Pembahasan Soal Sbmptn Fisika Getaran Dan Gelombang

Posted on

Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika wacana getara dan gelombang mencakup beberap subtopik dalam pecahan getaran dan gelombang yaitu aturan Hooke wacana gaya pemulih, periode dan frekuensi, gerak harmoni simpel, energi pada gerak harmonik simpel, bentuk gelombang, gelombang berjalan, gelombang stasioner, dan cepat rambat gelombang. Dari sedikit soal yang pernah keluar dalam soal SBMPTN bidang study fisika, model soal wacana getaran dan gelombang yang kerap keluar antara lain memilih sudut fase getaran, memilih energi kinetik dan energi potensial getaran selaras, menganalisis pernyataan yang benar menurut persamaan gelombang, memilih besar tegangan tali, memilih jarak titik yang dilalui oleh gelombang, melihat korelasi antara tegangan tali dengan simpangan pada bandul simpel, memilih frekuensi, amplitudo, dan cepat rambat gelombang.

Soal 1
Suatu benda bergetar harmonik dengan amplitudo 4 cm dan frekuensi 5 Hz. Saat simpangannya mencapai 2 cm, apabila sudut fase awal nol, maka sudut fase getarannya merupakan …
A. 30o
B. 45o
C. 60o
D. 90o
E. 120o

Pembahasan :
Dik : y = 2 cm, A = 4 cm

Persamaan dasar gerak harmonik:
⇒ y = A sin (ωt + θo)
⇒ 2 = 4 sin (ωt + θo)
⇒ sin (ωt + θo) = 2/4
⇒ sin (ωt + θo) = ½
⇒ (ωt + θo) = 30o

Jadi, sudut fase getarannya merupakan 30o.

Jawaban : A

Soal 2
Bila v = kecepatan, a = percepatan, Ek = energi kinetik, dan Ep = energi potensial getaran selaras, maka pada ketika melalui kedudukan seimbangnya ….
(1) Ek maksimum
(2) Ep minimum
(3) a = 0
(4) Ep = 0

Pembahasan :
Pada kedudukan seimbang dikertahui y = 0, n = 0, ωt = ±nπ, a = 0

Energi kinetik getaran selaras :
⇒ Ek = ½ m.ω2.A2.cos2 ωt
⇒ Ek = ½ m.ω2.A2.cos2 ±nπ
⇒ Ek = ½ m.ω2.A2.(1)
⇒ Ek = ½ m.ω2.A2
Jadi, pada kedudukan seimbang Ek maksimum.

Energi potensial:
⇒ Ep = ½ k.y2
⇒ Ep = ½ k.(0)2
⇒ Ep = 0
Energi potensial minimum.

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

Jawaban : E

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Termodinaika dan Kinetik Gas.

Soal 3
Suatu gelombang dinyatakan dengan persamaan :
y = 0,20 sin 0,40 π (x – 60t)
Jika semua jarak diukur dalam cm dan waktu dalam sekon, maka penyataan berikut yang benar merupakan …
(1) Panjang gelombang bernilai 5 cm
(2) Frekuensi gelombang bernilai 12 Hz
(3) Gelombang menjalar dengan kecepatan 60 cm/s
(4) Simpangan gelombang 0,1 cm pada posisi x = 35/12 cm dan t = 1/24 sekon.

Baca Juga:   Model Soal Sbmptn Listrik Dinamis, Rangkaian & Aturan Kirchoff

Pembahasan :
Persamaan umum gelombang berjalan
y = A sin (ωt ± 2πx/λ)
y = A sin (2πt/T ± 2πx/λ]

Diketahui persamaan gelombang
⇒ y = 0,20 sin 0,40 π (x – 60t)
⇒ y = 0,20 sin (0,40 πx – 24πt)
⇒ y = A sin (ωt ± 2πx/λ)

Dari persamaan umum kita peroleh
Panjang gelombang :
⇒ 2πx/λ = 0,4 πx
⇒ 2/λ = 0,4
⇒ λ =2/0,4
⇒ λ = 5 cm
Jadi, panjang gelombangnya merupakan 5 cm.

Frekuensi gelombang :
⇒ 2πt/T = 24πt
⇒ 2/T = 24
⇒ T = 2/24
⇒ T = 1/12
⇒ f = 12 Hz
Jadi, frekuensi gelombangnya merupakan 12 Hz.

