Soalan Contoh Gelombang Bunyi

16 Contoh soalan Gelombang Bunyi

1. Seorang penonton di perlumbaan kereta mendengar bunyi yang berbeza (deruman kereta) apabila kereta-kereta itu menghampiri dan mengundur. Kereta lumba purata menghasilkan bunyi pada 800 Hz. Jika halaju bunyi di udara ialah 340 m/s,^-1 dan kelajuan kereta ialah 20 ms^-1, maka frekuensi yang kedengaran apabila kereta menghampiri ialah….
A. 805 Hz

B. 810 Hz

C. 815 Hz

D. 850 Hz

E. 875 Hz

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

v_s = -20 m/s (negatif kerana kereta bergerak menjauhi pendengar)

v_p = 0 (pendengar diam kerana dia sedang memerhati)

f = 800 hz

v = 340 m/s

Ditanya: Berapakah frekuensi bunyi yang anda dengar?

Jawapan:

Jawapan yang betul ialah D.

2. Seorang bergerak pada kelajuan 10 ms^-1 menghampiri sumber bunyi pegun, frekuensi sumber bunyi ialah 680 Hz. Selepas sampai ke sumber bunyi, orang itu bergerak menjauhi sumber bunyi pada kelajuan yang sama. Jika kelajuan sumber bunyi di udara ialah 340 m/s^-1, maka perbandingan dua frekuensi yang didengari apabila bergerak ke arah sumber dengan apabila bergerak menjauhi sumber ialah...

A. 33/34

B. 33/35

C. 34/35

D. 35/33

E. 35/34

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

v = 340 m/s

v_p = 10m/s

v_s = 0

f = 680 hz

Soalan: Apakah nisbah frekuensi bunyi apabila pendengar menghampiri sumber dengan pendengar bergerak menjauhi sumber?

Jawapan:

Pendengar bergerak menjauhi sumber:

Perbandingan frekuensi yang didengar:

700 : 660 = 70 : 66 = 35 : 33

Jawapan yang betul ialah D.

3. Sebuah lokomotif kereta api bergerak pada kelajuan 72 km/j menghampiri lintasan kereta api sambil membunyikan wisel dengan frekuensi 1600 Hz. Jika kelajuan bunyi di udara ialah 340 ms-1, maka frekuensi wisel yang didengari oleh pengawal lintasan kereta api ialah ….

A. 3600 Hz

B. 3400 Hz

C. 1800 Hz

D. 1700Hz

E. 1400Hz

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Kelajuan sumber bunyi (v_s) = 72 km/j = 20 m/s (berbanding dengan medium pengalir bunyi)

Frekuensi sumber bunyi (f) = 1600 Hz

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

Kelajuan pendengar (v_p) = 0 (sifar kerana pendengar tidak bergerak)

Ditanya: frekuensi bunyi yang didengari oleh pengawal (f')?

Jawapan:

Jawapan yang betul ialah D.

4. Trak bomba itu bergerak pada kelajuan 20 ms^-1 semasa membunyikan siren pada frekuensi 400 Hz (kelajuan bunyi di udara 300 ms^-1). Jika sebuah jentera bomba bergerak menjauhi seseorang yang berdiri di tepi jalan, orang itu akan mendengar siren pada frekuensi….

A. 375 Hz

B. 575 Hz

C. 600 Hz

D. 620 Hz

E. 725 Hz

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

v_s = 20 m/s (positif kerana kereta bergerak menjauhi pendengar)

v_p = 0 (pendengar senyap di tepi jalan)

f = 400 hz

v = 300 m/s

Ditanya: frekuensi bunyi yang didengar ?

Jawapan:

Jawapan yang betul ialah A.

5. Sebuah pembesar suara dari menara amaran berbunyi pada frekuensi 670 Hz. Sebuah kereta sedang menghampiri menara itu pada kelajuan 90 km/j. Jika kelajuan bunyi di udara ialah 335 m/s, maka frekuensi bunyi pembesar suara yang didengari oleh pemandu kereta ialah...

A. 900 Hz

B. 840 Hz

C. 800 Hz

D. 750 Hz

E. 720 Hz

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

f = 670 hz

v_s = 0 (menara pegun)

v_p = 90 km/j = 25 m/s (positif kerana pendengar sedang menghampiri sumber bunyi)

v = 335 m/s

Soalan: Berapakah frekuensi bunyi yang didengari oleh pemandu (f')?

Jawapan:

Jawapan yang betul ialah E.

