Contoh soal Gelombang Bunyi

16 Contoh soal Gelombang Bunyi

1. 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

Diketahui :

v_s = -20 m/s (negatif karena mobil menjauhi pendengar)

v_p = 0 (pendengar diam karena sedang menonton)

f = 800 hz

v = 340 m/s

Ditanya : frekuensi bunyi yang didengar ?

Jawab :

Jawaban yang benar adalah D.

2. Seseorang bergerak dengan kecepatan 10 ms⁻¹ mendekati sumber bunyi yang diam, frekuensi sumber bunyi 680 Hz. Setelah sampai di sumber bunyi orang tersebut bergerak menjauhi sumber bunyi dengan kecepatan yang sama. Jika kecepatan sumber bunyi di udara 340 ms⁻¹, maka perbandingan kedua frekuensi yang didengar ketika bergerak mendekati sumber dengan saat menjauhi sumber adalah …

A. 33/34

B. 33/35

C. 34/35

D. 35/33

E. 35/34

Pembahasan

Diketahui :

v = 340 m/s

v_p = 10 m/s

v_s = 0

f = 680 hz

Ditanya : Perbandingan frekuensi bunyi ketika pendengar mendekati sumber dengan pendengar menjauhi sumber ?

Jawab :

Pendengar menjauhi sumber :

Perbandingan frekuensi yang didengar :

700 : 660 = 70 : 66 = 35 : 33

Jawaban yang benar adalah D.

3. Lokomotif kereta api melaju dengan kecepatan 72 km/jam mendekati palang pintu kereta sambil membunyikan peluit dengan frekuensi 1600 Hz. Bila kecepatan bunyi merambat di udara 340 m.s-1, maka frekuensi peluit yang didengar oleh penjaga palang pintu kereta adalah ….

A. 3600 Hz

B. 3400 Hz

C. 1800 Hz

D. 1700Hz

E. 1400Hz

Pembahasan

Diketahui :

Laju sumber bunyi (v_s) = 72 km/jam = 20 m/s (relatif terhadap medium penghantar bunyi)

Frekuensi sumber bunyi (f) = 1600 hz

Laju bunyi di udara (v) = 340 m/s

Kelajuan pendengar (v_p) = 0 (nol karena pendengar tidak bergerak)

Ditanya : frekuensi bunyi didengar penjaga (f’) ?

Jawab :

Jawaban yang benar adalah D.

4. Mobil pemadam kebakaran sedang bergerak dengan laju 20 m.s^-1 sambil membunyikan sirine pada frekuensi 400 Hz (cepat rambat bunyi diudara 300 m.s^-1). Jika mobil pemadam kebakaran bergerak menjauhi seseorang yang sedang berdiri di tepi jalan, maka orang tersebut akan mendengar frekuensi sirine pada frekuensi….

A. 375 Hz

B. 575 Hz

C. 600 Hz

D. 620 Hz

E. 725 Hz

Pembahasan

Diketahui :

v_s = 20 m/s (positif karena mobil menjauhi pendengar)

v_p = 0 (pendengar diam di tepi jalan)

f = 400 hz

v = 300 m/s

Ditanya : frekuensi bunyi yang didengar ?

Jawab :

Jawaban yang benar adalah A.

5. Pengeras suara dari menara tanda bahaya berbunyi pada frekuensi 670 hz. Sebuah mobil mendekati menara tersebut dengan kelajuan 90 km/jam. Jika cepat rambat bunyi di udara saat itu 335 m/s, maka frekuensi bunyi pengeras suara yang didengar oleh sopir mobil adalah…

A. 900 hz

B. 840 hz

C. 800 hz

D. 750 hz

E. 720 hz

Pembahasan

Diketahui :

f = 670 hz

v_s = 0 (menara diam)

v_p = 90 km/jam = 25 m/s (positif karena pendengar mendekati sumber bunyi)

v = 335 m/s

Ditanya : frekuensi bunyi yang didengar sopir (f’) ?

Jawab :

Jawaban yang benar adalah E.

6. Dini berada di dalam kereta api A yang berhenti. Sebuah kereta api lain (B) bergerak mendekati A dengan kecepatan 2 m.s⁻¹ sambil membunyikan peluit dengan frekuensi 676 Hz. Bila cepat rambat bunyi di udara 340 m.s⁻¹, maka frekuensi peluit kereta api B yang didengar Dini adalah….
A. 680 Hz

B. 676 Hz

C. 660 Hz

D. 656 Hz

E. 640 Hz

Pembahasan

Diketahui :

v_s = -2 m/s (negatif kereta api B mendekati Dini dan kereta api A

v_p = 0 (Dini berada di dalam kereta api yang berhenti)

f = 676 hz

v = 340 m/s

Ditanya : frekuensi bunyi kereta api B yang didengar Dini ?

Jawab :

Jawaban yang benar adalah A.

7. Seorang pemain sepak bola berlari dengan kecepatan v_p menuju wasit yang diam sambil membunyikan peluit yang frekuensi f_s. Jika kecepatan udara di tempat tersebut v, maka besar frekuensi yang didengar pemain tersebut dirumuskan….

