Latihan soal dan pembahasan | Gelombang Bunyi (PART 3)

Pada kesempatan kali ini, kita akan membahas latihan soal tentang gelombang bunyi, materi ini cukup panjang dengan banyak variasi soal, oleh sebab itu latihan soal gelombang tulis akan saya tulis dalam 3 bagian.Pada bagian ini kita akan membahas latihan soal sub bab resonansi pada pipa organa, intensitas bunyi, dan taraf intensitas bunyi, Untuk mempermudah dalam menganalisis soal tentang gelombang bunyi beberapa pengetahuan dasar yang perlu dipahami antara lain adalah : gambar gelombang transversal, persamaan gelombang bunyi, efek doppler, serta kemampuan matematika dasar seperti perkalian silang, trigonometri, bentuk pecahan. Jika masih kurang memahami, jangan khawatir karna dalam pembahasan latihan soal dinamika partikel ini menggunakan teknik – teknik yang mudah dipahami. Selamat menikmati

Soal nomor 24

Harmonik ketiga sebuah pipa yang tertutup salah satu ujungnya adalah 720 Hz. Jika cepat rambat bunyi adalah 288 m/s, panjang pipa adalah ....
A. 12,5 cm
B. 25 cm
C. 37,5 cm
D. 50 cm
E. 75 cm
Kunci jawaban: "D"

pembahasan soal nomor 24:

Berdasarkan soal dapat diketahui
f = 720 Hz
v = 288 m/s
karena pipa tertutup salah satu ujungnya, maka disebut dengan pipa organa tertutup.
L ... ?
Nada harmonik ketiga sama dengan nada atas ke dua dan Untuk menyelesaikan soal di atas kita dapat menggunakan dua cara yakni dengan menggunakan rumus langsung atau dengan menggunakan gambar
Menggunakan rumus
Rumus untuk pipa organa tertutup adalah

Menggunakan gambar
bentuk gelombang ini dapat digambarkan sebagai berikut

Kita dapat menentukan panjang gelombangnya dengan cara
v = λ . f
288 = λ 720
λ = 0,4 m
sehingga panjang pipa adalah
L = 5/4 λ
L = 5/4 . 0,4
L = 0,5 m
L = 50 cm

Tips :
Untuk menggambar pola gelombang pada pipa organa tertutup perlu diperhatikan bahwa resonansi pada nada dasar (harmonik pertama) terbentuk ketika gelombang terbentuk sebesar ¼ panjang gelombang (L = ¼ λ). setiap kenaikan setengah gelombang ( ½ λ) resonansi selanjutnya akan terjadi.
f0 → L = ¼ λ
f1 → L = ¾ λ
f2 → L = 5/4 λ
f3 → L = 7/4 λ
dst.

Soal nomor 25

Sebuah pipa organa tertutup yang panjangnya 1 m menghasilkan dua frekuensi nada atas yang berturut – turut adalah 410 Hz dan 574 Hz. Cepat rambat bunyi di udara adalah .....
A. 300 m/s
B. 315 m/s
C. 320 m/s
D. 328 m/s
E. 340 m/s
Kunci jawaban: "D"

pembahasan soal nomor 25:

Berdasarkan soal dapat diketahui
L = 1 m
f_n = 410 Hz
f_n+1 = 574 Hz
v ... ?
telah dijelaskan pada soal nomor 24 bahwa selisih antara nada atas adalah ½ λ (L = ½ λ)= atau λ = 2L), sehingga kita dapat menuliskan

Soal nomor 26

Frekuensi nada atas kedua sebuah pipa organa terbuka sama dengan frekuensi nada atas pertama sebuah pipa organa tertutup yang ditiup bergantian pada suhu sama. perbandingan panjang pipa organa terbuka dengan panjang pipa organa tertutup adalah ....
A. 4 : 1
B. 2 : 1
C. 1 : 4
D. 1 : 2
E. 1 : 3
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 26:

Berdasarkan soal dapat diketahui
f_2B = f_1T
f_2B : frekuensi nada atas kedua pipa organa terbuka
f_1T : frekuensi nada atas pertama pipa organa tertutup
L_B : L_T ... ?

