Apa itu Osilasi dan Getaran?

Ketika sebuah object bergetar atau berosilasi maju dan mundur, pada jalur yang sama, tiap osilasi yang memakan jumlah waktu yang sama maka gerakan tesebut bersifat periodis. Bentuk paling sederhana pada gerakan periodis bisa diperlihatkan oleh sebuah object yang berosilasi pada ujung sebuah pegas kumparan yang uniform. Karena banyak jenis gerakan osilasi yang sangat mirip dengan sistem ini, kita bisa lihat pada sistem tadi dengan lebih detail. Kita mengasumsikan bahwa massa dari pegas bisa diabaikan, dan pegas terpasang horizontal, seperti pada gambar 14.1a, sehingga object tersebut dengan massa m bergeser tanpa gesekan dengan permukaan horizontal.

Gambar 14.1 sebuah massa berosilasi pada ujung pegas seragam.

pegas apapun mempunyai panjang alami yang mana pegas tersebut tidak mengeluarkan gaya pada massa m. posisi dari massa pada titik ini disebut sebagai posisi setimbang. Jika massa digerakkan baik kekiri, yang mana memampatkan pegas, atau ke kanan yang mana meregangkan pegas, pegas mengeluarkan sebuah gaya pada massa yang bertindak dalam arah yang mengembalikan massa pada posisi setimbang; oleh karena itu gaya tersebut disebut gaya pengembali. Kita menganggap situasi umum di mana kita bisa mengasumsikan gaya pengembali F sebanding secara searah pada perpindahan x yang mana pegas tersebut diregangkan (gambar 14.b) atau dimampatkan (gambar 14.c) dari posisi setimbangnya:
F = - kx. [gaya yang dikeluarkan oleh pegas] (14-1)

Perlu dicatat bahwa posisi setimbang telah ditentukan pada x = 0 dan tanda minus pada persamaan 14.1 menandakan bahwa gaya pengembali selalu dalam arah yang berlawanan dengan perpindahan x. sebagai contoh, jika kita memilih arah positif pada kanan gambar 14.1, x positif ketika pegas diregangkan (gambar 14.1b), namun arah gaya pengembali mengarah ke kiri (arah negatif0. Jika pegas dimampatkan, x menjadi negative (mengarah ke kiri) namun gaya F bertindak kearah kanan (gambar 14.1c).
Persamaan 14.1 sering disebut sebagai hokum Hooke, dan akurat hanya jika pegas tidak dimampatkan pada lokasi dimana kumparan dekat sampai menyentuh, atau diregang melewati daerah elastic.  Hukum hooke bekerja tidak hanya untuk pegas namun juga untuk benda padat yang berosilasi juga; oleh karena itu persamaan tersebut mempunyai penerapan yang luas, walaupun persamaan tersebut hanya valid pada jangkauan tertentu dari nilai F dan x.
kesebandingan konstanta k pada persamaan 14.1 disebut sebagi konstanta pegas untuk pegas tertentu atau konstanta kekakuan pegas. Untuk meregangkan pegas sejauh jarak x, seseorang harus mengeluarkan sebuah gaya dari luar pada ujung bebas dari pegas dengan sebuah nilai yang setidaknya sama dengan:
Fext = + kx. [gaya luar yang bekerja pada pegas]
Semakin besar nilai k, semakin besar gaya yang dibutuhkan untuk meregangkan sebuah pegas untuk suatu jarak tertentu. Yaitu, semakin kaku pegas, semakin besar konstanta pegas k. perlu dicatat bahwa gaya F dalam persamaan 14.1 tidak constant namun beragam sesuai posisi. Oleh karena itu, percepatan pada massa m tidak konstan, sehingga kita tidak bisa menggunakan persamaan untuk percepatan konstan pada GLBB.