LATIHAN SOAL FISIKA GELOMBANG BUNYI DAN CAHAYA

LATIHAN SOAL FISIKA

GELOMBANG BUNYI DAN CAHAYA 

1.      Titik P dan Q berturut-turut berjarak 4 m dan 6 m dari sebuah sumber bunyi yang sedang bekerja. Jika bunyi yang dihasilkan sumber bunyi tersebut sampai di P dan Q dengan intensitas berturut-turut sebesar I_P dan I_Q, perbandingan I_P dan I_Q adalah ….
A. 2 : 1
B. 2 : 3
C. 3 : 2
D. 4 : 9
E. 9 : 4

JAWAB
Intensitas berbanding terbalik dengan kuadrat jarak.

Jadi jawaban yang benar adalah E. 9 : 4

2.      Jarak antara Ali dan Burhan dari suatu sumber bunyi berturut-turut adalah 2 m dan 6 m. Jika intensitas bunyi yang diterima oleh Ali sebesar 2,7×10^-7W/m² intensitas bunyi yang diterima Burhan adalah sebesar ….
A. 5,4×10^-7 W/m²
B. 3,6×10^-7 W/m²
C. 1,8×10^-7 W/m²
D. 9,0×10^-8 W/m²
E. 3,0×10^-8 W/m²

JAWAB
Intensitas berbanding terbalik dengan kuadrat jarak.

TRIK CERDAS
Jaraknya 3 kali lebih jauh berarti intensitasnya harus dibagi 3². Jadi intensitasnya dibagi 9
Sehingga hasilnya adalah (2,7/9)x10^-7 = 0,3 x 10^-7 = 3,0 x 10^-8 W/m²

Jadi jawaban yang benar adalah
E. 3,0×10^-8 W/m²

3.      Tabel di bawah ini menunjukkan hasil pengukuran intensitas bunyi dari jarak tertentu terhadap sumber bunyi.

Jarak (m)	Intensitas (W/m2)
1	128,0
2	32,0
3	14,2
4	…..

Dari data tersebut di atas, intensitas bunyi pada jarak 4 m dari sumber bunyi adalah ….

A. 8,0 W/m²
B. 7,1 W/m²
C. 3,6 W/m²
D. 1,6 W/m²
E. 0,9 W/m²

JAWAB
Intensitas berbanding terbalik dengan kuadrat jarak, sehingga..

Jadi jawaban yang benar adalah
A. 8,0 W/m²

4.      Suatu mesin menghasilkan bunyi dengan taraf intensitas bunyi sebesar 30 dB. Dua mesin identik yang sedang bekerja bersama menghasilkan intensitas bunyi sebesar ….

A. 2 x 10^-9 W/m²
B. 4 x 10^-9 W/m²
C. 6 x 10–⁹ W/m²
D. 8 x 10^-9 W/m²
E. 9 x 10^-9 W/m^-2

JAWAB
Intensitas berbanding lurus dengan jumlah sumber bunyi.
30 dB  => 10^-9 W/m²

TRIK CERDAS
Jumlah sumber bunyi 2 kali lebih banyak berarti intensitasnya di kali 2 sehingga hasilnya
adalah.. 2 x 10^-9 W/m²

Jadi jawaban yang benar adalah

^A.       2 x 10^-9 W/m²

5.      Seorang pengamat berada sejauh 2 m dari sumber bunyi dan menerima intensitas bunyi 5 x 10^-7 W/m². Pengamat tersebut menjauh dari sumber bunyi. Saat pengamat berada pada jarak 10 m dari sumber bunyi, intensitas bunyi yang diterima sebesar ….
A. 7,5 x10 ^-8 W/m²
B. 6,0 x10 ^-8 W/m²
C. 5,5 x10 ^-8 W/m²
D. 3,5 x10 ^-8 W/m²
E. 2 x10 ^-8 W/m²

JAWAB :

