Campuran

 CAMPURAN 

Dalam buku materi IPA Kelas 8 SMP Bab 5 Kurikulum Merdeka Terbitan Kemdikbud, hlm. 161-163 dijelaskan tentang apakah yang dimaksud dengan campuran.

Ternyata di sekitar kita banyak zat-zat berbentuk campuran yang terdiri dari dua atau lebih zat dan enggak membentuk zat yang baru.

Inilah yang membedakan antara campuran dan senyawa, meski secara fisik terlihat berbeda dengan zat penyusunnya.

Namun, campuran bisa dipisahkan menjadi zat-zat penyusun dengan metode yang tepat, tanpa harus melakukan perubahan kimia pada campurannya.

Sifat campuran sama dengan sifat zat-zat pembentuknya, misalnya larutan gula yang dibuat bisa membawa sifat air dan juga sifat gula.

Inilah yang membuat campuran kita harus mengetahui sifat bawaan setiap zat penyusunnya supaya bisa menentukan cara tepat untuk pemisahannya.

Mengenal campuran dianggap sangat mudah, dan bisa kamu lihat dengan setumpuk sampah yang ada di rumahmu.

Campuran ini berasal dari berbagai zat yang berkumpul menjadi satu kesatuan yang akan dipisahkan berdasar jenis dan kelompoknya berdasarkan jenisnya.

Selain sampah, udara yang kalian hirup sehari-hari bisa berupa campuran dari berbagai gas yang ada di alam yang akan masuk ke dalam tubuh lewat hidung.

Sumber : https://kids.grid.id/read/473686398/pengertian-dan-jenis-jenis-campuran-berdasar-fisiknya-ipa-kelas-8-smp

Senyawa

 SENYAWA 

 kali ini kamu akan diajak mengenal tentang senyawa dan molekul senyawanya.

Senyawa bisa terbentuk karena adanya dua unsur atau lebih yang berikatan secara kimia, misalnya H20 atau air.

Senyawa terdiri atas unsur-unsur yang saling berikatan, zat yang terbentuk akan punya sifat yang berbeda dengan unsur penyusunnya.

Wujud senyawa juga sangat berbeda dari unsur pembentuknya, misalnya air yang terbentuk dari unsur hidrogen dan oksigen yang berwujud gas pada suhu ruang.

Perbedaan sifat antara senyawa dan unsur pembentuknya menjadi hal yang sangat unik untuk dipelajari.

Dua unsur yang sangat berbahaya jika dalam bentuk murninya akan menjadi zat yang sangat bermanfaat dalam tubuh manusia ketika keduanya membentuk senyawa.

Senyawa memiliki perbandingan komposisi yang tetap.

Misalnya, air yang akan selalu terdiri dari unsur hidrogen dan oksigen yang tetap jumlahnya.

Senyawa yang terbentuk hanya bisa diuraikan kembali menjadi unsur-unsur penyusunnya dengan cara-cara kimia.

Lalu, apakah yang dimaksud dengan molekul dalam senyawa?

Molekul dalam Senyawa

Dalam sebuah unsur terdapat atom penyusunnya, dalam sebuah senyawa terdapat molekul.

Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI), molekul adalah bagian terkecil senyawa yang terbentuk dari kumpulan atom yang terikat secara kimia dan bagian terkecil senyawa yang masih sanggup memperlihatkan sifat-sifat dari senyawa itu.

Sedangkan senyawa adalah zat murni dan homogen yang terdiri atas dua unsur atau lebih yang berbeda dengan perbandingan tertentu yang sifatnya berbeda dari unsur-unsurnya.

Molekul terdiri atas 2 atom atau lebih yang saling berikatan dan membentuk molekul berupa ikatan kovalen atau ikatan ionik.

Berdasarkan atom penyusunnya, molekul dibagi menjadi dua jenis, yaitu molekul unsur dan molekul senyawa.

Molekul unsur adalah molekul yang atom penyusunnya berasal dari unsur yang sama, misalnya Cl2 (klorin), O2 (Oksigen), O3 (Ozon).

Sedangkan, molekul senyawa adalah molekul yang atom penyusunnya berasal dari unsur yang berbeda, misalnya H20 (air), HCl (asam klorida), dan C6H1206 (glukosa).

Struktur molekul senyawa lebih kompleks jika dibandingkan dengan struktur molekul unsur.

