Exemple de întrebări despre undele mecanice

13 exemple de unde mecanice

1. Diferența de fază a undelor transversale

Priviți următoarea imagine a undei sinusoidale!

Dacă lungimea de undă a sinusoidei de mai sus este de 80 cm, atunci punctul care are o diferență de fază de ¾ este…

A. P cu Q

B. P cu R

C. P cu S

D. Q cu S

E. R cu S

Pembahasan

P-Q = 3/4 panjang gelombang

P-R = 1 1/2 = 1,5 panjang gelombang

P-S = 2 panjang gelombang

Q-S = 1 1/4 = 1,25 panjang gelombang

R-S = 1/2 panjang gelombang

Răspunsul corect este A.

2. Pipa organa terbuka dan tertutup

Disediakan dua pipa organa yang satu terbuka dan yang lain tertutup masing-masing dengan panjang yang sama. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, maka perbandingan frekuensi nada atas kedua pipa organa terbuka dengan frekuensi nada atas kedua pipa organa tertutup adalah…

Pembahasan

Se știe:

Panjang pipa organa terbuka dan tertutup, sama.

Viteza sunetului în aer (v) = 340 m/s

Întrebat:

Jawab: Perbandingan frekuensi nada atas ke dua (f₃) pipa organa terbuka dan tertutup

Pipa organa terbuka

Pipa organa terbuka atau tabung terbuka adalah tabung yang kedua ujungnya terbuka seperti pada gambar di samping.

Gambar di samping merupakan grafik gelombang bunyi dalam pipa organa terbuka, di mana simpul mewakili rapatan udara dan perut mewakili regangan udara.

Nada dasar (f₁) = v / 2L = 340/2L = 170/L

Nada atas kedua (f₃) = 3 f₁ = 3 (170/L) = 510/L

Pipa organa tertutup

Pipa organa tertutup atau tabung tertutup adalah tabung yang salah satu ujungnya terbuka dan ujung lainnya tertutup sebagaimana tampak seperti gambar di samping. Jika kedua ujung tabung tertutup maka tabung tidak bisa difungsikan.

Gambar di samping merupakan grafik gelombang bunyi dalam pipa organa tertutup, di mana simpul mewakili rapatan udara dan perut mewakili regangan udara.

Nada dasar (f₁) = v / 4L = 340/4L = 85/L

Nada atas kedua (f₃) = 3 f₁ = 3 (85/L) = 255/L

Perbandingan frekuensi nada atas ke dua (f₃) pipa organa terbuka dan tertutup

510/L : 255/L

510: 255

2: 1

3. Taraf intensitas gelombang bunyi

Sebuah sumber gelombang bunyi dengan daya 12,56 W memancarkan gelombang ke medium sekelilingnya dengan homogen. Intensitas ambang bunyi 10^-12 Wm^-2. Besar taraf intensitas radiasi gelombang tersebut pada jarak 10 meter dari sumber adalah…

Pembahasan

Se știe:

Daya = 12,56 Watt

Intensitas ambang bunyi (I_o) = 10^-12 Wm^-2

Jarak (r) = 10 meter

Întrebat: Taraf intensitas (TI)

Jawab:

Rumus hubungan antara daya (P), intensitas (I) dan jarak (r) :

Taraf intensitas (TI):

4. Intensitatea sunetului

Sebuah sistem pengeras suara memancarkan daya akustik 36π watt dan taraf intensitas 80 dB saat didengar pada jarak x dari pengeras suara tersebut. (I_o = 10^-12 watt.m^-2). Nilai x yang tepat adalah…

A. 100 m

B. 160 m

C. 175 m

D. 225 m

E. 300 m

Pembahasan

Se știe că:

Daya (P) = 36π Watt

Taraf intensitas (TI) = 80 dB

Jarak = x

Batas pendengaran manusia (I_o) = 10^-12 Watt.m^-2

Întrebat: Nilai x

Jawab:

Rumus hubungan antara daya (P), intensitas (I) dan jarak (x) :

Terlebih dahulu hitung Intensitas bunyi pada jarak x :

Intensitas bunyi :

Hitung nilai x :

Răspunsul corect este E.

5. Gelombang Berjalan

Întrebarea nr. 24 pentru examenul național de fizică SMA/MA 2015/2016

Persamaan gelombang berjalan dinyatakan dalam satuan Sistem Internasional (SI) adalah y = 0,2 sin (0,2πx-20πt)

Dari pernyataan-pernyataan berikut :

(1) Cepat rambat gelombang 100 m.s^-1

(2) Pada x = 0 dan t = 0 simpangan gelombang = 0

(3) Frekuensi gelombang 20 Hz

(4) Amplitudo gelombang 2 cm

Manakah yang benar ?

