contoh soal dan pembahasan jawaban getaran dan gelombang, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), tercakup amplitudo, frekuensi, periode dari getaran dan gelombang, panjang gelombang, cepat rambat suatu gelombang serta mencari jumlah getaran atau jumlah gelombang. 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 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 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 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 2 n = 1200 600 getaran Soal No. 4 Frekuensi suatu getaran adalah 5 Hz. Tentukan: a) periode getaran b) banyak getaran yang terjadi dalam 2 menit 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 berikut
Data soal: Periode T = 0,02 s Panjang gelombang λ = 25 m Cepat rambat ν =... 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 λ = T ν ν = λ / T ν = 25 / 0,02 ν = 1250 m/s Soal No. 8 Perhatikan gambar berikut! 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 Tentukan frekuensi gelombang jika cepat rambatnya adalah 400 m/s 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. Soal No. 6 Sebuah gelombang merambat dengan kecepatan 340 m/s. Jika frekuensi gelombang adalah 50 Hz, tentukan panjang gelombangnya! 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! Periode ayunan ini adalah...detik A. 1/10 B. 1/20 C. 1/80 D. 1/60 (Soal Ebtanas 1999) 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 Bandul bola besi berayun dari A - B - C selama 0,6 sekon. λ = 340 / 85 λ = 4 meter Soal No. 12 Jika bandul C diayun, maka bandul yang turut berayun adalah... Jarak A - C = 15 cm. Tentukan: a) periode ayunan b) frekuensi ayunan c) amplitudo ayunan d) berapa periode ayunan jika A - C = 20 cm a) periode ayunan Periode ayunan adalah waktu yang diperlukan bandul besi dari titik A kembali lagi ke A (A - B - C - B - A) yaitu dua kali waktu dari A - C. Jadi periodenya: T = 2 0,6 = 1,2 sekon b) frekuensi ayunan frekuensi ayunan jika periodenya telah diketahui gunakan saja: f = 1/T f = 1/1,2 f = 0,83 Hz c) amplitudo ayunan Amplitudo atau simpangan ayunan paling jauh: A = jarak A-C dibagi 2 A = 15 : 2 = 7,5 cm d) Periode ayunan tetap T = 1,2 sekon, asalkan panjang tali pengikat bandul tidak diubah. Soal No. 11 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) Data dari soal adalah v = 340 m/s f = 85 Hz λ =... A. A dan E B. B dan D C. A dan B D. D dan E (Soal Ebtanas 1998) Bandul yang ikut berayun adalah bandul yang memiliki panjang tali sama dengan C, yaitu bandul A dan E contoh soal dan pembahasan jawaban gelombang bunyi, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), tercakup sifatsifat gelombang dari bunyi diantaranya frekuensi, periode, panjang gelombang, cepat rambat bunyi, resonansi bunyi, perbandingan frekuensi nada juga rumus cepat rambat bunyi di bawah pengaruh suhu. Soal No. 1 Gelombang bunyi dari suatu sumber memiliki cepat rambat 340 m/s. Jika frekuensi gelombang bunyi adalah 500 Hz, tentukan panjang gelombangnya! Data soal: ν = 340 m/s f = 500 Hz λ =... Hubungan panjang gelombang, cepat rambat dan
frekuensi gelombang: λ = ν / f λ = 340 / 500 λ = 0,68 m Soal No. 2 Seorang anak mendengar bunyi yang memiliki panjang gelombang sebesar 5 meter. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s, tentukan: a) frekuensi sumber bunyi b) periode sumber bunyi Data soal: ν = 340 m/s λ = 5 m f =... Hz T =...s Hubungan panjang gelombang, cepat rambat dan frekuensi gelombang: f = ν / λ T = 1 / f a) frekuensi sumber bunyi f = 340 / 5 f = 68 Hz b) periode sumber bunyi T = 1/f = 1/68 sekon = 0,0147 s Soal No. 3 Sebuah kapal mengukur kedalaman suatu perairan laut dengan menggunakan perangkat suara. Bunyi ditembakkan ke dasar perairan dan 5 detik kemudian bunyi pantul tiba kembali di kapal. Jika cepat rambat bunyi di dalam air adalah 1500 m/s, tentukan kedalaman perairan tersebut! Menentukan jarak dua tempat (kedalaman) dengan pantulan bunyi: S = (ν x t) / 2 S = (1500 x 5) / 2 S = 3750 meter Soal No. 4 Saat cuaca mendung seorang anak mendengar bunyi guntur 1,5 detik setelah terlihat kilat. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 320 m/s, tentukan jarak sumber petir dari anak tersebut! Menentukan jarak dua tempat tanpa pantulan bunyi: S = ν x t S = 320 x 1,5 S = 480 m Soal No. 5 Gelombang bunyi dengan frekuensi 5 khz merambat diudara yang bersuhu 30 C. Jika cepat rambat bunyi di udara pada suhu 0 C adalah 330 m/s, tentukan: a) cepat rambat bunyi b) panjang gelombang bunyi Perbedaan cepat rambat bunyi akibat perbedaan / perubahan suhu udara: ν = ν0 + 0,6 t ν = 330 + (0,6 x 30) ν = 348 m/s Soal No. 6 Bunyi dengan panjang gelombang 1,5 m memiliki kecepatan rambat sebesar 330 m/s. Dapatkah bunyi tersebut didengar oleh telinga manusia normal? Mencari frekuensi terlebih dahulu: f = ν / λ f = 330 / 1,5 f = 220 Hz Bunyi dengan frekuensi antara 20 hingga 20000 Hz tergolong audiosonik, bisa didengar oleh manusia. Selengkapnya : infrasonik : frekuensi bunyi lebih kecil dari 20 Hz ultrasonik : frekuensi bunyi lebih besar dari 20000 Hz Soal No. 7 Resonansi pertama sebuah tabung kolom udara terjadi saat panjang tabung 15 cm. Tentukan: a) panjang gelombang bunyi b) panjang kolom udara saat terjadi resonansi kedua c) panjang kolom udara saat terjadi resonasi ketiga d) panjang kolom udara saat terjadi resonansi keempat e) frekuensi bunyi, jika cepat rambat bunyi adalah 340 m/s a) panjang gelombang bunyi Resonansi pertama L = ( 1 /4) x λ 15 = ( 1 /4) x λ λ = 4 x 15 λ = 60 cm b) panjang kolom udara saat terjadi resonansi kedua Resonansi kedua L = ( 3 /4) x λ L = ( 3 /4) x 60 cm L = 45 cm c) panjang kolom udara saat terjadi resonasi ketiga Resonansi ketiga L = (5/4) x λ L = ( 5 /4) x 60 cm L = 75 cm d) panjang kolom udara saat terjadi resonansi keempat Resonansi keempat L = ( 7 /4) x λ L = ( 7 /4) x 60 cm L = 105 cm e) frekuensi bunyi, jika cepat rambat bunyi adalah 339 m/s
λ = 60 cm = 0,6 meter ν = 339 m/s f =...Hz f = ν / λ f = 339 / 0,6 f = 565 Hz Soal No. 8 Tentukan perbandingan frekuensi yang dimiliki oleh dawai A yang panjangnya 100 cm dan dawai B yang panjangnya 50 cm jika kedua dawai terbuat dari bahan yang sama fa / fb = LB / LA fa / fb = 50 / 100 fa : fb = 1: 2 Soal No. 9 Senar I dan senar II memiliki panjang yang sama. Jika luas penampang senar I adalah tiga kali luas penampang senar II, tentukan : a) perbandingan frekuensi senar I dan senar II, anggap senar memiliki tegangan yang sama b) frekuensi senar II jika frekuensi senar I adalah 500 Hz a) f1 / f2 = A2 / A1 f1 / f2 = A2 / 3A2 f1 : f2 = 1: 3 b) f1 : f2 = 1: 3 f2 = 3 x f1 f2 = 3 x 500 f2 = 1500 Hz Soal No. 10 Pernyataan-pernyataan berikut ini berkaitan dengan bunyi, sifat-sifat bunyi dan pemanfaatan bunyi: (1) Termasuk gelombang mekanik (2) Termasuk gelombang elektromagnetik (3) termasuk gelombang transversal (4) Termasuk gelombang longitudinal (5) Dapat dipantulkan (6) Dapat dipolarisasikan (7) Dapat dibiaskan (8) Dapat merambat di ruang hampa udara (9) Dapat merambat pada zat padat (10) Kelajuan bunyi diudara lebih besar dari kelajuan bunyi di dalam air (11) Digunakan dalam teknologi LASER (12) Digunakan dalam teknologi SONAR (13) Digunakan dalam teknologi RADAR (14) Digunakan dalam teknologi USG (15) Dapat digunakan untuk mendeteksi cacat pada material logam (16) Dapat digunakan untuk mengukur jarak dua tempat atau kedalaman laut (17) Semakin tinggi suhu udara, cepat rambat gelombang bunyi bertambah besar (18) Resonansi terjadi jika cepat