Ikatan kimia yang terjalin di antara atom-atomnya cukup beragam dan hanya bisa dipisahkan lewat pemisahan kimia.

Dalam Kimia dan teknik kimia, proses pemisahan digunakan untuk mendapatkan dua atau lebih produk yang lebih murni dari suatu campuran senyawa kimia.

Hal ini karena sebagian besar senyawa kimia ditemukan di alam dalam keadaan yang enggak murni.

Sumber : https://kids.grid.id/read/473684966/pengertian-senyawa-molekul-senyawa-beserta-contohnya-ipa-kelas-8-smp?page=2

Unsur

 UNSUR 

Dalam buku materi IPA Kelas 8 SMP Bab 5 Kurikulum Merdeka Terbitan Kemdikbud, hlm. 126-128 tentang unsur.

Unsur merupakan zat tunggal yang enggak bisa diuraikan lagi jadi zat yang lebih sederhana.

Air adalah zat murni yang tersusun atas oksigen dan hidrogen yang merupakan unsur-unsur dalam air yang enggak bisa lagi diuraikan ke bentuk yang lebih sederhana.

Hingga saat ini para ahli menyatakan bahwa ada 110 unsur dan sisanya adalah unsur buatan.

Unsur alami adalah unsur yang terbentuk tanpa campur tangan manusia, sedangkan unsur buatan adalah unsur yang sengaja dibuat oleh manusia untuk berbagai keperluan.

Unsur biasanya ditulis dalam lambang atau simbol unsur supaya lebih mudah ditulis, dihafalkan, dan dipelajari.

Lambang unsur yang digunakan sampai saat ini adalah usul dari J.J. Berzelius yang memberikan lambang berdasar huruf dengan nama latin, dengan beberapa aturan penulisan sebagai berikut:

- Jika terdiri dari satu huruf maka simbol unsur ditulis dengan huruf besar yang diambil dari huruf pertama nama latin unsurnya. Contoh: B (Borium), C (Carbonium), dan H (Hydrogenium).

- Jika terdiri dari dua huruf, maka ditulis dengan huruf besar yang diambil dari huruf pertama nama latin, disusun dengan huruf kecil dari salah satu nama latin unsurnya. Contoh: Ar (Argon), Ag (Argentum), dan Al (Aluminium).

- Jika terdiri dari tiga huruf, maka lambangnya ditentukan oleh Komite Internasional IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) berdasarkan rangkaian huruf awal sesuai dengan nomor unsurnya. Contoh: Uuu (Unununium), Uuq (Ununquadium), dan Uup (Ununpentium).

Baca Juga: Tak Melulu Soal Industri, Ini Manfaat Nitrogen untuk Kehidupan

Klasifikasi Unsur Kimia

1. Unsur Logam

Besi (Fe) biasa digunakan dalam pembuatan baja dengan campuran karbon.

Tembaga (Cu) biasa digunakan untuk bahan pembuatan listrik, perhiasan dan uang logam, lalu Emas (Au) biasa digunakan untuk pembuatan perhiasan.

2. Unsur Non-Logam

Flour (F) bentuk senyawa yang sering jadi bahan campuran pasta gigi.

Brom (Br) yaitu senyawa yang sering digunakan sebagai bahan baku obat penenang saraf.

Yodium (I) yaitu senyawa yang biasa digunakan sebagai bahan baku obat antiseptik dan garam dapur.

3. Unsur Semi-Logam (Metaloid)

Silicon (Si) biasa digunakan sebagai bahan pembuat alat-alat pemotong dan pengamplas.

Germanium (Ge) yang bisa digunakan berdasar suhu yang diberikan bisa menjadi konduktor dan isolator.

Sumber : https://kids.grid.id/read/473681139/pengertian-dan-klasifikasi-unsur-kimia-materi-ipa-kelas-8-smp?page=2

Cahaya dan Alat optik

 CAHAYA DAN ALAT OPTIK

Gelombang elektromagnetik dapat digambarkan sebagai dua buah gelombang yang merambat secara transversal pada dua buah bidang tegak lurus yaitu medan magnetik dan medan listrik. Merambatnya gelombang magnet akan mendorong gelombang listrik, dan sebaliknya, saat merambat, gelombang listrik akan mendorong gelombang magnet. Diagram di atas menunjukkan adanya gelombang cahaya yang merambat dari kiri ke kanan dengan medan listrik pada bidang vertikal dan medan magnet pada bidang horizontal.

