Gelombang Bunyi: Latihan 34 Soal dan Jawaban Penyelesaian

1. Sebuah batu dilempar ke tengah kolam sejauh 20 m dari tepi kolam, sehingga terjadi gelombang permukaan air yang sampai ke tepi setelah 4 detik. Bila sebuah gabus bergerak 4 gelombang tiap detik, tentukan panjang gelombang permukaan air tersebut. (Jawab : 1,25 m).

2. Sebuah sumber getar menimbulkan gelombang transversal pada permukaan air dengan periode ¼ detik. Bila jarak antara dua bukit adalah 25 cm, maka tentukan cepat rambat gelombang pada permukaan air tersebut. (Jawab : 1 m/det).

3. Suatu sumber getaran menimbulkan gelombang longitudinal dengan periode 1/286 detik dan merambat dengan kecepatan 1430 m/det. Berapa jarak antara dua rapatan ? (Jawab : 5 meter).

4. Seseorang ditugaskan mengamati permukaan gelombang yang terjadi pada sebuah sungai. Jarak antara puncak dan lembah yang berdekatan ternyata dari hasil pengamatannya adalah 1,05 meter. Dan dalam waktu 15 detik dirambatkan 17 puncak gelombang. Maka tentukan cepat rambat riak gelombang permukaan air tersebut. (Jawab : 2,38 m/det).

5. Cepat rambat gelombang transversal dalam seutas tali yang panjangnya 30 meter adalah 40 m/det. Berapa massa tali tersebut apabila gaya tegangan tali = 2 Newton ? (Jawab : 0,0375 kg).

6. Seutas tali yang panjangnya 32 meter, dengan massa 900 gram mengalami tegangan 220 newton. Tentukan besar cepat rambat gelombang transversal yang merambat melalui tali tersebut. (Jawab : 8,8 m/det).

7. Seutas tali dengan penampang 1 mm² mempunyai massa jenis 8 gram/cm³. Bila tali tersebut ditegangkan dengan gaya 8 N. Tentukan cepat rambat gelombang pada tali tersebut. (Jawab : 31,6 m/det).

8. Pada percobaan Melde digunakan garpu tala sebagai sumber getarnya. Frekwensi yang ditimbulkannya adalah 365 Hz. Tali yang dihubungkan dengannya direntangkan dengan beban 96 gram. Apabila jarak antara dua simpul yang berturutan = 4 cm, tentukanlah :

a. Cepat rambat gelombang pada tali. (Jawab : 2920 cm/det).

b. Berapa tegangan yang harus diberikan agar jarak antara dua simpul yang berturutan menjadi 5 cm. (Jawab : 147.000 dyne).

c. Berat dari 1 cm tali tersebut, apabila g = 980 cm/det². (Jawab : 10,81 dyne).

9. Sepotong kawat yang massanya 0,5 gram dan panjangnya 50 cm mengalami tegangan 62,5 newton.

a. Hitung cepat rambat gelombang transversal yang terjadi pada kawat (Jawab : 250 m/det).

b. Bila kedua ujung kawat dijepit dan tidak terdapat simpul lagi di antara kedua ujung kawat tersebut, maka tentukan frekwensinya. (Jawab : 250 Hz).

10. Cepat rambat gelombang longitudinal dalam air 1500 m/det. Hitunglah modulus kenyal air. (Jawab : 2,25 . 10⁹ newton/m²).

11. Dawai yang massanya 0,2 gram dan panjangnya 80 cm, salah satu ujungnya diikatkan pada sebuah garpu tala yang memberikan frekwensi 250 Hz. Berapa tegangan tali yang harus diberikan agar tali tidak menggetar dengan empat paruhan gelombang. (Jawab : 2,5 newton).

12. Hitung kecepatan gelombang bunyi yang merambat di udara dalam keadaan STP (Tekanan dan suhu standard). Massa jenis udara pada keadaan STP 1,293 Kg/m³, g = 1,40. (Jawab : 331 m/det).

