11 CONTOH SOAL DAN PENYELESAIAN GELOMBANG MEKANIK KELAS 11

Soal dan Penyelesaian Fisika SMA Pada kesempatan ini kita akan menjawab soal-soal tentang gelombang mekanik, Fisika Kelas 11 yang mencakup jenis-jenis gelombang mekanik, dan sifat-sifatnya. Semoga bermanfaat.

---

01. Dua gabus berada di puncak-puncak gelombang. Keduanya bergerak naik turun di atas permukaan air laut sebanyak 20 kali dalam waktu 4 detik mengikuti gelombang air laut. Jika jarak kedua gabus 100 cm dan diantaranya terdapat dua lembah dan satu bukit, maka frekuensi gelombang dan cepat rambat gelombang berturut-turut adalah...
a. 0,2 Hz dan 200 cm/s
b. 5,0 Hz dan 200 cm/s
c. 0,2 Hz dan 250 cm/s
d. 2,5 Hz dan 250 cm/s
e. 5,0 Hz dan 250 cm/s
Jawaban Fisika Pak Dimpun:

$$\\2\lambda =100\: cm\\\lambda =50\: cm=0,5\: m\\f=\frac{20}{4}=5\: Hz\\v=f.\lambda \\v=5.0,5=2,5\: m.s^{-1}$$

---

02. Sebuah pegas (slinky) digetarkan sehingga menghasilkan gelombang longitudinal dengan jarak dua rapatan terdekat = 40 cm. Jika cepat rambat gelombangnya 20 m/s, maka panjang gelombang dan frekuensi gelombangnya adalah...
a. 0,2 m dan 100 Hz
b. 0,4 m dan 50 Hz
c. 0,8 m dan 25 Hz
d. 40 m dan 0,50 Hz
e. 80 m dan 0,25 Hz
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
jarak dua rapatan terdekat =λ
λ=40 cm = 0,4 m
$$\\f=\frac{v}{\lambda }\\f=\frac{20}{0,4}\\f=50\: Hz$$

---

03. 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...
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
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$$\\2\lambda =50\\\lambda =25cm$$ $$\\v = \frac{S}{t}\\ v = \frac{50}{0,5}\\ v = 100 cm.s^{-1}$$

---

04. Dua gabus berjarak 2 meter berada mengapung dibukit dan lembah gelombang laut yang berdekatan. Butuh waktu 1 sekon untuk kedua gabus berubah posisi dari bukit ke lembah gelombang. Panjang gelombang dan kecepatan rambat gelombang laut tersebut adalah...
a. 2 m dan 2 m/s
b. 4 m dan 2 m/s
c. 2 m dan 4 m/s
d. 4 m dan 4 m/s
e. 8 m dan 8 m/s
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$$\\\frac{1}{2}\lambda =2\: m\\\lambda =4\: m\\\frac{1}{2}T =1\: m\\T =2\: s\\v = \frac{\lambda }{T}\\ v = \frac{4}{2}\\ v = 2\: m.s^{-1}$$

---

05. Sebuah gelombang transversal mempunyai periode 4 detik. Jika jarak antara dua buah titik berurutan yang sama fasenya = 8 cm, maka cepat rambat gelombang itu adalah...
a. 1 cm/s
b. 2 cm/s
c. 3 cm/s
d. 4 cm/s
e. 5 cm/s
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$$\\v = \frac{\lambda }{T}\\ v = \frac{8}{4}\\ v = 2\: cm.s^{-1}$$

---

06. Gelombang air laut mendekati pantai dengan cepat rambat 8 m/s. Jika jarak antara perut dan simpul yang berdekatan adalah 5 m maka tentukan besarnya frekuensi dan periode gelombang...
a. 0,8 Hz dan 2,5 s
b. 0,8 Hz dan 1,25 s
c. 2,5 Hz dan 0,8 s
d. 1,25 Hz dan 0,8 s
e. 1,25 Hz dan 2,5 s
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$$\\\frac{1}{4}\lambda =5\: m\\\lambda =20\: m\\f=\frac{v}{\lambda }\\f=\frac{8}{20}\\f=0,4\: Hz\\T=\frac{1}{f}\\T=\frac{1}{0,4}=2,5s$$

