Makalah ini membahas aplikasi metode fungsi Green dan metode koefisien tak tentu dalam menyelesaikan persamaan diferensial yang muncul pada sistem fisis massa pegas dengan shock absorber. Tujuannya adalah membandingkan solusi yang dihasilkan dengan kedua metode tersebut.

1. MAKALAH
APLIKASI FUNGSI GREEN PADA DINAMIKA SISTEM FISIS MASSA PEGAS DENGAN
SHOCK ABSORBER
Disusun Untuk Memenuhi Salah SatuTugas Terstruktur
Dalam Mata Kuliah Pemodelan Matematika
Endang Lastri : 2412.089
Dermi Yanti
ENDANG LASTRI 89
DERMI YANTI 8
PMTK V C
DosenPembimbing :
Tisti Ilda Prihandini, M.Si
JURUSAN TARBIYAH PROGRAM STUDI PENDIDIKAN MATEMATIKA
SEKOLAH TINGGI AGAMA ISLAM NEGERI (STAIN)
SJECH M.DJAMIL DJAMBEK
BUKITTINGGI

2. BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Di dalam berbagai permasalahan fisika, matematika memegang peranan yang sangat penting.
Banyak permasalahan fisika yang harus diselesaikan dengan menggunakan model matematika. Salah
satu model matematika yang cukup penting adalah persamaan differensial.Persamaan diferensial adalah
persamaan yang memuat turunan satu (atau beberapa) fungsi yang tidak diketahui. Persamaan
differensial seringkali muncul dalam permasalahan fisika yang mencoba menggambarkan keadaan
kehidupan nyata. Banyak hukum-hukum alam dan hipotesa-hipotesa yang dapat diterjemahkan ke
dalam persamaan yang mengandung persamaan diferensial. Sebagai contoh, turunan-turunan dalam
fisika muncul sebagai kecepatan dan percepatan, dalam geometri sebagai kemiringan. Keadaan inilah
yang merupakan persoalan pada banyak kasus fisika, sehingga untuk memperoleh suatu persamaan
diferensial yang melukiskan suatu persoalan dalam kehidupan nyata, biasanya diambil permisalan
bahwa keadaan sebenarnya diatur oleh hukum-hukum yang sangat sederhana yang biasanya sering
dibuat permisalan yang ideal.
Sampai saat ini masih banyak anggapan bahwa tidak ada gaya gesekan yang bekerja pada
osilator. Jika anggapan ini dipegang, maka bandul atau beban pada pegas akan berosilasi terus
menerus. Pada kenyataannya, amplitudo osilasi berkurang sedikit demi sedikit sampai akhirnya
menjadi nol karena pengaruh gesekan. Dikatakan bahwa geraknya teredam oleh gesekan dan disebut
osilasi teredam. Gesekan seringkali muncul dari gesekan udara atau gaya dalam. Besar gaya gesekan
biasanya bergantung kepada laju. Dalam banyak hal, gaya gesekan sebanding dengan kecepatan, tetapi
arahnya berlawanan. Contoh dari osilasi teredam misalnya adalah pada shock absorber mobil.
Shock absorber merupakan komponen penting suatu kendaraan yaitu dalam sistem suspensi,
yang berguna untuk meredam gaya osilasi dari pegas. Shock absorber berfungsi untuk
memperlambat dan mengurangi besarnya getaran gerakan dengan mengubah energi kinetik dari
gerakan suspensi menjadi energi panas yang dapat dihamburkan melalui cairan hidrolik.