13. Bila amplitudo cukup besar, telinga orang dapat mendengar bunyi dengan frekwensi antara 20 Hz dan 20.000 Hz. Hitung panjang gelombang pada frekwensi-frekwensi tersebut apabila :

a. Gelombang merambat dalam medium air dengan cepat rambat 1450 m/det. (Jawab : 7,25 cm).

b. Gelombang merambat dalam medium udara. R = 8,31 x 10⁷, g udara = 1,4, t_udara = 27⁰ dan M_udara = 29 (Jawab : 1,73 cm).

14. Cepat rambat gelombang longitudinal dalam Helium dan Argon pada suhu 0⁰ C berturut-turut adalah 970 m/det dan 310 m/det. Berapa berat atom argon bila berat atom helium = 4. Argon dan Helium adalah gas monoatomik. (Jawab : 39,2).

15. Ditentukan massa jenis gas hidrogen pada suhu 0⁰ dan tekanan 1 atmosfir adalah :  9.10^-5 gram/cm³ dan konstanta Laplace gas hidrogen adalah 1,40, tentukanlah cepat rambat bunyi dalam gas hidrogen tersebut. (Jawab : 1255 m/det).

16. Pada suhu 20⁰ C cepat rambat bunyi di udara 330 m/det. Tentukan cepat rambat bunyi di udara pada suhu 40⁰ C. (Jawab : 341 m/det).

17. Cepat rambat bunyi dalam zat padat adalah 1450 m/det. Tentukan modulus young zat padat, jika massa jenisnya 10⁴ kg m^-3. (Jawab : 2,1.10¹⁰ N.m^-2).

18. Tentukan frekwensi dasar dari getaran sepotong tali yang panjangnya 6 meter dan massanya 2 kg yang ditegangkan dengan gaya 192 N. (Jawab : 2 Hz).

19. Cepat rambat bunyi dalam gas H₂ pada suhu 27⁰ C adalah 360 m/det.

a. Berapa cepat rambat bunyi dalam gas O₂ pada suhu yang sama, jika konstanta Laplace kedua gas tersebut sama ? (Jawab : 90 m/det)

b. Berapa cepat rambat bunyi dalam O₂ pada suhu 47⁰ C (Jawab : 93 m/det).

20. Sepotong dawai tembaga dengan massa jenis 9 x 10³ kg/m³ yang panjangnya 2 m dan berpenampang 10^-6 m² mendapat tegangan oleh suatu gaya sebesar 360 N. Jika dawai dipetik, berapa frekwensi nada dasarnya ? (Jawab : 50 Hz).

21. Cepat rambat bunyi dalam gas hidrogen pada suhu 15⁰ C = 1200 m/s. Berapa laju rambat bunyi dalam Oksigen pada suhu 119⁰ C, jika tetapan Laplace kedua gas sama sedangkan = 2 gram/mol dan= 32 gram/mol. (Jawab : 350 m/s).

22. Sehelai dawai dengan massa 0,5 gram dan panjangnya 50 cm diberi tegangan 88,2 newton kemudian dawai dipetik dan memberikan nada dasar. Tentukanlah :

a. Cepat rambat gelombang transversal dalam dawai (Jawab : 297 m/s)

b. Frekwensi nada dasarnya, frekwensi nada atas pertama dan nada atas kedua.    (Jawab : 297 Hz, 594 Hz, 891 Hz).

23. Sebuah pipa organa terbuka menghasilkan nada dasarnya dengan frekwensi 500 Hz. Bila cepat rambat suara di udara = 340 m/s, maka tentukan panjang pipa organa tersebut. (Jawab : 0,34 m).

24. Sepotong dawai yang panjangnya 120 cm dan sepotong dawai lain yang panjangnya 160 cm masing-masing menimbulkan nada dasar. Tentukan interval yang dihasilkan. (Jawab : 4 : 3 ® Kwart).

