soal dan pembahasan gelombang bunyi

Soal No. 1
Dari gambar diatas, sebuah benda diikat tali panjang berayun harmonis hingga membentuk suatu getaran. Lintasan A ke B ditempuh benda dalam waktu 1 detik, tentukan:
a) letak titik seimbang
b) letak titik-titik saat benda berada pada simpangan terjauh
c) besar amplitudo getaran
d) nilai periode getaran
e) nilai frekuensi getaran
f) banyaknya getaran yang terjadi dalam 1 menit
g) jumlah getaran yang terjadi saat benda bergerak sepanjang lintasan:
i) A-B
ii) A-B-C-B-A
iii) A-B-C-B-A-B

Pembahasan
a) titik seimbang
Titik B

b) titik-titik saat benda berada pada simpangan terjauh
Titik A dan C

c) amplitudo getaran
A = 15 cm

d) periode getaran
Waktu untuk membentuk 1 buah getaran yaitu dari A hingga kembali ke titik A,
T = 4 sekon

e) frekuensi getaran
Frekuensi getaran adalah kebalikan dari periode getar
f = 1/ T
f = 1/4 = 0,25 Hz

f) banyaknya getaran yang terjadi dalam 1 menit = 60 detik
Mencari banyak getaran
n = t x f
n = 60 x 0,25
n = 15 getaran

g) banyak getaran yang terjadi saat benda bergerak sepanjang lintasan:
i) A-B adalah 1/4 getaran
ii) A-B-C-B-A adalah 4/4 atau 1 getaran
iii) A-B-C-B-A-B adalah 5/4 atau 1,25 getaran


Soal No. 2
Dalam dua menit terjadi 960 getaran pada suatu partikel. Tentukan:
a) periode getaran
b) frekuensi getaran

Pembahasan
Data:
Jumlah getaran n = 960
waktu getar t = dua menit = 120 sekon

a) periode getaran
T = t /n
T = 120 / 960 sekon
T = 0,125 sekon

b) frekuensi getaran
f = n/t
f = 960 / 120
f = 8 Hz

Soal No. 3
Periode suatu getaran adalah 1/2 detik. Tentukan:
a) frekuensi getaran
b) jumlah getaran dalam 5 menit

Pembahasan
Data:
T = 1/2 sekon
t = 5 menit = 5 x 60 = 300 sekon
a) frekuensi getaran
f = 1/T
f = 1/(0,5)
f = 2 Hz

b) jumlah getaran dalam 5 menit = 300 sekon
n = t x f
n = 300 x 4
n = 1200 getaran

Soal No. 4
Frekuensi suatu getaran adalah 5 Hz. Tentukan:
a) periode getaran
b) banyak getaran yang terjadi dalam 2 menit

Pembahasan
a) T = 1/f
T = 1/5
T = 0,2 sekon

b) n = t x f
n = 120 x 5
n = 600 getaran

Soal No. 5
Perhatikan gambar beriku

t



Tentukan:
a) berapa jumlah gelombang pada gambar di atas
b) amplitudo gelombang
c) periode gelombang
d) panjang gelombang
e) cepat rambat gelombang
f) jumlah gelombang dalam 2 menit

Pembahasan
a) jumlah gelombang pada gambar di atas
n = 1,5 gelombang

b) amplitudo gelombang
A = 2 cm = 0,02 m

c) periode gelombang
T = 1,50 sekon

d) panjang gelombang
λ = 24 cm (dari A hingga C)

e) cepat rambat gelombang
ν = λ / T
ν = 24 / 1,50
ν = 16 m/s

f) jumlah gelombang dalam 2 menit t = 2 menit = 120 sekon
n = t / T
n = 120 / 1,50
n = 80 gelombang

Soal No. 6
Sebuah gelombang merambat dengan kecepatan 340 m/s. Jika frekuensi gelombang adalah 50 Hz, tentukan panjang gelombangnya!

Pembahasan
Data:
ν = 340 m/s
f = 50 Hz
λ = ...........

λ = ν / f
λ = 340 / 50
λ = 6,8 meter

Soal No. 7
Periode suatu gelombang adalah 0,02 s dengan panjang gelombang sebesar 25 meter. Hitunglah cepat rambat gelombangnya!

Pembahasan
Data soal:
Periode T = 0,02 s
Panjang gelombang λ = 25 m
Cepat rambat ν =.........

