Gelombang Dan Bunyi

© d r i m b a j o e . w o r d p r e s s . c o m 1

Pembahasan:

42510

ttTt

x

Waktu yang dibutuhkan oleh gelombang adalah 4 sekon.

Usikan yang terjadi ketika sebuah batu dijatuhkan dk permukaan air di sebuah kolam akan merambat menjauhi titik jatuh batu dan akhirnya mencapai tepi kolam. Gelombang atau usikan air ini memang bergerak dari satu tempat ke tempat lain, akan tetapi air itu sendiri tidak berpindah bersama gelombang.

A. Besaran Dasar Gelombang

Konsep Rumus o Panjang gelombang (λ), jarak dua titik yang

berurutan (jarak antara titik A dengan titik E).

o Cepat rambat gelombang (v), jarak yang

ditempuh gelombang dalam satuan waktu.

o Periode (T), waktu yang dibutuhkan gelombang

untuk melewati satu titik tertentu.

o frekuensi (f), banyaknya gelombang yang

melewati titik dalam persatuan waktu.

fT

v

Anda Cermati dan Pahami ! 1. UMPTN 2001 Rayon C

Gelombang air laut menyebabkan permukaan air naik turun dengan periode 2 detik. Jika jarak antara dua puncak gelombang 5 meter, maka gelombang akan mencapai jarak 10 meter dalam waktu…

2. PP 1 1980

Pada pemukaan suatu danau terdapat dua buah gabus yang terpisah satu dari yang lainnya sejauh 60 cm. keduanya turun naik bersama permukaan air dengan frekuensi 2 getaran perdetik. Bila salah satu gabus berada di puncak bukit gelombang, dan yang lainnya berada di lembah gelombang, sedangkan diantara kedua gabus terdapat satu

2 Pemantapan Konsep dan Latihan soal FIsika

Pembahasan:

80240

406023

fv

Cepat rambat gelombang pada permukaan danau adalah 80 cm/s

bukit gelombang. Cepat rambat gelombang pada permukaan danau adalah …

B. Macam-macam Gelombang

Berdasarkan arah rambatannya gelombang dibagi menjadi dua, yaitu :

a. gelombang transversal, merupakan gelombang yang arah

rambatannya tegak lurus dengan arah getarnya. Misalnya

gelombang pada tali, gelombang permukaan air dan cahaya. b. gelombang longitudinal, merupakan gelombang yang arah

rambatannya sejajar dengan arah getarnya. Misalnya gelombang

bunyi. Berdasarkan mediumnya gelombang dibagi menjadi dua, yaitu :

a. gelombang mekanik, yaitu gelombang yang memerlukan medium

dalam perambatannya; misalnya bunyi dapat sampai di telinga kita

karena ada udara sebagai medium (zat perantara). b. gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang tidak

memerlukan medium dalam perambatannya; misalnya cahaya

matahari dapat sampai ke bumi walaupun antara matahari dan

bumi ada ruang hampa (tanpa medium). Berdasarkan amplitudonya, gelombang dibagi menjadi dua, yaitu :

a. gelombang berjalan, yaitu gelombang yang amplitudonya tetap di

setiap titik yang dialui gelombang. Misalnya gelombang yang

merambat pada tali yang sangat panjang. b. gelombang diam/stationer, yaitu gelombang yang amplitudonya

berubah – ubah. Misalnya gelombang pada sinar gitar.

cm6023

Gabus 1

Gabus 2


C. Gelombang Berjalan

KONSEP DAN RUMUSNYA o Persamaan simpangannya:

kxtAy sin

dengan:

Tf 22

2

k

o Sudut fase (θ)

)(2vx

Ttkxt

o Fase gelombang (φ)

)(2 v

xTt

o Cepat rambat gelombang berjalan (v)

xkoeftkoefv

o Kecepatan pada gelombang berjalan (v); turunan pertama dari

simpangan.

kxtAv cos

Kecepatan maksimum (vmaks); syaratnya kxt cos = 1

Avmaks

o Percepatan (a); turunan kedua dari simpangan.

kxtAa sin2

Percepatan maksimum (amaks); syaratnya kxt sin = 1

Aamaks 2


Pembahasan:

224

22

10002,0

222

ff

kk

Panjang gelombang dan frekuensinya adalh 100 cm dan 2 Hz.

