Soal dan Pembahasan Gelombang untuk SMA

Topik Bahasan fisika, gelombang

1. 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

Penyelesaian:

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

2. 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

Perut kelima = 45 cm dari ujung pantul

3. 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 bunyipenyelesaian

Diketahui

ν = 340 m/s
λ = 5 m
f = .......... Hz

Hubungan panjang gelombang, cepat rambat dan frekuensi gelombang:
f = ^ν / _λ
f = 340 / 5
f = 68 Hz

4. 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!penyelesaian

Menentukan jarak dua tempat (kedalaman) dengan pantulan bunyi:
S = (ν x t) / 2
S = (1500 x 5) / 2
S = 3750 meter

5. 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!penyelesaian

Menentukan jarak dua tempat tanpa pantulan bunyi:
S = ν x t
S = 320 x 1,5
S = 480 m

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

Penyelesaian
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

7. 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.

Penyelesaian:

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

8. 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 gelombang

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.

Penyelesaian

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

9. 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
penyelesaian:
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

10. Titik O merupakan sumber bunyi yang bergetar terus menerus sehingga menghasilkan gelombang berjalan dari O ke P dengan kecepatan merambat 80 m/s, amplitudo 14 cm, dan frekuensi 20 Hz. Titik Q berada 9 m dari O. jika titik O telah bergetar 16 kali, hitunglah:
a. Simpangan di Q jika titik O memulai gerakannya ke bawah
b. fase di Q
Penyelesaian
Diketahui:
A = 14 cm
f = 20 Hz
v = 80 m/s
x = 9
Σ getaran = 16

Ditanyakan:
a. y = ...?
b. ф = ...?

Jawab:
a. simpangan di Q periode getaran (T) = 1/f

T = 1/20 = 0,05 s

waktu yang di perlukan untuk 16 getaran adalah

t = 16 x 0,05 = 0,8 s

Simpangan di Q

y = A sin 2π/T ( t-x/v)
= A sin 2π (t/T - x/(v.T))
= 1/T

λ= v. T
λ= 80 x 0,05 = 4
y = A Sin 2π (t/T - x/λ)

ф = (t/T - x/λ)
    = (0,8/0,05 - 9/4)
    =  16-2,25
    = 13,75
di ambil dari bilangan pecahannya = 0,75

maka persamaan simpangan di atas dapat di tulis :
y = 14 sin (2π.ф)
= 14 sin (360 x 0,75)
= 14 sin 270 derajat
= -14

b. fase di Q yaitu 0,75

11. Getaran gempa merambat dengan kecepatan 75 km/s dengan frekuensi 30 Hz. Tentukan panjang gelombang getaran gempa tersebut!
Pembahasan :
λ= v/f = 75/30 = 2,5 km = 0,25 x 10⁴

.

Semoga pembahasan soal Soal dan Pembahasan Gelombang untuk SMA ini bermanfaat untuk anda. Jika ada pertanyaan atau soal yang ingin di bahas bisa pilih menu tanya soal. Terima kasih dan sampai jumpa di masalah masalah berikutnya guys.

Cari Soal dan Pembahasan tentang fisika, gelombang