SOAL MATERI FISIKA

 GELOMBANG

Soal 1

Perhatikan grafik simpangan gelombang terhadap waktu pada gambar di atas! Jika jarak AB = 250 cm, tentukan cepat rambat gelombang tersebut!

Pembahasan :

Pada gambar di atas terdapat 1 ¼ gelombang (satu gelombang terdiri atas satu bukit dan satu lembah) dengan panjang 250 cm (jarak AB). Untuk menentukan cepat rambat  gelombang (v) harus ditentukan terlebih dahulu panjang gelombang (?), serta frekuensi (f) atau periode gelombangnya (T).

• Panjang satu  gelombang (?) adalah jarak yang ditempuh gelombang tiap satu periode.

• Frekuensi gelombang adalah banyaknya gelombang yang terjadi tiap satuan waktu (satu detik). Perhatikan gambar, untuk membentuk satu gelombang ditempuh dalam waktu 2 sekon.  Sehingga frekuensi gelombangnya adalah :

• Periode gelombang adalah waktu yang diperlukan untuk terjadinya satu gelombang. Pada gambar, untuk membentuk satu gelombang diperlukan waktu 2 sekon, sehingga periode gelombang :

• Untuk menentukan cepat rambat gelombang dapat menggunakan rumus :

atau

Soal 2

Perhatikan gambar berikut



Tentukan:
a) berapa jumlah gelombang pada gambar di atas
b) amplitudo gelombang
c) periode gelombang
d) panjang gelombang
e) cepat rambat gelombang
f) jumlah gelombang dalam 2 menit

Pembahasan
a) jumlah gelombang pada gambar di atas
n = 1,5 gelombang

b) amplitudo gelombang
A = 2 cm = 0,02 m

c) periode gelombang
T = 1,50 sekon

d) panjang gelombang
λ = 24 cm (dari A hingga C)

e) cepat rambat gelombang
ν = λ / T
ν = 24 / 1,50
ν = 16 m/s

f) jumlah gelombang dalam 2 menit t = 2 menit = 120 sekon
n = t / T
n = 120 / 1,50
n = 80 gelombang

Soal 3
Sebuah gelombang merambat dengan kecepatan 340 m/s. Jika frekuensi gelombang adalah 50 Hz, tentukan panjang gelombangnya!

Pembahasan
Data:
ν = 340 m/s
f = 50 Hz
λ = ...........

λ = ν / f
λ = 340 / 50
λ = 6,8 meter

Soal 4
Periode suatu gelombang adalah 0,02 s dengan panjang gelombang sebesar 25 meter. Hitunglah cepat rambat gelombangnya!

Pembahasan
Data soal:
Periode T = 0,02 s
Panjang gelombang λ = 25 m
Cepat rambat ν =.........

λ = T ν
ν = λ / T
ν = 25 / 0,02
ν = 1250 m/s

Soal 5
Perhatikan gambar berikut!



Tentukan frekuensi gelombang jika cepat rambatnya adalah 400 m/s

Pembahasan
Data
ν = 400 m/s
dari gambar:
panjang gelombang λ = 4 m

f = ν / λ
f = 400 / 4
f = 100 Hz

GETARAN


Soal No. 1
Dari gambar diatas, sebuah benda diikat tali panjang berayun harmonis hingga membentuk suatu getaran. Lintasan A ke B ditempuh benda dalam waktu 1 detik, tentukan:
a) letak titik seimbang
b) letak titik-titik saat benda berada pada simpangan terjauh
c) besar amplitudo getaran
d) nilai periode getaran
e) nilai frekuensi getaran
f) banyaknya getaran yang terjadi dalam 1 menit
g) jumlah getaran yang terjadi saat benda bergerak sepanjang lintasan:
i) A-B
ii) A-B-C-B-A
iii) A-B-C-B-A-B


Pembahasan
a) titik seimbang
Titik B

b) titik-titik saat benda berada pada simpangan terjauh
Titik A dan C

c) amplitudo getaran
A = 15 cm

d) periode getaran
Waktu untuk membentuk 1 buah getaran yaitu dari A hingga kembali ke titik A,
T = 4 sekon

e) frekuensi getaran
Frekuensi getaran adalah kebalikan dari periode getar
f = 1/ T
f = 1/4 = 0,25 Hz

f) banyaknya getaran yang terjadi dalam 1 menit = 60 detik
Mencari banyak getaran
n = t x f
n = 60 x 0,25
n = 15 getaran

g) banyak getaran yang terjadi saat benda bergerak sepanjang lintasan:
i) A-B adalah 1/4 getaran
ii) A-B-C-B-A adalah 4/4 atau 1 getaran
iii) A-B-C-B-A-B adalah 5/4 atau 1,25 getaran


Soal No. 2
Dalam dua menit terjadi 960 getaran pada suatu partikel. Tentukan:
a) periode getaran
b) frekuensi getaran