---

07. Roni merasakan getaran gempa yang frekuensinya 15 Hz. Jika sumber getarannya dari pantai yang berjarak 60 km dan tiba dalam waktu 20 s, maka panjang gelombang gempa tersebut....
a. 100 m
b. 200 m
c. 500 m
d. 1000 m
e. 1500 m
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$$\\\frac{s}{t}=\lambda .f\\\frac{60.000}{20}=\lambda .15\\\lambda =200\: m$$

---

08. Suatu gelombang transversal memiliki persamaan $$\\y = 0,2 sin \pi (40t - 0,5x)m$$ Tentukanlah periode dan panjang gelombangnya...
a. 40 s dan 0,5 m
b. 20 s dan 0,25 m
c. 5 s dan 0,5 m
d. 0,05 s dan 4 m
e. 0,025 s dan 8 m
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$$\\y = 0,2 sin 2\pi (20t - \frac{x}{4})\\y = A sin 2\pi (ft - \frac{x}{\lambda })$$ diperoheh: $$\\f=20Hz\\T=\frac{1}{f}\\T=\frac{1}{20}=0,05s \\\lambda =4\, m$$

---

09. Persamaan gelombang transversal mempunyai bentuk $$\\y = 0,05 sin (2\pi t + 0,4\pi x)$$ dengan x dan y dalam meter dan t dalam sekon. Tentukanlah arah rambat dan besar kecepatannya...
a. Ke kiri dan 5 m/s
b. Ke kiri dan 2 m/s
c. Ke kiri dan 0,4 m/s
d. Ke kanan dan 5 m/s
e. Ke kanan dan 2 m/s
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$$\\y = 0,05 sin (2\pi t + 0,4\pi x)\\\\v = \frac{\omega }{k}\\v = \frac{2\pi }{0,4\pi}=5\: ms^{-1}$$ arah rambat ke kiri atau ke arah sumbu x negatip.

---

10. Suatu gelombang transversal memiliki persamaan $$\\y = 0,25 sin \: \pi (30t - 0,5x)$$ mempunyai persamaan kecepatan...
a. v = 0,25 sin (30πt - 0,5πx)
b. v = -0,25 sin (30πt - 0,5πx)
c. v = 7,5π sin (30πt - 0,5πx)
d. v = -7,5π cos (30πt - 0,5πx)
e. v = 7,5π cos (30πt - 0,5πx)
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$$\\v=\frac{\mathrm{d} y}{\mathrm{d} t}\\v=\frac{\mathrm{d}(0,25 sin \: \pi (30t - 0,5x)) }{\mathrm{d} t}\\v=0,25(30\pi )\cos \: \pi (30t - 0,5x)\\v=7,5\pi \cos \: \pi (30t - 0,5x)\\v=7,5\pi \cos \: (30\pi t - 0,5\pi x)$$

---

11. Persamaan gelombang transversal mempunyai bentuk $$\\y = 0,25 sin (6\pi t + 0,4\pi x),$$ dengan x dan y dalam meter dan t dalam sekon. Sudut fase dan fase gelombang di titik x = 0,5 m pada saat ujung kawat telah bergetar 0,1 sekon...
a. 36° dan 0,1
b. 72° dan 0,2
c. 108° dan 0,3
d. 144° dan 0,4
e. 180° dan 0,5
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
sudut fase: $$\\\theta =6\pi t + 0,4\pi x\\\theta =6\pi (0,1) + 0,4\pi (0,5)\\\theta =0,8\pi =0,8(180)=144^{o}$$ fase: $$\\\varphi =\frac{\theta}{2\pi } \\\varphi =\frac{0,8\pi }{2\pi } =0,4$$