A. (1) și (2)

B. (1) și (3)

C. (1) și (4)

D. (2) și (4)

E. (2) și (3)

Pembahasan

Tiga bentuk persamaan gelombang :

y = A sin (ωt – kx) ——> 1

ω = 2π / T și k = 2π / λ

y = A sin (2π/T) t – (2π/λ) x

y = A sin 2π (t/T – x/λ) ——-> 2

y = A sin 2π (f t – x/λ) ——-> 2

T = 1/f și λ = v / f

y = A sin 2π (ft – f(x/v))

y = A sin 2πf (t – x/v) ——-> 3

Persamaan gelombang berjalan pada soal di atas sama seperti bentuk 2 :

y = 0,2 sin (0,2πx-20πt)

y = 0,2 sin π (0,2x-20t)

y = 0,2 sin 2π (0,1x-10t)

y = 0,2 sin 2π (x/10 -10t)

y = A sin 2π (f t – x/λ)

A = amplitudo = 0,2 meter = 0,2 (100 cm) = 20 cm

f = frekuensi = 10 s^-1 = 10 Hertz

λ = panjang gelombang = 10 meter

v = cepat rambat gelombang = f λ = (10 s^-1)(10 m) = 100 ms^-1

Răspunsul corect este A.

6.  Efectul Doppler

Sebuah mobil ambulans bergerak dengan kecepatan 72 km.jam^-1 sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 1500 Hz. Pengendara sepeda motor bergerak dengan kecepatan 20 m.s^-1 berlawanan arah dengan mobil ambulans. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m.s^-1, maka perbandingan frekuensi yang didengar oleh pengendara sepeda motor sewaktu mendekat dan menjauh mobil ambulans adalah…

A. 25:36

B. 36:49

C. 64: 81

D. 81:64

E. 100:61

Pembahasan

Reguli de semnătură:

v este întotdeauna pozitiv

v_p pozitiv dacă ascultătorul se apropie de sursa sonoră

v_p negativ dacă ascultătorul se îndepărtează de sursa sonoră

v_s pozitiv dacă sursa sonoră este orientată în direcția opusă ascultătorului

v_s negativ dacă sursa sonoră se apropie de ascultător

v_p = 0 dacă ascultătorul este tăcut

v_s = 0 dacă sursa de sunet este încă

Se știe că:

Frecvența sursei sonore (f) = 1500 Hz

Viteza ascultătorului (v)_p) = 20 m / s

Viteza sursei sonore (v)_s) = 72 km/h = 72 (1000 meter) / 3600 sekon = 72.000/3600 meter/sekon = 20 m/s

Cepat rambat bunyi (v) = 340 m/s

Întrebat: Perbandingan frekuensi yang didengar oleh pengendara sepeda motor sewaktu mendekat dan menjauh mobil ambulans

Jawab:

Formula efectului Doppler:

Frekuensi yang didengar oleh pengendara sepeda motor sewaktu mendekati mobil ambulans

Keduanya berlawanan arah sehingga ketika sepeda motor mendekati mobil ambulans, keduanya saling mendekati. v_p positif jika pendengar mendekati sumber bunyi dan v_s negatif jika sumber bunyi mendekati pendengar.

Frekuensi yang didengar oleh pengendara sepeda motor sewaktu menjauh dari mobil ambulans

Keduanya berlawanan arah sehingga ketika sepeda motor menjauh dari mobil ambulans, keduanya saling menjauhi. v_p negatif jika pendengar menjauhi sumber bunyi dan v_s positif jika sumber bunyi menjauhi pendengar.

Perbandingan frekuensi yang didengar oleh pengendara sepeda motor sewaktu mendekati dan menjauhi mobil ambulans.

Răspunsul corect este D.

Intensitatea sunetului

7. Privește imaginea următoare!

Jika titik P merupakan sumber bunyi yang memancar ke segala arah, maka perbandingan intensitas bunyi di titik S, R, dan Q berturut-turut adalah…

A. 16:25:100

B. 16:50:200

C. 32:50:100

D. 36:25:100

E. 72 : 25 : 200

Pembahasan

Se știe că:

Jarak titik Q dari sumber bunyi (r_Q) = 3 metru

Distanța punctului R față de sursa sonoră (r_R) = 6 metru

Jarak titik S dari sumber bunyi (r_S) = 5 metru

Intensitas bunyi di titik Q = I_Q

Intensitas bunyi di titik R = I_R

Intensitas bunyi di titik S = I_S

Întrebat: Perbandingan intensitas bunyi di titik S, R, dan Q (I_S : I._R : I._Q)

Jawab:

Intensitas bunyi di titik S :

Intensitas bunyi di titik R :

Intensitas bunyi di titik S :

Perbandingan intensitas bunyi di titik S, R, dan Q :

Răspunsul corect este D.