6. Dini berada di dalam kereta api A yang berhenti. Sebuah kereta api lain (B) sedang bergerak ke arah A pada kelajuan 2 ms^-1 semasa meniup wisel dengan frekuensi 676 Hz. Jika kelajuan bunyi di udara ialah 340 ms^-1, maka frekuensi wisel kereta api B yang didengari Dini ialah….
A. 680 Hz

B. 676 Hz

C. 660 Hz

D. 656 Hz

E. 640 Hz

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

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

v_p = 0 (Awal di dalam kereta api yang berhenti)

f = 676 hz

v = 340 m/s

Ditanya: Berapakah kekerapan kereta api B yang didengari oleh Dini?

Jawapan:

Jawapan yang betul ialah A.

7. Seorang pemain bola sepak berlari pada kelajuan v_p ke arah pengadil yang diam sambil meniup wisel pada frekuensi f_sJika kelajuan udara di lokasi tersebut ialah v, maka frekuensi yang didengari oleh pemain dirumuskan sebagai….

Perbincangan

Dikenali :

v_s = 0 (pengadil senyap)

v_p = v_p (positif kerana ia dekat dengan sumber bunyi)

f = f_s

v=v

Ditanya : apakah formula frekuensi yang didengari oleh pemain bola sepak?

Jawab :

Jawapan yang betul ialah A.

8. Ambulans A bergerak pada kelajuan 0,25 v di belakang sedan B yang bergerak pada kelajuan 0,2 v dalam arah yang sama dengan A. Pada masa itu, ambulans A membunyikan sirennya pada 1.000 Hz. Jika kelajuan bunyi ialah v, frekuensi yang didengari oleh pemandu sedan B ialah…

A. 1.500 Hz

B. 1.250 Hz

C. 1.111 Hz

D. 1.067 Hz

E. 1.000 Hz

Perbincangan

Dikenali :

Frekuensi sumber bunyi (f) = 1.000 Hz

Kelajuan sumber bunyi (v)_s) = -0,25 v (berbanding dengan medium yang mengalirkan bunyi)

Kelajuan bunyi (v) = v

Kelajuan pendengar (v_p) = -0,2 v (berbanding dengan medium yang mengalirkan bunyi)

Ditanya : Frekuensi bunyi yang didengar oleh pendengar (f')

Jawab :

Formula kesan Doppler:

Jawapan yang betul ialah D.

9. Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 640 Hz bergerak ke arah pemerhati pada kelajuan 20 m/s. Jika kelajuan bunyi di udara ialah 340 m/s dan pemerhati bergerak menjauhi sumber bunyi pada kelajuan 10 m/s, maka frekuensi bunyi yang didengari oleh pemerhati ialah…

A. 600 Hz

B. 660 Hz

C. 900 Hz

D. 980 Hz

E. 1300 Hz

Perbincangan

Dikenali :

Frekuensi sumber bunyi (f) = 640 Hz

Kelajuan sumber bunyi (v_s) = -20 m/s (berbanding dengan udara sebagai medium pengalir bunyi)

Kelajuan bunyi (v) = 340 m/s (berbanding udara sebagai medium penghantaran bunyi)

Kelajuan pendengar (v_p) = -10 m/s (berbanding dengan udara sebagai medium pengalir bunyi)

Ditanya : Frekuensi bunyi yang didengar oleh pendengar (f')

Jawab :

Jawapan yang betul ialah B.

10. Sebuah sumber bunyi bergerak pada kelajuan 60 m/s meninggalkan seorang pemerhati di belakangnya bergerak ke arah yang sama dengan sumber bunyi pada kelajuan 10 m/s. Jika kelajuan bunyi di udara ialah 340 m/s dan frekuensi sumber bunyi ialah 800 Hz, maka frekuensi bunyi yang didengari oleh pemerhati ialah…

A. 700 Hz

B. 800 Hz

C. 940 Hz

D. 960 Hz

E. 1.120 Hz

Perbincangan

Dikenali :

Frekuensi sumber bunyi (f) = 800 Hz

Kelajuan sumber bunyi (v_s) = 60 m/s (berbanding dengan udara sebagai medium pengalir bunyi)

Kelajuan bunyi (v) = 340 m/s (berbanding udara sebagai medium penghantaran bunyi)

Kelajuan pendengar (v_p) = 10 m/s (berbanding dengan udara sebagai medium pengalir bunyi)

Ditanya : Frekuensi bunyi yang didengar oleh pendengar (f')

Jawab :

Jawapan yang betul ialah A.

Keamatan Bunyi

11. Keamatan bunyi di titik P yang berada 3 m dari sumber bunyi ialah 10^-4 watt/m²Titik R berada 300 m dari sumber bunyi. Jika keamatan ambang I₀ = 10^-12 watt/m², maka perbandingan tahap keamatan pada titik P dan R ialah…

A.1 : 2

B.2 : 1

C.2 : 3

D.2 : 4

E.3 : 4

Perbincangan

Dikenali :

Keamatan bunyi pada 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

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

Ditanya Perbandingan tahap keamatan pada titik P dan R (TI_P : IT_R)

Jawab :

Formula untuk hubungan antara keamatan dan jarak :

I_p r_p² = Saya_R r_R²

Keamatan bunyi pada R :

(10^-4) (3²) = (Saya_R) (300²)

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

9 x 10^-4 = (Saya_R)(9 x 10⁴)

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

I_R = 10^-8

Keamatan bunyi pada titik R ialah 10^-8 W / m².