Pembahasan
Data:
Jumlah getaran n = 960
waktu getar t = dua menit = 120 sekon

a) periode getaran
T = t /n
T = 120 / 960 sekon
T = 0,125 sekon

b) frekuensi getaran
f = n/t
f = 960 / 120
f = 8 Hz

Soal No. 3
Periode suatu getaran adalah 1/2 detik. Tentukan:
a) frekuensi getaran
b) jumlah getaran dalam 5 menit

Pembahasan
Data:
T = 1/2 sekon
t = 5 menit = 5 x 60 = 300 sekon
a) frekuensi getaran
f = 1/T
f = 1/(0,5)
f = 2 Hz

b) jumlah getaran dalam 5 menit = 300 sekon
n = t x f
n = 300 x 4
n = 1200 getaran

Soal No. 4
Frekuensi suatu getaran adalah 5 Hz. Tentukan:
a) periode getaran
b) banyak getaran yang terjadi dalam 2 menit

Pembahasan
a) T = 1/f
T = 1/5
T = 0,2 sekon

b) n = t x f
n = 120 x 5
n = 600 getaran

soal dan pembahasan : BUNYI

Berikut ini ditampilkan beberapa contoh soal materi Gelombang Bunyi dan Gelombang Mekanik dibahas di kelas XII (12) SMA:
1. Sebuah sumber  mengeluarkan bunyi dengan intensitas 10^-5 watt/m². Jika intensitas ambang bernilai 10^-12 watt/m², tentukan taraf intensitas bunyi tersebut!
Pembahasan
Untuk menghitung taraf intensitas suatu bunyi gunakan persamaan berikut ini
dari data soal didapat


2. Seorang anak berada pada jarak 100 m dari sebuah sumber bunyi yang berdaya 12,56 watt. Tentukan besar taraf intensitas bunyi yang didengar anak tersebut jika Π adalah 3,14 dan intensitas ambang pendengaran I₀ = 10^-12 watt/m²!

Pembahasan
Untuk menentukan  taraf intensitas bunyi gunakan persamaan berikut

Taraf Intensitas Bunyi Intensitas Bunyi

dimana P adalah daya dalam satuan watt dan A adalah luasan dalam satuan m²,asumsikan bunyi menyebar merata sehingga membentuk luasan berupa bola sehingga A = 4 Πr², dimana r adalah jari-jari bola atau sama dengan jarak anak dari sumber bunyi.
Sehingga:

3. Sebuah bom molotov meletus pada jarak 20 meter dari seorang anak .

Jika anak tersebut mendengar bunyi ledakan dengan taraf intensitas sebesar 120 dB, tentukan besar taraf intensitas yang didengar seorang anak lain yang berada pada jarak 180 m dari anak pertama!

Pembahasan
Untuk menentukan taraf intensitas bunyi dari sebuah sumber yang didengar dari dua tempat yang berbeda dipergunakan persamaan berikut:
dengan r₁ adalah jarak anak pertama dari sumber bunyi (20 m) dan r₂ adalah jarak anak kedua dari sumber bunyi (180+20 = 200 m)

 4. Sebuah pabrik memiliki 100 mesin yang identik. Jika sebuah mesin memiliki taraf intensitas bunyi sebesar 70 dB, tentukan nilai taraf intensitas bunyi yang terdengar jika semua mesin di pabrik tersebut dinyalakan bersamaan! 

Pembahasan
Untuk menentukan Taraf Intensitas bunyi oleh banyak sumber yang identik gunakan persamaan berikut:
dimana TI₁ adalah TI sebuah sumber bunyi dan n adalah banyaknya sumber bunyi. Sehingga

5. Tentukan nilai perbandingan intensitas suatu sumber bunyi  dari dua tempat yaitu A yang berjarak 4 m dari sumber dan dari B  yang berjarak 9 m dari sumber!

Pembahasan
Intensitas sebuah sumber bunyi dari dua tempat yang berbeda:


6. Seorang penonton pada lomba balap mobil mendengar bunyi (deru mobil) yang berbeda, ketika mobil mendekat dan menjauh. Rata-rata mobil balap mengeluarkan bunyi 800 Hz. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m.s^-1 dan kecepatan mobil 20 m.s^-1, maka frekuensi yang di dengar saat mobil mendekat adalah....
A. 805 Hz
B. 810 Hz
C. 815 Hz
D. 850 Hz
E. 875 Hz

Pembahasan
Penerapan efek Doppler, pendengar dalam posisi diam berarti V_p = NOL, sumber mendekati pendengar berarti tanda untuk V_s adalah negatif.


7. Suatu sumber bunyi 1 kHz bergerak langsung ke arah seorang pendengar yang rehat dengan kelajuan 0,9 kali kelajuan bunyi. Frekuensi yang diterimanya dalam kHz adalah....
A. 10,0
B. 1,9
C. 1,1
D. 0,5
E. 0,1

Pembahasan

8. Dawai piano yang panjangnya 0,5 m dan massanya 10⁻² kg ditegangkan 200 N, maka nada dasar piano adalah berfrekuensi....
A. 100 Hz
B. 200 Hz
C. 400 Hz
D. 600 Hz
E. 800 Hz

Pembahasan
Kecepatan gelombang pada dawai adalah :

Nada dasar pada dawai terjadi saat:

Frekuensi dawai: