13 Contoh soal Gelombang Mekanik
1. Beda fase мавҷҳои кундаланг
Ба расм диққат диҳед геломбанг sinusoidal berikut!
Jika panjang gelombang sinusoidal di atas adalah 80 cm, maka titik yang memiliki beda fase ¾ adalah…
A. P dengan Q
B. P dengan R
C. P dengan S
D. Q dengan S
E. R dengan S
Пембахасан
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
Ҷавоби дуруст А аст.
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…
Пембахасан
Рӯшан аст:
Panjang pipa organa terbuka dan tertutup, sama.
Суръати садо дар ҳаво (v) = 340 м/с
Пурсида шуд:
Ҷавоб: 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 ф1 = 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 ф1 = 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 В-2. Besar taraf intensitas radiasi gelombang tersebut pada jarak 10 meter dari sumber adalah…
Пембахасан
Рӯшан аст:
Daya = 12,56 Ват
Intensitas ambang bunyi (Io) = 10-12 В-2
Jarak (r) = 10 meter
Пурсида шуд: Taraf intensitas (TI)
Ҷавоб:
Rumus hubungan antara daya (P), intensitas (I) dan jarak (r) :
Taraf intensitas (TI):
4. Шиддати садо
Sebuah sistem pengeras suara memancarkan daya akustik 36π watt dan taraf intensitas 80 dB saat didengar pada jarak x dari pengeras suara tersebut. (Io = 10-12 watt.m-2). Nilai x yang tepat adalah…
А. 100 м
Б. 160 м
Баландӣ 175 м
D. 225 м
Шарқӣ 300 м
Пембахасан
Маълум аст, ки:
Daya (P) = 36π Ват
Taraf intensitas (TI) = 80 dB
Jarak = x
Batas pendengaran manusia (Io) = 10-12 Watt.m-2
Пурсида шуд: Nilai x
Ҷавоб:
Rumus hubungan antara daya (P), intensitas (I) dan jarak (x) :
Terlebih dahulu hitung Intensitas bunyi pada jarak x :
Intensitas bunyi :
Hitung nilai x :
Ҷавоби дуруст E аст.
5. Gelombang Berjalan
Саволи имтиҳони миллии физикаи SMA/MA 2015/2016 №24
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 ?
А. (1) ва (2)
Б. (1) ва (3)
C. (1) ва (4)
D. (2) ва (4)
E. (2) ва (3)
Пембахасан
Tiga bentuk persamaan gelombang :
y = A sin (ωt – kx) ——> 1
ω = 2π / T dan 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 dan λ = v / f
y = A sin 2π (f t – 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
Ҷавоби дуруст А аст.
6. Таъсири Доплер
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…
А. 25: 36
Б. 36: 49
C. 64: 81
D. 81: 64
E. 100: 61
Пембахасан
Қоидаҳои имзо:
v ҳамеша мусбат аст
vp мусбат аст, агар шунаванда ба манбаи садо наздик шавад
vp манфӣ аст, агар шунаванда аз манбаи садо дур шавад
vs мусбат аст, агар манбаи садо ба тарафи дигар аз шунаванда нигаронида шуда бошад
vs манфӣ аст, агар манбаи садо ба шунаванда наздик шавад
vp = 0 агар шунаванда хомӯш бошад
vs = 0 агар манбаи садо ҳанӯз ҳам бошад
Маълум аст, ки:
Басомади манбаи садо (f) = 1500 Гц
Суръати шунаванда (v)p) = 20 м / с
Суръати манбаи садо (v)s) = 72 км/соат = 72 (1000 meter) / 3600 sekon = 72.000/3600 meter/sekon = 20 m/s
Cepat rambat bunyi (v) = 340 m/s
Пурсида шуд: Perbandingan frekuensi yang didengar oleh pengendara sepeda motor sewaktu mendekat dan menjauh mobil ambulans
Ҷавоб:
Формулаи таъсири Доплер:
Frekuensi yang didengar oleh pengendara sepeda motor sewaktu mendekati mobil ambulans
Keduanya berlawanan arah sehingga ketika sepeda motor mendekati mobil ambulans, keduanya saling mendekati. vp positif jika pendengar mendekati sumber bunyi dan vs 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. vp negatif jika pendengar menjauhi sumber bunyi dan vs positif jika sumber bunyi menjauhi pendengar.
Perbandingan frekuensi yang didengar oleh pengendara sepeda motor sewaktu mendekati dan menjauhi mobil ambulans.
Ҷавоби дуруст D аст.
Шиддати садо
7. Ба расми зерин нигаред!