Perbandingan TI pada titik P dan R :

80 dB : 40 dB

2: 1

Jawapan yang betul ialah B.

12. Keamatan bunyi di titik A yang berada 1 meter dari sumber bunyi ialah 10^-7 W / m²Titik B berada 100 meter dari sumber bunyi. Jika keamatan ambang ialah 10^-12 W / m², perbandingan aras keamatan dalam A dan B ialah…

A.5 : 3

B.5 : 1

C.4 : 5

D.4 : 3

E.3 : 1

Perbincangan

Dikenali :

Keamatan bunyi pada 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

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

Ditanya Perbandingan tahap keamatan pada titik A dan B (TI_A : IT_B)

Jawab :

Formula untuk hubungan antara keamatan dan jarak :

I_A r_A² = Saya_B r_B²

Keamatan bunyi pada titik B :

(10^-7) (1²) = (Saya_B) (100²)

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

1 x 10^-7 = (Saya_B)(1 x 10⁴)

I_B = 10^-7 : 10⁴

I_B = 10^-11

Keamatan bunyi pada titik R ialah 10^-11 W / m².

Perbandingan IT pada titik A dan B :

50 dB : 10 dB

5: 1

Jawapan yang betul ialah B.

13. Titik A dan B masing-masing mempunyai jarak 800 m dan 400 m dari sumber bunyi. Jika di kawasan A anda mendengar bunyi dengan keamatan 10^-3 W / m², maka perbandingan tahap keamatan titik A dan B ialah… (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

Perbincangan

Dikenali :

Keamatan bunyi pada 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

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

Log 2 = 0,3

Ditanya Perbandingan tahap keamatan pada titik A dan B (TI_A : IT_B)

Jawab :

Formula untuk hubungan antara keamatan dan jarak :

I_A r_A² = Saya_B r_B²

Keamatan bunyi pada titik B :

(10^-3) (800²) = (Saya_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

Keamatan bunyi di titik B ialah 4 x 10^-3 W / m².

Nisbah TI pada titik P dan R ialah:

90 dB : 96 dB

15: 16

Jawapan yang betul ialah C.

Keamatan dan tahap keamatan bunyi

14. Jadual tahap keamatan bagi setiap sumber bunyi.

Sumber bunyi	Tahap Keamatan Bunyi (TI)
Bunyi kicauan burung	80 dB
Siren ambulans	100 dB
Guruh (kilat)	160 dB

Sebuah enjin kereta menghasilkan tahap keamatan bunyi TI = 70 dB (I_o = 10^-12 Watt m^-2). Agar bunyi enjin menghasilkan tahap keamatan yang setara dengan bunyi siren ambulans, bilangan enjin kereta yang diperlukan ialah….

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

Perbincangan
Dikenali :
TI Kereta = 70 dB
Ambulans TI = 100 dB
I_o = 10^-12 Watt/m²
Ditanya Berapa banyak enjin kereta yang sepatutnya bersamaan dengan IT ambulans?
Jawab :

Ambulans TI = kereta TI + 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
Jawapan yang betul ialah D.

15. Sumber bunyi mempunyai tahap keamatan 60 dB (I_o = 10 ^{- 12} watt m^-2Apabila 100 sumber bunyi yang sama berbunyi serentak, tahap keamatan bunyi yang dihasilkan ialah….

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

Perbincangan
Dikenali :
TI = 60 dB
I_o = 10^-12 W / m²
x = 100
Ditanya Sumber bunyi TI 100?
Jawab :
Sumber bunyi TI 100 = 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
Jawapan yang betul ialah B.

Kesan Doppler
16. Seorang pemain bola sepak berlari pada kelajuan v_p ke arah pengadil yang diam sambil meniup wisel pada frekuensi f_sJika kelajuan udara di lokasi tersebut ialah v, maka frekuensi yang didengari oleh pemain dirumuskan sebagai….

Perbincangan
Dikenali :
v_s = 0 (pengadil senyap)
v_p = v_p (positif kerana ia dekat dengan sumber bunyi)
f = f_s
v=v
Ditanya : apakah formula frekuensi yang didengari oleh pemain bola sepak?
Jawab :

Jawapan yang betul ialah A.

Sumber soalan:

Soalan Fizik Peperiksaan Kebangsaan untuk Sekolah Menengah Atas/Sekolah Menengah Vokasional