Pembahasan:

2020/8

8

xkoeftkoefv

cepat rambat gelombang adalah 20 m/s.

Anda Cermati dan Pahami!

1. SIPENMARU 1987 Persamaan gelombang transversal yang merambat sepanjang tali yang sangat panjang adalah …

txy 402,0sin6

y dan x dalam cm dan t dalam sekon, maka besarnya panjang gelombang dan frekuensi gelombang tersebut adalah …

2. UMPTN 2001 Rayon B

Sebuah gelombang transversal merambat dengan persamaan:

208sin2,0 xty meter

x dalam meter, dan t dalam sekon, maka besar cepat rambat gelombang adalah…

D. Gelombang Diam/Stationer

Konsep Ujung Terikat Ujung Bebas Simpangan

tkxAy cossin2

tkxAy sincos2

Amplitudo gelombang

diamnya

kxAAP sin2

kxAAP cos2


Pembahasan: Pada ujung bebas syarat terbenuknya simpul:

1619304

)192(50452,1

124

412

412

1

1

1

v

nfxv

fvnx

fvnx

n

n

n

cepat rambat gelombang adalah 16 m/s.

Pembahasan: Pada ujung terikat letak perut:

638/14

5,41324

121

nxn

Karena diukur dari titik asal, maka = 100 – 63 = 37 cm cepat rambat gelombang adalah 16 m/s.

Letak simpul (xn+1)

21 nxn

dengan: n = 0, 1, 2, 3, …

4

121 nxn

dengan: n = 0, 1, 2, 3, …

Letak perut ((xn+1)) 4

121 nxn

dengan: n = 0, 1, 2, 3, …

21 nxn

dengan: n = 0, 1, 2, 3, …

Keterangan: Semua (xn+1) di ukur dari ujung. Anda Cermati dan Pahami! 1. SPMB 2002 Regional III

Gelombang stasioner dapat terjadi karena superposisi gelombang datang dan gelombang pantul oleh ujung bebas. Titik simpul yang kesepuluh berjarak 1,52 m dari ujung bebasnya. Jika frekuensi gelombang itu 50 Hz, maka cepat rambat gelombangnya adalah …

2. SP Fisika 1999

Tali yang panjangnya 100 cm direntangkan horizontal. Salah satu ujungnya digetarkan harmonik naik-turun dan yang lainnya terikat dengan frekuensi 1/8 Hz dan amplitudonya 16 cm. getaran harmonik tersebut merambat ke kanan sepanjang tali dengan cepat rambat 4,5 cm/s. tentukan letak perut ke-4 dari titik asal.


E. Cepat Rambat Gelombang

Konsep Rumus Percobaan Melde Kuadrat kecepatan (v2) gelombang sebanding dengan tegangan tali (F) dan panjang tali (l) serta berbanding terbalik dengan massa tali (m).

mlFv 1~~~2

mlFv

Cepat rambat dalam zat cair Kuadrat kecepatan (v2) gelombang sebanding dengan Modulus Bulks zat cair (B) dan berbanding terbalik dengan massa jenis zat cair (ρ).

1~~2 Bv

Bv

Cepat rambat dalam zat padat Kuadrat kecepatan (v2) gelombang sebanding dengan Modulus Young zat padat (Y) dan berbanding terbalik dengan massa jenis zat padat (ρ).

1~~2 Yv

Yv

Cepat rambat dalam gas ideal Kuadrat kecepatan (v2) gelombang sebanding dengan gas (T) dan berbanding terbalik dengan massa molekul relatif gas (Mr)

rMTv 1~~2

rMTRv

dengan:

= tetapan Laplace

R = tetapan gas = 8,3 J/mol.K

Mr = massa molekul relatif gas

Anda Cermati dan Pahami! 1. UMPTN 1996 Rayon A

Tali yang panjangnya 5 meter bertegangan 2 N digetarkan sehingga terbentuk gelombang stationer. Jika massa tali 625 x 10-23 kg, maka cepat rambat gelombang di tali adalah … m/s


Pembahasan: Menurut persamaan Melde:

401062552

23

mlFv

cepat rambat gelombang pada tali adalah 40 m/s.