25. Tentukan frekwensi nada tunggal yang ditimbulkan oleh sirine, jika banyak lubang pada lempeng sirine = 15 dan melakukan putaran 1500 rpm. (Jawab : 300 Hz).

26. Sebuah pipa organa terbuka menghasilkan nada dasar dengan frekwensi 249 cps. Sehelai dawai yang panjangnya 54 cm dengan gaya tegangannya menghasilkan nada dasar dengan frekwensi 440 cps. Pipa organa dihembus lebih kuat sehingga dihasilkan nada atas pertamanya. Dawai sekarang diperpendek menjadi 48 cm dengan gaya tegangan tetap lalu dipetik bersama-sama dengan hembusan pipa organa tersebut. Berapa layangan yang terjadi ? (Jawab : 3 Hz).

27. Pada sirine terdapat dua deret lubang. Deret lubang bagian luar = 20 buah. Jika dengan deret lubang yang terdalam nada tunggal yang ditimbulkan memberikan interval nada kwint, maka berapa banyak lubang pada deret bagian dalam ? (Jawab : 30 lubang).

28. Sepotong kawat yang panjangnya 3 meter dengan luas penampang 1 mm², massanya 24 gram. Bila kawat diberi beban 10 Newton, maka kawat bertambah panjang 0,15 mm.

a. Tentukan modulus elastisnya. (Jawab : 2 x 10¹¹ N/m²)

b. Cepat rambat bunyi dalam rel yang dibuat dari bahan tersebut. (Jawab : 5000 m/det).

29. Dawai sebuah sonometer menghasilkan nada dasar. Bila senar dipotong 30 cm dihasilkan nada dasar baru yang kwint terhadap nada dasar semula. Dengan diusahakan agar tegangan dawai tetap seperti semula, maka harus dipotong berapa senar sonometer tersebut agar dihasilkan nada dasar baru yang terts terhadap nada dasar semula.   (Jawab : 9 cm).

30. Sebuah mobil melaju dengan kelajuan 72 km/jam dan membunyikan klakson dengan frekwensi 480 Hz berpapasan dengan mobil lain yang berkecepatan 108 km/jam. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, maka tentukan frekwensi bunyi yang didengar oleh pengendara mobil kedua. (Jawab : 555 Hz).

31. Frekwensi nada atas pertama pipa organa terbuka = 560 Hz. Pipa organa tertutup memberikan nada atas pertama yang kwint terhadap nada dasar pipa organa terbuka. Bila cepat rambat bunyi pada waktu itu = 336 m/det, maka hitunglah :

a. Panjang pipa organa masing-masing. (Jawab : 60 cm ; 60 cm).

b. Interval antara nada-nada atas pertama kedua pipa organa tersebut. (Jawab : kwart).

32. Sebuah petasan diledakkan di suatu tempat. Pada jarak 2 m dari pusat ledakan intensitas bunyinya = 10^-4 watt/m². Tentukan intensitas bunyi pada jarak 20 m dari pusat ledakan. (Jawab : 10^-6 watt/m²).

33. Dalam suatu ruang periksa di PUSKESMAS ada seorang bayi menangis dengan taraf intensitas 80 dB. Bila dalam ruang tersebut terdapat 10 orang bayi yang menangis bersamaan dengan  kekuatan yang sama, maka tentukan taraf intensitasnya.         (Jawab : 90 dB).

34. Tabung Kundt digunakan untuk menghitung cepat rambat bunyi dalam baja. Untuk keperluan tersebut, maka batang getar dibuat dari baja yang panjangnya 75 cm dan dijepit di bagian tengahnya. Batang baja digetarkan longitudinal, sehingga jarak antara dua simpul berturutan dari gelombang stasioner yang timbul dalam kolom udara di dalam tabung gelombang adalah 5 cm. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s, tentukan cepat rambat bunyi dalam batang baja. (Jawab : 5.100 m/s)

35.  Sebuah pipa kundt mempunyai batang penggetar dari gelas yang panjangnya 0,625