Soal nomor 27

Pada suatu hari ketika cepat rambat bunyi sebesar 345 m/s. frekuensi dasar suatu pipa organa yang tertutup salah satu ujungnya adalah 220 Hz. Jika nada atas kedua pipa organa tertutup ini panjang gelombangnya sama dengan nada atas ketiga suatu pipa organa yang terbuka kedua ujungnya, maka panjang pipa organa terbuka itu adalah ....
A. 37 cm
B. 43 cm
C. 63 cm
D. 75 cm
E. 87 cm
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 27:

Berdasarkan soal dapat diketahui
v = 345 m/s
f_0T = 220 Hz
λ_2T = λ_3B
keterangan :
f_0T : frekuensi nada dasar pipa organa tertutup
λ_2T : panjang gelombang nada atas ke dua pipa organa tertutup
λ_3B : panjang gelombang nada atas ke tiga pipa organa terbuka
Pipa organa tertutup
Perbandingan frekuensi resonansi pada pipa organa tertutup berlaku
f₀ : f₁ : f₂ : f₃ = 1 : 3 : 5 : 7
jadi frekuensi nada atas kedua pada pipa organa tertutup dapat ditentukan dengan perbandingan
f₀ : f₂ = 1 : 5
220 : f₂ = 1 : 5
f_2T = 1100 Hz
panjang gelombang saat terjadi nada atas kedua pada pipa organa tertutup adalah
λ_2T = v/f_2T
λ_2T = 345/1100 m
Pipa organa terbuka
nada atas kedua pipa organa tertutup ini panjang gelombangnya sama dengan nada atas ketiga suatu pipa organa yang terbuka kedua ujungnya, secara matematis dapat ditulis

Soal nomor 28

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 menghasilkan ....
A. nada dasar
B. nada atas pertama
C. nada atas kedua
D. nada atas ketiga
E. nada atas keempat
Kunci jawaban: "D"

pembahasan soal nomor 28:

Berdasarkan soal dapat diketahui
L_B = 25 cm = 0,25 m
L_D = 150 cm = 1,5 m
v_u = 340 m/s
v_D = 510 m/s
n_D ...? (frekuensi nada pada dawai)
frekuensi nada dasar pada dawai sama dengan frekuensi nada atas ke n pada pipa organa terbuka, sehingga secara matematis dapat ditulis
f_0D> = f_nB

jadi pada saat itu frekuensi nada dasar pada pipa organa terbuka sama dengan frekuensi nada atas ke tiga pada dawai

Soal nomor 29

Nada atas pertama pipa organa terbuka yang panjangnya 40 cm beresonansi dengan pipa organa tertutup. Jika pada saat beresonansi jumlah simpul pada kedua pipa sama, maka panjang pipa organa tertutup adalah ... cm
A. 20
B. 30
C. 40
D. 50
E. 60
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 29:

Berdasarkan soal dapat diketahui
L_B = 40 cm
L_T .... ? (saat terbentuk simpul yang sama diantara kedua pipa)
Jumlah simpul sama antara kedua pipa terjadi ketika kedua pipa sama – sama terjadi frekuensi nada atas pertama (n = 1) , seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Berdasarkan gambar di atas, terlihat baik pada pipa organa tertutup maupun pada pipa organa terbuka sama – sama terbentuk dua simpul. Sehingga secara matematis dapat ditulis persamaannya sebagai berikut

Soal nomor 30

Perhatikan gambar di bawah

A dan B merupakan sumber bunyi yang memancar ke segala arah. Energi bunyi yang dipancarkan A dan B masing – masing 1,2 W dan 0,3 W. Agar intensitas bunyi yang diterima C dari A dan B sama besarnya maka C terletak ....

gambar 30a
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 30:

Berdasarkan soal dapat diketahui
E_A = 1,2 W
E_B = 0,3 W
I_A = I_C
Kita misalkan
r_A = x cm
r_B = (12 – x) cm
letak C ... ?

Sehingga
I_A = I_C

jadi jarak titik C adalah 8 cm dari A dan 4 cm dari B

Soal nomor 31

Bunyi sebuah mesin menghasilkan taraf intensitas sebesar 30 dB. Jika intensitas ambang bunyi 10^-12 W/m² maka bunyi 2 mesin sejenis yang sedang bekerja bersamaan menghasilkan intensitas bunyi sebesar ....
A. 5 x 10^-9 w/m²
B. 2 x 10^-9 w/m²
C. 1 x 10^-9 w/m²
D. 5 x 10^-10 w/m²
E. 2 x 10^-10 w/m²
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 31:

Berdasarkan soal dapat diketahui
TI = 30 dB (satu mesin)
I0 = 10^-12 W/m²
I₂... ? (dua mesin)
Untuk dua mesin yang digunakan secara bersamaan taraf intensitas bunyi yang terdengar dapat dirumuskan sebagai berikut

