Gerak Jatuh Bebas1. Soal Olimpiade Sains Nasional fisika SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.5Perhatikan gambar berikut!

Gerakan kelapa jatuh (gambar I) dan gerak bola yang dilempar vertikal ke atas hingga titik tertinggi oleh seorang siswa (gambar II) memiliki jenis gerak….

PembahasanGambar 1 = gerak jatuh bebas = gerak lurus berubah beraturan (GLBB) dipercepatGambar 2 = gerak vertikal ke atas = gerak lurus berubah beraturan (GLBB) diperlambatJawaban yang benar adalah A.

Grafik Gerak Lurus2. Soal Olimpiade Sains Nasional fisika SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.12Jika benda dilempar ke atas dari permukaan bumi, maka grafik besar percepatan yang dialami benda adalah….

PembahasanKetika benda dilempar ke atas dari permukaan bumi, percepatan yang dialami benda adalah percepatan gravitasi bumi. Besar percepatan gravitasi bumi bernilai konstan yakni 9,8 m/s2 dan arah percepatan gravitasi bumi selalu menuju pusat bumi.Percepatan konstan ditandai oleh garis lurus sejajar sumbu t dan tegak lurus dengan sumbu a.Jawaban yang benar adalah D.3. Soal Olimpiade Sains Nasional fisika SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.13

Sebuah benda bergerak dengan laju yang digambarkan seperti pada grafik di samping ini. Jarak yang ditempuh benda selama 20 detik adalah….

A. 600 mB. 500 m

C. 200 m

D. 100 m

PembahasanJarak tempuh selama 0 – 10 sekon = luas persegi + luas segitigaLuas persegi = (20-0)(10-0) = (20)(10) = 200 meterLuas segitiga = (1/2)(10-0)(40-20) = (1/2)(10)(20) = (5)(20) = 100 meterJarak tempuh selama 0 – 10 sekon = 200 meter + 100 meter = 300 meter Jarak tempuh selama 10 – 20 sekon = luas segitigaLuas segitiga = (1/2)(20-10)(40-0) = (1/2)(10)(40) = (5)(40) = 200 meter

Jarak tempuh benda selama 0 – 20 sekon :300 meter + 200 meter = 500 meter

Jawaban yang benar adalah B.

4. Soal Olimpiade Sains Nasional fisika SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.14Gerak tiga buah benda, masing-masing digambarkan dengan grafik di bawah ini.

Pernyataan yang benar untuk gerak ketiga benda adalah….

PembahasanGrafik benda 1 = Grafik percepatan (a) dan waktu (t)

Berdasarkan grafik, benda bergerak dengan percepatan konstan atau benda bergerak lurus berubah beraturan. Percepatan konstan ditunjukkan oleh garis lurus yang memotong sumbu percepatan (a).

Grafik benda 2 = Grafik kecepatan (v) dan waktu (a)Berdasarkan grafik, benda bergerak dengan kecepatan konstan atau benda bergerak lurus beraturan. Kecepatan konstan ditunjukkan oleh garis lurus yang memotong sumbu kecepatan (v).

Grafik benda 3 = Grafik perpindahan (x) dan waktu (a)Berdasarkan grafik, tampak perpindahan benda selalu tetap. Ini artinya benda tidak bergerak atau benda diam. Benda diam ditunjukkan oleh garis lurus yang memotong sumbu perpindahan (x).

Jawaban yang benar adalah A.5. Soal Olimpiade Sains Nasional fisika SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.19Posisi sebuah benda yang bergerak di sepanjang sumbu x ditunjukkan oleh grafik berikut ini.

Grafik tersebut menunjukkan bahwa benda bergerak dengan laju konstan pada selang waktu antara….

A. 5 s/d 15 detik dan 25 s/d 35 detikB. 0 s/d 5 detik dan 35 s/d 40 detik

C. 15 s/d 25 detik

D. 0 s/d 5 detik, 15 s/d 25 detik dan 35 s/d 40 detik

Pembahasan5 s/d 15 detik dan 25 s/d 35 detik = jarak benda selalu tetap atau benda diam0 s/d 5 detik, 15 s/d 25 detik dan 35 s/d 40 detik = jarak benda selalu berubah secara teratur selang waktu yang sama atau benda bergerak dengan laju konstan.Jawaban yang benar adalah D.

Kecepatan6. Soal Olimpiade Sains Nasional fisika SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.7Seorang pemburu dengan mobilnya sedang mengejar seekor rusa. Mobil melaju dengan kecepatan 72 km/jam dan rusa berlari dengan kecepatan 64,8 km/jam. Ketika jarak antara mobil dan rusa 2012 m sang pemburu menembakkan senapannya. Peluru keluar dari laras senapan dengan laju 200 m/s terhadap laras senapan. Peluru mengenai rusa setelah waktu….