3. B. Tujuan
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah:
1. Untuk menyelesaikan kasus fisis massa pegas dengan shock absorber dengan mengkonstruksi
fungsi green.
2. Untuk membuat perbandingan solusi persamaan yang dihasilkan dengan menggunakan metode
fungsi green dengan solusi persamaan yang dihasilkan dengan menggunakan metode koefisien
tak tentu
C. Manfaat
Adapun manfaat yang diharapkan dalam penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Dalam bidang matematika : untuk mengemukakan suatu metode sebagai alternatif untuk
menyelesaikan persamaan diferensial linear tak homogen yaitu dengan mengkonstruksi fungsi
green
2. Dalam bidang yang dibahas : untuk mengetahui system fisis masa pegas dengan shock absorber
D. Rumusan masalah
1. Bagaimana perbandingan solusi persamaan yang dihasilkan dengan menggunakan metode
fungsi green dengan solusi persamaan yang dihasilkan dengan menggunakan metode koefisien
tak tentu

4. BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Bidang Matematika
1. Persamaan Diferensial Linear Homogen dengan Koefisien Konstan
Bentuk umum persamaan diferensial linear homogen dengan koefisien konstan adalah:
…… ( )
Ada tiga kemungkinan penyelesaian dari persamaan (1), yaitu:
a. Bila akar-akarnya real dan berlainan, maka penyelesaian yaitu:
b. Bila akar-akarnya real dan sama, maka penyelesaian yaitu:
c. Bila akar-akarnya kompleks, maka penyelesaian yaitu:
2. Persamaan Diferensial Linier Orde-n Tak dengan koefesien konstan
Bentuk umum persamaan diferensial tak homogen orde-n adalah sebagai berikut:
…… ( )
Solusi umum y(x) akan didapatkan bila solusi umum dari persamaan homogen diketahui.
Kemudian y(x) dibentuk dengan pemanbahan sebagai penyelesaian homogennya dengan
sebagai penyelesaian partikulernya, sehingga
…… ( )
B. Bidang Permasalahan
1. Konsep fungsi green
Dari suatu system persamaan diferensial linear tak homogen orde-n:
… ( )
Dengan fungsi f(x) merupakan fungsi yang kontiniu. Fungsi G(x,t) dikatakan sebagai fungsi
green untuk masalah nilai awal persamaan diferensial diatas jika memenuhi kondisi berikut ini:
a. G(x,t) terdefenisi pada daerah R=IxI dari semua titik (x,t) dimana x dan t terletak dalam
selang I.
b. G(x,t), merupaka fungsi kontinu pada R= IxI

5. c. Untuk setiap dalam selang I, fungsi ∫ adalah solusi persaman
diferensial diatas yang memenuhi kondisi awal
2. Metode koefesien tak tentu
Variansi Parameter dipakai apabila tidak bisa diselesaikan dengan metode koefisien tak tentu
sehingga metode koefisien tak tentu ini lebih sederhana.
Ide dasar dari koefesien tak tentu adalah menduga dengan cerdas solusi berdasarkan fungsi
r(x) di ruas kanan.
Bentuk persamaan umumnya :
……(5)
 Fungsi r(x) merupakan bentuk solusi particular diperoleh dengan cara menebak,
sepertinya misalnya fungsi cos, fungsi sin, fungsi exponensial atau jumlah dari beberapa
fungsi
 r(x) berisikan koefesien tak tentu
 Turunkan sesuai persamaan umum diatas
 Substitusikan dan seluruh turunannya ke dalam persamaan
Bentuk r(x) Pilihan untuk
Sin ax A sin ax + B cos ax
Cos ax A sin ax + B cos ax
Missal f(x) merupakan fungsi polinom, eksponen, sinus atau cosinus. Maka solusi
dimisalkan sebagai jumlah dari f(x) dan semua turunannya. Selanjutnya
disubstitusikan ke persamaan awal untuk menghitung nilai dari koefesiennya.

