Home PEMBAHASAN SBMPTN FISIKA Pembahasan Soal Sbmptn Fisika Gelombang Bunyi

Pembahasan Soal Sbmptn Fisika Gelombang Bunyi

by CerdaskanKita

Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika ihwal gelombang bunyi ini mencakup sedikit subtopik dalam penggalan gelombang bunyi adalah pola gelombang pada senar, pola gelombang pada pipa organa, tabung resonansi, gelombang bunyi, intensitas gelombang, taraf intensitas, interferensi, pelayangan bunyi, dampak Doppler, frekuensi bunyi, cepat rambat bunyi, dan energi bunyi. Dari sedikit soal yang pernah keluar dalam soal SBMPTN bidang study fisika, model soal ihwal gelombang bunyi yang kerap keluar antara lain menganalisis pola gelombang pada pipa organa terbuka, menentuan panjang gelombang bunyi, interferensi minimum, interferensi konstruktif, dan intensitas maksimum, memilih besar frekuensi sumber bunyi, menganalisis kekerabatan antara frekuensi sumber dengan frekuensi yang didengar pendengar menurut jarak dan arah gerak, memilih jumlah mesin apabila taraf intensitas diketahui, dan memilih panjang pipa organa apabila frekuensi nada atas kedua dan cepat rambat bunyi diketahui.

Soal 1
Pipa organa terbuka yang panjangnya 25 cm menghasilkan frekuensi nada dasar sama dengan frekuensi yang dihasilkan oleh dawai yang panjangnya 150 cm. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s dan cepat rambat gelombang transversal pada dawai 510 m/s maka dawai tersebut menghasilkan ….
A. Nada dasar
B. Nada atas pertama
C. Nada atas kedua
D. Nada atas ketiga
E. Nada atas keempat

Pembahasan :
Pipa organa terbuka
Dik : v = 340 m/s, l = 25 cm = 0,25 m

Frekuensi nada dasar :

⇒ fo = V
2l
⇒ fo = 340
0,5

⇒ fo = 680 Hz

Dawai
Dik : V = 510 m/s, l = 150 cm = 1,5 m

Frekuensi pada dawai

⇒ fn = (n + 1)V
2l
⇒ fn = (n + 1) 510
3

⇒ fn = 170 (n + 1) Hz

Pada soal dikatakana bahwa frekuensi nada dasar pipa sama dengan frekuensi dawai, maka:
⇒ fn = fo
⇒ 170(n + 1) = 680
⇒ 170 n + 170 = 680
⇒ 170 n = 680 – 170
⇒ 170 n = 510
⇒ n = 3

Jadi, nada yang dihasilkan oleh dawai merupakan nada atas ketiga.

Jawaban : D

Soal 2
Gelombang bunyi dari sumber S1 dan S2 mengakibatkan simpangan di P sebagai berikut:
y1 = A cos (k r1 – ωt)
y2 = A cos (k r2ωt)
dengan laju bunyi 350 m/s, frekuensi f = 700 Hz, maka …
(1) Panjang gelombang bunyi 0,5 m
(2) Interferensi konstruktif terjadi jika r1 – r2 = 1,5 m
(3) Interferensi minimum di P terjadi jika r1 – r2 = 1,25 m
(4) Intensitas maksimum di P ≈ 2A2

Pembahasan :
Pernyataan (1) – panjang gelombang
Dik : v = 350 m/s, f = 700 Hz

Baca Juga:   Pembahasan Soal Sbmptn Fisika Teori Relativitas

Panjang gelombang :

⇒ λ = v
f
⇒ λ = 350
700

⇒ λ = 0,5 m

Pernyataan (2) – interferensi konstruktif
Interferensi konstruktif merupakan interferensi yang saling menguatkan. Interferensi terjadi apabila Δr = nλ ; (n = 0, 1, 2, …). Jadi, interferensi konstruktif terjadi apabila r1 – r2 = 0; 0,5 m; 1,0m; 2,0m; dan seterusnya.

Pernyataan (3) – interferensi minimum
Interferensi minimum terjadi apabila :

⇒ Δr = λ (2n + 1)
2

 dengan n = 0, 1, 2, …

Jadi, interferensi minimum terjadi apabila:
⇒ Δr = ½λ; 3/2λ; 5/2λ; 7/2λ; …
r1 – r2 = 0,25 m; 0,75 m; 1,25 m; 1,75 m dan seterusnya.

