KONSEP DAN CAKUPAN OSILASI DAN GELOMBANG

SISTEM OSILASI dan KINEMATIKA OSILASI HARMONIK SEDERHANA 

A. PEMBAHASAN

Pengertian Osilasi

             Osilasi merupakan fenomena gerak periodik atau gerakan yang terjadi secara berulang-ulang pada interval yang teratur dari beberapa variabel bebas (waktu, ruang atau kombinasi keduanya). Osilasi juga dapat didefinisikan sebagai variasi periodik suatu materi antara dua nilai atau tentang nilai pusatnya.

Istilah vibrasi atau getaran digunakan untuk menggambarkan osilasi mekanis suatu benda. Namun, osilasi juga terjadi dalam sistem dinamis atau lebih tepatnya di setiap bidang ilmu pengetahuan. Bahkan detak jantung kita menciptakan osilasi. Sedangkan benda yang bergerak di sekitar titik kesetimbangan disebut osilator. Contoh dari gerak osilasi diantaranya gerak orbit planet, gerak pendulum jam, gerakan masa pegas pada suatu sistem, gerakan getaran pada atom dan masih banyak lagi. getaran merupakan gerakan bolak-balik pada suatu benda dalam selang waktu tertentu melalui titik keseimbangannya. Sedangkan gelombang merupakan getaran yang merambat, membawa energi selama perambatannya.

 

 

Kinematika Osilasi Harmonis Sederhana

    Gerak harmonik sederhana adalah gerak bolak-balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan. Osilasi harmonik sederhana merupakan suatu gerak osilasi benda yang dipengaruhi oleh gaya pemulih yang linier dan tidak mengalami gesekan sehingga tidak mengalami pengurangan tenaga. Osilasi harmonik sederhana juga dapat diartikan sebagai suatu sistem yang bergetar dimana gaya pemulih berbanding lurus dengan negatif simpangannya.

Rumus :

Suatu sistem yang menunjukkan gejala gerak harmonik sederhana adalah sebuah benda yang terikat ke sebuah pegas.

F = -kx      

dimana :

F = gaya pemulih (N)

𝑘 = kontanta pegas (N/m)

𝑥 = simpangan pegas (m)

 

Waktu yang digunakan massa untuk melakukan satu osilasi disebut periode diberi simbol T. Banyaknya osilasi tiap detik diberi nama frekuensi dengan symbol. Hubungan antara periode dan frekuensi adalah:

gaya yang bekerja pada massa sebagai berikut: 

Simpangan setiap saat  atau posisi massa setiap saat  yaitu x dapat dituliskan sebagai fungsi berikut:  

Grafik posisi, kecepatan dan percepatan massa di ujung pegas dapat dilihat pada gambar grafik paling bawah, dengan  adalah frekuensi sudut =2πf, dan δ adalah konstanta fase, A adalah amplitude atau simpangan maksimum. Nilai  adalah:

Kaitan antara frekuensi dan frekuensi sudut adalah:    

 

Contoh soal

Sebuah motor yang memiliki masa sejumlah 1800 kg ditopang oleh 4 buah pegas dimana memiliki tetapan gaya yaitu 18.000 N/m. Ketika motor yang ditumpangi oleh 3 orang total berat massanya ialah 200 kg melewati sebuah lubang yang berada ditengah jalan, tentukan nilai :

• Frekuensi getaran pegas mobil ?
• Waktu yang diperlukan untuk menempuh dua getaran ?

Penyelesaian :

Diketahui :

• Massa motor = 1.800 kg
• Massa penumpang = 200 kg
• Konstanta = 18.000 kg

 

Ditanya :

• f ?
• T (untuk dua getaran) ?