6. 3. System fisis persamaan osilasi harmonik teredam
Osilasi merupakan suatu gerakan periodik, umumnya terhadap waktu dai suatu
pengukuran, contoh pada ayunan bandul. Sedangkan alat yang melakukan osilasi adalah
osilasitor
Shock absorber merupakan komponen penting suatu kendaraan yaitu dalam sistem
suspensi, yang berguna untuk meredam gaya osilasi dari pegas. Shock absorber berfungsi untuk
memperlambat dan mengurangi besarnya getaran gerakan dengan mengubah energi kinetik dari
gerakan suspensi menjadi energi panas yang dapat dihamburkan melalui cairan hidrolik.
Konstruksi shock absorber itu terdiri atas piston, piston rod dan tabung. Piston adalah
komponen dalam tabung shock absorber yang bergerak naik turun di saat shock absorber
bekerja. Sedangkan tabung adalah tempat dari minyak shock absorber dan sekaligus ruang
untuk piston bergerak naik turun. Dan yang terakhir adalah piston rod adalah batang yang
menghubungkan piston dengan tabung bagian atas (tabung luar) dari shock absorber. Untuk
lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut:
Shock absorber bekerja dalam dua siklus yakni siklus kompresi dan siklus ekstensi.
Siklus kompresi (penekanan)
Saat shock absorber ditekan karena gaya osilasi dari pegas suspensi, maka gerakan yang
terjadi adalah shock absorber mengalami pemendekan ukuran. Siklus kompresi terjadi ketika
piston bergerak ke bawah, menekan fluida hidrolik di dalam ruang bawah piston. Dan minyak
shock absorber yang berada dibawah piston akan naik keruang atas piston melalui lubang yang
ada pada piston. Sementara lubang kecil (orifice) pada piston tertutup karena katup menutup

7. saluran orifice tersebut. Penutupan katub ini disebabkan karena peletakan katup yang berupa
membran (plat tipis) dipasangkan dibawah piston, sehingga ketika minyak shock absorber
berusaha naik ke atas maka katup membran ini akan terdorong oleh shock absorber dan
akilbatnya menutup saluran orifice. Jadi minyak shock absorber akan menuju ke atas melalui
lubang yang besar pada piston, sementara minyak tidak bisa keluar melalui saluran oriface pada
piston. Pada saat ini shock absorber tidak melakukan peredaman terhadap gaya osilasi dari
pegas suspensi, karena minyak dapat naik ke ruang di atas piston dengan sangat mudah.
Siklus ekstensi (memanjang)
Pada saat memanjang piston di dalam tabung akan begerak dari bawah naik ke atas.
Gerakan naik piston ini membuat minyak shock absorber yang sudah berada diatas menjadi
tertekan. Minyak shock absorber ini akan mencari jalan keluar agar tidak tertekan oleh piston
terus. Maka minyak ini akan mendorong katup pada saluran oriface untuk membuka dan
minyak akan keluar atau turun ke bawah melalui saluran oriface. Pada saat ini katup pada
lubang besar di piston akan tertutup karena letak katup ini yang berada di atas piston. Minyak
shock absorber ini akan menekan katup lubang besar, piston ke bawah dan mengaakibat katup
ini tertutup. Tapi letak katup saluran oriface membuka karena letaknya berada di bawah piston,
sehingga ketika minyak shock menekan ke bawah katup ini membuka. Pada saat ini minyak
shock absorber hanya dapat turun ke bawah melalui saluran orifice yang kecil. Karena
salurannya yang kecil, maka minyak shock absorber tidak akan bisa cepat turun ke bawah alias
terhambat. Di saat inilah shock absorber melakukan peredaman terhadap gaya osilasi pegas
suspensi.
4. Wronski
Definisi : Misalkan f , f ,….fn adaah n buah fungsi yang semuanya dan turunan-turunan
sampai dengan turunan ke (n- ) kontinu pada selang [a,b]. wronski dari f , f ,….fn dihitung
pada peubah x, dinyatakan oleh W (f ,f ,….fn ; x) dan ditentukan sebagai determinan- deterninan
yaitu :
W(f , f ,….fn ;x) =|| ||