A. 0,5 sekonB. 1 sekon

C. 1,25 sekon

D. 1,5 sekon

PembahasanDiketahui :Kelajuan mobil (vb) = 72 km/jam = (72)(1000 m) / 3600 s = 20 m/sKelajuan rusa (vr) = 64,8 km/jam = (64,8)(1000 m) / 3600 s = 64800 m / 3600 s = 18 m/sKetika senapan ditembakkan, jarak antara mobil dan rusa (s) = 202 meterKelajuan peluru (vp) = 20 m/s + 200 m/s = 220 m/sSenjata dipegang pemburu yang berada di dalam mobil yang bergerak dengan kelajuan 20 m/s sehingga kelajuan peluru ditambahkan juga dengan kelajuan mobil. Ditanya : Peluru mengenai rusa setelah selang waktu….Jawab :Anggap saja mobil dan rusa bergerak lurus dengan kecepatan tetap.Rumus kecepatan : v = s / t atau s = v tKeterangan rumus : v = kelajuan, s = jarak, t = waktu

Jarak tempuh rusa = 202 + Xr = 202 + vr t = 202 + 18 tJarak tempuh peluru = Yp = vp t = 220 t

Ketika peluru mengenai rusa, jarak tempuh peluru = jarak tempuh rusa.Jarak tempuh rusa = Jarak tempuh peluru202 + 18 t = 220 t202 = 220 t – 18 t202 = 202 tt = 202/202t = 1 sekonJawaban yang benar adalah B

Getaran harmonis sederhana1. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.18Sebuah benda bergetar dengan frekuensi 5 Hz dalam arah kanan kiri. Benda mulai bergerak dari posisi setimbang ke arah kanan. Waktu yang diperlukan untuk mencapai titik paling kanan sebelas kali adalah….

A. 2,05B. 2,20

C. 2,25

D. 2,50

PembahasanDiketahui :Frekuensi (f) = jumlah getaran selama 1 sekon = 5 HzPeriode (T) = waktu untuk melakukan satu getaran = 1/f = 1/5 = 0,2 sekonDitanya : Waktu yang diperlukan untuk mencapai titik paling kanan sebelas kali adalah….Jawab :

Pola gerakan benda (1 getaran) : B → C → B → A → B

Selama 1 getaran, benda melakukan 4 gerakan yakni B ke C, C ke B, B ke A, A ke B.Waktu yang diperlukan untuk melakukan satu gerakan adalah 0,2 sekon / 4 = 0,05 sekon.

Jadi waktu yang diperlukan untuk mencapai titik paling kanan (C) sebelas kali = (10 x 0,2 sekon) + 0,05 sekon = 2 sekon + 0,05 sekon = 2,05 sekon.Jawaban yang benar adalah A.

2. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.23Sebuah pegas digantungi beban dan digetarkan. Agar frekuensi getarannya menjadi dua kali lipat frekuensi getar semula, maka massa beban diubah menjadi….

A. dua kali massa beban semulaB. empat kali massa beban semula

C. setengah kali massa beban semula

D. seperempat kali massa beban semula

PembahasanRumus frekuensi getaran pegas :

Keterangan :f = frekuensi, k = konstanta pegas, m = massa bebanFrekuensi (f) getaran pegas jika k = 1 kali, m = 1 kali :

Agar frekuensi (f) getaran pegas menjadi 2 kali maka massa (m) diubah menjadi 0,25 kali atau 1/4 kali:

Jawaban yang benar adalah D.

Bandul sederhana3. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.23Dua bandul sederhana berada di dua tempat yang berbeda. Panjang tali bandul ke dua adalah 0,4 kali panjang tali bandul pertama, dan percepatan gravitasi di tempat bandul kedua adalah 0,9 kali percepatan gravitasi di tempat bandul pertama. Perbandingan frekuensi bandul pertama dengan frekuensi bandul kedua adalah….

A. 2/3B. 3/2

C. 4/9

D. 9/4

PembahasanDiketahui :Panjang tali bandul pertama (l1) = 1Panjang tali bandul kedua (l2) = 0,4 (l1) = 0,4 (1) = 0,4

Percepatan gravitasi di tempat bandul pertama (g1) = 1Percepatan gravitasi di tempat bandul kedua (g2) = 0,9 (1) = 0,9Ditanya : Perbandingan frekuensi bandul pertama (f1) dengan frekuensi bandul kedua (f2)Jawab :Frekuensi bandul pertama (f1) :

Frekuensi bandul kedua (f2) :

Perbandingan frekuensi bandul pertama (f1) dengan frekuensi bandul kedua (f2) :

Jawaban yang benar adalah A.

4. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.25Sebuah beban digantung pada seutas tali dan diberi simpangan sehingga melakukan gerak harmonik sederhana dengan frekuensi 0,5 Hz. Bila tali diperpanjang menjadi 4 kali panjang semula maka periodenya adalah….

A. ¼ detikB. ½ detik

C. 2 detik

D. 4 detik

PembahasanDiketahui :Frekuensi bandul (f) = 0,5 hzDitanya : Berapa periode (T) bandul jika panjang tali (l) menjadi 4 kali panjang semulaJawab :Periode bandul mula-mula :

Panjang tali mula-mula :

Jika tali diperpanjang menjadi 4 kali panjang semula :

Maka periode bandul adalah :

Periode bandul adalah 4 detik.Jawaban yang benar adalah D

Intensitas bunyi1. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.20Tingkat intensitas suatu bunyi menyatakan nilai logaritma dari….