Pembahasan: Cepat rambat gelombang dalam gas:

rMTv 1~~2 , sehingga:

4051350322502360

2

2

O

HOrH

rHOO

HrO

rH

O

H

v

vMTMTv

MTMT

vv O

cepat rambat gelombang di oksigen adalah 405 m/s.

2. TERPADU FISIKA 2003-95

Kecepatan rambat gelombang bunyi dalam gas hidrogen pada suhu 250 K adalah 1350 m/s. jika tetapan Laplace untuk hidrogen dan oksigen dianggap sama, berapa kecepatan rambat bunyi di oksigen pada suhu 360 K?

F. Sumber Bunyi

Konsep Dawai dan Pipa Organa Terbuka

Pipa Organa Tertutup

Ciri-cirinya Pada dawai: Σsimpul : ΣPerut +1 Pada Pipa organa terbuka: Σperut : Σsimpul +1

Σperut : Σsimpul

Frekuensi yang dihasilkan

mLF

Ln

Lvnf

22

n = 1, 2, 3, …

mLF

Ln

Lvnf

44

n = 1, 3, 5, …


Pembahasan: Frekuensi nada dasar pada dawai:

2508,02

4002

l

vfo

Frekuensi nada dasarnya adalah 250 m/s.

Pembahasan: Pada nada atas pertama pipa organa terbuka jumlah simpulnya 2 buah. Sehingga pipa organa tertutup juga menghasilkan frekuensi nada atas pertama. misal lA = panjang pipa orgama; dan lB = panjang pipa organa tertutup. Maka:

304043

43

3443

11

AB

ABBA

BA

ll

lllv

lv

ff

Panjang pipa organa tertutup adalah 30 cm.


1. SKALU 1977 Seutas dawai panjangnya 0,80 meter. Jika tegangan dawai diatur sedemikian sehingga kecepatan gelombang transversal yang dihasilkan adalah 400 m/s, maka frekuensi nada dasarnya adalah …

2. UMPTN 1998 Rayon B

Nada atas pertama pipa organa terbuka yang panjangnya 40 cm beresonansi dengan pipa organa tertutup. Jika pada saat beresonansi jumlah simpul pada kedua pipa sama, maka panjang pipa organa tertutup adalah … (cm)

G. Intensitas Bunyi

Konsep Rumus Intensitas bunyi (I) besarnya daya (P) yang dipindahkan melalu suatu lauasan (A).

2

1~1~~rA

PI

API

Jika luasannya bola maka:

A = 4πr2 Anda Cermati dan Pahami!


Pembahasan: 2

2 10410014,34

504

r

PI

Intensitas gelombangnya adalah 250 m/s.

Pembahasan: Hubungan jarak titik ke sumber bunyi dengan intensitas bunyi:

2

1~r

I , sehingga:

oo IIr

rI

IrrI

rr

II

94

4/9 21

21

2

122

21

221

22

2

1

Intensitas gelombang bunyi yang didengar B adalah oI94

.

1. UMPTN 1996 Rayon C sebuah sumber gelombang bunyi dengan daya 50 W memancarkan gelombang ke medium sekelilingnya yang homogeny. Tentukan Intensitas radiasi gelombang tersebut pada jarak 10 m dari sumber.

2. drimbajoe-foundation

Jarak A ke sumber bunyi adalah 3/2 kali jarak B ke sumber bunyi tersebut. Jika intensitas bunyi yang didengar A adalah Io, maka intensitas yang didengar B adalah …

H. Taraf Intensitas (TI) gelombang bunyi

Konsep Rumus Taraf Intensitas bunyi (TI) Taraf intensitas bunyi adalah logaritma perbandingan antara intensitas bunyi dengan intensitas ambang pendengaran. intensitas ambang pendengaran (IO) =

10-12 watt/m2.

oIITI log10

Jika luasannya bola maka:

A = 4πr2

TI pada jarak r dari sumber bunyi, Jika taraf intensitas bunyi pada jarak


Pembahasan: 90108010log1080log1012 nTITI

taraf intensitasnya adalah 90 dB.