8. Dimana tiap fungsi yang muncul dalam determinan ini dihitung pada x.
5. Hukum Newton II
Hukum I Newton menyatakan bahwa jika tidak ada gaya total yang bekerja pada sebuah
benda, maka benda tersebut akan tetap diam, atau jika sedang bergerak, akan bergerak lurus
beraturan (kecepatan konstan). Selanjutnya, apa yang terjadi jika sebuah gaya total diberikan
pada benda tersebut?
Newton berpendapat bahwa kecepatan akan berubah. Suatu gaya total yang diberikan
pada sebuah benda mungkin menyebabkan lajunya bertambah. Akan tetapi, jika gaya total itu
mempunyai arah yang berlawanan dengan gerak benda, gaya tersebut akan memperkecil laju
benda. Jika arah gaya total yang bekerja berbeda arah dengan arah gerak benda, maka arah
kecepatannya akan berubah (dan mungkin besarnya juga). Karena perubahan laju atau
kecepatan merupakan percepatan, berarti dapat dikatakan bahwa gaya total dapat menyebabkan
percepatan.
Hubungan antara percepatan dan gaya tersebut selanjutnya dikenal sebagai Hukum II
Newton, yang bunyinya sebagai berikut:
a. "Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan
berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah gaya total yang
bekerja padanya."
b. Hukum II Newton tersebut dirumuskan secara matematis dalam persamaan:

9. BAB III
PENYELESAIAN
A. Deskripsi masalah
Tipikal mobil atau truk ringan akan memiliki lebih banyak perlawanan selama siklus ekstensi
daripada siklus kompresi. Semua peredam kejut modern adalah kecepatan-sensitif – suspensi semakin
cepat bergerak, semakin banyak perlawanan yang shock breker sediakan. Hal ini memungkinkan
guncangan untuk menyesuaikan diri dengan kondisi jalan dan untuk mengontrol semua gerakan yang
tidak diinginkan yang dapat terjadi dalam kendaraan yang bergerak. Secara sederhana shock absorber
merupakan pengaplikasian dari gerak osilasi harmonik yang teredam.
B. Listing Faktor
1. Massa (m)
2. Gaya pemulih (F)
3. Konstanta pegas (k)
4. Gaya redaman (-c) dalam hal ini c adalah konsanta positif.
5. Waktu (t)
6. Sudut ( )
7. Gaya dorong keatas (y)
8. Kecepatan (v)

10. C. Model Sederhana
Gaya teredam umumnya dipengaruhi oleh gaya gesekan
Fgesekan = cv
∑
ma + cv – ky =0
Dalam osilasi teredam sebenarnya masih terdapat gaya lain yang bekerja berupa gaya
paksaan. Dalam hal ini, dimisalkan gaya paksaan yang diberikan terhadap sistem yang telah
disebutkan adalah Di sini adalah harga dari gaya eksternal dan adalah frekuensi
sudutnya. Untuk jelasnya, dapat kita bayangkan bahwa gaya eksternal tersebut diberikan langsung
pada massa yang digantungkan pada pegas. Maka kita peroleh persamaan:
……… (8)
D. Penyelesaian
1. Penyelesaian Dengan menggunakan Metode Green

11. Persamaan yang kita dapatkan dari sistem fisis-massa pegas shock absorber telah di
bahas sebelumnya adalah :
Atau dapat kita tulis dalam bentuk lain yakni :
… … (9)
Maka untuk mendapatkan solusi dari persamaan (9) di atas kita selesaikan terlebih dahulu
penyelesaian homogennya :
………( )
√( ) ( )
……… ( )
Untuk gerak teredam kritis maka
……… ( )
Sehingga
……… ( )
Maka dari hasil ini didapatkan :
…… ( )
Kemudian kita selesaikan persamaan partikularnya melalui metode fungsi green :
Mis :
……( 5)
Dari persamaan (15) kita dapatkan
…… ( 6)
…… ( 7)

12. W = | |
=
= …… ( 8)
| | ……… ( 9)
| | ……… ( )
=
=
=
= …… ( )
Dengan
∫ …… ( )
…… ( )
sehingga dengan mensubstitusikan persamaan (21) dan (23) ke persamaan (22) didapatkan
∫ ……… ( )