A. Perbandingan antara daya di suatu tempat dengan daya yang dihasilkan oleh suatu sumber bunyiB. Intensitas suatu bunyi per satuan luas permukaan

C. Intensitas suatu bunyi pada jarak tertentu dari sumbernya

D. Perbandingan antara intensitas suatu bunyi dengan intensitas ambang pendengaran manusia

PembahasanRumus tingkat intensitas bunyi :

Keterangan rumus : TI = tingkat intensitas, I = intensitas suatu bunyi, Io = intensitas ambang pendengaran manusia = 10-12 W/m2

Berdasarkan rumus di atas dapat disimpulkan tingkat intensitas suatu bunyi menyatakan nilai logaritma dari perbandingan antara intensitas suatu bunyi dengan intensitas ambang pendengaran manusia.Jawaban yang benar adalah D.

2. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.22Intensitas suatu bunyi adalah 6 x 10-6 W/cm2. Jika kemudian taraf intensitasnya dinaikkan sebesar 10 dB, maka intensitasnya menjadi….

A. 6 x 10-5 W/cm2

B. 6 x 10-7 W/cm2

C. 3 x 10-6 W/cm2

D. 12 x 10-6 W/cm2

PembahasanDiketahui :Intensitas (I) = 6 x 10-6 W/cm2

Intensitas ambang (Io) = 10-12 W/m2 = 10-12 W / 104 cm2 = 10-16 W/cm2

Ditanya : Jika TI dinaikkan 10 dB maka I menjadi….Jawab :Penambahan intensitas bunyi sebesar 10 W/m2 = 10-3 W/cm2 setara dengan penambahan taraf intensitas bunyi sebesar 10 dB. Penambahan intensitas bunyi sebesar 102 W/m2 = 10-2 W/cm2 setara dengan penambahan taraf intensitas bunyi sebesar 20 dB. Demikian seterusnya.

Jika kemudian taraf intensitasnya dinaikkan sebesar 10 dB, maka intensitasnya bertambah 10-3 W/cm2. Jadi intensitasnya menjadi (6 x 10-6 W/cm2) + (10-4 W/cm2) = (6 x 10-6 W/cm2) + (100 x 10-6 W/cm2) = 100 x 10-6 W/cm2.Tidak ada jawaban yang benar.

Resonansi gelombang bunyi3. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.17Perhatikan gambar berikut!

Setelah garpu tala A digetarkan oleh pemukul, garpu tala B ikut bergetar. Peristiwa tersebut terjadi karena….

A. Garpu tala A memiliki amplitudo sama dengan garpu tala BB. Kedua garpu tala menggunakan kotak resonansi yang sama

C. Garpu tala B mempunyai frekuensi sama dengan garpu tala A

D. Warna bunyi yang ditimbulkan kedua garpu tala sama.

PembahasanSetelah digetarkan oleh pemukul, garpu tala A menggetarkan udara di sekitarnya sehingga udara juga bergetar dengan frekuensi yang sama. Selanjutnya udara menggetarkan garputala B. Garputala B pada dasarnya juga sedang bergetar dengan frekuensi alami tetapi amplitudo getarannya sangat kecil dan getarannya tidak dapat dilihat oleh mata. Karena frekuensi alami garputala B sama dengan frekuensi getaran udara dan frekuensi garputala A maka molekul udara memperbesar amplitudo getaran garputala B. Garputala B tampak bergetar karena amplitudo getarannya dapat dilihat oleh mata.Jawaban yang benar adalah C.

4. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.21Sebuah tabung resonansi menghasilkan suara dengungan keras untuk pertama kalinya pada saat panjang kolom udara 17 cm dan suara dengungan keras untuk kedua kalinya pada saat panjang kolom udara 51 cm. Bila frekuensi garpu tala yang digunakan adalah 500 Hz. Cepat rambat udara di dalam tabung tersebut adalah….

A. 138 m/sB. 230 m/s

C. 340 m/s

D. 461 m/s

PembahasanBentuk tabung resonansi adalah salah satu ujungnya terbuka dan ujung lainnya tertutup sehingga jarak antara titik simpul dan titik perut berurutan = panjang tabung minimum = ¼ λ = λ/4.Rumus panjang tabung :

Jarak antara titik simpul dan titik perut pada tabung resonansi yang berujung terbuka dan tertutup terpenuhi ketika n berupa bilangan ganjil.     Panjang gelombang untuk n1 = 1 dan L = 0,17 meter :

Panjang gelombang untuk n2 = 3 dan L = 0,51 meter :

Jawaban yang benar adalah C.

Cepat rambat gelombang bunyi5. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.19Untuk mengukur kedalaman laut, sebuah kapal memancarkan gelombang ultrasonik ke dasar laut. Pantulan gelombang tersebut diterima oleh detektor di kapal 12 sekon kemudian. Jika kecepatan gelombang ultrasonik di dalam air adalah 1200 m/s, maka dapat disimpulkan kedalaman laut tersebut adalah….

