机械波示例题

13 Contoh soal Gelombang Mekanik

1. Beda fase 横波

注意图片 海浪 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

讨论

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

正确答案是 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…

讨论

我们都知道：

Panjang pipa organa terbuka dan tertutup, sama.

空气中的声速 (v) = 340 米/秒

问：

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 体重^-2. Besar taraf intensitas radiasi gelombang tersebut pada jarak 10 meter dari sumber adalah…

讨论

我们都知道：

Daya = 12,56 瓦

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

Jarak (r) = 10 meter

问： Taraf intensitas (TI)

Jawab：

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

Taraf intensitas (TI):

4. 声音强度

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米

B. 160米

C. 175米

D. 225米

东 300 米

讨论

已知：

Daya (P) = 36π 瓦

Taraf intensitas (TI) = 80 dB

Jarak = x

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

问： Nilai x

回答 ：

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

Terlebih dahulu hitung Intensitas bunyi pada jarak x :

Intensitas bunyi :

Hitung nilai x :

正确答案是 E。

5. Gelombang Berjalan

2015/2016年度高中/硕士物理全国统考试题第24题

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) 和 (2)

B. (1) 和 (3)

C. (1) 和 (4)

D. (2) 和 (4)

E.（2）和（3）

讨论

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 科廷大学x-20t)

y = 0,2 sin 2π 科廷大学x-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

正确答案是 A。

6.  多普勒效应

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

讨论

标志规则：

v 始终为正。

v_p 如果听者靠近声源，则结果为正。

v_p 如果听者远离声源，则结果为负。

v_s 如果声源背对听者，则结果为正。

v_s 如果声源正向听者靠近，则结果为负。

v_p 如果监听者保持沉默，则值为 0。

v_s 如果声源仍然处于静止状态，则值为 0。

已知：

声源频率 (f) = 1500 Hz

收听速度（v）_p）= 20米/秒

声源速度（v）_s）= 72 公里/节 = 72 (1000 meter) / 3600 sekon = 72.000/3600 meter/sekon = 20 m/s

Cepat rambat bunyi (v) = 340 m/s

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

回答 ：

多普勒效应公式：

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.

正确答案是D。

声强

7. 请看下图！

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

讨论

已知：

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

点 R 到声源的距离 (r)_R) = 6 米

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

Intensitas bunyi di titik Q = I_Q

Intensitas bunyi di titik R = I_R

Intensitas bunyi di titik S = I_S

问： Perbandingan intensitas bunyi di titik S, R, dan Q (I_S ：我_R ：我_Q)

回答 ：

Intensitas bunyi di titik S :

Intensitas bunyi di titik R :

Intensitas bunyi di titik S :

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

正确答案是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

讨论

已知：

点 A 到声源的距离 (r)_A) = P

点 B 到声源的距离 (r)_B) = 2P

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

Intensitas bunyi di titik A = I_A

Intensitas bunyi di titik B = I_B

Intensitas bunyi di titik C = I_C

问： Perbandingan intensitas bunyi di titik A, B, dan C (I_A ：我_B ：我_C)

回答 ：

Intensitas bunyi di titik A :

Intensitas bunyi di titik B :

Intensitas bunyi di titik C :

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

正确答案是 A。

9. 多普勒效应

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 赫兹

B. 900 赫兹

C. 960 赫兹

D. 1.020 赫兹

E. 1.200 赫兹

讨论

标志规则：

v 始终为正。

v_p 如果听者靠近声源，则结果为正。

v_p 如果听者远离声源，则结果为负。

v_s 如果声源背对听者，则结果为正。

v_s 如果声源正向听者靠近，则结果为负。

v_p 如果监听者保持沉默，则值为 0。

v_s 如果声源仍然处于静止状态，则值为 0。

已知：

Frekuensi sumber bunyi (f) = 930Hz

收听速度（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)

声源速度（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)

声速 (v) = 340 米/秒^-1

问： 听者听到的声音频率（f'）

回答 ：

多普勒效应公式：

正确答案是C。

Taraf Intensitas Bunyi

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 体重^-2)

一个10^-4 体重^-2

二10^-5 体重^-2

三10^-6 体重^-2

D. 10^-7 体重^-2

E. 10^-8 体重^-2

讨论

已知：

Taraf intensitas satu siswa (T_I）= 40 分贝

Intensitas ambang pendengaran manusia (I_o) = 10^-12 瓦/米²

Jumlah siswa (x) = 100

问： Intensitas bunyi 100 siswa

回答 ：

Intensitas bunyi 1 siswa :

Intensitas bunyi 100 siswa :

I_x = (x)(I)

I_x = (100)(10^-8) = (10²）（10^-8)

I_x = 10^-6 瓦/米²

正确答案是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 分贝

B. 60 分贝

C. 50 分贝

D. 40 分贝

E. 30 分贝

讨论

已知：

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

Intensitas ambang pendengaran manusia (I_o) = 10^-12 瓦/米²

Jumlah mesin (x) = 100 = 10²

问： Taraf intensitas bunyi sebuah mesin (TI)

回答 ：

Intensitas bunyi 1 mesin :

I_x = (x)(I)

10^-7 =（10²)(I)

我= 10^-7 / 10² =（10^-7）（10^-2）= 10^-9

Taraf intensitas bunyi sebuah mesin (TI) :

正确答案是 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. (1) dan (2) saja
B. 仅 (3) 和 (4)
C. (2)、(3) 和 (4)
D. (3)、(4) 和 (5)
E. (1), (3), (4), dan (5)

讨论

(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.
正确答案是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) 和 (3)
B. (1)、(2) 和 (4)
C. (1)、(3) 和 (4)
D. (2), (3) dan (4)
E. (3), (4) dan (5)

讨论
(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.
正确答案是 A。

 

 

问题来源：

高中/职业高中国家考试物理试题