Pemodelan dan Simulasi Numerik Gerak Osilasi Sistem Bandul – Pegas Bersusun Orde Kedua Dalam Dua Dimensi

Abstract

Secara teoritis pergerakan bandul-pegas dianggap bergerak harmonik karena adanya gaya pemulih, namun pada percobaan bandul-pegas bersusun orde kedua mengalami pembengkokan pada pegas kedua dalam berosilasi. Solusi yang diusulkan untuk penyelesaian persamaan sistem tersebut adalah dengan menganggap bahwa konstanta pegas kedua bernilai nol ketika terjadi pembengkokan. Ada lima langkah dalam menyelesaikan penelitian ini. Langkah pertama, melakukan eksperimen bandul-pegas bersusun orde kedua dalam dua dimensi untuk mendapatkan data eksperimen.Langkah kedua, menyelesaikan persamaan gerak sistem bandul-pegas bersusun orde kedua dengan meenggunakan persamaan Lagrange. Langkah ketiga, pemodelan dan simulasi persamaan gerak sistem dengan memperhatikan pembengkokan yang terjadi yaitu dengan dua model, model pertama menganggap konstanta pegas kedua bernilai nol pada saat terjadi pembengkokan (teori yang diusulkan) dan model kedua menganggap konstanta pegas kedua tetap bernilai k2 walaupun mengalami pembengkokan (teori umum bandul-pegas bersusun), simulasi yang dilakukan adalah membandingkan pola simpangan antara model pertama dan model kedua dalam bentuk grafik. Langkah keempat memasukan persamaan gerak yang sudah dimodelkan kedalam metode Runge-Kutta untuk menyelesaikan solusi numerik dari model pertama dan kedua.Langkah kelima melakukan optimasi data antara model pertama dengan data eksperimen dan membandingkannya dengan optimasi data antara model kedua dengan data eksperimen menggunakan metode Nelder-Mead Simplex Algorithm. Hasil optimasi yang diperoleh adalah pola simpangan dari model pertama lebih mendekati hasil eksperimen dibandingkan dengan model kedua, dan nilai error yang didapat pada optimasi model pertama dengan data eksperimen lebih kecil dibandingkan dengan nilai error yang didapat dari optimasi model kedua dengan data ekperimen. Maka teori yang diusulkan bisa melengkapi teori sistem bandul-pegas bersusun orde kedua sebelumnya.