A. 7,2 km

B. 14,4 km

C. 21,6 km

D. 28,8 km

PembahasanDiketahui :Pantulan gelombang tersebut diterima oleh detektor di kapal 12 sekon. Jadi 12 sekon adalah waktu pergi pulang.Selang waktu (t) = 12 sekon / 2 = 6 sekonKecepatan gelombang ultrasonik di dalam air (v) = 1200 m/sDitanya : Kedalaman laut (s)Jawab :Kedalaman laut (s) :s = v ts = (1200 meter/sekon)(6 sekon) = 7200 meter = 7,2 kilometerJawaban yang benar adalah A.

6. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.22Suara halilintar terdengar 8 detik setelah terlihatnya sebuah kilat. Jika kecepatan cahaya 3 x 108 m/det dan kecepatan bunyi di udara 340 m/det, maka jarak antara sumber halilintar dengan pendengar dapat diperkirakan sama dengan…

A. 1,82 kmB. 2,72 km

C. 4,25 km

D. 7,24 km

PembahasanDiketahui :Selang waktu (t) gerak bunyi = 8 detikKecepatan cahaya (v cahaya) = 3 x 108 meter/detikKecepatan bunyi di udara (v bunyi) = 340 meter/detikDitanya : Jarak antara sumber halilintar dengan pendengarJawab :Kecepatan cahaya sangat besar sehingga terjadinya kilat dan terlihatnya kilat dapat dianggap terjadi pada waktu bersamaan.Jarak sumber halilintar ke pendengar :s = v t = (340 meter/detik)(8 detik) = 2720 meter = 2,72 kmJawaban yang benar adalah B.

7. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.28Di sebuah tempat seorang pengamat mendengar suara halilintar 16,2 detik setelah penampakan kilat. Jika kecepatan cahaya di udara 3 x 108 m/s dan cepat rambat bunyi di udara saat itu 343 m/s, maka dapat ditaksir jarak antara lokasi petir dan pengamat mendekati….

A. 5,5 kmB. 12,5 km

C. 25 km

D. 55 km

PembahasanDiketahui :Selang waktu (t) gerak bunyi = 16,2 detikKecepatan cahaya (v cahaya) = 3 x 108 meter/detikKecepatan bunyi di udara (v bunyi) = 343 meter/detikDitanya : Jarak antara lokasi petir dan pengamatJawab :Kecepatan cahaya sangat besar sehingga terjadinya kilat dan terlihatnya kilat dapat dianggap terjadi pada waktu bersamaan.Jarak sumber halilintar ke pendengar :s = v t = (343 meter/detik)(16,2 detik) = 5556,6 meter = 5,5 kmJawaban yang benar adalah A.

Frekuensi gelombang bunyi8. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.24Nada C yang dihasilkan oleh senar gitar dan nada C yang dihasilkan oleh piano memiliki kesamaan dalam hal….

A. frekuensi bunyiB. warna bunyi

C. amplitudo bunyi

D. intensitas bunyi

PembahasanNada C senar gitar dan nada C piano memiliki kesamaan dalam hal frekuensi bunyi atau nada bunyi.Jawaban yang benar adalah A.

Perambatan gelombang bunyi9. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.25Pada siang hari udara yang berada lebih dekat ke tanah memiliki suhu yang lebih tinggi dari suhu udara yang berada lebih jauh dari tanah. Pada malam hari terjadi sebaliknya, udara yang berada lebih dekat ke tanah memiliki suhu yang lebih rendah dari suhu udara yang berada lebih jauh dari tanah. Karena itu….

A. Siang hari bunyi lebih banyak merambat ke atas daripada ke arah mendatarB. Malam hari bunyi lebih banyak merambat ke atas daripada ke arah mendatar

C. Siang maupun malam hari bunyi merambat ke arah mana saja

D. Siang maupun malam hari bunyi lebih banyak merambat ke arah mendatar daripada ke atas

PembahasanPada siang hari, udara yang berada lebih dekat ke tanah memiliki suhu yang lebih tinggi dari suhu udara yang berada lebih jauh dari tanah. Dengan kata lain, pada siang hari udara yang berada lebih dekat ke tanah lebih panas daripada udara yang berada lebih jauh dari tanah. Udara yang lebih panas mempunyai massa jenis lebih kecil sehingga mudah bergerak ke atas. Jadi pada siang hari udara lebih banyak bergerak ke atas. Bunyi

merambat melalui udara dan bunyi merambat ke arah mana saja. Walaupun demikian, karena pada siang hari udara lebih banyak bergerak ke atas maka bunyi juga lebih banyak merambat ke atas.

Sebaliknya pada malam hari udara tidak banyak bergerak ke atas sehingga bunyi juga tidak banyak merambat ke atas. Hal ini yang menjadi alasan mengapa pada malam hari bunyi dari jarak jauh dapat didengar sedangkan pada siang hari bunyi dari jarak jauh sulit didengar.Jawaban yang benar adalah A

Gelombang transversal1. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.21Jarak antara dua lembah gelombang permukaan air yang berdekatan adalah 20 m. Sebuah benda terapung di permukaan air sehingga mengalami gerak getaran. Jika waktu untuk menempuh satu getaran adalah 4 detik, maka kecepatan gelombang adalah…. m/s

A. 20B. 15

C. 10

D. 5

PembahasanDiketahui :Panjang gelombang (λ) = 20 meterPeriode (T) = 4 detikDitanya : Kecepatan gelombang (v)Jawab :Rumus kecepatan gelombang :v = λ / T = 20 meter / 4 detik = 5 meter / detikJawaban yang benar adalah D.

2. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.26Dua titik A dan B berada pada seutas tali dan terpisah sejauh 90 cm satu terhadap yang lain. Pada tali itu merambat gelombang transversal, sehingga titik A berada di puncak gelombang, titik B di dasar gelombang, dan antara keduanya terdapat dua puncak dan dua dasar gelombang. Jika periode gelombang 0,3 detik, maka cepat rambat gelombang itu adalah….

A. 10,8 cm/sB. 18,0 cm/s

C. 120,0 cm/s

D. 200,0 cm/s

PembahasanDiketahui :Jarak AB (l) = 90 cmPeriode gelombang (T) = 0,3 detikFrekuensi gelombang (f)  = 1/0,3 detikTitik A berada di puncak gelombang, titik B di dasar gelombangDi antara titik A dan B terdapat dua puncak dan dua dasar gelombangDitanya : Cepat rambat gelombang (v = f λ)

Jawab :

Berdasarkan gambar disimpulkan bahwa terdapat 2,5 panjang gelombang. Jarak satu panjang gelombang (λ) = 90 cm / 2,5 = 36 cm

Cepat rambat gelombang :v = f λ = (1/0,3)(36) = 36/0,3 = 120 cm/s.Jawaban yang benar adalah C.

3. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.26Grafik berikut menampilkan simpangan dari sebuah titik dalam satu medium sebagai fungsi waktu ketika sebuah gelombang lewat melalui medium.

Jika panjang gelombang tersebut 6 meter, maka cepat rambat gelombangnya adalah….

A. 3 m/sB. 6 m/s

C. 8 m/s

D. 12 m/s

PembahasanDiketahui :Terdapat 2 panjang gelombang berdasarkan grafik di atas.Jarak 1 panjang gelombang (λ) = 6 meter / 2 = 3 meter.Periode (T) = 0,5 sekonDitanya : Cepat rambat gelombang (v)Jawab :v = f λ = λ / T = 3 meter / 0,5 sekon = 6 meter / sekonJawaban yang benar adalah B.

Gelombang longitudinal4. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.27Dua sumber bunyi dibunyikan bersamaan pada medium dan suhu yang sama. Sumber bunyi pertama berfrekuensi 640 Hz dan sumber bunyi kedua 1280 Hz. Pernyataan yang benar adalah….

A. Kecepatan bunyi pertama lebih besar dari kecepatan bunyi keduaB. Kecepatan bunyi pertama lebih kecil dari kecepatan bunyi kedua

C. Kecepatan bunyi pertama dan kedua sama besar

D. Panjang gelombang bunyi keduanya sama besar

PembahasanKecepatan bunyi bergantung pada medium karenanya jika medium sama maka kecepatan kedua bunyi sama.

Sebaliknya jika frekuensi besar maka panjang gelombang kecil, demikian juga apabila frekuensi kecil maka panjang gelombang besar. Frekuensi kedua bunyi berbeda sehingga panjang gelombang kedua bunyi juga berbeda.Jawaban yang benar adalah C.

Gelombang stasioner (gelombang berdiri)5. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.24Seutas dawai yang kedua ujungnya dijepit, menghasilkan nada dasar dengan frekuensi 420 Hz. Frekuensi nada atas ketiganya adalah….

A. 840 HzB. 1260 Hz

C. 1680 Hz

D. 2940 Hz

PembahasanDiketahui :Frekuensi nada dasar (f1) = 420 HzKedua ujung dawai terikatDitanya : Frekuensi nada atas ketiganyaJawab :Frekuensi nada atas kedua (f2) = 2 f1 = 2 (420 Hz) = 840 HzFrekuensi nada atas ketiga (f3) = 3 f1 = 3 (420 Hz) = 1260 HzJawaban yang benar adalah B.

6. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2013 No.30Panjang gelombang nada atas pertama pada seutas dawai adalah 40 cm. Bila cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, frekuensi nada atas ke tiga dari getaran dawai tersebut adalah….

A. 850 HzB. 1600 Hz

C. 1700 Hz

D. 3200 Hz

PembahasanDiketahui :Panjang gelombang nada atas pertama (λ) = 40 cm = 0,4 meterCepat rambat bunyi di udara (v) = 340 meter/sekonDitanya : Frekuensi nada atas ke tiga dari getaran dawaiJawab :Di bawah adalah gambar gelombang berdiri pada dawai yang kedua ujungnya terikat. Terlebih dahulu hitung panjang dawai menggunakan data panjang gelombang nada atas pertama. Setelah itu, sebelum menghitung frekuensi nada atas ketiga, terlebih dahulu hitung panjang gelombang nada atas ketiga.

Panjang gelombang nada atas pertama :Panjang dawai (L) = 2. ½ λPanjang dawai (L) = λPanjang dawai (L) = 0,4 meterPanjang gelombang nada atas ketiga :L = 2 λ0,4 = 2 λλ = 0,4 / 2λ = 0,2 meterFrekuensi nada atas ketiga :f = v / λf = 340 : 0,2f = 1700 HertzJawaban yang benar adalah C.