Gelombang elektromagnetik yang membentuk radiasi elektromagnetik.

Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elektromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm.^[1] Pada bidang fisika, cahaya adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasatmata maupun yang tidak.^[2][3] Selain itu, cahaya adalah paket partikel yang disebut foton. Kedua definisi tersebut merupakan sifat yang ditunjukkan cahaya secara bersamaan sehingga disebut "dualisme gelombang-partikel". Paket cahaya yang disebut spektrum kemudian dipersepsikan secara visual oleh indra penglihatan sebagai warna. Bidang studi cahaya dikenal dengan sebutan optika, merupakan area riset yang penting pada fisika modern.

Studi mengenai cahaya dimulai dengan munculnya era optika klasik yang mempelajari besaran optik seperti: intensitas, frekuensi atau panjang gelombang, polarisasi dan fase cahaya. Sifat-sifat cahaya dan interaksinya terhadap sekitar dilakukan dengan pendekatan paraksial geometris seperti refleksi dan refraksi, dan pendekatan sifat optik fisisnya yaitu: interferensi, difraksi, dispersi, polarisasi. Masing-masing studi optika klasik ini disebut dengan optika geometris (en:geometrical optics) dan optika fisis (en:physical optics).

Pada puncak optika klasik, cahaya didefinisikan sebagai gelombang elektromagnetik dan memicu serangkaian penemuan dan pemikiran, sejak tahun 1838 oleh Michael Faraday dengan penemuan sinar katode, tahun 1859 dengan teori radiasi massa hitam oleh Gustav Kirchhoff, tahun 1877 Ludwig Boltzmann mengatakan bahwa status energi sistem fisik dapat menjadi diskrit, teori kuantum sebagai model dari teori radiasi massa hitam oleh Max Planck pada tahun 1899 dengan hipotesis bahwa energi yang teradiasi dan terserap dapat terbagi menjadi jumlahan diskrit yang disebut elemen energi, E.

Pada tahun 1905, Albert Einstein membuat percobaan efek fotoelektrik, cahaya yang menyinari atom mengeksitasi elektron untuk melejit keluar dari orbitnya. Pada pada tahun 1924 percobaan oleh Louis de Broglie menunjukkan elektron mempunyai sifat dualitas partikel-gelombang, hingga tercetus teori dualitas partikel-gelombang.

Albert Einstein kemudian pada tahun 1926 membuat postulat berdasarkan efek fotolistrik, bahwa cahaya tersusun dari kuanta yang disebut foton yang mempunyai sifat dualitas yang sama. Karya Albert Einstein dan Max Planck mendapatkan penghargaan Nobel masing-masing pada tahun 1921 dan 1918 dan menjadi dasar teori mekanika kuantum yang dikembangkan oleh banyak ilmuwan, termasuk Werner Heisenberg, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, David Hilbert, Roy J. Glauber dan lain-lain.

Era ini kemudian disebut era optika modern dan cahaya didefinisikan sebagai dualisme gelombang transversal elektromagnetik dan aliran partikel yang disebut foton. Pengembangan lebih lanjut terjadi pada tahun 1953 dengan ditemukannya sinar maser, dan sinar laser pada tahun 1960. Era optika modern tidak serta merta mengakhiri era optika klasik, tetapi memperkenalkan sifat-sifat cahaya yang lain yaitu difusi dan hamburan.

Sumber Cahaya

Energi cahaya yang bersumber dari pengubahan berbagai bentuk energi cahaya. Listrik dan panas dari proses pembakaran merupakan sumber cahaya yang paling umum.

benda yang dipanaskan akan menghasilkan cahaya, misalnya pada suhu 650 derajat celcius, yang dipanaskan kemudian akan melepaskan cahaya berwarna merah buram. begitu pula saat suhu dinaikkan, maka cahaya akan bertambah lebih terang dari merah menjadi warna jingga, lalu menjadi warna kuning. ada banyak jenis lampu yang juga menghasilkan cahaya dengan berbagai cara, salah satunya dgn memanaskan objek di dalamnya, hingga berpijar sempurna.^[4]