Intensitas berbanding terbalik dengan kuadrat jarak.
Trik Cerdas:
Jaraknya 5 kali lebih jauh, sehingga intensitasnya harus dibagi 5² = 25, jadi
I = (5/25)x10 ^-7
I = 0,2×10 ^-7
I = 2×10 ^-8

Jadi jawaban yang benar adalah
E. 2 x10 ^-8 W/m²

6.      Sebuah bel berdering dengan intensitas 10^-5 W/m² (intensitas ambang dengar telinga adalah 10^-12 W/m² ). Sebuah titik A sejauh 10 m dari sumber bunyi bel dan titik B sejauh 15 m. Perbandingan intensitas bunyi di titik A dan B adalah ….
A. 4 : 9
B. 5 : 12
C. 9 : 4
D. 10 : 15
E. 12 : 15

JAWAB
Intensitas berbanding terbalik dengan kuadrat jarak.

Jadi jawaban yang benar adalah
C. 9 : 4

1.      Ujung sebuah tali yang panjangnya 1 meter di getarkan sehingga dalam waktu 2 sekon terdapat 2 gelombang. tentukanlah persamaan gelombang tersebut apabila amplitudo getaran ujung tali 20 cm.

Diketahui :

l = 4λ →λ = ¼ = 0,25 m

t = 4λ → T = 2/4 = 0,5 s

ditanyakan :

y = ….?

Jawab:

Y = A sin (ωt-kx)

   = 0,2 sin [(2π/0,5)t-(2π/0,25)x]

   = 0,2 sin (4πt-8πx)

   =0,2 sin 4π (t-x)

2.      Sebuah gelombang pada permukaan air dihasilkan dari suatu getaran yang frekuensinya 30 Hz. Jika jarak antara puncak dan lembah gelombang yang berturutan adalah 50 cm, hitunglah cepat rambat gelombang tersebut!

Diketahui :

f = 30 Hz , ½ λ = 50 cm à λ = 100 cm = 1 m
Ditanya : v = ..?
Jawab :

v = λ.f = 1.30 = 30 m/s

3.      Persamaan gelombang berjalan pada seutas tali dinyatakan oleh x dan y dalam cm dan t dalam sekon. Tentukan

(a) arah perambatan gelombang

(b) amplitude gelombang

(c) frekuensi gelombang

(d ) bilangan gelomban

 (e ) panjang gelombang dan

(f) kecepatan rambat gelombang

Jawab :
Persamaan gelombang  y = 0,04 sin 0,2 π (40t-5x)= 0,04 sin (8π-πx)

(a) Karena tanda koefisien t berbeda dengan tanda koefisien x , gelombang merambat ke sumbu x positif ( ke kanan )

(b) Amplitudo gelombang A = 0,04 cm

(c) Kecepatan sudut ω= 8π. Karena ω= 2πf , maka 2πf= 8π atau f = 4 Hz

(d) Bilangan gelombang  k = μ/cm

(e) Karena rumus bilangan gelombang k = 2π/λ maka π = 2π/λ  atau λ = 2 cm

(f) Kecapatan rambat gelombang dapat ditentukan dengan 2 cara yaitu
   v = f λ = 4,2 = 8 cm/s

   V= ω/k = 8π/π = 8 cm/s   

4.      Sebuah pemancar radio bekerja pada gelombang 1,5 m. Jika cepat rambat gelombang radio 3.108 m/s, pada frekuensi berapakah stasion radio tersebut bekerja!
Diketahui :

 λ = 1,5 m, v = 3.108 m/s
Ditanya : f = ..?
Jawab :

f = 2. 108 Hz = 200 MHz

5.      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 !
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

6.      Gelombang berjalan mempunyai persmaan y = 0,2 sin (100π t – 2π x), dimana y dan x dalam meter dan t dalam sekon. Tentukan amplitudo, periode, frekuensi, panjang gelombang, dan cepat rambat gelombang tersebut !
Diketahui :

y = 0,2 sin (100π t – 2π x)
Ditanya : A = …?, T = …?, f = ..?, λ = ..?, v = ..?
Jawab :

