Fenomena Bandul Mekanis

Apakah anda pernah melihat jam bandul yang mempunyai bandul di bawahnya? Saya rasa anda pernah melihatnya. Jam bandul merupakan salah satu aplikasi dari ayunan mekanik, gerak harmonis sederhana pada bandul.

Jam bandul ini ukuranya cukup besar. Biasanya lebih tinggi dari manusia, tapi ada juga yang berukuran kecil, biasanya berbentuk jam dinding. Sekarang memang zaman modern, tetapi jam ini tidak kalah dengan jam modern yang menggunakan baterai. Salah satu kelebihan jam bandul ini adalah tidak menggunakan baterai, hemat energi.

Jam bandul mempunyai bandul (pendulum) yang terus bergerak, ke kiri dan ke kanan. Jam ini mempunyai rantai-rantai dengan beban yang harus ditarik tiap beberapa hari. Saat jarum panjang menunjuk angka 12, bila-bila besi pada jam ini akan menghasilkan denting suara yang merdu. Bandul rantai, dan suara merdu inilah yang membuat jam bandul masih tetap diminati hingga sekarang, bukan hanya oleh para pencinta benda antik. 

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. Pada jam bandul yang punya pasilitas lengkap, terdapat juga roda gigi penunjuk hari dan bulan.

Karena tidak menggunakan baterai, jam bandul bekerja dengan memamfaatkan 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. Tampa adanya gerakan bandul jam tidak dapat menunjukkan waktu dengan benar.

Bila bandul atau pendulun berhenti bergerak, otomatis jam bandul akan mati. Itu sebabnya, sebeleum 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.

Bandul (eng: Pendulum) 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). Saya yakin teman-teman fisika pernah melakukan praktikum gerak harmonis sederhana sehingga tidak sulit untuk membayangkannya.

Pada jam bandul, bandul terletak di bagian bawah, yang terikat oleh seutas tali sepanjang L. Kita 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

M = massa bandul (kg)

Periode

Ayunan bandul pada jam kakek ini juga mempunyai periode. Periode adalah banyaknya waktu yang diperlukan untuk melakukan satu gerakan getaran.

T = 2 π (l/g)-^1/2

keterangan:

T =  periode (s)

l =  panjang tali (m)

g = percepatan gravitasi (m s^-2)

Frekuensi

frekuensi adalah banyaknya getaran yang dilakukan dalam 1 detik.

f = 1/(2 π ) (g/l)-^1/2

keterangan:

f = frekuensi (hertz)

l =  panjang tali (m)

g = percepatan gravitasi (m s^-2)

Daftar Pustaka:

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

http://id.shvoong.com