Jika titik P merupakan sumber bunyi yang memancar ke segala arah, maka perbandingan intensitas bunyi di titik S, R, dan Q berturut-turut adalah…
А. 16: 25: 100
Б. 16: 50: 200
C. 32: 50: 100
D. 36: 25: 100
E. 72: 25: 200
Пембахасан
Маълум аст, ки:
Jarak titik Q dari sumber bunyi (rQ) = 3 метр
Масофаи нуқтаи R аз манбаи садо (r)R) = 6 метр
Jarak titik S dari sumber bunyi (rS) = 5 метр
Intensitas bunyi di titik Q = IQ
Intensitas bunyi di titik R = IR
Intensitas bunyi di titik S = IS
Пурсида шуд: Perbandingan intensitas bunyi di titik S, R, dan Q (IS : МанR : МанQ)
Ҷавоб:
Intensitas bunyi di titik S :
Intensitas bunyi di titik R :
Intensitas bunyi di titik S :
Perbandingan intensitas bunyi di titik S, R, dan Q :
Ҷавоби дуруст D аст.
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…
А. 16: 4: 1
Б. 4: 2: 1
C. 4: 1: 16
D. 1: 2: 4
E. 1: 4: 16
Пембахасан
Маълум аст, ки:
Масофаи нуқтаи А аз манбаи садо (r)A) = П
Масофаи нуқтаи B аз манбаи садо (r)B) = 2P
Jarak titik C dari sumber bunyi (rC) = 4P
Шиддати садо дар нуқтаи A = IA
Шиддати садо дар нуқтаи B = IB
Intensitas bunyi di titik C = IC
Пурсида шуд: Perbandingan intensitas bunyi di titik A, B, dan C (IA : МанB : МанC)
Ҷавоб:
Intensitas bunyi di titik A :
Intensitas bunyi di titik B :
Intensitas bunyi di titik C :
Perbandingan intensitas bunyi di titik A, B, dan C :
Ҷавоби дуруст А аст.
9. Таъсири Доплер
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…
А. 850 Гц
B. 900 Гц
C. 960 Гц
D. 1.020 Гц
E. 1.200 Гц
Пембахасан
Қоидаҳои имзо:
v ҳамеша мусбат аст
vp мусбат аст, агар шунаванда ба манбаи садо наздик шавад
vp манфӣ аст, агар шунаванда аз манбаи садо дур шавад
vs мусбат аст, агар манбаи садо ба тарафи дигар аз шунаванда нигаронида шуда бошад
vs манфӣ аст, агар манбаи садо ба шунаванда наздик шавад
vp = 0 агар шунаванда хомӯш бошад
vs = 0 агар манбаи садо ҳанӯз ҳам бошад
Маълум аст, ки:
Frekuensi sumber bunyi (f) = 930 Hz
Суръати шунаванда (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)
Суръати манбаи садо (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)
Суръати садо (v) = 340 мс-1
Пурсида шуд: Басомади садое, ки шунаванда мешунавад (f')
Ҷавоб:
Формулаи таъсири Доплер:
Ҷавоби дуруст C аст.
Сатҳи шиддати садо
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… (Io = 10-12 В-2)
A. 10-4 В-2
B. 10-5 В-2
C. 10-6 В-2
D. 10-7 В-2
Э. 10-8 В-2
Пембахасан
Маълум аст, ки:
Taraf intensitas satu siswa (TI) = 40 dB
Intensitas ambang pendengaran manusia (Io) = 10-12 В / м2
Jumlah siswa (x) = 100
Пурсида шуд: Intensitas bunyi 100 siswa
Ҷавоб:
Intensitas bunyi 1 siswa :
Intensitas bunyi 100 siswa :
Ix = (x)(I)
Ix = (100)(10)-8) = (102)(10-8)
Ix = 10-6 В / м2
Ҷавоби дуруст C аст.
11. Intensitas bunyi 100 mesin identik sebesar 10-7 Watt.m-2. Jika Io = 10-12 Watt.m-2, maka taraf intensitas bunyi sebuah mesin adalah….
А. 70 дБ
B. 60 дБ
C. 50 дБ
D. 40 дБ
E. 30 дБ
Пембахасан
Маълум аст, ки:
Intensitas bunyi 100 mesin (Ix) = 10-7 Watt.m-2
Intensitas ambang pendengaran manusia (Io) = 10-12 В / м2
Jumlah mesin (x) = 100 = 102
Пурсида шуд: Taraf intensitas bunyi sebuah mesin (TI)
Ҷавоб:
Intensitas bunyi 1 mesin :
Ix = (x)(I)
10-7 = (102)(I)
Ман = 10-7 / 102 = (10-7)(10-2) = 10-9
Taraf intensitas bunyi sebuah mesin (TI) :
Ҷавоби дуруст E аст.
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….
А. Танҳо (1) ва (2)
Б. танҳо (3) ва (4)
C. (2), (3) ва (4)
D. (3), (4) ва (5)
E. (1), (3), (4), dan (5)
Пембахасан
(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.
Ҷавоби дуруст D аст.
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….
А. (1), (2) ва (3)
Б. (1), (2) ва (4)
C. (1), (3) ва (4)
D. (2), (3) ва (4)
E. (3), (4) ва (5)
Пембахасан
(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.
Ҷавоби дуруст А аст.
Манбаи савол:
Саволҳои имтиҳони миллии физика барои мактаби миёна/мактаби миёнаи касбӣ