Jawaban :

Masa motor + penumpang = 1.800 kg + 200 kg = 2.000 kg

Anggap saja berat total motor merata pada keempat pegas, sehingga tiap pegas mendukung beban :

 

1. Frekuensi getaran pegas motor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

 

2. Selang waktu 1 getaran sama dengan periode T, yakni :

 

Waktu yang diperlukan untuk pegas menempuh dua getaran yaitu :

 B. FENOMENA PADA BIDANG BIOTEKNOLOGI

                                                    

Timbangan Bayi

Dalam kehidupan sehari-harinya tanpa kita sadari mungkin kita pernah melihat atau bahkan menggunakan berbagai macam alat yang menerapkan sistem osilasi, salah satu penerapannya adalah timbangan pegas bayi. Ketika kita masih bayi mungkin saat sedang di cek kesehatan, dokter akan menimbang kita terlebih dahulu sebelum menanyakan riwayat sakit yang diderita. Peristiwa ini merupakan salah satu penerapan dalam bidang bioteknologi, karena di dalam timbangan bayi tersebut terdapat pegas yang bisa menghasilkan getaran ketika tertarik. Saat bayi ditaruh diatas timbangan pegas akan merapat dan ketika bayi diangkat pegas akan merenggang dan akan menghasilkan getaran.

 

 C. TEKNOLOGI PADA BIDANG BIOTEKNOLOGI

 

Digital sphygmomanometer

Digital sphygmomanometer merupakan alat pengukur tekanan darah yang memiliki pompa udara yang digerakkan oleh microprocessor. Microprocessor akan memompa udara secara otomatis ke dalam manset sekitar 20 mmHg di atas tekanan sistolik rata-rata (sekitar 120 mmHg). Setelah microprocessor menangkap tekanan telah cukup, secara otomatis knob pada tensimeter akan mengendur dan tekanan udara di dalam manset akan turun secara perlahan.

Saat proses pengempesan tersebut berlangsung, akan muncul gelombang osilometrik yang akan direkam oleh alat. Gelombang osilometrik inilah yang dikonversi secara otomatis oleh alat sebagai tekanan darah sistolik, tekanan darah diastolik, tekanan nadi, serta mean arterial pressure (MAP). Titik di mana gelombang osilometrik muncul pertama kali akan terbaca sebagai tekanan darah sistolik, sedangkan titik di mana gelombang osilometrik mulai menghilang akan terbaca sebagai tekanan darah diastolik.

D. PERMASALAHAN KONTEKSTUAL PADA BIDANG BIOTEKNOLOGI, SOLUSI PENYELESAIANNYA DAN DISAIN MINIATUR TEKNOLOGI

   

 Alat yang bernama Hibrida Ultrasonik-LED berada di daerah Desa Piasa Kulon, Kecamatan Somagede, Banyumas, Jawa Tengah ini digunakan sebagai alternatif untuk mengusir hama pertanian seperti serangan hama wereng batang coklat (WBC) yang cukup luas. petani sudah berusaha semaksimal mungkin untuk melakukan pembasmian WBC yang menyerang. Mereka menggunakan berbagai macam pestisida tetapi pada kenyataannya, wereng tetap bandel dan menyerang areal pertanian dan hasilnya hanya tambah memperburuk lahan sehingga para petani merugi tidak dapat memperoleh hasil panen. 

    Para mahasiswa PKM dari salah satu universitas di Jawa Tengah mencoba alternatif lain untuk tidak lagi menggunakan pestisida. Dengan mencoba alternatif lainnya, yakni menciptakan alat berbasis gelombang suara untuk mengendalikan serangan hama wereng. Suara ultrasonik yang kami ciptakan berada pada frekuensi antara 5-128 Kilo Hertz (KHz). Frekuensi suara yang bakal mengganggu wereng pada kisaran 40 KHz. Selain itu, ada lagi hama lainnya yang akan terganggu seperti burung, tikus dan belalang. Secara teknis, frekuensi bisa diatur menyesuaikan dengan jenis hama yang akan dikendalikan. Bagiannya yang paling atas atau penutupnya adalah sel surya. Kemudian di bawahnya ada lampu light emitting diode (LED) serta ada perangkap di bawahnya. Kemudian paling bawah terdapat sebuah kotak tertutup yang di sisi kanan kirinya ada pengeras suara atau speaker.

Daftar Pustaka

https://en.wikipedia.org/wiki/Oscillation

https://en.wikipedia.org/wiki/Harmonic_oscillator

https://www.alomedika.com/serba-serbi-pengukuran-tekanan-darah-dengan-digital-sphygmomanometer

https://www.mongabay.co.id/2018/07/19/gelombang-suara-gantikan-pestisida-untuk-berantas-hama-seperti-apa/