7.      Seutas tali yang panjangnya 5 m, massanya 4 gram ditegangkan dengan gaya  2 N dan salah satu ujungnya digetarkan dengan frekuensi 50 Hz. Hitunglah:
a. cepat rambat gelombang pada tali tersebut !
b. panjang gelombang pada tali tersebut !
Diketahui :

l = 5 m,           m = 4 gr = 4.10-3kg,            F = 2 N,          f = 50 Hz
Ditanya : a. v = ..?
                b. λ = ..?
Jawab : a. v= m/s
             b.

8.      Seutas tali yang ditegangkan dengan gaya 5 N dan salah satu ujungnya digetarkan dengan frekuensi 40 Hz terbentuk gelombang dengan panjang gelombang 50 cm. Jika panjang tali 4 m, hitunglah:

a.      cepat rambat gelombang pada tali tersebut !

b.      massa tali tersebut !

Diketahui :

l = 4 m, F = 5 N, f = 40 Hz, λ = 50 cm = 0,5 m
Ditanya : a. v = ..?
               b. m = ..?
Jawab :

a.      v = λ.f = 0,5.40 = 20 m/s

b.      ----à m = 0,05 kg

9.      Sebuah benda bergerak melingkar dengan periode 0,8 sekon dan jari-jari lingkaran 0,4m. jika proyeksi  gerak tersebut menghasilkan gerak harmonic dengan simpangan 0,2 m pada awal gerakan, maka tentukan:

a.      Posisi sudut awal

b.      Jarak simpangan pada saat benda telah bergerak selama 1s

Diket: T = 0,8 s                    R= 0,4 m        y= 0,2 m

Ditanyakan: 

a. Ѳ = ?

b. y=?

Jawab

a.      y    = A sin ((2π t/T) + Ѳ)

0,2       =0,4 sin ((2π.0/0,8) + Ѳ)

Sin Ѳ  =0,2/0,4 =0,5

Ѳ         =30˚

b.      y    = A sin ((2π t/T) + Ѳ)

=0,4 sin ((2π.0,1/0,8) + Ѳ)

=0,4 sin (45˚+30˚)

=0,4 sin (75˚)

=0,38

10. Seutas tali yang panjangnya 250 m direntangkan horizontal . salah satu ujungnya digetarkan dengan frekuensi 2 Hz dan amplitude 10 cm, sedang ujung lainnya terikat . Getaran tersebut merambat pada tali dengan kecepatan 40 cm/s. tentukan :

a.      Amplitudo gelombang stasioner di titik yang berjarak 132,5 cm dari titik asal getaran

b.      Simpangan gelombang pada titik tersebut setelah digetarkan selama 5 s dan 12 s

c.      Letak simpul keenam dan perut kelima dari titik asal getaran

Jawab:

a.      titik asal getaran yaitu = 250 – 132,5 = 117,5 cm ,

Aѕ       = 2A sin (2π x/λ)

= 2.10 sin (360. 117,5/20) = 20 sin 315 = -10√2

Nilai ampitudo diambil nilai positifnya yaitu 10√2

b.      t     = 250 + 117,5/40

= 9,2 sekon               

Ys = 2A sin kx cos ωt

Ys = As cos ωt

= (-10√2) cos 2π. 12/0,5

= (-10√2.cos 48π)

= 10√2cm 

c.      simpul keenam = 50 cm dai ujung pantul

ð Perut kelima = 45 cm dari ujung pantul

11. Dalam dua menit terjadi 960 getaran pada suatu partikel. Tentukan:

a.      periode getaran

b.      frekuensi getaran

Diket :
Jumlah getaran n = 960
waktu getar t = dua menit = 120 sekon
Jawab :