Pembahasan: Hubungan jarak titik ke sumber bunyi dengan taraf intensitas:

30205010log2050100

1log1050

303log1050

log10

2

2

2

2

2

2

2

112

TITI

TI

TI

rrTITI

Taraf Intensitas gelombang bunyi yang terdengar adalah 30 dB.

r1 dan r2 berturut-turut TI1 dan TI2. 2

2

112 log10

rrTITI

TI dari beberapa sumber bunyi identik. Misalkan sebuah sumber bunyi menghasilkan taraf intensitas TI1, dan n buah sumber bunyi identik menghasilkan taraf intensitas TI2

nTITI log1012


1. SIPENMARU 1984 jika sebuah sepeda motor melewati seseorang, maka ia menimbulkan taraf intensitas (TI)sebesar 80 dB. Jika orang tersebut dilewati oleh 10 sepeda motor, maka taraf intensitasnya?

2. UMPTN 1993 Rayon A

pada jarak 3 meter dari sumber ledakan terdengar bunyi dengan taraf intensitas 50 dB. Pada jarak 30 meter dari sumber ledakan bunyi itu terdengar dengar dengan taraf intensitas … dB

I. Efek Doppler


Pembahasan: Sumber bunyi menjauhi pendengar: vs = +10 m/s; v = 390 m/s; pendegar diam (vs = 0), sehingga:

39040010390

390

s

sp f

vvvf

Konsep Rumus Efek Doppler membicarakan tentang perbedaan frekuensi sumber bunyi yang didengar oleh seorang pendengar dengan frekuensi yang dihasilkan oleh sumber bunyi. Aturan penentuan tanda vp dan vs adalah sebagai berikut : Cara 1 • Bila pendengar (P) mendekati

Sumber (S), tanda vp = positif (+). • Bila pendengar (P) menjauhi Sumber

(S), tanda vp = negatif (-). • Bila Sumber (S) mendekati

pendengar (P), tanda vp = negatif (-). • Bila Sumber (S) menjauhi pendengar

(P), tanda vp = positif (+). • Bila pendengar (P) ata Sumber (s)

diam , maka vp atau vs bernilai Nol. Cara 2 • Tetapkan arah positif dari posisi P ke

S. • vp dan vs bertanda positif jika

searah dengan arah P ke S, sebaliknya negatif.

ss

pp f

vvvv

f

fp = frekuensi yang didengar oleh pendengar (Hz)

fs = frekuensi yang dihasikan oleh sumber bunyi (Hz)

vp = kecepatan pendengar (m/s) vs = kecepatan sumber bunyi

(m/s) v = cepat rambat bunyi di

udara (m/s)

Anda Cermati dan Pahami! 1. SIPENMARU 1986

Suatu sumber bunyi bergerak dengan kecepatan 10 m/s menjauhi sesorang pendengar yang tidak bergerak. Jika frekuensi bunyi 400 Hz, dan kecepatan perambatannya 390 m/s maka frekuensi gelombang bunyi yang terdengar adalah…


Saatnya Anda Beraksi! 1. Gelombang transversal merambat dari A

ke B dengan cepat rambat 12 m/s pada frekuensi 4 Hz dan amplitude 5 cm. jika jarak AB = 18 m, maka banyaknya gelombang yang terjadi sepanjang AB adalah … A. 9 B. 8 C. 7 D. 6 E. 4

2. Persamaan gelombang transversal yang

merambat pada suatu kawat adalah: y = - 2 sin π (0,5x – 200t)

jika x dan y dalam cm dan t dalam sekon, maka besar amplitudo dan panjang gelombangnya adalah… A. 5 dan 3 B. 2 dan 4 C. 6 dan 2 D. 4 dan 2 E. 2 dan 6

3. Sebuah gelombang transversal merambat

dengan periode 4 detik. Jika jarak antara dua buah titik berurutan yang sama fasenya = 8 cm, maka cepat rambat gelombang itu = … A. 1 cm.s–1 B. 2 cm.s–1 C. 3 cm.s–1 D. 4 cm.s–1 E. 5 cm.s–1