λ = T ν
ν = λ / T
ν = 25 / 0,02
ν = 1250 m/s

Soal No. 8
Perhatikan gambar berikut!



Tentukan frekuensi gelombang jika cepat rambatnya adalah 400 m/s

Pembahasan
Data
ν = 400 m/s
dari gambar:
panjang gelombang λ = 4 m

f = ν / λ
f = 400 / 4
f = 100 Hz

Soal No. 9
Bandul ayunan sesuai gambar bergerak dari A ke C. memerlukan waktu 1/40 detik.




Periode ayunan ini adalah....detik
A. 1/10
B. 1/20
C. 1/80
D. 1/60
(Soal Ebtanas 1999)

Pembahasan
Periode ayunan pada gambar di atas adalah waktu yang diperlukan dari A ke C ditambah waktu dari C ke A. Sehingga:
T = 1/40 + 1/40
T = 2/40
T = 1/20 detik

Soal No. 10
Suatu sumbu getar memancarkan gelombang dengan cepat rambat 340 ms^–1, jika frekuensi gelombang tersebut 85 Hz, maka panjang gelombang tersebut adalah ...
A. 1/4 meter
A. 4 meter
B. 255 meter
C. 425 meter
(Soal Ebtanas 1998)

Pembahasan
Data dari soal adalah
v = 340 m/s
f = 85 Hz
λ = .....



λ = 340 / 85
λ = 4 meter

Soal No. 11
Jika bandul C diayun, maka bandul yang turut berayun adalah....



A. A dan E
B. B dan D
C. A dan B
D. D dan E
(Soal Ebtanas 1998)

Pembahasan
Bandul yang ikut berayun adalah bandul yang memiliki panjang tali sama dengan C, yaitu bandul A dan E

Soal No. 11
Duah buah Garputala bergetar secara bersama-sama dengan frekuensi masing-masing 416 Hz dan 418 Hz
Penyelesaian
Diketahui    :
f1    =  416 Hz
f2    =  418 Hz
Ditanya    :
    fl
    Tl
Jawab
    fl        =  f2 –f1
=  418 – 416
=  2 Hz
    Tl        =  1/fl    
        =  1/2 detik    
Soal No. 12
Sebuah mesin jahit yang sedang bekerja mempunyai intensitas bunyi 10-8 W/m2. Apabila intensitas ambang bunyi 10-12 wb/m2, hitunglah Taraf intensitas bunyi dari 10 mesin jahit sejenis yang sedang bekerja bersama-sama !
Penyelesaian
Diketahui    :
I1    =  10-8 Watt/m2
Io    =  10-12 Watt/m2
Ditanya    :  TI10  
Jawab        :
TI10    =   10 log I_10/Io             I10   = 10.I1  =  10.10-8  =  10-7 Watt/m2 
    =  10 log 〖10〗^(-7)/〖 10〗^(-12) 
       =  10 (log 10-7 – log 10-12)
    =  10 (-7 + 12)
    =  10. 5
    =  50 dB
Soal No. 13
Pemancar Radio yang berfrekuensi 10.000 Hz mempunyai Panjang gelombang 150 cm. tentukan Cepat rambat bunyi tersebut !
Penyelesaian
Diketahui    :
f    =  10.000 Hz
λ    =  150 cm  = 1,5 m
Ditanya    :  V
Jawab
V    =  λ. f
    =  1,5. 10.000
    =  15.000 m/s
4.    Suatu sumber bunyi bergerak menjauhi seorang Pendengar yang tidak bergerak dengan kecepatan 108 km/jam. Apabila frekuensinya 120 Hz dan Cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, tentukanlah frekuensi yang terdengar oleh Pendengar !
Penyelesaian
Diketahui    :
VP    =  0
VS    =  108 km/jam  =  108.000/3600  =  30 m/s
fS    =  120 Hz
V    =  340 m/s
Ditanya    :  fP  
Jawab
fP    =  (V ± V_P)/(V ±V_s ) .fS 
    =  (V+ V_P)/(V+ V_S ) . fS 
    =  (340+0)/(340+30) . 120
    =  110,27 Hz

