Thursday, 17 September 2015

Soal dan Pembahasan Fisika Sumber Bunyi

1. Sebuah pipa organa yang terbuka kedua ujungnya memiliki nada dasar dengan frekuensi sebesar 300 Hz.


Tentukan besar frekuensi dari :
a) Nada atas pertama
b) Nada atas kedua
c) Nada atas ketiga

Pembahasan
Perbandingan nada-nada pada pipa organa terbuka (POB) memenuhi:
fo : f1 : f2 : f3 : ..... = 1 : 2 : 3 : 4 : .....

dengan:
fo adalah frekuensi nada dasar
f1 adalah frekuensi nada atas pertama
f2 adalah frtekuensi nada atas kedua
dan seterusnya.

a) Nada atas pertama (f1)
f1 / fo = 2/1
f1 = 2 × fo = 2× 300 Hz = 600 Hz

b) Nada atas kedua ( f2)
f2/ fo = 3 / 1
f2 = 3 × fo = 3 × 300 = 900 Hz

c) Nada atas ketiga
f3/ fo = 4 / 1
f3 = 4 × fo = 4 × 300 = 1200 Hz


2. Sebuah pipa organa yang tertutup salah satu ujungnya memiliki nada dasar dengan frekuensi sebesar 300 Hz.


Tentukan besar frekuensi dari :
a) Nada atas pertama
b) Nada atas kedua
c) Nada atas ketiga

Pembahasan
Perbandingan nada-nada pada pipa organa tertutup (POT) memenuhi:
fo : f1 : f2 : f3 : ..... = 1 : 3 : 5 : 7 : .....

dengan:
fo adalah frekuensi nada dasar
f1 adalah frekuensi nada atas pertama
f2 adalah frtekuensi nada atas kedua

a) Nada atas pertama (f1)
f1 / fo = 3/1
f1 = 3 × fo = 3 × 300 Hz = 900 Hz

b) Nada atas kedua ( f2)
f2/ fo = 5 / 1
f2 = 5 × fo = 5 × 300 = 1500 Hz

c) Nada atas ketiga
f3/ fo = 7 / 1
f3 = 7 × fo = 7 × 300 = 2100 Hz


3. Seutas dawai memiliki nada atas ketiga dengan frekuensi sebesar 600 Hz. Tentukan :
a) frekuensi nada atas kedua dawai
b) frekuensi nada dasar dawai

Pembahasan
Perbandingan nada-nada pada dawai, sama dengan perbandingan nada-nada pada pipa organa terbuka yaitu memenuhi:
fo : f1 : f2 : f3 : ..... = 1 : 2 : 3 : 4 : .....


Sehingga:
a) frekuensi nada atas kedua dawai f2
f2 / f3 = 3 / 4
f2 = ( 3 / 4 )× f3 = (3/4) x 600 = 450 Hz

b) frekuensi nada dasar dawai fo
fo / f3 = 1 / 4
fo = ( 1 / 4 ) × f3 = (1/4) x 600 = 150 Hz


4. Sebuah pipa organa tertutup memiliki panjang 50 cm. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s, tentukan frekuensi pipa organa saat:
a) terjadi nada dasar
b) terjadi nada atas kedua

Pembahasan
Data:
Pipa Organa Tertutup
L = 50 cm = 0,5 m
ν = 340 m/s
a) fo = .....Hz
b) f2 = .....Hz
Agar tidak terlalu banyak rumus yang harus dihafal, perhatikan ilustrasi berikut:


Keterangan gambar:
Diawali dari SEPEREMPAT λ kemudian naik setengah-setengah untuk seterusnya;
L = 1/4 λ → saat Nada Dasar
L = 3/4 λ → saat Nada Atas Pertama
L = 5/4 λ → saat Nada Atas Kedua
L = 7/4 λ → saat Nada Atas Ketiga
L = 9/4 λ → saat Nada Atas Keempat
dan terusannya.


5. Jangkrik berjarak 4 m dari pendeteksi memiliki TI = 80 dB. Tetukan intensitas bunyi jangkrik, jika ada 1000 jangkrik, dan taraf intensitas jika seekor tawonnya berjarak 40 m (I0 = 10^-12 watt/m2)

Penyelesaian
Diketahui
r1 = 4 m
r2 = 40 m
TI = 80 dB
n = 1000

Ditanyakan
TI2=?

Jawab
TI2 = TI1 + 10 log n
= 80 + 10 log 1000
= 80-10.3
= 110 dB
TI2 = TI - 20 log r2/r1
= 110-20 Log 40/4
= 110 -20 . 1
= 90 dB
6. Dua buah garputala masing-masing frekuensinya 175 Hz dan 179 Hz, di bunyikan bersamaan. Hitunglah jumlah layangan yang terjadi.

Pembahasan
Diketahui
f1 = 175 Hz
f2 = 179 Hz
Ditanyakan
Jumlah layangan

Jawab
Jumlah layangan per detik
= f2-f1
= 179-175
= 4

7. Sebuah sumber bunyi yang bergetar dengan daya 10 W. Sumber bunyi itu berbentuk titik dan memancarkan energi getaran dalam bentuk gelombang ke segala arah sama rata. Hitung taraf intensitas bunyi pada jarak 10 m dari sumber bunyi tersebut!