Teori

Dalam sejarah

Yunani Klasik

Orang Yunani Kuno percaya bahwa segala sesuatu terdiri dari empat elemen berupa api, udara, tanah dan air. Pada abad kelima SM, Empedocles menyatakan bahwa Dewi Aphrodite menciptakan mata manusia dari keempat elemen tersebut. Dia juga menyalakan api di mata sehingga sinar keluar dari mata dan memungkinkan manusia untuk melihat. Empedocles menambahkan bahwa terdapat interaksi antara sinar dari mata dan sinar dari sumber seperti matahari sehingga manusia tidak dapat melihat pada malam hari.^[5]

Sekitar 300 SM, Euclid menulis Optica yang membahas sifat-sifat cahaya. Euclid menyatakan bahwa cahaya bergerak dalam garis lurus dan dia memplelajari hukum refleksi secara matematis. Dia mempertanyakan anggapan bahwa penglihatan adalah hasil pancaran cahaya dari mata. Jika seseorang menutup matanya pada malam hari lalu membukanya, dia jakan segera melihat bintang yang jauh. Hal ini hanya mungkin jika pancaran sinar dari mata bergerak sangat cepat.^[6]

Pada tahun 55 SM, seorang Romawi bernama Lucretius meneruskan gagasan atomis Yunani. Dia menulis bahwa cahaya dan panas matahari terdiri dari atom-atom kecil yang ketika terdorong segera berpindah ke seberang ruang antar udara dalam arah yang diberikan oleh dorongan. Meskipun serupa dengan teori partikel, pandangan Lucretius tidak diterima secara umum.^[5] Ptolemy (c. Abad ke-2) menulis tentang sifat-sifat cahaya dalam bukunya Optics.^[7]

India Klasik

Di India Kuno, beberapa aliran Hindu mengembangkan teori tentang cahaya pada sekitar abad awal Masehi. Menurut aliran Samkhya, cahaya adalah salah satu dari lima elemen "halus" fundamental (tanmatra). Aliran Waisesika memberikan teori atom dunia fisik. Atom-atom dasarnya adalah atom bumi (prthivi), air (apas), api (tejas), dan udara (wayu). Cahaya dianggap sebagai atom tejas api berkecepatan tinggi.^[5]

Pemikir Buddha, seperti Dignāga pada abad ke-5 dan Dharmakirti pada abad ke-7,^[5] mengembangkan filosofi tentang cahaya sebagai entitas yang setara dengan energi.^[8]

Teori partikel

Teori gelombang

Teori elektromagnetik

Teori kuantum

sumber :https://id.wikipedia.org/wiki/Cahaya

Alat optik adalah alat yang memanfaatkan sifat cahaya, hukum pemantulan, dan hukum pembiasan sifat cahaya. Dikutip situs resmi Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan (Kemendikbud), alat optik adalah alat-alat yang bekerjanya sifat-sifat cahaya. Alat optik yang utama adalah mata, sedangkan alat optik lain seperti lup, kacamata, teropong, kamera, mikroskop, atau teleskop. Sebenarnya itu semua hanya sebagai alat bantu mata saja. Dilansir Encyclopaedia Britannica (2015), optik ilmu yang berkaitan dengan asal usul dan penyebaran cahaya. Ada dua cabang utama optik, yakni fisik dan geometris. Baca juga: Saat Bersin, Kenapa Mata Kita Tertutup? Optik fisik terutama berkaitan dengan sifat dan sifat cahaya itu sendiri. Optik geometris berkaitan dengan prinsip-prinsip yang mengatur sifat-sifat pembentuk gambar dari lensa, cermin, dan perangkat lain yang memanfaatkan cahaya. Awalnya, istilah optik hanya digunakan dalam kaitannya dengan mata dan penglihatan. Kemudian, ketika lensa dan perangkat lain untuk membantu penglihatan mulai dikembangkan Alat optik Ada beberapa macam alat optik yang alami dan buatan, yakni: Mata Kamera Lup Mikroskop Teleskop Berikut penjelasan beberapa alat optil tersebut: 1. Mata Mata adalah alat optik utama yang dimiliki makhluk hidup. Mata merupakan organ indera pada manusia yang mampu menerima gambar visual, kemudian dibawa ke otak. Dengan mata kamu bisa melihat segala sesuatu yang ada di dunia dan segala isinya. Baca juga: Bagian Mata dan Fungsinya Pada mata ada baberapa bagian, yakni: Kornea Lensa mata Iris Pupil Retina Aqueos humor Bintik kuning Saraf optik Vitreous humour Otot mata Berikut penjelasannya: Kornea Kornea memiliki fungsi untuk melindungi permukaan mata yang sensitif dari segala benda asing dan kotoran. Kornea berada dibagian luar mata yang tipis, lunak, dan transparan bisa menembus cahaya. Lensa mata Lensa mata terbuat dari bahan berserat, bening, dan elatis. Lensa mata berfungsi untuk mengatur pembiasan yang disebabkan oleh cairan agueus humor di depan mata. Pupil Pupil adalah celah sempit yang berbentuk lingkaran dan berfungsi untuk mengatur agar cahaya dapat masuk mata, ke dalam mata. Jika cahaya yang masuk sangat kuat, maka pupil akan menyempit. Sehingga cahaya yang masuk lebih sedikit. Jika cahaya yang masuk ke mata redup, maka pupil akan melebar sehingga cahaya yang masuk lebih banyak.

