SOAL DAN PENYELESAIAN GELOMBANG BUNYI XI SMA,
nomor 1 sampai 10
1. Dengan menggunakan garpu tala berfrekuensi 1.368 Hz dan tabung resonator, bunyi keras pertama terjadi jika panjang kolom udara di atas permukaan air 6,25 cm. Kecepatan bunyi udara pada saat itu adalah...
a. 324 m/s
b. 330 m/s
c. 336 m/s
d. 340 m/s
e. 342 m/s
Penyelesaian Fisika:
Tabung Resonansi:
\[\small \begin{align*}f_n&=\left (\frac{2n-1}{4l} \right )v\Rightarrow n=1\\1368&=\left (\frac{2(1)-1}{4(6,25.10^{-2})} \right )v\\1368&=\frac{v}{25.10^{-2}} \\v&=342ms^{-1}\end{align*}\]
2. Dari tabung resonator diperoleh bahwa bunyi keras berurutan terjadi jika panjang kolom udaranya berturut-turut adalah 28 cm dan 36 cm. Panjang gelombang bunyi yang terbentuk di dalam kolom udara adalah...
a. 8 cm
b. 12 cm
c. 16 cm
d. 24 cm
e. 28 cm
Penyelesaian Fisika:
Tabung Resonansi:
\[\small \begin{align*}\Delta L&=\frac{\lambda }{2} \\36 - 28&=\frac{\lambda }{2} \\\lambda &=2\times 8=16cm\end{align*}\]
Penurunan Rumus di atas adalah:\[\small \begin{align*}L_n&=\left (\frac{2n-1}{4} \right )\lambda \\L_{n-1}&=\left (\frac{2(n-1)-1}{4} \right )\lambda \\L_{n-1}&=\left (\frac{(2n-1)-2}{4} \right )\lambda \\L_{n-1}&= (\frac{(2n-1)}{4}\lambda -\frac{2\lambda }{4} \\L_{n-1}&= L_{n} -\frac{\lambda }{2} \\\Delta L&= \frac{\lambda }{2}\end{align*}\]
3. Pada suhu tertentu, modulus Bulk air adalah 1,96 x 109 Nm-2 dan massa jenisnya 103 kg/m3. Kecepatan perambatan gelombang bunyi di dalam air adalah...
a. 1200 m/s
b. 1400 m/s
c. 1500 m/s
d. 1600 m/s
e. 1960 m/s
Penyelesaian Fisika:
Cepat rambat bunyi di dalam zat cair:
\[\small \begin{align*}v &= \sqrt{\frac{\beta }{\rho }} \\v&= \sqrt{\frac{1,96x10^9 }{10^3}} \\v &=\sqrt{ 1,96 x 10^6} \\v &= 1,4 x 10^3 =1400ms^{-1}\end{align*}\]
4. Suatu gas dalam tabung memiliki tekanan P
a. 1/4 v
b. 1/2 v
c. v
d. 2 v
e. 4 v
Penyelesaian Fisika:
Cepat rambat bunyi dalam gas:
\[\small \begin{align*}v &= \sqrt{\varphi \frac{P}{\rho} }\\\\\Rightarrow \rho_1 &= \rho_2\; dan\: \varphi_1=\varphi_2 \\\\\frac{v_1}{v_2}&=\sqrt{\frac{P_1}{P_2}}=\sqrt{\frac{P_o}{4P_o} } \\\frac{v}{v_2}&=\frac{1}{2}\\v_2&=2v\end{align*}\]
5. Seutas dawai panjangnya 40 cm, kedua ujungnya terikat dan digetarkan sehingga pada seluruh panjang dawai terbentuk empat perut gelombang. Dawai tersebut ditarik dengan gaya 100 N. Jika massa dawai 1 gram, frekuensi getaran dawai adalah...