Pembahasan
Diketahui
P = 10 W
R = 10 m
Ditanyakan
TI= ...?

Jawab:
Karena sumber bunyi memancar ke segala arah, pancarannya berupa bola. sehinggal, luas permukaan bola adalah

A = 4πR²
A = 4.π.(10)²
A = 400π m ²


8. Taraf intensitas bunyi sebuah mesin adalah 60 dB (dengan acuan intensitas pendengaran 10-12 Wm-2) Jika taraf intensitas di datam ruang pabrik yang menggunakan sejumlah mesin itu adalah 80 dB, maka jumlah mesin yang digunakanya adalah ........


Pembahasan


Diketahui Taraf intensitas bunyi mesin (TI) = 60 dB


Taraf intensitas bunyi dalam ruang (TI') = 80 dB.


TI´ = TI + 10 log n


80 = 60 + 10 log n


10 log n = 80-60


10 log n = 20


Log n = 20/10 = 2


n =100



9. Gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi paling tinggi adalah.. ….


Jawab:


Sinar Gamma


10. Irfan berdiri di tepi jalan. dari kejauhan datang sebuah mobil ambulans bergerak mendekati Irfan. 20 m/s. jika frekuensi sirine yg di panarkan mobil ambulan 8.640 Hz dan kecepatan gelombang bunyi di udara 340 m/s, tentukan frekuensi sirine yang didengarkan Irfan pada saat

a. mobil ambilan mendekati Irfan
b. mobil ambulan menjauhi Irfan

Pembahasan



diketahui
v= 340 m/s
vs = 20 m/s
fs = 8640 Hz

a. fp = v/(v-vs). fs
=340/(340-20). 8640
=9180 Hz



b. fp= 340/(340+20). 8640
= 8160 Hz


11. Gelombang pada permukaan air merambat dengan kecepatan 4 m/s. Jika jarak antara 3 bukit gelombang yang berturutan adalah 32 m, tentukan
a. Panjang gelombangnya
b. frekuensi gelombang tersebut

Pembahasan
diketahui
v = 4m/s
5 bukit = 32 m
4 λ = 32m
ditanyakan
a. λ?
b. f ?

jawab
a. λ= 32/4 = 8 m
b. f = v/λ
= 4/8 = 1/2 Hz

12. Diberikan sebuah persamaan gelombang:
y = 0,05 cos (10t + 2x) meter
Tentukan :
a) Persamaan kecepatan
b) Persamaan percepatan

Pembahasan
( y)
↓ diturunkan 
( ν)
↓ diturunkan
( a)

y = 0,05 cos (10t + 2x) meter


Jika y diturunkan, akan diperoleh v :
ν = − (10)(0,05) sin (10t + 2x) 
ν = − 0,5 sin (10t + 2x) m/s


Jika v diturunkan, akan diperoleh a :
a = − (10)(0,5) cos (10t + 2x)
a = − 5 cos (10t + 2x) m/s2


13. Seutas tali digetarkan pada salah satu ujungnya sehingga menghasilkan gelombang seperti gambar. 

Jika ujung tali digetarkan selama 0,5 s maka panjang gelombang dan cepat rambat gelombang berturut-turut adalah….(Sampel UN 013)
A. 25 cm dan 100 cm/s
B. 25 cm dan 50 cm/s
C. 50 cm dan 25 cm/s
D. 50 cm dan 100 cm/s
E. 125 cm dan 25 cm/s

Pembahasan
Untuk dua buah gelombang = 50 cm
Jadi satu gelombangnya λ = 50 cm / 2 = 25 cm

Cepat rambat:
50 cm / 0,5 s = 100 cm/s

14. Diketahui:


mb = 0,2 kg
l = 3 m
mt = 60 gram
g = 10 m/s


Ditanyakan: v = . . .?


Pembahasan


F = mg = 0,2 . 10 = 2 N


μ = = = 0,02 kg/m


v = = = 10 m/s


15. Diketahui:


y1 = 0,2 sin 4 π 


y2 = 0,2 sin 4 π , ujung bebas


Ditanyakan: jarak perut kedua dan simpul ketiga = . . . ?


Pembahasan


Dengan menggunakan persamaan ys = 2A cos kx sin ωt kita dapatkan persamaan sionernya adalah:


y = 0,4 cos π x sin 4 πt


k = 2 = π , sehingga λ = 0,5 m


Kedudukan perut kedua kita tentukan dengan persamaan x = (n-1) 


x = (2-1)  = 0,25 m


Kedudukan simpul ketiga kita tentukan dengan persamaan x = (2n-1)


x = (2 . 3–1)  = . 0,5 m = 1,25 m


Jadi, jarak antara perut kedua dan simpul ketiga adalah 1 meter.

16. 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


17. 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

18. 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

19. 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


20. 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.

Pembahasan


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

0 comment:

Post a Comment

 
×
ISUZU ELF NMR