Pernyataan (4) – intensitas maksimum
Intensitas maksimum di P sebanding dengan:
⇒ I ≈ (2A)2
⇒ I ≈ 4A2

Jadi, opsi yang benar merupakan 1, 2 dan 3.

Jawaban : A

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Planet dan Hukum Keppler.

Soal 3
Sebuah seruling yang terdapat kolom udara terbuka pada kedua ujungnya terdapat nada atas kedua dengan frekuensi 1700 Hz. Jika kecepatan bunyi di udara merupakan 340 m/s, maka panjang seruling mendekati …
A. 10 cm
B. 15 cm
C. 20 cm
D. 25 cm
E. 30 cm

Pembahasan :
Dik : n = 3 (nada atas ke-2), f3 = 1700 Hz, v = 340

Frekuensi nada atas kedua:

⇒ f3 = 3 v
2L
⇒ 1700 = 3 340
2L

3400 L = 340 x 3
⇒ 10 L = 3
⇒ L = 0,3 m
⇒ L = 30 cm

Jawaban : E

Soal 4
Frekuensi bunyi dari suatu sumber bunyi oleh seorang pendengar akan terdengar …
(1) Bertambah apabila sumber dan pendengar bergerak searah dengan pendengar di depan, dan kelajuan sumber lebih besar daripada kelajuan pendengar.
(2) Bertambah apabila sumber membisu dan pendengar mendekati sumber
(3) Berkurang apabila pendengar membisu dan sumber bunyi menjauhi pendengar
(4) Tetap, apabila sumber bunyi dan pendengar membisu tenamun medium bergerak relatif menuju pendengar

Pembahasan :
Soal di atas berafiliasi dengan rumus dampak Doppler

⇒ fp = v ± vp  fs
v  ∓ vs

Dengan :
fp = frekuensi pendengar
fs = frekuensi sumber
v = cepat rambat bunyi di udara
vp = kecepatan pendengar
vs = kecepatan sumber

Kecepatan pendengar bernilai positif apabila mendekati sumber dan bernilai negatif apabila menjauhi sumber. Kecepatan sumber bernilai positif apabila menjauhi pendengar dan bernilai negatif apabila mendekati pendengar.

Pernyataan (1)
Jika kecepatan sumber lebih besar dari kecepatan pendengar, maka sumber akan semakin mendekati pendengar lagikan pendengar bergerak menjauhi sumber.

Karena sumber bergerak mendekati pendengar, maka kecepatannya berharga negatif. Sementara pendengar menjauhi sumber maka kecepatannya positf. Karena itu sesuai dengan rumus di atas, maka frekuensi yang terdengar akan lebih besar dari frekuensi sumber.

Baca Juga:   Pembahasan Soal Sbmptn Gaya, Bisnis Dan Energi

Pernyataan (2)
Jika sumber diam, maka kecepatnnya sama dengan nol. Dengan begitu faktor pembagi (penyebut) pada rumus dampak Doppler hanya cepat rambat bunyi.

Pendengar bergerak mendekati sumber berarti kecepatannya bernilai positif. Karena bernilai positif, faktor pembilang pada rumus akan lebih besar sesampai lalu frekuensi yang terdengar juga lebih besar.

Pernyataan (4)
Karena pernyataan (1) dan (2) benar, maka pernyataan (3) niscaya benar. Makara kita eksklusif tinjau pernyataan (4). Jika sumber dan pendengar membisu namun medium bergerak relatif mendekati pendengar, maka frekuensi yang terdengar tetap.

Jadi, opsi yang benar merupakan 1, 2, 3, dan 4.

Jawaban : E

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Modern dan Radioaktivitas.

Soal 5
Taraf intensitas bunyi sebuah mesin merupakan 60 dB (dengan contoh intensitas ambang indera pendengaran = 10-12 W m-2). Jika taraf intensitas di dalam ruang pabrik yang memakai sejumlah mesin itu merupakan 80 dB, maka jumlah mesin yang digunakannya merupakan …
A. 200
B. 140
C. 100
D. 20
E. 10

Pembahasan :
Dik TI sebuah mesin = 60 dB, Io = 10-12 W m-2

Berdasarkan rumus taraf intensitas:

⇒ TI = 10 log I
Io
⇒ 60 = 10 log I
Io

⇒ 60 = 10 (log I – log Io)
⇒ 6 = log I – log Io
⇒ 6 = log I – log 10-12
⇒ 6 = log I + 12
⇒ log I = -6
⇒ log I = log 10-6
⇒ I = 10-6 W m-2

Taraf intensitas sejumlah mesin:

