Ketika gelombang menjalar dari satu pegas ke pegas lainnya dengan tegangan yang lebih besar

(1)

Doc. Name: AR12FIS0298 Version : 2012-09 |

Bunyi - Latihan Soal

halaman 1

01. Efek Doppler menunjukkan perubahan …. (A) kekerasan suara

(B) nada (C) amplituda (D) kecepatan (E) percepatan

02. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 20 m/s menjauhi seorang pengamat yang diam. Jika klakson mobil memancarkan gelombang berfrekuensi 600 Hz, berapakah frekuensi yang akan didengar oleh pengamat? (Gunakan untuk kelajuan suara, v = 340 m/s)

(A) (34/36)(600 Hz) (B) (34/32)(600 Hz) (C) (36/34)(600 Hz) (D) (32/34)(600 Hz) (E) (32/36)(600 Hz)

03. Suatu sumber bunyi bergerak dengan kece-patan 10 m/s menjauhi seorang pendengar yang tidak bergerak. Jika frekuensi bunyi 400 Hz, dan laju rambat bunyi di udara 390 m/s, maka frekuensi gelombang bunyi yang

ter-dengar ….

(A) 380 Hz (B) 390 Hz (C) 400 Hz (D) 410 Hz (E) 420 Hz

04. Seorang pendengar A berada di antara suatu sumber bunyi S yang menghasilkan bunyi berfrekuensi f dan tembok pemantul bunyi T. Jika orang bergerak mendekati tembok maka ia akan mendengar bunyi yang lang-sung dari sumber bunyi dengan frekuensi f1

dan bunyi dari pantulan tembok f2.

05. Sebuah garpu tala yang diam, bergetar dengan frekuensi 384 Hz. Garpu tala lain yang bergetar frekuensi 380 Hz, dibawa seorang anak yang berlari menjauhi garpu tala pertama. Laju rambat gelombang bunyi di udara 320 m/s. Jika anak itu tidak

mendengar layangan, berarti laju lari anak itu sama dengan .... m/s.

(A) 5,20 (B) 4,23 (C) 3,33 (D) 3,20 (E) 2,33

06. Seorang anak sedang berdiri di dekat sumber bunyi yang menghasilkan bunyi dengan pe-riode 0,025 sekon. Jika anak tersebut ber-gerak mendekati sumber bunyi dengan kece-patan 20 m/s, berapa frekuensi bunyi yang didengarnya? (cepat rambat bunyi saat itu 320 m/s)

07. Ketika gelombang menjalar dari satu pegas ke pegas lainnya dengan tegangan yang lebih besar, ....

(A) kelajuan gelombang berkurang (B) frekuensi gelombang bertambah (C) frekuensi gelombang berkurang (D) amplitudo gelombang bertambah (E) kelajuan gelombang bertambah

08. Tali dengan panjang 5m ditarik dengan gaya 80 N. Jika massa tali 1 kg, berapakah kelajuan gelombang transversal 10 Hz menjalar pada tali?

09. Kawat untuk saluran transmisi listrik yang massanya 40 kg, diikat antara dua menara tegangan tinggi yang jaraknya 200 m. Salah satu ujung kawat dipukul oleh teknisi yang berada di salah satu menara hingga timbul gelombang yang merambat ke menara lain. Jika gelombang pantul terdeteksi setelah 10 sekon, maka tegangan kawat adalah .... (A) 40 N

(B) 60 N (C) 80 N (D) 320 N (E) 420 N

10. Seseorang mendengarkan kembali suaranya sebagai gema dari sebuah tebing setelah waktu 4 detik. Apabila adalah perbandingan panas jenis udara pada te-kanan dan volume konstan sedangkan orang tersebut mengetahui bahwa suhu saat itu T kelvin dan massa molar udar M, maka orang tersebut dapat menentukan jarak tebing

menurut persamaan ….

(A) (D)

(B) (E)

(C)

11. Kecepatan rambat gelombang dalam dawai tegang dari bahan tertentu dapat diperbesar

dengan ….

(1) memperpendek dawai

(2) memperkecil massa dawai per satuan panjang

(3) mengganti dawai dengan yang penam-pangnya lebih besar

12. Sebuah pipa organ yang ditutup pada salah satu ujungnya, memiliki panjang 17 cm. Jika kelajuan suara melalui udara adalah 340 m/s, berapakah frekuensi dasar dari pipa?

(A) 250 Hz (B) 500 Hz (C) 1.000 Hz (D) 1.500 Hz (E) 2.000 Hz

13. Sebuah pipa organa terbuka dengan panjang 16 cm, ditiup di dalamnya terjadi 2 buah simpul. Pipa organa ini berresonansi dengan pipa organa lain yang tertutup serta mem-bentuk 3 buah titik simpul. Panjang pipa or-gana tertutup adalah ....