13. Kemudian dengan menunjukkan perhitungan secara matematika maka akan diapatkan nilai
sebagai berikut :
[ ] … ( 5)
Sehingga,
[ ] …… ( 6)
Dengan y merupakan solusi dari persamaan (8) yang didapakan melalui fungsi green.
2. Penyelesaian dengan menggunakan metode koefesien tak tentu
Sebagaimana diketahui bahwa persamaan dari gerak osilasi teredam pada schok mobil adalah
sebagai berikut :
……… ( 7)
Dengan penyelesaian homogennya :
…………( 8)
Untuk persamaan partikulernya :
………… ( 9)
…………( )
…………( )
Maka ketiga persamaan (29), (30), dan (31) kita substitusikan ke persamaan ( 7) sehingga
didapatkan :

14. Kemudian dari persamaan ini akan didapatkan nilai A dan B untuk persamaan (27), yakni sebagai
berikut:
( )
…………( )
…………( )
Sehingga di dapat nilai y yang merupakan solusi dari persamaan (27) dengan menjumlahkan nilai
dari dan yakni:
… ()
E. Interpretasai
Kesamaan yang kita dapatkan dari kedua metode tersebut adalah penyelesaian dengan
menggunakan kedua metode tersebut untuk sistem fisis- massa pegas dengan shock absorber
yang dihasilkan adalah dalam bentuk sinusoidal. Sedangkan untuk perbedaannya dapat kita lihat
pada tabel berikut:
Metode Fungsi Green Metode Koefisien Tak Tentu
1. Pengujian lebih rumit 1. Pengujian lebih sederhana
2. Dalam pengerjaan perlu dketahui selng
waktu .
2. Dalam pengerjaan tidak perlu
diketahui selang waktu.
F. Evaluasi
a. Modifikasi
Karena dalam penyelesaian model matematika ini dilakukan untuk dua metode. Maka penulis
menganggap bahwa tidak ada modifikasi di dala model ini, karena pada metode tak tentu sudah
tidak memmperhatikn faktor lain.
b. Cek Jenis Model
1) Berdasarkan Kegunaan
 Deskriptif : menjelaskan masalah nyata.
2) Berdasarkan besaran Kuantitatif

15.  kontinu
3) Berdasarkan Informasi Data
 Deterministik : biasa di ukur dan hampir sama dengan yang aslinya
4) Berdasarkan Penyelesaian
 Analitik : diselesaikan secara matematika
5) Konsep Matematika: Integral dan differensial

16. BAB IV
PENUTUP
A. Kesimpulan
Dari hasil pembahasan dapat diambil kesimpulan bahwa:
1. Melalui metode fungsi green didapatkan solusi persamaan dari persamaan fisis-massa pegas
dengan shock absorber. Dalam hal ini, hasil yang didapatkan melalui metode fungsi green
terebut adalah bersesuaian dengan hasil yang didapatkan melalui metode koefisen tak tentu.
2. Perbandingan solusi yang dihasilkan dengan metode fungsi green dan dengan metode koefisien
tak tentu adaah terletak pada perbedaan nilai konstantanya saja. Dengan demikian kita dapat
mengetahui bahwa solusi ya g didapatkan dari kedua metode tersebut adalah sama.
B. Saran
Dalam makalah ini kami menggunkan penyelesainnya dengan koefien tak tentu, untuk pemodelan
yang berikutnya kami menyarankan untuk menyelesaikan dengan variansi parameter.

17. DAFTAR PUSTAKA
Supeno, Imam dkk. 2003, Persamaan Diferensial Biasa, Malang: Fakultas Matematika Dan
Ilmu Pengethuan Alam Universitas Negeri Malang
Jurnal Aplikasi Fungsi Green Pada Dinamika System Fisis Massa Pegas Dengan Shock
Absorber. Diakses tgl. 14 Oktober 2014 pukul 19:23 WIB