Cepat rambat gelombang :
⇒ v = f.λ
⇒ v = 12 (5)
⇒ v = 60 cm/s
Jadi, cepat rambat gelombang merupakan 60 cm/s

Simpangan gelombang pada posisi x = 35/12 cm dan t = 1/24 sekon.
⇒ y = 0,20 sin 0,40 π (x – 60t)
⇒ y = 0,20 sin 0,40 π (35/12 – 60(1/24))
⇒ y = 0,20 sin 72o (35/12 – 5/2)
⇒ y = 0,20 sin (210o – 180o)
⇒ y = 0,20 sin 30o
⇒ y = 0,1 cm
Jadi, simpangannya pada posisi itu merupakan 0,1 cm.

Dengan demikian, opsi yang benar merupakan 1, 2, 3, dan 4.

Jawaban : E

Soal 4
Seutas tali yang panjangnya 8 m terdapat massa 1,04 gram. Tali digetarkan sesampai kemudian sebuah gelombang transversal menjalar dengan persamaan y = 0,03 sin (x + 30t), x dan y dalam meter dan t dalam detik. Maka tegangan tali tersebut merupakan …
A. 0,12 N
B. 0,24 N
C. 0,36 N
D. 0,60 N
E. 0,72 N

Pembahasan :
Dik : L = 8 m, m = 1,04 g, ω = 30, k = 1
y = 0,03 sin (x + 30t)
y = 0,03 sin (kx ωt)

Besar tegangan tali
⇒ F = ρ.v2
⇒ F = (m/L).(ω/k)2
⇒ F = (1,04 x 10-3/8).(30/1)2
⇒ F = (0,13 x 10-3).(900)
⇒ F = 117 x 10-3
⇒ F = 0,117 N
⇒ F = 0,12 N

Jawaban : A

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Teori Relativitas Khusus.

Soal 5
Pada gerak harmonik selalu ada perbandingan yang tetap antara …
(1) massa dan periode
(2) perpindahan dan kecepatan
(3) kecepatan dan percepatan
(4) perpindahan dan percepatan

Pembahasan :
Pada gerak harmonik, selalu ada perbandingan yang tetap antara perpindahan dan percepata. Hubungan antara perpindahan dan percepatan dirumuskan dengan a = -ω2.y

Jadi, opsi yang benar merupakan opsi 4.

Jawaban : D

Soal 6
Sebuah gelombang berjalan dari titik A ke B dengan kelajuan 5 m/s. Periode gelombang tersebut merupakan 0,4 s. Jika selisih fase antara A dan B merupakan 6/5 π, maka jarak AB merupakan …
A. 0,6 m
B. 0,8 m
C. 1,0 m
D. 1,2 m
E. 1,4 m

Baca Juga:   Pembahasan Sbmptn Fisika Energi Dan Daya Listrik

Pembahasan :
Dik : v = 5 m/s, T = 0,4 s, Δφ = 6/5 π

Berdasarkan rumus beda fase antara dua titik:
⇒ Δφ = 2π/vT (Δx)
⇒ 6/5 π = 2π/vT (Δx)
⇒ 6/5 = 2/(5.0,4) (Δx)
⇒ 6/5 = 2/2 (Δx)
⇒ 6/5 = Δx
⇒ Δx = 1,2 m

Jadi, jarak AB merupakan 1,2 m.

Jawaban : D

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Gelombang Bunyi – Efek Doppler.

Soal 7
Pada bandul simpel, tegangan tali maksimum terjadi ketika bandul mencapai simpangan terjauhnya.

SEBAB

Pada simpangan terjauh energi potensial bandul maksimum.

Pembahasan :
Perhatian gambar bandul mudah di bawah ini!

Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika wacana getara dan gelombang mencakup beberap s Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Getaran dan Gelombang

Pada titik terjauh, kecepatan sama dengan nol sesampai kemudian berlaku:
⇒ T – W cos θ = mv2/R
⇒ T – W cos θ = m(0)2/R
⇒ T – W cos θ = 0
⇒ T = W cos θ

Saat mencapai titik tertinggi atau titik terjauh, kecepatan bandul sama dengan nol sesampai kemudian energi kinetiknya juga nol lagikan energi potensialnya pada titik tertinggi merupakan energi potensial maksimum.