8. Gelombang bunyi menyebar dari sumbernya ke segala arah sama rata. Titik A berjarak P dari sumber bunyi, titik B berjarak 2P dari sumber bunyi dan titik C berjarak 4P dari sumber bunyi. Perbandingan intensitas bunyi yang diterima A, B dan C adalah…

A. 16:4:1

B. 4:2:1

C. 4:1:16

D. 1:2:4

E. 1 : 4 : 16

Pembahasan

Se știe că:

Distanța punctului A față de sursa sonoră (r_A) = P

Distanța punctului B față de sursa sonoră (r_B) = 2P

Jarak titik C dari sumber bunyi (r_C) = 4P

Intensitatea sunetului în punctul A = I _A

Intensitatea sunetului în punctul B = _IB

Intensitas bunyi di titik C = I_C

Întrebat: Perbandingan intensitas bunyi di titik A, B, dan C (I_A : I._B : I._C)

Jawab:

Intensitas bunyi di titik A :

Intensitas bunyi di titik B :

Intensitas bunyi di titik C :

Perbandingan intensitas bunyi di titik A, B, dan C :

Răspunsul corect este A.

9. Efectul Doppler

Gambar berikut menunjukkan mobil polisi mengejar seorang penjahat bermotor:

Mobil polisi sambil membunyikan sirine yang berfrekuensi 930 Hz mengejar motor penjahat yang melarikan diri dengan kecepatan 72 km.jam^-1. Mobil polisi mempercepat kecepatannya hingga 108 km.jam^-1 agar dapat mengejar penjahat tersebut. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m.s^-1, maka besar frekuensi bunyi sirine yang didengar oleh penjahat bermotor tersebut adalah…

A. 850 Hz

B. 900 Hz

C. 960 Hz

D. 1.020 Hz

E. 1.200 Hz

Pembahasan

Reguli de semnătură:

v este întotdeauna pozitiv

v_p pozitiv dacă ascultătorul se apropie de sursa sonoră

v_p negativ dacă ascultătorul se îndepărtează de sursa sonoră

v_s pozitiv dacă sursa sonoră este orientată în direcția opusă ascultătorului

v_s negativ dacă sursa sonoră se apropie de ascultător

v_p = 0 dacă ascultătorul este tăcut

v_s = 0 dacă sursa de sunet este încă

Se știe că:

Frekuensi sumber bunyi (f) = 930 Hz

Viteza ascultătorului (v)_p) = 72 km.jam^-1 = 72 (1000 meter) / 3600 (sekon) = 72.000/3600 meter/sekon = 20 m/s = -20 m.s^-1 (negatif karena penjahat menjauhi polisi)

Viteza sursei sonore (v)_s) = 108 km.jam^-1 = 108 (1000 meter) / 3600 (sekon) = 108.000/3600 meter/sekon = 30 m/s = -30 m.s^-1 (negatif karena polisi mendekati penjahat)

Viteza sunetului (v) = 340 ms^-1

Întrebat: Frecvența sunetului auzit de ascultător (f')

Jawab:

Formula efectului Doppler:

Răspunsul corect este C.

Nivelul intensității sunetului

10. Di dalam sebuah aula sebanyak 100 orang siswa sedang belajar menyanyi. Bila taraf intensitas suara satu orang siswa saat bernyanyi 40 dB (anggap untuk setiap anak sama), maka intensitas bunyi yang dihasilkan di aula tersebut adalah… (I_o = 10^-12 Wm^-2)

A. 10^-4 Wm^-2

B. 10^-5 Wm^-2

C. 10^-6 Wm^-2

D. 10^-7 Wm^-2

E. 10^-8 Wm^-2

Pembahasan

Se știe că:

Taraf intensitas satu siswa (T_I) = 40 dB

Intensitas ambang pendengaran manusia (I_o) = 10^-12 W / m²

Jumlah siswa (x) = 100

Întrebat: Intensitas bunyi 100 siswa

Jawab:

Intensitas bunyi 1 siswa :

Intensitas bunyi 100 siswa :

Eu _x = (x)(I)

I _x = (100)( ^10-8 ) = ( ^10² )( ^10-8 )

I _x = ^10⁻⁶ W/ ^m²

Răspunsul corect este C.