Gelombang bunyi7. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.27

Pada gambar di bawah ini dilukiskan sebuah bel listrik yang berada dalam sebuah sungkup yang tertutup. Kemudian bel dibunyikan dan udara dalam sungkup dikeluarkan. Setelah udara dari sungkup habis dikeluarkan, bunyi bel listrik tidak terdengar lagi. Berdasarkan peristiwa itu dapat disimpulkan bahwa bunyi….

A. tidak terjadi dalam ruang tertutup

B. terbawa oleh udara keluar sungkup

C. tidak dapat merambat dalam ruang hampa udara

D. tidak dapat merambat melalui zat padat

PembahasanBunyi merupakan gelombang yang merambat melalui zat padat, cair dan gas. Jika bel berada di dalam ruang hampa udara maka gelombang bunyi tidak bisa merambat dari bell ke telinga pendengar.Jawaban yang benar adalah C.

8. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2014 No.27

Bagian alat musik gitar yang merupakan sumber bunyi adalah….

A. kotak udaraB. lubang resonansi

C. pasak pengatur

D. dawai

PembahasanSemua sumber bunyi adalah benda yang bergetar. Benda yang bergetar pada gitar adalah dawai (senar) karenanya bagian alat musik gitar yang merupakan sumber bunyi adalah dawai.Jawaban yang benar adalah D

Cermin datar1. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.34Sebuah lilin berada di depan dua buah cermin datar yang saling membentuk sudut masing-masing sebesar 60o, maka jumlah bayangan lilin tersebut adalah sebanyak….

A. 3 buahB. 4 buah

C. 5 buah

D. 6 buah

Pembahasan

Amati kedua gambar di samping. Benda (bulatan hijau) berada di depan permukaan cermin yang memantulkan cahaya. Sinar yang datang dari benda menuju cermin datar, tegak lurus terhadap permukaan cermin datar alias membentuk sudut 90o. Hukum pemantulan cahaya menyatakan bahwa sudut datang sama dengan sudut pantul. Jika sudut datang bernilai 90o maka sudut pantul juga bernilai 90o.Pada gambar kiri, benda berada di tengah-tengah kedua cermin datar dan bayangan yang terbentuk adalah dua buah. Pada gambar kanan, benda berjarak lebih dekat ke salah satu cermin datar dan bayangan yang terbentuk adalah tiga buah.Jawaban yang benar adalah A.

Cermin cekung2. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.31Seorang dokter gigi mengamati dan memeriksa lubang gigi geraham belakang seorang pasien dengan menggunakan sebuah cermin yang berjari-jari 8 cm, agar lubang gigi pasien tersebut dapat terlihat dengan jelas dan cukup besar oleh dokter, maka gigi pasien harus berada di depan cermin pada jarak….

A. kurang dari 4 cm di depan cermin cekungB. kurang dari 4 cm di depan cermin cembung

C. lebih dari 4 cm di depan cermin cekung

D. lebih dari 4 cm di depan cermin cembung

PembahasanDiketahui :Jari-jari cermin (r) = 8 cmPanjang fokus cermin (f) = r / 2 = 8 / 2 = 4 cmDitanya : Berapa jarak gigi pasien di cermin ?Jawab :Cermin yang digunakan adalah cermin cekung atau cermin cembung ? Pada soal tertulis agar lubang gigi pasien tersebut dapat terlihat dengan jelas dan cukup besar oleh dokter karenanya cermin yang digunakan harus bisa memperbesar bayangan gigi pasien dan bayangan itu harus tegak. Cermin cembung selalu menghasilkan bayangan terbalik dan ukuran bayangan lebih kecil daripada ukuran benda. Sebaliknya cermin cekung dapat menghasilkan bayangan tegak jika jarak benda (s) lebih kecil daripada panjang fokus (f). Apabila jarak benda lebih besar daripada panjang fokus (f) maka cermin cekung menghasilkan bayangan terbalik.Panjang fokus (f) cermin cekung adalah 4 cm karenanya gigi pasien harus berjarak kurang dari 4 cm di depan cermin cekung.Jawaban yang benar adalah A.

3. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.33

Suatu cermin cekung mempunyai jari-jari kelengkungan 24 cm. Jika benda diletakkan 20 cm di depan cermin tersebut maka bayangan yang dihasilkan bersifat….

A. nyata, tegak dan diperbesarB. nyata, terbalik dan diperbesar

C. maya, tegak dan diperbesar

D. maya, terbalik dan diperkecil

PembahasanDiketahui :Jari-jari kelengkungan (r) = 24 cmPanjang fokus (f) = R/2 = 24/2 = +12 cmPanjang fokus cermin cekung bertanda positif atau bersifat nyata karena berkas cahaya melewati titik fokus cermin cekung.Jarak benda (s) = 20 cmDitanya : Sifat bayanganJawab :Bayangan bersifat maya atau nyata ? Untuk mengetahuinya terlebih dahulu hitung jarak bayangan (s’) :

1/s + 1/s’ = 1/f1/s’ = 1/f – 1/s1/s’ = 1/12 – 1/201/s’ = 5/60 – 3/601/s’ = 2/60s’ = 60/2s’ = 30 cmJarak bayangan bertanda positif artinya bayangan bersifat nyata karena dilewati cahaya (bandingkan dengan gambar di samping).

