Suatu benda bergetar dengan frekuensi 0,5 hz dan amplitudo 8 cm. Apabila percepatan di suatu titik berjarak y dari titik setimbang adalah 0,4 m/s^2, maka perbandingan energi potensial dan energi kinetik pada kondisi tersebut adalah … (π^2 = 10)

Suatu benda bergetar dengan frekuensi 0,5 hz dan amplitudo 8 cm. Apabila percepatan di suatu titik berjarak y dari titik setimbang adalah 0,4 m/s^2, maka perbandingan energi potensial dan energi kinetik pada kondisi tersebut adalah … (π^2 = 10)
a. 1 : 3
b. 1 : 2
c. 3 : 1
d. 2 : 1
e. √3 : 3

Jawaban yang benar adalah A. 1 : 3.

Diketahui:
f = 0,5 Hz
A = 8 cm = 0,08 m
a = 0,4 m/s²
π² = 10

Ditanya:
EP : EK = …?

Jawab:
Konsep yang kita gunakan adalah analisis hubungan simpangan dengan percepatan pada gerak harmonik sederhana beserta energi pada getaran. Secara umum hubungan simpangan dengan percepatan dituliskan oleh:

a = ω² y,

dan energi mekanik, energi potensial, serta energi kinetik dituliskan masing-masing:
(i) EM = 1/2 x k x A²
(ii) EP = 1/2 x k x y²
(iii) EK = EM – EP = 1/2 x m x v²

dimana: k = m x ω².

dengan:
y = simpangan (m)
A = amplitudo (m)
ω = frekuensi sudut (rad/s)
a = percepatan (m/s²)
m = massa benda (kg)
k = tetapan pegas (N/m).

Tentukan simpangan benda dari persamaan percepatan.
a = ω² y
a = (2πf)² y
0,4 = (2π x 0,5)² x y
0,4 = π² x y
y = 0,4/10
y = 0,04 m.

Energi potensial benda adalah:
EP = 1/2 x k x y²
EP = 1/2 x m x ω² x y²
EP = 1/2 x m x (2π x 0,5)² x 0,04²
EP = m/125 J.

Energi mekanik benda yaitu:
EM = 1/2 x k x A²
EM = 1/2 x m x ω² x A²
EM = 1/2 x m x (2π x 0,5)² x 0,08²
EM = 4m/125 J.

Maka, energi kinetik benda adalah:
EK = EM – EP
EK = (4m/125) – (m/125)
EK = 3m/125 J.

Jadi, perbandingan energi potensial dan energi kinetik pada kondisi tersebut adalah:
EP : EK = (m/125) : (3m/125)
EP : EK = 1 : 3.

Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah A.

Rekomendasi lainnya :

Baca Juga :  Hitunglah: cos 30° sin 90° + cos 45° tan 30° = ...
IlmuanTekno
© Copyright 2025, All Rights Reserved