Perbedaan Utama – Getaran Teredam vs. Getaran Tidak Teredam
Getaran teredam dan tidak teredam adalah istilah untuk dua jenis getaran yang berbeda. Perbedaan yang menonjol antara getaran teredam dan tidak teredam adalah getaran tidak teredam adalah istilah untuk getaran di mana energy dari objek yang bergetar tidak hilang ke lingkungan dari waktu ke waktu, sedangkan getaran teredam adalah istilah untuk getaran di mana objek yang bergetar kehilangan energynya ke lingkungan.
Yang perlu anda ketahui tentang Getaran Tidak Teredam
Dalam getaran yang tidak teredam, tidak ada gaya resistif yang bekerja pada benda yang bergetar. Saat objek berosilasi, energy dalam objek terus berubah dari energy kinetik menjadi energy potensial dan kembali lagi, dan jumlah energy kinetik dan potensial tetap bernilai konstan. Dalam praktiknya, sangat sulit untuk menemukan getaran yang tidak teredam. Sebagai contoh, bahkan benda yang bergetar di udara akan kehilangan energy seiring waktu karena hambatan udara.
Mari kita perhatikan sebuah benda yang mengalami gerak harmonik sederhana. Di sini, objek mengalami gaya pemulih menuju titik kesetimbangan, dan ukuran gaya ini sebanding dengan perpindahan. Jika perpindahan benda diberikan oleh , maka untuk benda bermassa yang melakukan gerak harmonik sederhana, kita dapat menulis:
Ini adalah persamaan diferensial. Solusi untuk persamaan ini dapat ditulis dalam bentuk:
Di Sini,
Jika getaran tidak teredam, objek terus berosilasi secara sinusoidal.
Yang perlu anda ketahui tentang Getaran Teredam
Dalam getaran teredam, gaya resistif eksternal bekerja pada objek yang bergetar. Objek kehilangan energy karena resistensi dan sebagai hasilnya, amplitudo getaran berkurang secara eksponensial.
Kita dapat memodelkan gaya redaman yang berbanding lurus dengan kecepatan benda pada saat itu. Jika konstanta proporsionalitas untuk gaya redaman adalah , maka kita dapat menulis:
Solusi untuk persamaan diferensial ini dapat diberikan dalam bentuk:
.
Di sini, .
Kita dapat menulis ini sebagai:
.
Menulis persamaan dalam bentuk ini berguna karena besaran dapat digunakan untuk menentukan sifat osilasi tertentu. Seringkali, kuantitas ini disebut koefisien redaman , , yaitu .
Jika , maka kita memiliki redaman kritis . Dalam kondisi ini, objek yang berosilasi kembali ke posisi setimbangnya sesegera mungkin tanpa menyelesaikan osilasi lagi. Ketika , kita mengalami underdamping . Dalam hal ini, objek terus berosilasi, tetapi dengan amplitudo yang terus berkurang. Untuk gaya resistif sangat kuat. Benda tersebut tidak akan berosilasi lagi, tetapi benda tersebut diperlambat sedemikian rupa, sehingga menuju kesetimbangan jauh lebih lambat dibandingkan dengan benda yang teredam kritis. Overdamping adalah nama yang diberikan untuk jenis skenario ini. Ketika , tidak ada gaya resistif dan benda tidak teredam . Secara teoritis, objek terus melakukan gerak harmonik sederhana tanpa pengurangan amplitudo.
Grafik di bawah ini menggambarkan bagaimana perpindahan benda berubah di bawah tiga kondisi yang berbeda ini:
Redaman di bawah gaya resistif dengan konstanta redaman yang berbeda
Kita dapat menggunakan redaman dalam situasi di mana kita tidak ingin sesuatu bergetar. Mobil terdiri dari peredam yang mencegah mobil naik turun berulang kali setiap kali jatuh ke lubang. Peredam juga ditemukan di jembatan untuk mencegahnya bergoyang karena angin. Bangunan tinggi juga terkadang memiliki peredam untuk memastikan bangunan tidak terlalu goyang dan roboh saat gempa. Pada saluran listrik, “peredam Stockbridge” digunakan untuk memastikan bahwa kabel tidak mengalami getaran yang besar.
Peredam Stockbridge pada saluran listrik
Perbedaan Antara Getaran Teredam dan Tidak Teredam
Kehadiran Kekuatan Resistif
Dalam getaran tak teredam , objek berosilasi bebas tanpa gaya resistif yang bekerja melawan gerakannya.
Dalam getaran teredam , objek mengalami gaya resistif.
Kehilangan Energi
Dalam getaran tak teredam , jumlah energy kinetik dan potensial selalu memberikan energy total benda yang berosilasi, dan nilai energy totalnya tidak berubah.
Dalam getaran teredam , energy total benda yang berosilasi berkurang seiring waktu. Energi ini hilang saat benda bekerja melawan gaya resistif.
Nilai Koefisien Redaman
Untuk getaran tak teredam, .
Untuk getaran teredam , .
Gambar Courtesy:
“Stockbridge damper di jalur 400 KV dekat Castle Combe, Inggris.” oleh Adrian Pingstone (Karya sendiri) [Domain Publik], melalui Wikimedia Commons (Diubah)
