Gerak harmonik teredam merupakan gerak suatu benda yang dipengaruhi oleh gaya penghambat atau redaman. Gerak harmonik ini dapat menyebabkan amplitude osilasi berkurang secara perlahan terhadap waktu hingga akhirnya berhenti. Kita akan banyak menyinggung materi ini dalam cabang ilmu fisika.
Sementara itu, gerak osilasi sendiri merupakan setiap gerak yang terjadi berulang-ulang. Umumnya terjadi dalam selang waktu yang sama dan melewati lintasan yang sama ketika bergerak.
Contoh gerak osilasi yang paling sederhana yakni gerak harmonic atau Simple Harmonic Motion (SHM). Sedangkan definisi mengenai gerak harmonic merupakan gerak periodic yang terjadi dalam selang waktu yang sama.
Baca Juga: Gerak Parabola pada Bidang Miring, Jenis, Contoh, dan Cirinya
Fungsi dan Persamaan Gerak Harmonik Teredam
Dalam gerak harmonik sederhana, sistem yang berosilasi kita anggap tidak mengalami redaman. Akan tetapi, pada kenyataannya semua gerak osilasi yang sebenarnya, merupakan energy mekanik terdisipasi.
Hal ini disebabkan karena adanya suatu gaya gesekan. Bila kita biarkan, maka sebuah pegas pada akhirnya berhenti berosilasi.
Fungsi Gerak Harmonik Teredam
Gerak harmonic ini merupakan salah satu metode pengukuran koefisien viskositas. Viskositas sendiri merupakan salah satu materi fisika yang bisa kita pahami melalui kegiatan praktikum.
Sementara viskositas merupakan hambatan fluida untuk mengalir. Suatu jenis fluida yang mudah mengalir dapat kita artikan sebagai viskositas yang memiliki nilai rendah dan begitu pula sebaliknya.
Jika suatu jenis fluida yang tidak mudah mengalir, maka dapat kita artikan nilai viskositasnya tinggi. Sementara itu, viskositas fluida yang berbeda dinyatakan koefisien viskositas secara kuantitatif.
Percobaan pengukuran koefisien viskositas ini dapat kita lakukan dengan beberapa metode. Sebut saja seperti metode bola jatuh bebas, metode getaran pegas, metode osilasi bandul, hingga metode gerak harmonic teredam.
Gerak harmonic ini mempunyai gaya hambat Hukum Stokes. Gaya tersebut mempunyai bentuk F = -bv.
Koefisien b dipengaruhi oleh viskositas fluida yang tak lain adalah fungsi dari temperatur fluida. Pada umumnya, ketika kita melakukan percobaan viskositas dengan metode gerak harmonic teredam maka kita menggunakan pengukuran manual.
Akan tetapi belum juga menghasilkan grafik kurva simpangan, terhadap waktu (t). dengan begitu, kita membutuhkan alat untuk membantu dalam pengambilan data dan juga analisisnya.
Baca Juga: Pengertian Gerak Parabola: Karakteristik, Rumus, dan Juga Contohnya!
Persamaan
Sudah kita singgung sedikit di awal, persamaan sederhana gaya teredam adalah Fd = -bv.
Dengan b merupakan konstanta yang berfungsi untuk menyatakan besarnya redaman. Kemudian, hukum kedua Newton ini diterapkan untuk gerak benda dengan massa (m), pada pegas dengan memakai gaya (k) apabila gaya redaman (-bv):
Fx = max -kx – bv = m dv/dt
Dalam gerak harmonik yang sederhana, untuk nilai rata-rata energy potensial dengan energy kinetic dalam satu siklus memiliki kesamaan. Kemudian, energy total sama dengan dua kali nilai rata-rata energy potensial maupun energy kinetic.
Analisis Osilasi Harmonik Teredam
Kenyataannya yang terjadi, osilasi harmonik sederhana sulit untuk kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Sistem yang berosilasi secara harmonik akan mengalami gesekan dengan udara.
Hal ini menyebabkan simpangannya berkurang terhadap fungsi waktu. Gerak osilasi sistem semacam ini bisa kita sebut sebagai osilasi harmonik teredam. Gaya penghambat atau redaman ini bisa berupa gaya gesek udara maupun faktor internal lainnya pada sistem.
Kemudian, besarnya gaya redaman atau gesekan ini akan sebanding dengan kecepatan, akan tetapi memiliki arah yang berlawanan. Berikut ini adalah persamaan gaya redaman:
Fd = -b dx/dt = -bx
Di mana b merupakan konstanta redaman sedangkan x = v merupakan kecepatan gerak osilasinya. Tanda negatif menunjukkan gaya redaman berlawanan dengan arah gerak osilasi.
Sehingga, usaha yang dilakukan oleh gaya tak konservatif tersebut akan selalu berkurang.
Baca Juga: Osilasi Harmonik Sederhana Fisika dengan Contoh di Kehidupan Nyata
Percobaan Gerak Harmonik Teredam
Salah satu percobaan gerak harmonik ini yang bisa kita lakukan adalah dengan melalui software tracker video.
Software tracker video tersebut berfungsi untuk menganalisis video melalui penentuan posisi terhadap waktu maupun menyajikannya dalam bentuk grafik.
Selain itu, bisa juga menggunakan fitur fit builder untuk menentukan koefisien redaman. Melalui eksperimen gerak harmonik teredam ini kita bisa menentukan nilai viskositas fluida. Selain itu, ada pula percobaan lainnya dengan menggunakan kamera digital konvensional dan perangkat lunak komputer untuk mempelajari gerak harmonik ini. (R10/HROnline)