Sumber : https://www.kompas.com/skola/read/2020/01/23/180000369/alat-optik-arti-dan-contohnya?page=all

Gelombang

 GELOMBANG 

Gelombang adalah getaran yang merambat. Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoide. Selain radiasi elektromagnetik, dan mungkin radiasi gravitasi, yang bisa berjalan lewat ruang hampa udara, gelombang juga terdapat pada medium (yang karena perubahan bentuk dapat menghasilkan gaya pegas) di mana mereka dapat berjalan dan dapat memindahkan energi dari satu tempat ke tempat lain tanpa mengakibatkan partikel medium berpindah secara permanen; yaitu tidak ada perpindahan secara massal.^[1][2] Secara umum, gelombang terbagi menjadi kelompok gelombang berdasarkan arah rambat dan kelompok gelombang berdasarkan medium rambat. Berdasarkan arah rambatnya, gelombang dapat dikelompokkan menjadi gelombang longitudinal dan gelombang transversal. Sedangkan berdasarkan medium perambatannya, gelombang dikelompokkan menjadi gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.^[3]

Suatu medium disebut:

1. linear jika gelombang yang berbeda di semua titik tertentu di medium bisa dijumlahkan.
2. terbatas jika terbatas, selain itu disebut "tak terbatas".
3. seragam jika ciri fisiknya tidak berubah pada titik yang berbeda.
4. isotropik jika ciri fisiknya "sama" pada arah yang berbeda.

Jenis

Gelombang longitudinal

Gelombang longitudinal merupakan gelombang yang memiliki arah getaran yang sama dengan arah rambatan. Gelombang longitudinal dapat diamati pada getaran pegas.^[4]

Gelombang transversal

Gelombang transversal merupakan gelombang dengan arah getaran yang tegak lurus dengan arah rambat.^[5]

Besaran

Simpangan

Simpangan merupakan jarak perpindahan titik pada medium. Pengukuran jarak dimulai dari posisi keseimbangan. Simpangan suatu titik pada medium selalu berubah-ubah dari nilai minimum hingga nilai maksimum selama gelombang merambat. Nilai maksimum dan minimum dicapai secara periodik.^[6]

Amplitudo

Amplitudo merupakan titik simpangan maksimum titik yang dilewati gelombang dalam medium. Nilai tetap dari simpangan merupakan nilai amplitudo. Nilai simpangan maksimum dapat positif maupun negatif.^[7]

Fitur umum

Sulit untuk membuat suatu definisi tentang semua yang mencakup aspek dari kata gelombang. Sebuah getaran dapat didefinisikan sebagai sebuah gerakan "bolak balik". Namun, sebuah getaran belum tentu sebuah gelombang. Sebuah usaha untuk menetapkan keperluan dan karakteristik yang mencukupi yang memenuhi kriteria sebagai sebuah fenomena yang dapat disebut sebagai sebuah Gelombang yang menghasilkan garis perbatasan kabur.

Kata gelombang kadang dipahami secara intuitif sebagai suatu yang mengacu kepada transportasi spasial gangguan yang secara umum tidak disertai oleh sebuah gerakan dari medium yang menempati suatu ruangan secara keseluruhan. Pada gelombang, energi dari sebuah getaran berpindah jauh dari sumbernya dalam bentuk sebuah gangguan di sekitar mediumnya (Hall 1980, hlm. 8). Namun, gerakan ini bermasalah untuk sebuah gelombang transversal (misalnya, gelombang pada tali), di mana energi bergerak di kedua arah yang sama, atau untuk gelombang elektromagnetik / cahaya dalam hampa udara, di mana konsep medium tidak berlaku dan interaksi dengan suatu target adalah kunci utama untuk pendeteksian dan penerapan praktis sebuah gelombang. Antara lain gelombang air pada permukaan air laut; gelombang cahaya dihasilkan oleh Matahari; microwave digunakan di oven microwave; penyiaran gelombang radio oleh stasiun radio; dan gelombang suara dihasilkan oleh penerima gelombang radio, ponsel dan makhluk hidup (sebagai suara), untuk menyebutkan hanya sedikit fenomena gelombang.