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

12. Periode suatu getaran adalah 1/2 detik. Tentukan:

a.      frekuensi getaran

b.      jumlah getaran dalam 5 menit

Diket :

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

13. Frekuensi suatu getaran adalah 5 Hz. Tentukan:

a.      periode getaran

b.      banyak getaran yang terjadi dalam 2 menit

Jawab :

a.      T = 1/f
T = 1/5
T = 0,2 sekon

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

14. Sebuah gelombang merambat dengan kecepatan 340 m/s. Jika frekuensi gelombang adalah 50 Hz, tentukan panjang gelombangnya!
Diket :
ν = 340 m/s
f = 50 Hz
λ = ...........
Jawab :
λ = ν / f
λ = 340 / 50
λ = 6,8 meter

15. Periode suatu gelombang adalah 0,02 s dengan panjang gelombang sebesar 25 meter. Hitunglah cepat rambat gelombangnya!
Diket :
Periode T = 0,02 s
Panjang gelombang λ = 25 m
Cepat rambat ν =.........

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

16. Duah buah Garputala bergetar secara bersama-sama dengan frekuensi masing-masing 416 Hz dan 418 Hz
Diketahui    :
f1    =  416 Hz
f2    =  418 Hz
Ditanya    :
    fl, Tl...?
Jawab
 fl   =  f2 –f1
      =  418 – 416
      =  2 Hz
Tl   =  1/fl    
      =  1/2 detik    

17. 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 !
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

18. Pemancar Radio yang berfrekuensi 10.000 Hz mempunyai Panjang gelombang 150 cm. tentukan Cepat rambat bunyi tersebut !
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

19. Sebuah tali membentuk gelombang dengan amplitude 20cm dan frekuensi 20 Hz. Di asumsikan bahwa tali elastic sempurna dan bagian-bagian tali yang bergetar memiliki massa 2 gram. Tentukan energy kinetic dan energy potensial setelah gelombang merambat selama 2 sekon.

Diketahui :

A         = 20 cm

= 0,2 m

m         = 2 g

= 0,002 kg

f           = 20 Hz

t           = 2 s

di tanyakan :

Ep dan Ek pada saat t = 2s adalah…..?

Jawab:

Ep       = ½ ky²

= ½ k A² sin² ωt

= ½ m ω² A² sin² ωt

            = ½ (0,002). (2. 3,14.20)² . (0,2)² (sin(π. 20.2))²

             = ½ (0,002) . (2. 3,14.20)² . (0,02)² . 1

            = 0,621 J

20. Sebuah tali panjangnya 200cm di rentangkan horizontal. Salah satu ujungnya di getarkan dengan frekuensi 2Hz dan amplitude 10 cm, serta ujung lainnya bergerak bebas. Apabila pada tali tersebut terbentuk 8 gelombang berdiri. Tentukanlah:

a.      panjang gelombang dan cepat rambat gelomban

b.      persamaan glombang berdiri

c.      letak titik simpul ke 2 dan perut ke 3 dari ujungnya bebasmnya

d.      amplitude pada jarak 150 cm dari sumber getar.

Di ketahui :

 ℓ = 200 cm

ƒ = 2 Hz

А = 10 cm

n= 8

di tanyakan

a.      λ dan v

b.      y

c.      x = 8x₃ =..

d.      A

Jawab

a.      Λ   = 1/N

= 2m/8

= 0,25

   v       = λƒ

= 0,25.2

= 0,5 m

b.      y    = 2a cos kx sin ωt

            = 2. 0,08 cos x sin ωt

            = 0,16 cos (8πx) sin (4πt)

c.      titik simpul ke 2

x    = (2n + 1) λ/4

            = (2.1 + 1) λ/4

            = 0,75

Titik perut ke 3

x        = n/2

            = 2 λ/4

= 0,75

d.      x    = 2m – 1,5m

= 0,5m

A   = 0,16 cos (8πx)

= 0,16 cos (4π)

= 0,16 m