(A) 12 cm (D) 20 cm (B) 16 cm (E) 24 cm (C) 18 cm

14. Sebuah pipa organa terbuka yang panjangnya 75 cm bernada dasar "C". Jika kecepatan suara pada saat itu 396 m/s, maka .... (1) panjang gelombang yang dihasilkan =

1,5 m

(2) frekuensi suara yang timbul = 264 Hz (3) pada pipa organa itu terdapat 1 simpul

dan 2 perut

(4) untuk mempertinggi frekuensi suara yang dihasilkan, pipa harus diperpan-jang

15. Seorang pengamat berdiri 2 m dari sumber bunyi. Berapa dB tingkat suara akan berkurang bila pengamat menjauhi sumber bunyi sehingga berjarak 20 m?

16. Sebuah detektor intensitas bunyi ditempatkan pada jarak 10 m dari sumber bunyi yang me-mancarkan energinya ke segala arah. Inten-sitas di tempat tersebut = 0,04 W/m2. Bila

detektor digeser x meter menjauhi sumber tadi, intensitas bunyi yang teramati 1/36 W/ m2, berarti jarak pergeseran x detektor

terse-but adalah ....

(A) 1 m (D) 4 m

(B) 2 m (E) 5 m

(C) 3 m

17. Sebuah gelombang gempa terasa di Malang dengan intensitas 6 x 105 W/m2. Sumber

gempa berasal dari suatu tempat yang ber-jarak 300 km dari Malang. Jika ber-jarak antara Malang dan Surabaya 100 km dan ketiga tem-pat itu membentuk segitiga siku-siku dengan sudut siku-siku di Malang, maka identitas gempa yang terasa di Surabaya adalah .... (A) 2 x 105 W/m2

(B) 3 x 105 W/m2

(C) 4,5 x 105 W/m2

(D) 5,4 x 105 W/m2

(E) 7,5 x 105 W/m2

18. Taraf intensitas bunyi suatu ledakan pada jarak 2 m dari sumbernya adalah 90 dB. Pada jarak 20 m dari sumber ledakan, taraf inten-sitasnya .... dB

(A) 0,9 (D) 100

(B) 9 (E) 110

(C) 70

19. Bila intensitas bunyi (dalam watt/m2)

diduakalikan ternyata taraf intensitasnya pun (dalam dB) menjadi dua kali semula, maka taraf intensitas bunyi semula bernilai .... dB (log 2 = 0,3)

20. Jika seratus sumber bunyi yang identik ber-bunyi maka pada jarak seratus meter dari sumber-sumber bunyi tersebut akan diamati intensitas bunyi sebesar 100 dB. Jika hanya 1 sumber bunyi yang berbunyi maka pada jarak sepuluh meter dari sumber bunyi akan teramati intensitas bunyi sebesar .... dB (A) 10

Gelombang didefinisikan sebagai getaran yang merambat melalui medium, berupa zat padat, cair, dan gas. Gelombang adalah getaran yang merambat. Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoide yang berbentuk osilasi halus berulang.

Selain radiasi elektromagnetik, gelombang juga terdapat pada medium di mana mereka dapat berjalan dan dapat memindahkan energi dari satu tempat kepada lain tanpa mengakibatkan partikel medium berpindah secara permanen; yaitu tidak ada perpindahan secara masal. Setiap titik khusus berosilasi di sekitar satu posisi tertentu.

Suatu hal disebut medium jika:

• Linear jika gelombang yang berbeda di semua titik tertentu di medium bisa dijumlahkan.
• Terbatas jika terbatas, selain itu disebut tak terbatas.
• Seragam jika ciri fisiknya tidak berubah pada titik yang berbeda.
• Isotropik jika ciri fisiknya “sama” pada arah yang berbeda.

  Baca Juga

Secara umum, gelombang dapat ditulis secara matematis dengan persamaan:

Nilai negatif (-) digunakan jika gelombang berasal dari kiri titik P (gelombang merambat ke kanan). Nilai positif (+) digunakan jika gelombang berasal dari kanan titik P (gelombang merambat ke kiri).

Advertising

Advertising

Jika sumber gelombang telah bergetar sebanyak satu kali, gelombang tersebut telah memiliki jarak dalam merambat. Karena terdapat frekuensi getaran setiap sekon, maka persamaan kecepatan rambat gelombang adalah:

Sedangkan persamaan frekuensi gelombang adalah sebagai berikut:

Maka kecepatan rambat gelombang dapat ditulis dengan persamaan:

Sudut Fase Gelombang

Sudut fase gelombang adalah sudut yang telah ditempuh benda mencapai titik P. Persamaan sudut fase gelombang ditulis sebagai berikut.