Pembahasan

Diketahui :

v_s = 0 (wasit diam)

v_p = v_p (positif karena mendekati sumber bunyi)

f = f_s

v = v

Ditanya : rumus frekuensi yang didengar pemain sepak bola ?

Jawab :

Jawaban yang benar adalah A.

8. Mobil ambulan A bergerak dengan kecepatan 0,25 v di belakang mobil sedan B yang berkecepatan 0,2 v searah A. Pada saat itu mobil ambulan A membunyikan sirine 1.000 Hz. Jika kecepatan rambat bunyi v, frekuensi yang didengar pengemudi mobil sedan B adalah…

A. 1.500 Hz

B. 1.250 Hz

C. 1.111 Hz

D. 1.067 Hz

E. 1.000 Hz

Pembahasan

Diketahui :

Frekuensi sumber bunyi (f) = 1.000 Hz

Kecepatan sumber bunyi (v_s) = -0,25 v (relatif terhadap medium yang menghantar bunyi)

Cepat rambat bunyi (v) = v

Kecepatan pendengar (v_p) = -0,2 v (relatif terhadap medium yang menghantar bunyi)

Ditanya : Frekuensi bunyi yang didengar pendengar (f’)

Jawab :

Rumus efek Doppler :

Jawaban yang benar adalah D.

9. Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 640 Hz bergerak mendekati seorang pengamat dengan kecepatan 20 m/s. Jika cepat rambat bunyi di udara sebesar 340 m/s dan pengamat bergerak menjauhi searah sumber bunyi dengan kecepatan 10 m/s, maka frekuensi bunyi didengar oleh pengamat adalah…

A. 600 Hz

B. 660 Hz

C. 900 Hz

D. 980 Hz

E. 1300 Hz

Pembahasan

Diketahui :

Frekuensi sumber bunyi (f) = 640 Hz

Kelajuan sumber bunyi (v_s) = -20 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi)

Cepat rambat bunyi (v) = 340 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi)

Kelajuan pendengar (v_p) = -10 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi)

Ditanya : Frekuensi bunyi yang didengar pendengar (f’)

Jawab :

Jawaban yang benar adalah B.

10. Suatu sumber bunyi bergerak dengan kecepatan 60 m/s meninggalkan pengamat yang berada di belakangnya bergerak searah dengan sumber bunyi dengan kecepatan 10 m/s. Jika kecepatan rambat bunyi di udara 340 m/s dan frekuensi sumber bunyi 800 Hz, maka frekuensi bunyi yang didengar oleh pengamat adalah…

A. 700 Hz

B. 800 Hz

C. 940 Hz

D. 960 Hz

E. 1.120 Hz

Pembahasan

Diketahui :

Frekuensi sumber bunyi (f) = 800 Hz

Kelajuan sumber bunyi (v_s) = 60 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi)

Cepat rambat bunyi (v) = 340 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi)

Kelajuan pendengar (v_p) = 10 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi)

Ditanya : Frekuensi bunyi yang didengar pendengar (f’)

Jawab :

Jawaban yang benar adalah A.

Intensitas Bunyi

11. Intensitas bunyi di titik P yang berjarak 3 m dari sumber bunyi adalah 10^-4 watt/m². Titik R berjarak 300 m dari sumber bunyi. Jika intensitas ambang I₀ = 10^-12 watt/m², maka perbandingan taraf intensitas di titik P dan R adalah…

A. 1 : 2

B. 2 : 1

C. 2 : 3

D. 2 : 4

E. 3 : 4

Pembahasan

Diketahui :

Intensitas bunyi di titik P (I_P) = 10^-4 W/m²

Jarak titik P dari sumber bunyi (r_P) = 3 meter

Jarak titik R dari sumber bunyi (r_R) = 300 meter

Intensitas ambang (I_o) = 10^-12 Watt/m²

Ditanya : Perbandingan taraf intensitas di titik P dan R (TI_P : TI_R)

Jawab :

Rumus hubungan antara intensitas dengan jarak :

I_p r_p² = I_R r_R²

Intensitas bunyi di R :

(10^-4)(3²) = (I_R)(300²)

(10^-4)(9) = (I_R)(90000)

9 x 10^-4 = (I_R)(9 x 10⁴)

I_R = 9 x 10^-4 : 9 x 10^-4

I_R = 10^-8

Intensitas bunyi di titik R adalah 10^-8 W/m².

Perbandingan TI di titik P dan R :

80 dB : 40 dB

2 : 1

Jawaban yang benar adalah B.