11. Intensitas bunyi 100 mesin identik sebesar 10^-7 Watt.m^-2. Jika I_o = 10^-12 Watt.m^-2, maka taraf intensitas bunyi sebuah mesin adalah….

A. 70 dB

B. 60 dB

C. 50 dB

D. 40 dB

E. 30 dB

Pembahasan

Se știe că:

Intensitas bunyi 100 mesin (I_x) = 10^-7 Watt.m^-2

Intensitas ambang pendengaran manusia (I_o) = 10^-12 W / m²

Jumlah mesin (x) = 100 = 10²

Întrebat: Taraf intensitas bunyi sebuah mesin (TI)

Jawab:

Intensitas bunyi 1 mesin :

Eu _x = (x)(I)

10^-7 = (10²)(I)

I = ^{10⁻⁷ /} 10⁻⁷ = ( ^10⁻⁷ )( ^10⁻² ) = ^10⁻⁷

Taraf intensitas bunyi sebuah mesin (TI) :

Răspunsul corect este E.

12. Sifat umum dari gelombang adalah sebagai berikut :
(1) tidak dapat merambat dalam ruang hampa
(2) merambat dengan lurus dalam medium yang berbeda
(3) mengalami refleksi
(4) mengalami difraksi
(5) mengalami interferensi

Dari sifat gelombang di atas, yang sesuai dengan ciri-ciri gelombang cahaya adalah….

A. Doar (1) și (2)
B. Doar (3) și (4)
C. (2), (3) și (4)
D. (3), (4) și (5)
E. (1), (3), (4), dan (5)

Pembahasan

(1) Gelombang cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang tidak membutuhkan medium perambatan. Karena tidak membutuhkan medium perambatan maka gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang hampa.
(2) Apabila gelombang cahaya yang sedang merambat dalam suatu medium memasuki medium yang baru, gelombang cahaya juga mengalami pembiasan. Pembiasan cahaya adalah pembelokan arah rambatan gelombang cahaya. Pembiasan terjadi karena adanya perbedaan kecepatan gelombang cahaya dalam setiap medium yang berbeda.
(3) Selain mengalami pembiasan, gelombang cahaya juga mengalami pemantulan atau refleksi. Pemantulan cahaya oleh cermin datar merupakan salah satu contoh peristiwa pemantulan cahaya. Adanya pemantulan cahaya oleh cermin datar memungkinkan dimanfaatkannya cermin datar sebagai alat rias.
(4) Difraksi tidak hanya dialami oleh gelombang elektromagetik seperti gelombang cahaya, tetapi dialami juga oleh gelombang mekanik seperti gelombang gelombang air dan gelombang bunyi.
(5) Selain dialami oleh gelombang elektromagnetik seperti gelombang cahaya, interferensi dialami juga oleh gelombang mekanik seperti gelombang air, gelombang tali atau gelombang bunyi.
Răspunsul corect este D.

13. Perhatikan sifat-sifat gelombang berikut!
(1) mengalami difraksi
(2) mengalami refleksi
(3) tidak dapat merambat dalam ruang hampa
(4) dapat mengalami polarisasi
(5) bergerak lurus bila melewati dua medium yang berbeda
Dari sifat gelombang di atas yang sesuai dengan ciri-ciri gelombang bunyi adalah….

A. (1), (2) și (3)
B. (1), (2) și (4)
C. (1), (3) și (4)
D. (2), (3) și (4)
E. (3), (4) și (5)

Pembahasan
(1) Difraksi tidak hanya dialami oleh gelombang elektromagnetik seperti gelombang cahaya, tetapi dialami juga oleh gelombang mekanik seperti gelombang bunyi.
(2) Refleksi atau pemantulan dialami oleh gelombang elektromagnetik seperti gelombang cahaya dan gelombang mekanik seperti gelombang bunyi atau gelombang air. Contoh peristiwa pemantulan gelombang bunyi adalah gema.
(3) Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik. Gelombang mekanik adalah gelombang yang membutuhkan medium perambatan agar bisa merambat. Jika tidak ada medium seperti dalam ruang hampa maka gelombang bunyi tidak dapat merambat.

(4) Polarisasi dialami oleh gelombang transversal seperti gelombang tali, gelombang permukaan air dan gelombang elektromagnetik seperti gelombang cahaya. Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal karenanya tidak dapat mengalami polarisasi.
(5) Ketika merambat dari suatu medium ke medium yang berbeda, gelombang bunyi mengalami pembiasan atau pembelokkan arah rambatan. Pembiasan terjadi ketika gelombang mulai memasuki medium yang berbeda.
Răspunsul corect este A.

 

 

Sursa întrebării:

Întrebări de fizică pentru examenul național de liceu/liceu vocațional