Bayangan diperbesar atau diperkecil ? Bayangan tegak atau terbalik ? Untuk mengetahuinya terlebih dahulu hitung perbesaran bayangan (M) :M = -s’ / s = -30/20 = -1,5M > 1 artinya bayangan diperbesar, M bertanda negatif artinya bayangan terbalik (bandingkan dengan gambar di samping). Jadi sifat-sifat bayangan adalah nyata, terbalik, diperbesarJawaban yang benar adalah B.

Cermin cembung4. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.35

Cahaya yang jatuh ke cermin cembung dengan arah sejajar sumbu utama cermin akan dipantulkan….

A. menuju titik fokus cerminB. seolah-olah dari titik fokus cermin

C. melalui titik pusat kelengkungan cermin

D. tegak lurus terhadap bidang cermin

PembahasanAmati gambar di samping.

Jawaban yang benar adalah B.

5. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.32

Seorang pengendara motor melihat bayangan kendaraan di belakangnya 1/6 kali ukuran sebenarnya. Bila jarak pengemudi tersebut ke kendaraan yang di belakangnya itu 30 meter, berarti spion motor itu menggunakan cermin dengan jari-jari kelengkungan….

A. 7,14 mB. 8,57 m

C. 12,00 m

D. 24,00 m

PembahasanDiketahui :Perbesaran bayangan (M) = 1/6 kaliJarak benda (s) = 30 meterDitanya : Jari-jari kelengkungan cermin cembung spion (R)Jawab :Hitung jarak bayangan (s’)Karena telah diketahui perbesaran bayangan (M) dan jarak benda (s) maka jarak bayangan bisa diketahui menggunakan rumus perbesaran bayangan :

Tanda negatif artinya bayangan bersifat maya. Bayangan berjarak 5 meter di belakang cermin cembung.

Hitung panjang fokus (f)Karena telah diketahui jarak benda (s) dan jarak bayangan (s’) maka panjang fokus bisa dihitung menggunakan rumus cermin lengkung :

Hitung jari-jari kelengkungan (R)Jari-jari kelengkungan cermin cembung adalah dua kali panjang fokus cermin cembung.R = 2 f = 2 (6 meter) = 12 meterJari-jari kelengkungan cermin cembung spion adalah 12 meter.Jawaban yang benar adalah C.

Lensa cembung6. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.36

Sebuah benda nyata dan tegak diletakkan pada jarak 50 cm dari sebuah lensa positif berjarak fokus 25 cm. Sifat bayangan yang dihasilkan adalah…..

A. nyata, terbalik dan diperbesarB. maya, tegak dan sama besar dengan bendanya

C. maya, tegak dan diperbesar

D. nyata, terbalik dan sama besar dengan bendanya

PembahasanDiketahui :Jarak benda (s) = 50 cmPanjang fokus lensa (f) = +25 cmPanjang fokus bertanda positif karena lensa yang digunakan adalah lensa positif atau lensa cembung.Ditanya : Sifat bayangan adalah…..Jawab :Bayangan bersifat maya atau nyata ? Untuk mengetahuinya, terlebih dahulu hitung jarak bayangan :1/s’ = 1/f – 1/s1/s’ = 1/25 – 1/501/s’ = 2/50 – 1/501/s’ = 1/50s’ = 50/1

s’ = 50 cmJarak bayangan bertanda positif artinya bayangan bersifat nyata karena dilewati cahaya.

Bayangan diperbesar atau diperkecil ? Bayangan bersifat tegak atau terbalik ? Untuk mengetahuinya terlebih dahulu hitung perbesaran bayangan :M = -s’ / s = -50/50 = -1M = 1 artinya bayangan sama besar dengan bendaM bertanda negatif artinya bayangan bersifat terbalik

Jadi sifat bayangan adalah nyata, terbalik dan sama besar dengan bendanya.Jawaban yang benar adalah D

Mata1. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.28Salah satu alat optik alami adalah mata. Pada proses melihat, terbentuk bayangan …..

A. Sejati, tegak, tepat di retinaB. Sejati, terbalik, tepat di retina

C. Maya, tegak, tepat di retina

D. Maya, terbalik, tepat di retina

PembahasanTitik dekat mata normal rata-rata adalah 25 cm. Titik dekat adalah jarak terdekat yang masih dapat difokuskan oleh mata. Diameter mata manusia tentu saja lebih kecil dari 25 cm sehingga panjang fokus lensa mata juga lebih kecil dari 25 cm. Dengan demikian, jarak benda (s) pasti lebih besar daripada panjang fokus sistem lensa mata (f).