Tegangan tali maksimum berada pada titik terendah alasannya yaitu pada titik terendah kecepatannya juga maksimum sesampai kemudian berlaku:
⇒ T – W = mv2/R
⇒ T = W + mv2/R

Jadi, pernyataan salah namun alasan benar.

Jawaban : D

Soal 8
Seberkas gelombang tsunami yang terbentuk di bahari dalam arah penjalarannya membentuk sudut φ dengan garis pantai. Semakin akrab dengan pantai sudut φ ini akan bertambah besar.

SEBAB

Gelombang tsunami merupakan gelombang permukaan air laut. Semakin dangkal dasar bahari maka semakin kecil kecepatan gelombangnya, sesampai kemudian dalam penjalarannya menuju pantai gelombang ini dibiaskan mendekati garis normal, yaitu garis yang tegak lurus garis pantai.

Pembahasan :
Gelombang tsunami merupakan gelombang permukaan air bahari yang disebabkan oleh gangguan menyerupai pergeseran lempeng, gempa, longsor, acara vulkanik di dasar samudera, dan sebagainya.

Gelombang tsunami merambat dalam bentuk gelombang konsentris transversal membentuk sudut φ terhadap garis pantai dengan laju yang sangat besar dan arah menjauhi sentra gangguan.

Sudut φ dibuat oleh arah perambatan gelombang dengan bidang yang melalui garis pantai. Karena tempat pantai lebih dangkal, maka kecepatan gelombang tsunami akan semakin berkurang begitu mendekati pantai.

Baca Juga:   Model Soal Sbmptn Getaran & Gelombang

Penurunan laju gelombang tsunami tersebut berlangsung secara drastis kemudian gelombang ini dibiaskan mendekati garis normal sesampai kemudian mengakibatkan gelombang tsunami naik menjadi tingg.

Jadi, pernyataan benar alasan benar dan mengatakan alasannya yaitu akibat.

Jawaban : A


Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Bumi Antariksa – Hukum Keppler.

Soal 9
Perahu jangkar tampak naik turun dibawa oleh gelombang air laut. Waktu yang diharapkan untuk satu gelombang merupakan 4 detik, lagikan jarak dari puncak gelombang ke puncak gelombang berikutnya merupakan 25 m. Jika amplitudo gelombang 0,5 m, maka …
(1) Frekuensi gelombang air bahari merupakan 0,125 Hz
(2) Laju rambat gelombang merupakan 3,125 m/s
(3) Jarak yang ditempuh partikel air bahari π/2 m
(4) Laju maksimum partikel air bahari di permukaan merupakan π/4 m/s

Pembahasan :
Dik : T = 4 s, A = 0,5 m, λ = 25 m

Frekuensi gelombang
⇒ f = 1/T
⇒ f = 1/4
⇒ f = 0,25 Hz

Laju rambat gelombang
⇒ v = f .λ
⇒ v = 0,25 (25)
⇒ v = 6,25 m/s

Karena 1 dan 2 salah, maka sanggup dipastikan opsi yang benar merupakan opsi 4.
Laju maksimum partikel :
⇒ y = A sin ωt
⇒ v = A ω cos ω.t

Untuk laju maksimum, cos ωt = 1, sesampai kemudian:
⇒ v = A ω
⇒ v = A 2π/T
⇒ v = 0,5 2π/4
⇒ v = π/4 m/s

Jawaban : D

Soal 10
Persamaan gelombang transversal yang merambat sepanjang tali yang sangat panjang sanggup dinyatakan dengan persamaan y = 6 sin (0,02π x + 4π t) dengan y dan x dalam cm serta t dalam sekon. Ini berarti bahwa …
(1) Amplitudo gelombangnya 6 cm
(2) Panjang gelombangnya 1 m
(3) Frekuensi gelombang 2 Hz
(4) Penjalaran gelombang ke arah sumbu x-positif

Pembahasan :
Dik : A = 6 cm, ω = 4π, k = 0,02π

Arah rambat gelombang:
y = 6 sin (0,02π x + 4π t)
Karena tanda dalam sinus positif, maka gelombang menjalar ke arah kiri (sumbu x negatif).

Panjang gelombang
⇒ k = 0,02π
⇒ x/λ = 0,02π
⇒ λ = 1/0,02π cm

Frekuensi gelombang
⇒ ω = 4π
⇒ 2π.f = 4π
⇒ f = 2 Hz

Jadi, opsi yang benar merupakan 1 dan 3.

Jawaban : B