rambat gelombang dua sumber bunyi besarnya sama (19) Kuat lemah bunyi dipengaruhi oleh amplitudo (20) Tinggi rendah bunyi / nada dipengaruhi oleh frekuensi bunyi (21) Lumba-lumba dapat mendengar bunyi yang frekuensinya lebih kecil dari 20 Hz / infrasonik (22) Bunyi pantul yang datang setelah bunyi asli dinamakan gema (23) Gaung atau kerdam dapat memperjelas bunyi asli (24) Semakin panjang suatu senar / dawai frekuensi bunyi yang dihasilkan semakin tinggi (25) Semakin besar luas penampang senar / dawai frekuensi bunyi yang dihasilkan semakin besar Manakah sajakah pernyataan yang benar? (1) Termasuk gelombang mekanik Benar, bunyi merambat memerlukan medium, jadi termasuk gelombang mekanik. (2) Termasuk gelombang elektromagnetik Salah, gelombang elektromagnetik tidak perlu medium perambatan. (3) termasuk gelombang transversal Salah, gelombang transversal arah rambatnya tegak lurus arah getar, sementara gelombang bunyi arah rambat sejajar arah getar. (4) Termasuk gelombang longitudinal Benar, gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar arah getar, termasuk juga bunyi. (5) Dapat dipantulkan Benar. (6) Dapat dipolarisasikan Salah, yang bisa dipolarisasi itu gelombang transversal, sementara bunyi gelombang termasuknya longitudinal (7) Dapat dibiaskan Benar. (8) Dapat merambat di ruang hampa udara Salah, bunyi tidak dapat merambat di ruang hampa, karena tidak ada medium perambatan (9) Dapat merambat pada zat padat Benar, bunyi dapat merambat pada tali, pada besi dan lain-lain dari jenis zat padat. (10) Kelajuan bunyi diudara lebih besar dari kelajuan bunyi di dalam air Salah, kelajuan bunyi di udara lebih kecil dari kelajuan bunyi di dalam air. Dalam air sekitar 1400 m/s, di udara sekitar 340 m/s (11) Digunakan dalam teknologi LASER Salah. (12) Digunakan dalam teknologi SONAR Benar. SONAR = sound navigation and ranging
(13) Digunakan dalam teknologi RADAR Salah, RADAR (radio detection and ranging) menggunakan GEM (gelombang elektromagnetik) (14) Digunakan dalam teknologi USG Benar, USG = ultrasonographi, diantaranya untuk memeriksa jenis kelamin bayi yang masih dalam kandungan. Soal No. 11 Nada A berfrekuensi 330 Hz dan nada B berfrekuensi 264 Hz. Interval nadanya disebut... A. oktaf B. kuint C. kuarts D. terts (Dari Soal Ebtanas 1995) Data soal fa = 330 Hz fb = 264 Hz fa : fb =... fa : fb = 330 : 264 fa : fb = 30 : 24 = 5 : 4 Perbandingan 5 : 4 disebut terts Perbandingan-perbandingan lainnya sebagai berikut: 9 : 8 sekunde 5 : 4 terts 4 : 3 kuart 3 : 2 kuint 5 : 3 sext 15 : 8 septime 2 : 1 oktaf Soal No. 12 Perbandingan frekuensi nada d dengan nada b adalah 27 : 45. Jika frekuensi nada d 297 Hz, maka frekuensi nada b adalah... A. 178,2 Hz B. 495 Hz C. 5346 Hz D. 8065 Hz (Soal Ebtanas 1996) pertama 0,19 meter, jadi panjang gelombang sumber bunyi adalah... A. 0,19 meter B. 0,38 meter C. 0,57 meter D. 0,76 meter (Soal Ebtanas 1997) Resonansi pertama kolom udara l = 0,19 m λ =... Soal No. 14 Kedalaman laut akan diukur dengan teknik pantulan ultrasonic. Getaran pulsa ultrasonic yang dipancarkan dari kapal, diterima kembali oleh penerima di kapal 4 detik kemudian. Cepat rambat bunyi dalam air laut 1400 ms 1. Kedalaman laut tersebut adalah A. 350 m B. 700 m C. 2.800 m D. 5.600 m (Soal Ebtanas 1999) Mengukur kedalaman laut dengan bunyi pantul sehingga Soal No. 15 Tono berteriak dengan suara keras di hadapan tebing yang tinggi. Tiga detik kemudian terdengar gema yang merupakan bunyi pantul suaranya. Sekiranya cepat rambat bunyi di udara saat itu adalah 340 m/s, maka jarak tebing dari tempat Tono berteriak sekitar.meter. Soal perbandingan nada Soal No. 13 Pada percobaan tabung resonansi, tinggi kolom udara dalam tabung pada saat sumber bunyi beresonansi