Sistem lensa mata merupakan lensa cembung. Karenanya bayangan yang terbentuk oleh sistem lensa mata pada proses melihat mempunyai sifat yang sama dengan bayangan yang terbentuk oleh lensa cembung. Sifat-sifat bayangan yang terbentuk oleh sistem lensa mata ketika jarak benda (s) lebih besar daripada panjang fokus (f), antara lain :– Nyata atau sejati– Terbalik– Diperkecil– Tepat di retina

Bayangan harus tepat berada di retina karena retina berfungsi mengubah gelombang cahaya menjadi sinyal listrik yang diteruskan ke otak. Walaupun bayangan terbalik tetapi otak manusia mengubahnya menjadi tegak sehingga benda-benda yang dilihat oleh mata bersifat tegak.

Jawaban yang benar adalah B.

Kacamata2. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.37Seorang mempunyai titik dekat 16 cm dan titik jauh 80 cm. Jika ia menggunakan kacamata, ia dapat melihat benda-benda yang sangat jauh dengan jelas. Dengan menggunakan kacamata tersebut, jarak benda terdekat yang dapat dia lihat dengan jelas adalah….

A. 13 1/3 cm

B. 20 cm

C. 36 cm

D. 48 1/3 cm

PembahasanDiketahui :Titik jauh orang itu hanya 80 cm karenanya dapat disimpulkan orang itu menderita rabun jauh.Rabun jauh terjadi karena sistem lensa mata lebih melengkung atau kurang pipih dari yang seharusnya seperti pada mata normal sehingga panjang fokus sistem lensa mata berkurang. Hal ini menyebabkan berkas cahaya dari benda berjarak tak berhingga (titik jauh) tidak difokuskan pada retina tetapi difokuskan di depan retina.Ditanya : Jarak benda terdekat yang dapat dilihat dengan jelas menggunakan kacamataJawab :Titik jauh orang itu adalah 80 cm. Lensa kacamata harus membentuk bayangan pada jarak 80 cm di depannya. Bayangan berada di depan mata dan lensa kacamata sehingga bayangan bersifat maya dan tegak. Jadi jarak bayangan (s’) = -80 cm.Jika orang itu menggunakan kacamata, ia dapat melihat benda-benda yang sangat jauh dengan jelas. Jadi jarak benda (s) = titik jauh mata normal = tak berhingga = ~.

Panjang fokus lensa mata :1/f = 1/s + 1/s’1/f = 1/~ + (- 1/80)1/f = 0 – 1/801/f = – 1/80f = – 80 / 1f = – 80 cmPanjang fokus negatif artinya lensa kacamata yang digunakan adalah lensa cekung atau lensa divergen.

Jika orang itu menggunakan lensa kacamata yang sama maka berapa jarak benda terdekat yang dapat dilihat dengan jelas ? Panjang fokus lensa (f) = -80 cm. Lensa harus membentuk bayangan pada jarak 16 cm di depan mata dan lensa sehingga bayangan bersifat maya dan bertanda negatif. Jadi jarak bayangan (s’) = -16 cm.1/s = 1/f – 1/s’ = -1/80 – (-1/16) = -1/80 + 1/16 = -1/80 + 5/80 = 4/80s = 80/4 = 20 cm.Jarak benda terdekat yang dapat dia lihat dengan jelas adalah 20 cm.Jawaban yang benar adalah B.

3. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.37Kacamata merupakan alat bantu agar penglihatan menjadi jelas. Seringkali kamu melihat temanmu yang menggunakan kacamata. Bagaimanakah perjalanan berkas sinar yang benar pada lensa yang digunakan temanmu ?

Pembahasan

Lensa kacamata yang digunakan berdasarkan gambar adalah lensa cekung. Perjalanan berkas cahaya yang datang dan dibiaskan lensa cekung harus seperti pada jawaban B.

4. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.36Perhatikan gambar jalannya sinar pada mata sebelum dan sesudah pakai kacamata berikut ini. Berdasarkan gambar itu dapat dipastikan bahwa….

Pembahasan

Rabun dekat = hipermetropiLensa konvergen = lensa cembung = lensa positifJawaban yang benar adalah B.

Teropong5. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.38Perbesaran sebuah teropong yang panjangnya 10 cm adalah 3. Panjang fokus obyektif dan panjang fokus okuler berturut-turut adalah….

A. 5 cm dan 5 cmB. 7,5 cm dan 2,5 cm

C. 2,5 cm dan 7,5 cm

D. 4 cm dan 6 cm

PembahasanDiketahui :Perbesaran teropong (M) = 3Panjang teropong (l) = 10 cmDitanya : Panjang fokus lensa obyektif dan panjang fokus lensa okulerJawab :Rumus panjang teropong (l) ketika mata berakomodasi minimum :l = fob + fok

10 cm = fob + fok  —– Persamaan 1

Rumus perbesaran teropong (M) ketika mata berakomodasi minimum :M = fob / fok

3 = fob / fok

fob = 3 fok —– Persamaan 2

Gantikan fob pada persamaan 1 dengan fok pada persamaan 2 :10 cm = fob + fok 

10 cm = 3 fok + fok 

10 cm = 4 fok

fok = 10 cm / 4fok = 2,5 cmPanjang fokus lensa okuler = 2,5 cmPanjang fokus lensa obyektif = 3 fok = 3 (2,5 cm) = 7,5 cm

Panjang fokus lensa obyektif dan panjang fokus lensa okuler berturut-turut adalah 7,5 cm dan 2,5 cm.Jawaban yang benar adalah B