4. Suatu gelombang stationer mempunyai

persamaan: Y = 0,2 (cos 5πx) sin (10πt)

x dan y dalam cm dan t dalam sekon. Jarak antara perut dan simpul yang berurutan pada gelombang ini adalah… m A. 0,1 B. 0,2

catatan:


C. 0,4 D. 2,5 E. 5

5. Tali yang panjangnya 5 m dan

ditegangnkan dengan gaya 2 , dirambati gelombang transversal. Jika cepat rambat gelombang itu 40 m/s, maka massa tali tersebut adalah…gram A. 6,25 B. 6,50 C. 6,75 D. 6,85 E. 6,90

6. Dawai sepanjang 1 m diberi tegangan 100

N. pada saat dawai digetarkan dengan frekuensi 500 Hz, di sepanjang dawai terbentuk 10 perut. Massa dawai tersebut adalah adalah … gram A. 1 B. 5 C. 10 D. 50 E. 100

7. Seutas dawai panjang 0,8 meter, jika

tegangan dawai diukur sedemikian sehingga kecepatan gelombangnya 200 m/s, frekuensi nada dasarnya adalah .... A. 125 Hz B. 130 Hz C. 145 Hz D. 160 Hz E. 400 Hz

8. Seutas dawai panjangnya 0,80 meter.

Jika tegangan dawai itu diatur sedemikian hingga kecepatan gelombang transversal yang dihasilkannya adalah 400 m/detik, maka frekuensi nada dasarnya adalah.... A. 640 Hz B. 500 Hz C. 320 Hz D. 250 Hz

catatan:


E. 125 Hz

9. Pada percobaan Melde diperoleh gelombang seperti tampak pada gambar berikut.

Jika panjang tali yang digunakan 1,5 m, maka panjang gelombang pada tali tersebut adalah … A. 0,6 m B. 0,8 m C. 1,5 m D. 2,5 m E. 3,8 m

10. Kawat yang panjangnya 2,5 meter mempunyai massa 10 gram. Kawat direntangkan dengan gaya tegang 10 N. Jika kawat digetarkan, maka cepat rambat gelombang pada kawat tersebut adalah … A. 5 m s–1 B. 50 m s–1 C. 250 m s–1 D. 500 m s–1 E. 2500 m s–1

11. Pada tali yang panjangnya 2 m dan

ujungnya terikat pada tiang ditimbulkan gelombang stasioner. Jika terbentuk 5 gelombang penuh, maka letak perut yang ke tiga dihitung dari ujung terikat adalah … A. 0,10 meter B. 0,30 meter C. 0,50 meter D. 0,60 meter E. 1,00 meter

12. Berikut ini adalah persamaan simpangan

gelombang berjalan : Y = 10 sin (0,4 t – 0,5 x ).

Periode gelombangnya adalah …

catatan:


A. 10 sekon B. 5 sekon C. 4 sekon D. 0,4 sekon E. 0,2 sekon

13. Pipa organa tertutup A memiliki frekuensi

nada atas pertama yang sama tinggi dengan frekuensi nada dasar pipa organa terbuka B. Jika dalam keadaan yang sama panjang pipa B = 20 cm, panjang pipa A adalah … A. 90 cm B. 60 cm C. 30 cm D. 15 cm E. 7,5 cm

14. Suatu kolom udara dalam sebuah pipa

yang tertutup pada salah satu ujungnya akan beresonansi dengan sebuah garpu tala yang sedang bergetar dengan frekuensi 264 Hz jika panjang kolom udara dalam cm, adalah… A. 31,25 B. 62,50 C. 93,75 D. 125,0 E. 156,25

15. Seseorang berdiri di pinggir jalan, sebuah

mobil bergerak menjauhi orang tadi dengan kecepatan 20 m/s sambil membunyikan klakson yang berfrekuensi 400 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara pada saat itu 380 m/s. maka frekuensi klakson yang didengar oleh orang tadi adalah .... A. 340 Hz B. 360 Hz C. 380 Hz D. 400 Hz E. 420 Hz