Mungkin itu terlihat bahwa deskripsi dari gelombang berhubungan dekat ke asal fisiknya untuk setiap contoh spesifik dari proses terbentuknya gelombang. Contohnya, akustik dibedakan dari optik dalam gelombang suara terkait ke mekanik daripada ke perpindahan gelombang elektromagnetik disebabkan oleh getaran. Konsep-konsep seperti massa, momentum, inertia, atau elastisitas, oleh karena itu penting dalam menggambarkan akustik (sebagai yang berbeda dari optik) untuk proses terbentuknya gelombang. Perbedaan dalam pengenalan awal karakteristik gelombang tertentu terhadap sifat dari medium yang terlibat. Contohnya, dalam kasus udara: vortex, tekanan radiasi, gelombang kejut dan lain lain; dalam kasus benda padat: gelombang Rayleigh, dispersi; dan sebagainya.

Sifat-sifat yang lain, tetapi, meskipun biasanya digambarkan dalam hal asal, mungkin disamaratakan untuk semua gelombang. Untuk beberapa alasan, teori gelombang mewakili cabang fisika tertentu yang prihatin dengan sifat dari proses terbentuknya gelombang secara bebas dari asal fisik mereka.^[8] Contohnya, berdasarkan asalnya secara mekanik dari gelombang akustik, gangguan yang berpindah dalam ruang waktu bisa ada jika hanya medium yang terlibat bukan kaku tak terbatas maupun lentur yang tak terbatas.

Sumber : https://id.wikipedia.org/wiki/Gelombang

Geratan

 GETARAN

Getaran adalah gerak yang terjadi secara bolak-balik di sekitar kesetimbangan. Syarat terjadinya getaran ialah benda mengalami kondisi diam apabila tidak menerima gaya gerak. Selain itu, jarak simpangan terjauh yang timbul secara bolak-balik akibat getaran, selalu sama bila diukur dari titik tengah.^[1]

Jenis getaran

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.

Getaran paksa terjadi bila gaya bolak-balik atau gerakan diterapkan pada sistem mekanis. Contohnya adalah getaran gedung pada saat gempa bumi.

Analisis getaran

Dasar analisis getaran dapat dipahami dengan mempelajari model sederhana massa-pegas-peredam kejut. Struktur rumit seperti badan mobil dapat dimodelkan sebagai "jumlahan" model massa-pegas-peredam kejut tersebut. Model ini adalah contoh osilator harmonik sederhana.

Getaran bebas tanpa peredam

Model massa-pegas sederhanal

Pada model yang paling sederhana redaman dianggap dapat diabaikan, dan tidak ada gaya luar yang memengaruhi massa (getaran bebas).

Dalam keadaan ini gaya yang berlaku pada pegas F_s sebanding dengan panjang peregangan x, sesuai dengan hukum Hooke, atau bila dirumuskan secara matematis:

${\displaystyle {�}_{�}=-��}$

dengan k adalah tetapan pegas.

Sesuai Hukum kedua Newton gaya yang ditimbulkan sebanding dengan percepatan massa:

${\displaystyle \mathrm{\Sigma }�=��=�\ddot{�}=�\frac{{�}^2�}{�{�}^2}=}$

Karena F = F_s, kita mendapatkan persamaan diferensial biasa berikut:

${\displaystyle �\ddot{�}+��=0.}$

Gerakan harmonik sederhana sistem benda-pegas

Bila kita menganggap bahwa kita memulai getaran sistem dengan meregangkan pegas sejauh A kemudian melepaskannya, solusi persamaan di atas yang memerikan gerakan massa adalah:

${\displaystyle �(�)=�\cos (2�{�}_{�}�)}$

Solusi ini menyatakan bahwa massa akan berosilasi dalam gerak harmonis sederhana yang memiliki amplitudo A dan frekuensi f_n. Bilangan f_n adalah salah satu besaran yang terpenting dalam analisis getaran, dan dinamakan frekuensi alami takredam. Untuk sistem massa-pegas sederhana, f_n didefinisikan sebagai:

