Mechanics

Aplikasi Ayunan Mekanik

 

Jam Bandul

Apakah kalian pernah melihat jam bandul atau jam kakek (grandfather clock) yang mempunyai bandul di bawahnya? Saya rasa kalian pernah melihatnya. Jam bandul merupakan salah satu aplikasi dari ayunan mekanik, gerak harmonis sederhana pada bandul. 

Lalu bagaimana jam ini bekerja? 

       Ada dua jenis jam bandul. Jenis pertama menggunakan tenaga yang berasal dari gerakan rantai dan beban. Jenis kedua menggunakan tenaga pegas atau per. Baik jam pegas atau jam rantai memiliki mekanisme pemutar. Pada bagian pemutar ini terdapat roda-roda gigi yang saling bertautan. Diantaranya roda gigi penunjuk detik, menit, dan jam. Tidak ketinggalan pula roda-roda gigi untuk bilah-bilah pada penunjuk waktu.

       
       Karena tidak menggunakan baterai, jam bandul bekerja dengan memanfaatkan tenaga gravitasi atau pegas. Bandul memiliki peranan penting. Poros bandul ini terkait dengan bagian yang berfungsi menggerakkan roda gigi penunjuk detik, menit, jam, dan seterusnya. Tanpa adanya gerakan bandul jam tidak dapat menunjukkan waktu dengan benar. Bila bandul atau pendulun berhenti bergerak, otomatis jam bandul akan mati. Itu sebabnya, sebelum bandul berhenti, rantai beban harus ditarik keposisi semula. Gerakan rantai akibat gravitasi akan memutar roda utama yang selanjutnya menggerakkan bandul dan memutar roda gigi. Biasanya rantai harus ditarik 2-3 hari sekali.

Pergerakan Bandul

Bandul merupakan sebuah benda yang terikat oleh seutas tali dan dapat berayun secara bebas dan periodik. Gerak pendulum merupakan gerak yang mempunyai lintasan melengkung. Disebut gerak harmonis sederhana, karena bandul bergerak bolak-balik disekitar titik kesetimbangan. Bandul akan berada pada titik kesetimbangan jika tidak diberikan gaya luar (ditarik atau diberi sentuhan). Pada jam bandul, bandul terletak di bagian bawah, yang terikat oleh seutas tali sepanjang L. Anggap bandul jam bermassa M ini diberi gaya (ditarik sejauh a), maka kini bandul jam tersebut akan berayun sejauh A dari titik setimbangnya.

cos a = A/L

A = L cos a

keterangan:

A = Amplitudo (simpangan terjauh) (m)

L = panjang tali (m)

a = sudut deviasi (^o)              

Jika sebuah benda diberi gaya, maka akan ada sebuah gaya pemulih atau timbal balik. Gaya pemulih inilah yang menyebabkan bandul untuk selalu kembali ke titik setimbang ayunan bandul. Gaya tersebut sebagai konsekuensi gravitasi terhadap benda pada bandul bermassa M dalam bentuk gaya gravitasi F_g yang saling meniadakan dengan gaya yang diberikan. Jika sebuah bandul diayunkan sebesar a terhadap garis vertikalnya, maka gaya pemulihnya :

F_g = – M.g.sin a

keterangan:

Fg = gaya gravitasi (N)

M = massa bandul (kg)

Sumber :

Sastra, I Putu David . 2008. Persamaan Gerak Pada Jam Bandul. Universitas Pendidikan Ganesha.

http://id.shvoong.com