12. Intensitas bunyi di titik A yang berjarak 1 meter dari sumber bunyi adalah 10^-7 W/m². Titik B berjarak 100 meter dari sumber bunyi. Jika intensitas ambang 10^-12 W/m², perbandingan taraf intensitas di A dan B adalah…

A. 5 : 3

B. 5 : 1

C. 4 : 5

D. 4 : 3

E. 3 : 1

Pembahasan

Diketahui :

Intensitas bunyi di titik A (I_A) = 10^-7 W/m²

Jarak titik A dari sumber bunyi (r_A) = 1 meter

Jarak titik B dari sumber bunyi (r_R) = 100 meter

Intensitas ambang (I_o) = 10^-12 Watt/m²

Ditanya : Perbandingan taraf intensitas di titik A dan B (TI_A : TI_B)

Jawab :

Rumus hubungan antara intensitas dengan jarak :

I_A r_A² = I_B r_B²

Intensitas bunyi di titik B :

(10^-7)(1²) = (I_B)(100²)

(10^-7)(1) = (I_B)(10.000)

1 x 10^-7 = (I_B)(1 x 10⁴)

I_B = 10^-7 : 10⁴

I_B = 10^-11

Intensitas bunyi di titik R adalah 10^-11 W/m².

Perbandingan TI di titik A dan B :

50 dB : 10 dB

5 : 1

Jawaban yang benar adalah B.

13. Titik A dan B mempunyai jarak masing-masing 800 m dan 400 m dari sumber bunyi. Jika pada daerah A mendengar bunyi dengan intensitas 10^-3 W/m², maka perbandingan taraf intensitas titik A dan B adalah… (log 2 = 0,3 dan I_o = 10^-12 W/m²)

A. 11 : 15

B. 15 : 11

C. 15 : 16

D. 16 : 11

E. 16 : 15

Pembahasan

Diketahui :

Intensitas bunyi di titik A (I_A) = 10^-3 W/m²

Jarak titik A dari sumber bunyi (r_A) = 800 meter

Jarak titik B dari sumber bunyi (r_B) = 400 meter

Intensitas ambang (I_o) = 10^-12 Watt/m²

Log 2 = 0,3

Ditanya : Perbandingan taraf intensitas di titik A dan B (TI_A : TI_B)

Jawab :

Rumus hubungan antara intensitas dengan jarak :

I_A r_A² = I_B r_B²

Intensitas bunyi di titik B :

(10^-3)(800²) = (I_B)(400²)

(10^-3)(640.000) = (I_B)(160.000)

(10^-3)(64) = (I_B)(16)

(10^-3)(4) = (I_B)(1)

I_B = 4 x 10^-3 : 1

I_B = 4 x 10^-3

Intensitas bunyi di titik B adalah 4 x 10^-3 W/m².

Perbandingan TI di titik P dan R adalah :

90 dB : 96 dB

15 : 16

Jawaban yang benar adalah C.

Intensitas dan taraf intensitas bunyi

14. Tabel taraf intensitas setiap satu sumber bunyi.

Sebuah mesin mobil menghasilkan taraf intensitas bunyi TI = 70 dB (I_o = 10⁻¹² Watt m⁻²). Agar suara mesin menghasilkan taraf intensitas yang setara dengan suara sirine ambulans maka diperlukan jumlah mesin mobil sebanyak….

A. 20.00 mesin
B. 30.00 mesin
C. 100.0 mesin
D. 1.000 mesin
E. 3.000 mesin

Pembahasan
Diketahui :
TI mobil = 70 dB
TI ambulans = 100 dB
I_o = 10^-12 Watt/m²
Ditanya : Jumlah mesin mobil agar TI mobil setara TI ambulans ?
Jawab :

TI ambulans = TI mobil + 10 log x
100 = 70 + 10 log x
100 – 70 = 10 log x
30 = 10 log x
30 / 10 = log x
3 = log x
Antilog 3 = x
10³ = x
1000 = x
Jawaban yang benar adalah D.

15. Sebuah sumber bunyi mempunyai taraf intensitas 60 dB (I_o = 10 ^{– 12} watt m^–2). Ketika 100 buah sumber bunyi yang sama berbunyi serentak, taraf intensitas bunyi yang dihasilkan adalah….

A. 62 dB
B. 80 dB
C. 82 dB
D. 100 dB
E. 160 dB

Pembahasan
Diketahui :
TI = 60 dB
I_o = 10^-12 W/m²
x = 100
Ditanya : TI 100 sumber bunyi ?
Jawab :
TI 100 sumber bunyi = TI 1 mesin + 10 log x
TI = 60 + 10 log 100
TI = 60 + 10 log 10²
TI = 60 + (2)(10)(log 10)
TI = 60 + 20
TI = 80 dB
Jawaban yang benar adalah B.

Efek Doppler
16. Seorang pemain sepak bola berlari dengan kecepatan v_p menuju wasit yang diam sambil membunyikan peluit yang frekuensi f_s. Jika kecepatan udara di tempat tersebut v, maka besar frekuensi yang didengar pemain tersebut dirumuskan….

Pembahasan
Diketahui :
v_s = 0 (wasit diam)
v_p = v_p (positif karena mendekati sumber bunyi)
f = f_s
v = v
Ditanya : rumus frekuensi yang didengar pemain sepak bola ?
Jawab :

Jawaban yang benar adalah A.

Sumber soal:

Soal UN Fisika SMA/MA