Fase dan Beda Fase Gelombang

Jumlah putaran yang telah dilakukan atau sejauh mana titik menjalar dinyatakan dengan fase. Persamaan fase gelombang adalah sebagai berikut.

Sedangkan beda fase adalah apabila pada tali terdapat dua buah titik, maka beda fasenya adalah jarak antara dua titik tersebut. Persamaan beda fase gelombang adalah sebagai berikut.

Baca Juga

Untuk memahami gelombang, kita perlu mengenali sifat-sifatnya terlebih dahulu, seperti dijelaskan di bawah ini:

Dispersi Gelombang

Dispersi gelombang adalah perubahan bentuk gelombang ketika merambat melalui satu medium. Medium yang dilewati ketika gelombang tidak bergantung pada panjang maupun frekuensi gelombang disebut medium dispersif.

Pemantulan Gelombang

Ketika gelombang menabrak penghalang atau berada pada ujung dari medium rambatnya, sebagian gelombang akan dipantulkan. Sudut yang dibentuk gelombang datang terhadap permukaan pantulan sama dengan sudut yang dibuat oleh gelombang pantulnya, sesuai dengan hukum pemantulan.

Sudut datang dijelaskan sebagai sudut yang dibuat oleh gelombang datang terhadap garis tegak lurus permukaan pantul. Sementara itu, sudut pantul adalah sudut yang dibentuk gelombang yang telah dipantulkan. Hukum pemantulan ini berlaku untuk semua jenis gelombang.

Pembiasan Gelombang

Gelombang yang melewati dua medium yang berbeda, sebagian akan dipantulkan sementara sebagian lainnya akan diteruskan. Pembelokan berkas gelombang yang diteruskan dikenal dengan istilah pembiasan atau refraksi.

Salah satu contohnya adalah ketika kita memasukkan pensil ke dalam gelas berisi air dan pensil tersebut terlihat seakan-akan patah.

Interferensi Gelombang

Interferensi atau penggabungan gelombang terjadi ketika dua gelombang koheren bertemu. Interferensi gelombang dapat dilihat pada riak air di permukaan. Ketika terdapat dua sumber gelombang di permukaan air, muka gelombang tersebut akan bertemu dan membentuk pola interferensi.

Polarisasi Gelombang

Polarisasi merujuk pada arah getaran gelombang yang dapat diserap. Polarisasi gelombang terdiri dari polarisasi vertikal dan horizontal.

Polarisasi vertikal dapat kita lihat dengan menggerakkan tali dari atas ke bawah. Sementara itu, polarisasi horizontal bisa kita amati dengan menggerakkan tali ke kanan dan kiri.

Efek Doppler

Jika suatu sumber gelombang dan penerimanya bergerak relatif satu sama lain, frekuensi yang dideteksi penerima tidak sama dengan frekuensi sumber.

Ketika keduanya bergerak saling mendekati, frekuensi yang terdeteksi akan lebih besar daripada frekuensi sumber. Peristiwa ini disebut dengan efek Doppler. Efek Doppler salah satunya dimanfaatkan radar polisi untuk mengukur kelajuan mobil.

Baca Juga

Dalam kenyataannya pengklasifikasian gelombang sangat beragam, ada yang menurut arah rambatnya, medium perambatannya, menurut dimensi penyebaran rambatannya dan lain-lain. Namun yang akan dibahas pada kali ini hanya dua pengklasifikasiaan gelombang yaitu menurut arah perambatannya dan kebutuhan medium perambatannya.

1. Gelombang menurut arah perambataanya

Gelombang dengan arah gangguan sejajar dengan arah penjalarannya.

Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi, gelombang bunyi ini analog dengan pulsa longitudinal dalam suatu pegas vertikal di bawah tegangan dibuat berosilasi ke atas dan ke bawah disebuah ujung, maka sebuah gelombang longitudinal berjalan sepanjang pegas tersebut, koil-koil pada pegas tersebut bergetar bolak-balik di dalam arah di dalam mana gangguan berjalan sepanjang pegas.

Gelombang transversal adalah gelombang dengan gangguan yang tegak lurus arah penjalaran. Misalnya gelombang cahaya dimana gelombang listrik dan gelombang medan magnetnya tegak lurus kepada arah penjalarannya.

2. Gelombang menurut kebutuhan medium dalam perambatannya

Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan medium tempat merambat. Contoh gelombang mekanik gelombang pada tali, gelombang bunyi.

• Gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang energi dan momentumnya dibawa oleh medan listrik (E) dan medan magnet (B) yang dapat menjalar melalui vakum atau tanpa membutuhkan medium dalam perambatan gelombangnya.