⇒ TIn = 10 log In
Io
⇒ 80 = 10 log In
Io

⇒ 80 = 10 (log In – log Io)
⇒ 8 = log In – log Io
⇒ 8 = log In – log 10-12
⇒ 8 = log In + 12
⇒ log In = -4
⇒ log In = log 10-4
⇒ In = 10-4 W m-2

Dengan demikian, jumlah mesin merupakan:

⇒ n = In
I
⇒ n = 10-4
10-6

⇒ n = 102
⇒ n = 100 buah

Jawaban : C

Soal 6
Sebuah kendaraan beroda empat ambulans bergerak dengan kelajuan 30 m/s sambil membunyikan sirine yang menghasilkan frekuensi 900 Hz. Perbedaan frekuensi yang terdengar oleh seseorang yang membisu dipinggir jalan ketika kendaraan beroda empat ambulan mendekati dan menjauhinya apabila cepat rambat bunyi di udara ketika itu 340 m/s merupakan sekitar …
A. 30 Hz
B. 60 Hz
C. 95 Hz
D. 135 Hz
E. 180 Hz

Baca Juga:   Pembahasan Soal Sbmptn Mekanika Dan Aturan Newton

Pembahasan :
Dik : vs = 30 m/s, fs = 900 Hz, v = 340 m/s, vp = 0.

Ketika kendaraan beroda empat mendekati pendengar:

⇒ fp = v + vp  fs
v  – vs
⇒ fp = 340 ± 0  900
340  – 30

⇒ fp = 987 Hz

Ketika kendaraan beroda empat menjauhi pendengar:

⇒ fp = v + vp  fs
v  + vs
⇒ fp = 340 + 0  900
340 + 30

⇒ fp = 827 Hz

Perbedaan frekuensi:
⇒ Δfp = 987 – 827
⇒ Δfp = 160 Hz

Opsi tanggapan yang paling mendekati merupakan 180 Hz. Jadi, perbedaan frekuensi yang terdengar oleh pendengar tersebut merupakan sekitar 180 Hz.

Jawaban : E

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Elastisitas dan Gaya Pegas.

Soal 7
Kedua buah sumber bunyi pada gambar berikut bergetar secara koheren. Kenyaringan didengar di P jika r1 = r2.

Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika ihwal gelombang bunyi ini mencakup sedikit s Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Gelombang Bunyi

Dengan menaikkan secara perlahan-lahan r1, bunyi terlemah didengar ketika r1 – r2 merupakan 20 cm, 60 cm, dan 100 cm. Jika laju rambat bunyi 340 m/s, maka besar frekuensi sumber bunyi merupakan ….
A. 136 Hz
B. 425 Hz
C. 680 Hz
D. 850 Hz
E. 1700 Hz

Pembahasan :
Dik : v = 340 m/s, r1 – r2 = 20 cm; 60 cm; 100 cm.

Saat r1 – r2 = 20 cm bunyi terdengar paling lemah. Artinya, gelombang dari sumber pertama dan sumber kedua hingga di P berbeda fasa 180o, maka :
⇒ ½λ = 20 cm
⇒ λ = 40 cm
⇒ λ = 0,4 m

Frekuensi sumber bunyi:

⇒ f = v
λ
⇒ f = 340
0,4

⇒ f = 850 Hz.

Jawaban : D

Soal 8
Frekuensi gelombang yang dihasilkan sebuah sirine naik dari frekuensi rendah 100 Hz ke frekuensi tinggi 10.000 Hz pada amplitudo gelombang yang tetap konstan. Kenaikan intensitas bunyi sirine dari frekuensi rendah ke frekuensi tinggi tersebut menjadi …
A. 1 kalinya
B. 10 kalinya
C. 20 kalinya
D. 100 kalinya
E. 200 kalinya

Pembahasan :
Intensitas bunyi pada suatu medium
I = 2 π2 f A2 ρ v

Dengan :
I = intensitas bunyi
f = frekuensi
A = amplitudo
ρ = massa jenis medium
v = cepat rambat bunyi di medium

Karena bunyi sirine merambat di udara dengan amplitudo tetap, maka:
A1 = A2, ρ1 = ρ2 = ρ, dan v1 = v2 = v

Kenaikan intensitas:

I1 = 2 π2 f1 A12 ρ1 v1
I2 2 π2 f2 A22 ρ2 v2
I1 = 2 π2 f1 A2 ρ v
I2 2 π2 f2 A2 ρ v
I1 = f1
I2 f2
I1 = 100
I2 10.000

I2 = 100 I1

Jawaban : D

You may also like