a. 200 Hz
b. 400 Hz
c. 800 Hz
d. 1000 Hz
e. 1600 Hz
Penyelesaian Fisika:
\[\small \begin{align*}P&=n+1 \\4&=n+1\\n&= 3 (\textrm{nada atas ketiga})\\f_n&=\left (\frac{n+1}{2L} \right )v \Rightarrow n= 3 \\f_3&=\left (\frac{3+1}{2L} \right )\sqrt{\frac{FL}{m}} \\f_3&=\left (\frac{4}{2(0,4)} \right )\sqrt{\frac{100(0,4)}{10^{-3}}} \\f_3&=5\times \sqrt{4000} \\ f &= 1000 Hz\end{align*}\]
6. Seutas dawai menghasilkan nada dasar f. Jika dawai tersebut dipendekkan 8 cm tanpa mengubah tegangan dawai, akan dihasilkan frekuensi sebesar 1,25f. Jika dawai dipendekkan 2 cm lagi, frekuensi yang dihasilkan adalah...
Penyelesaian Fisika:
Soal ini sudah pernah kita jawab pada artikel "Soal Dan Penyelesaian Gelombang Bunyi SBMPTN" soal nomor 08, namun tetap kita tulis ulang lagi di sini. \[\small \begin{align*}f_{n}&=\left ( \frac{n+1}{2L} \right )v\Rightarrow n=0\\f_{0}&=f=\left ( \frac{0+1}{2L} \right )v\\v&=2Lf\\ f_{0}^{'}&=\frac{5}{4}f\\\frac{5}{4}f&=\left ( \frac{0+1}{2(L-8)} \right )2Lf\\\\ 5L-40&=4L\\ L&=40\: cm\\\\\frac{f_{0}^{''}}{f}&=\frac{\left ( \frac{0+1}{2(40-8-2)} \right )}{\left ( \frac{0+1}{2(40)} \right )}\\ \frac{f_{0}^{''}}{f}&=\frac{4}{3}\\ f_{0}^{''}&=\frac{4}{3}f\\ f_{0}^{''}&=1,33f\end{align*}\]
7. Jika sebuah pipa organa terbuka ditiup sampai timbul nada atas kedua, akan terjadi...
a. 3 perut dan 3 simpul
b. 3 perut dan 4 simpul
c. 4 perut dan 3 simpul
d. 4 perut dan 4 simpul
e. 4 perut dan 5 simpul
Penyelesaian Fisika:
Pada pipa organa terbuka, berlaku: Simpul (S) =n+1 dan Perut (P) =n+2
dari soal, nada atas kedua berarti n=2, maka simpul = 3 dan perut = 4
8. Resonansi pertama pada tabung resonator terjadi ketika panjang kolom udaranya 4 cm. Resonansi berikutnya terjadi jika panjang kolom udaranya...
a. 6 cm
b. 8 cm
c. 12 cm
d. 16 cm
e. 20 cm
Penyelesaian Fisika:
\[\small \begin{align*}L_{n}&=\left ( \frac{2n-1}{4} \right )\lambda \\ \frac{L_1}{L_2}&=\frac{1}{3} \\ \frac{4}{L_2}&=\frac{1}{3}\Rightarrow L_2=12cm\end{align*}\]
9. Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal, maka gelombang bunyi dapat mengalami peristiwa...
a. Interferensi
b. Difraksi
c. refraksi
d. refleksi
e. semua benar
Penyelesaian Fisika: e
10. Percobaan Quincke dapat digunakan untuk menentukan terjadinya peristiwa...
a. Interferensi oleh gelombang bunyi udara
b. pemantulan gelombang bunyi di udara
c. Resonansi gelombang bunyi di dalam tabung
d. Pembiasan oleh gelombang bunyi di udara
e. polarisasi gelombang bunyi di udara
Penyelesaian Fisika:
Percobaan Quincke dapat digunakan untuk menentukan terjadinya peristiwa Interferensi oleh gelombang bunyi di udara.
baca juga: 20 Soal Penyelesaian Gelombang Bunyi Buku Paket Fisika Kelas XI SMA (lanjutan)