SOAL GELOMBANG BUNYI :
SOAL1.Berapakah laju gelombang-gelombang kompresi di dalam air? Diketahui modulus bulk air adalah 2,2 10 N/m .
(Jawab : 1,48 km/s)
PEMBAHASAN
Diketahui : B = 2,2 10 N/m
= 1000 kg/m
Ditanyakan : ? =……… ?
Jawab :
SOAL2.Garputala bergetar (284 setaran/s) dalam udara bersuhu 25°C. Hitung ? nada yang terjadi.
(Jawab: 1,22 m)
PEMBAHASAN
Diketahui : f = 28 Hz
T = 25°C = 25°C + 273 K = 298 K
? = 1,40
R = 8,3 J/mol K
M =
Ditanyakan : ? =…………?
Jawab : (i)
(ii)
SOAL3.Helium adalah gas mono atomic (beratom tunggal) yang mempunyai massa jenis 0,179 kg/m , pada tekanan 76 cm Hg dan suhu 0°C. berapakah laju gelombang kompresi dalam helium pada suhu dan tehanan ini?
(Jawab: 970 m/s)
PEMBAHASAN
Diketahui : ? helium = 0,179 kg/m
P = 76 cm Hg = 760 mm Hg = 1 atm
T = 0°C = 0°C + 273 K = 273 K
R = 8,3 J/mol K
- Volume He pada tekanan 1 atm pada 0°C adalah 22,4 L. Maka:
22,4 L = 22,4 dm = 22,4
Ditanyakan : ? ?
Jawab : (i)
(ii)
SOAL4.Diketahui suatu bunyi dengan tingkat kebisingan 75 dB, dan bunyi kedua dengan tingkat 72 dB. Berapakah tingkat kebisingan bila kedua bunyi tadi digabungkan?
(Jawab: 76,8 dB)
PEMBAHASAN
Diketahui : TI1 : 75 dB
TI2 : 72 dB
TI0 :
Ditanyakan : TI1+2 ?
Jawab : (i) (ii)
(iii)
SOAL5.Seorang tukang ketik mengetik begitu kencang menyebabkan, tingkat suara rata-rata adalah 60 dB. Berapakah tingkatan decibel bila 3 orang tukang ketik yang gaduh bekerja?
(Jawab: 60,48 dB)
PEMBAHASAN
Diketahui : TI1 : 60 dB
n : 3
Ditanyakan : TI3 ?
Jawab : TIn = TI1 + 10 log n
TI3 = 60 + 10 log 3
TI3 = 60 + 4,8
TI3 = 64,8 dB
SOAL6.Mobil dengan ?s 20 m/s mengejar mobil lain berkecepatan ?a = 15 m/s, sambil membunyikan klakson yang berfrekuensi 1200 Hz. Jika ? bunyi = 340 m/s, berapakah frekuensi yang di dengar pengemudi yang dikejar itu?
(Jawab: 1219 Hz)
PEMBAHASAN
Diketahui : ?s : 20 m/s ?a : 15 m/s
f s : 1200 Hz ? : 340 m/s
- Sumber mendekati pendengar. Pendengar menjauhi sumber.
Ditanyakan : f p ?
Jawab :
SOAL7.Sebuah mobil dengan kecepatan 30 m/s mendekati sirine pabrik yang berfrekuensi 500 Hz. (a) Jika ? bunyi dalam udara adalah 340 m/s., berapakah frekuensi yang di dengar pengemudi? (b) Bagaimana jika mobil menjauhi pabrik dengan kecepatan yang sama?
(Jawab: (a) 544 Hz; (b) 456 Hz)
PEMBAHASAN
Diketahui : ?p : 30 m/s ? : 340 m/s
f s : 500 Hz – Pendengar Diam.
Ditanyakan : a. f p jika sumber mendekati pendengar?
b. f p jika sumber menjauhi pendengar?
Jawab : a. b.
SOAL8.Frekuensi utama pada sirene polisi adalah 1800 Hz ketika dalam keadaan diam. Berapa frekuensi yang Anda dengar jika Anda bergerak dengan kelajuan 30 m/s (a) mendekati mobil polisi, dan (b) menjauhi mobil polisi?
(Jawab: (a) 1950 Hz; (b) 1640 Hz)
PEMBAHASAN
Diketahui : ?p = 30 m/s ? = 340 m/s
f s = 1800 Hz – Sumber Diam.
Ditanyakan : a. f p jika pendengar mendekati sumber?
b. f p jika pendengar menjauhi sumber?
Jawab : a. b