16. Kereta bergerak A dengan kelajuan 72

km/jam dan kereta B dengan kelajuan 90

catatan:


km/jam bergerak saling mendekati. Masinis kereta A membunyikan peluit dengan frekuensi 650 Hz. Jika kecepatan rambat bunyi di udara 350 m.s-1, maka frekuensi yang didengar masinis B dari peluit A adalah … A. 800 Hz B. 740 Hz C. 600 Hz D. 540 Hz E. 400 Hz

17. Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi

918 Hz, bergerak mendekati seorang pengamat dengan kecepatan 34 m.s–1. Kecepatan rambat bunyi di udara 340 m.s–1. Jika pengamat bergerak dengan kecepatan 17 m.s–1 searah dengan gerak sumber bunyi, maka frekuensi yang didengar oleh pengamat adalah … A. 620 Hz B. 934 Hz C. 969 Hz D. 1194 Hz E. 1220 Hz

18. Sebuah alat pengukur intensitas bunyi

diletakkan sejauh 5 m dari sumber bunyi ,intensitas yang terbaca 5 10–6 watt m–2 . Apabila alat dipindahkan sehingga jarak dari sumber menjadi 10 m, maka intensitas bunyi terbaca adalah … A. 1,25 × 10–6 W.m–2

B. 1,50 × 10–6 W.m–2

C. 2,00 × 10–6 W.m–2

D. 2,50 × 10–6 W.m–2

E. 4,00 × 10–6 W.m–2

19. Dua buah pipa organa terbuka A dan B ditiup bersama-sama. Pipa A menghasilkan nada dasar yang sama tinggi dengan nada atas kedua pipa B, maka perbandingan panjang pipa organa A dengan pipa organa B adalah …

catatan:


A. 1 : 2 B. 1 : 3 C. 2 : 1 D. 2 : 3 E. 3 : 1

20. Apabila kita hendak menaikkan tinggi

nada suatu dawai, maka dapat dilakukan dengan cara … A. panjang dawai diperbesar

B. panjang dawai diperkecil

C. penampang dawai diperbesar

D. tegangan dawai diperkecil

E. dawai diganti dengan dawai yang lain

jenisnya

21. jarak antara pusat rapatan dan pusat regangan terdekat sebuah gelombang bunyi adalah 34 cm. jika gelombang tersebut merambat di udara dengan kecepatan 340 m/s, maka frekuensinya adalah .. kHz A. 0,25 B. 0,50 C. 0,75 D. 1,00 E. 2,00

22. suatu sumber bunyi 1 kHz bergerak

langsung kea rah seorang pendengar yang diam dengan kelajuan 0,9 kelajuan bunyi. Frekuensi bunyi yang diterimanya dalah kHz adalah… A. 4f B. 2f C. f D. 0,5f E. 0,25

23. Taraf intensitas sejauh 15 m dari sumber

bunyi kecil adalah 15 dB. Andaikan gelombang bunyi merambat secara isotrop ke segala arah, maka taraf

catatan:


intensitas bunyi sejauh 150 m dari sumber bunyi dalam dB adalah… A. 2 B. 5 C. 10 D. 25 E. 30

24. Frekuensi gelombang yang dihasilkan

oleh sebuah sirene naik dari 200 Hz menjadi 800 Hz pada amplitude gelombang yang konstan. Perbandingan intensitas antara gelombang 800 Hz terhadap 200 Hz adalah… A. 1 : 1 B. 8 : 1 C. 2 : 1 D. 4 : 9 E. 16 : 1

25. Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 1

kHz mendekati seorang pengamat yang juga mempunyai sumber bunyi dengan frekuensi yang sama. Jika pengamat mendengar 5 layangan per detik, dengan mengambil laju bunyi dalam udara sebesar 340 m/s maka laju sumber bunyi yang sedang bergerak adalah … m/s A. 1,7 B. 3,2 C. 5,3 D. 7,1 E. 8,4

catatan:

Gelombang Dan Bunyi

Documents

Transcript of Gelombang Dan Bunyi