Sumber gelombang elektromagnetik :

• Osilasi listrik.
• Sinar matahari menghasilkan sinar infra merah.
• Lampu merkuri menghasilkan ultra violet.
• Inti atom yang tidak stabil menghasilkan sinar gamma.
• Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam menghasilkan sinar X (digunakan untuk rontgen).

Keterkaitan antara medan listrik (E) dan medan magnet (B) diungkapkan dengan persamaan Maxwell. Persamaan Maxwell merupakan hukum yang mendasari teori medan elektromagnetik.

Contoh dari gelombang elektromagnetik adalah gelombang cahaya, gelombang radio.

Baca Juga

Berdasarkan amplitudonya, gelombang dibagi menjadi dua, yaitu gelombang berjalan dan stasioner.

1. Gelombang berjalan

Gelombang berjalan adalah gelombang yang memiliki amplitudo tetap. Artinya, setiap titik yang dilalui gelombang amplitudonya selalu sama besar. Contoh gelombang berjalan adalah gelombang air.

2. Gelombang stasioner

Gelombang stasioner adalah perpaduan antara gelombang datang dan gelombang pantul yang amplitudo dan frekuensinya sama tetapi arah rambatnya berlawanan. Titik yang bergetar dengan amplitudo maksimum disebut perut, sedangkan titik yang bergetar dengan amplitudo minimum disebut simpul.

Besaran-besaran Gelombang

membahas tentang gelombang, pasti ada besaran-besaran utama yang harus dipahami. Adapun besaran-besaran yang dimaksud adalah sebagai berikut.

1. Amplitudo (A)

Amplitudo adalah simpangan maksimum gelombang yang memiliki satuan meter (m).

2. Panjang gelombang (λ)

Jika ditinjau dari gelombang transversal, panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak yang berdekatan atau jarak antara dua lembah yang berdekatan.
Jika ditinjau dari gelombang longitudinal, panjang gelombang adalah jarak antara dua rapatan atau dua regangan yang saling berdekatan.

3. Frekuensi gelombang (f)

Frekuensi adalah banyaknya gelombang yang bisa terbentuk setiap detik. Secara matematis, frekuensi dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

f = frekuensi gelombang (Hz);

n = jumlah gelombang yang terbentuk; dan

t = waktu tempuh gelombang (s).

4. Periode gelombang (T)

Periode adalah waktu yang dibutuhkan gelombang untuk menempuh satu panjang gelombangnya. Periode juga bisa didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan gelombang untuk melakukan satu kali putaran.

Secara matematis, periode dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

f = frekuensi gelombang (Hz);

T = periode (s);

n = jumlah gelombang yang terbentuk; dan

t = waktu tempuh gelombang (s).

5. Cepat rambat gelombang

Cepat rambat adalah panjangnya jarak yang ditempuh oleh gelombang tiap satuan waktu. Secara matematis, cepat rambat gelombang dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

f = frekuensi gelombang (Hz);

T = periode (s);

v = cepat rambat gelombang (m/s); m

λ = panjang gelombang (m).

Contoh Soal Gelombang

1. Gelombang air laut mendekati perahu dengan cepat rambat 10 m/s. Jika jarak antara dua puncak gelombang yang berdekatan adalah 2 m, tentukan periode dan frekuensi gelombangnya!

Pembahasan:

Diketahui:

v = 10 m/s

λ = 2 m

Ditanya: T dan f =…?

Pembahasan:

Berdasarkan rumus cepat rambat gelombang, diperoleh:

Frekuensinya dirumuskan sebagai berikut.

Jadi, periode dan periode gelombangnya berturut-turut adalah 0,2 s dan 5 Hz.

2. Suatu gelombang berjalan dan mempunyai persamaan y = 0,01 sin π (4t- x), x dan y dalam cm dan t dalam sekon. Besar simpangan di titik yang berjarak 5 cm dari titik asalah pada saat titik asal telah bergetar selama 2 sekon adalah?

Diketahui

y = 0,01 sin π (4t- x)

x = 5 cm

t = 2 s

Penyelesaian

y = 0,01 sin π (4 2- 5)

y = 0,01 sin π (8- 5)

y = 0

Jadi besar simpangan gelombang tersebut adalah 0 dimana itu menandakan gelombang berada pada titik simpul gelombang.

3. Berikut ini adalah persamaan simpangan gelombang berjalan y = 5 sin π(0,5 t – 10,5 x). Periode gelombangnya adalah ….

Diketahui

y = 5 sin π (0,5 t – 10,5 x)

Penyelesaian

ω = 2π/T

0.5 π = 2 π /T

T = 2/0.5

T = 4 s

Jadi periode gelombang tersebut adalah 4 detik.