${\displaystyle {�}_{�}=\frac{1}{2�}\sqrt{\frac{�}{�}}}$

Catatan: frekuensi sudut ${\displaystyle �}$ (${\displaystyle �=2��}$) dengan satuan radian per detik kerap kali digunakan dalam persamaan karena menyederhanakan persamaan, tetapi besaran ini biasanya diubah ke dalam frekuensi "standar" (satuan Hz) ketika menyatakan frekuensi sistem.

Bila massa dan kekakuan (tetapan k) diketahui frekuensi getaran sistem akan dapat ditentukan menggunakan rumus di atas.

Getaran bebas dengan redaman

Bila peredaman diperhitungkan, berarti gaya peredam juga berlaku pada massa selain gaya yang disebabkan oleh peregangan pegas. Bila bergerak dalam fluida benda akan mendapatkan peredaman karena kekentalan fluida. Gaya akibat kekentalan ini sebanding dengan kecepatan benda. Konstanta akibat kekentalan (viskositas) c ini dinamakan koefisien peredam, dengan satuan N s/m (SI)

${\displaystyle {�}_{�}=-��=-�\dot{�}=-�\frac{��}{��}}$

Dengan menjumlahkan semua gaya yang berlaku pada benda kita mendapatkan persamaan

${\displaystyle �\ddot{�}+�\dot{�}+��=0.}$

Solusi persamaan ini tergantung pada besarnya redaman. Bila redaman cukup kecil, sistem masih akan bergetar, tetapi pada akhirnya akan berhenti. Keadaan ini disebut kurang redam, dan merupakan kasus yang paling mendapatkan perhatian dalam analisis vibrasi. Bila peredaman diperbesar sehingga mencapai titik saat sistem tidak lagi berosilasi, kita mencapai titik redaman kritis. Bila peredaman ditambahkan melewati titik kritis ini sistem disebut dalam keadaan lewat redam.

Nilai koefisien redaman yang diperlukan untuk mencapai titik redaman kritis pada model massa-pegas-peredam adalah:

${\displaystyle {�}_{�}=2\sqrt{��}}$

Untuk mengkarakterisasi jumlah peredaman dalam sistem digunakan nisbah yang dinamakan nisbah redaman. Nisbah ini adalah perbandingan antara peredaman sebenarnya terhadap jumlah peredaman yang diperlukan untuk mencapai titik redaman kritis. Rumus untuk nisbah redaman (${\displaystyle �}$) adalah

${\displaystyle �=\frac{�}{2\sqrt{��}}.}$

Sebagai contoh struktur logam akan memiliki nisbah redaman lebih kecil dari 0,05, sedangkan suspensi otomotif akan berada pada selang 0,2-0,3.

Solusi sistem kurang redam pada model massa-pegas-peredam adalah

${\displaystyle �(�)=�{�}^{-�{�}_{�}�}\cos (\sqrt{1-{�}^2}{�}_{�}�-�),{�}_{�}=2�{�}_{�}}$

Nilai X, amplitudo awal, dan ${\displaystyle �}$, ingsutan fase, ditentukan oleh panjang regangan pegas.

Dari solusi tersebut perlu diperhatikan dua hal: faktor eksponensial dan fungsi cosinus. Faktor eksponensial menentukan seberapa cepat sistem teredam: semakin besar nisbah redaman, semakin cepat sistem teredam ke titik nol. Fungsi kosinus melambangkan osilasi sistem, tetapi frekuensi osilasi berbeda daripada kasus tidak teredam.

Frekuensi dalam hal ini disebut "frekuensi alamiah teredam", f_d, dan terhubung dengan frekuensi alamiah takredam lewat rumus berikut.

${\displaystyle {�}_{�}=\sqrt{1-{�}^2}{�}_{�}}$

Frekuensi alamiah teredam lebih kecil daripada frekuensi alamiah takredam, tetapi untuk banyak kasus praktis nisbah redaman relatif kecil, dan karenanya perbedaan tersebut dapat diabaikan. Karena itu deskripsi teredam dan takredam kerap kali tidak disebutkan ketika menyatakan frekuensi alamiah.

Sumber : https://id.wikipedia.org/wiki/Getaran