus berperan aktif dalam diskusi kelompok !

5. Setelah itu, jawablah pertanyaan yang ada pada kotak yang telah tersedia

dengan tepat dan benar !

6. Jika terdapat keraguan atau kesulitan dalam menjawab soal, hubungi guru

pembimbing !

7. Selesaikan semua tugas sesuai dengan waktu yang diberikan !

8. Setelah selesai, klik “submit all and finish”

9. Presentasikan hasil diskusi kelompok di depan kelas dengan sungguh-

sungguh dan penuh semangat !

2. Dua kawat P dan Q masing-masing panjangnya 50 cm dan 80 cm ditarik dengan gaya

yang sama besar.Jika konstanta kawat P dan Q masing-masing sebesar 200 Nm-1

dan 300

Nm-1

,maka perbandingan pertambahan panjang kawat P dan Q adalah….

a. 5:8

b. 3:2

c. 2:3

d. 1:1

e. 8:5

3. Differensial dari persamaan f(x) = axn-2

adalah….

a. f(x) = a (n-2) xn-2

b. f(x) = a-2n xn-3

c. f(x) = an xn-1

d. f(x) = a (n-2) xn-3

e. f(x) = a (2-n) xn-2

4. Salah satu contoh relevansi getaran pada pelajaran biologi adalah….

a. Hewan karnivora

b. Tumbuhan yang melakukan fotosintesis

c. Penggolongan tumbuhan

d. Hewan herbivora

e. Getaran yang dibangkitkan ikan pada saat proses perkawinan berlangsung

5. Sebuah benda diikat dengan seutas benang dan dibiarkan berayun dengan simpangan

kecil. Supaya periode ayunan bertambah besar, maka benang penggantung diperpanjang

True False