Soal nomor 32

Pesawat terbang saat terbang dapat menghasilkan bunyi dengan daya 32π x 10⁸ W. Apabila ada 10 pesawat terbang sejenis terbang bersamaan, tingkat intensitas bunyi yang didengar oleh pengamat pada jarak 4 km dari pesawat tersebut adalah .... (anggap intensitas ambang pendengaran telinga normal adalah 10^-12 W/m²)
A. 140 dB
B. 130 dB
C. 120 dB
D. 110 dB
E. 100 dB
Kunci jawaban: "E"

pembahasan soal nomor 32:

Berdasarkan soal dapat diketahui
P = 32π x 10⁸ W
n = 10
r = 4 km = 4 . 10³ m
I0 = 10^-12 W/m²
I_r .... ?
Intensitas 1 pesawat terbang

Taraf Intensitas 1 pesawat terbang

Taraf Intensitas 10 pesawat terbang

Soal nomor 33

Bila taraf intensitas percakapan adalah 60 dB dan bunyi halilintar 100 dB. Besar kelipatan intensitas suara halilintar terhadap suara percakapan adalah n, dengan n adalah .....
A. 100
B. 400
C. 1000
D. 4000
E. 10.000
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 33:

Berdasarkan soal dapat diketahui
TI_P = 60 dB
TI_H = 100 dB
I_H/I_P ... ?
Intensitas Halilintar (I_H)

Intensitas Percakapan (IP)

Perbandingan intensitas halilintar dengan percakapan

Soal nomor 34

Taraf intensitas bunyi sebuah mesin rata – rata 50 dB. Apabila 100 mesin dihidupkan bersama maka taraf intensitasnya ....
A. 20 dB
B. 50 dB
C. 70 dB
D. 75 dB
E. 150 dB
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 34:

Berdasarkan soal dapat diketahui
TI₁ = 50 dB
n = 100 = 10²
TI₂ ... ?
TI₂ = TI₁ + 10 log n
TI₂ = 50 + 10 log 10²
TI₂ = 50 + 20
TI2 = 70 dB

Jurus jitu :
Untuk kelipatan 10 benda identik, maka penambahan taraf intensitasnya adalah 10 dB. Misalkan sebuah mesin memiliki taraf intensitas 10 dB, jika sejumlah mesin identik dinyalakan bersamaan maka taraf intensitasnya menjadi
n = 10 → TI₂ = 10 + 10 = 20 dB
n = 100 → TI₂ = 10 + 20 = 30 dB
n = 1000 → TI₂ = 10 + 30 = 40 dB
n = 10000 → TI₂ = 10 + 40 = 50 dB
dst

Soal nomor 35

Tingkat intensitas seratus mesin identik di pabrik tekstil yang dioperasikan serentak adalah 80 dB. Jika taraf intensitas bunyi sejumlah mesin lain yang identik adalah 90 dB. Jumlah mesin yang digunakan pada saat itu adalah ....
A. 1.000 buah
B. 100 buah
C. 80 buah
D. 50 buah
E. 10 Buah
Kunci jawaban: "A"

pembahasan soal nomor 35:

Berdasarkan soal dapat ditulis
n₂ = 100 → TI₂ = 80 dB
TI₃ = 90 dB → n₃ = ... ?
Dengan menggunakan “jurus jitu” yang telah dijelaskan pada soal nomor 34, kita dapat mengetahui adanya penambahan taraf intensitas 10 dB sehingga jumlah mesin meningkat 10 kali. Sehingga mesin yang awalnya 100 buah (dengan TI 80 dB) agar taraf intensitasnya menjadi 90 dB, maka jumlah mesinnya meningkat 10 kali yakni menjadi 1000 buah mesin. Konsep di atas dapat dibuktikan dengan persamaan matematis sebagai berikut
Menentukan taraf intensitas satu mesin
TI₂ = TI₁ + 10 log n₂
80 = TI₁ + 10 log 100
80 = TI₁ + 20
TI₁ = 60 dB
Jadi untuk satu mesin taraf intensitasnya sebesar 60 dB
Menentukan jumlah mesin
TI₃ = TI₁ + 10 log n₃
90 = 60 + 10 log nn₃
30 = 10 log nn₃
10 log 10³ = 10 log nn₃
n₃ = 10³ = 1000 buah

Soal nomor 36

Pada jarak 3 m dari sumber ledakan terdengar bunyi dengan taraf intensitas 50 dB. Pada jarak 30 m dari sumber ledakan bunyi itu terdengar dengan taraf intensitas ... dB
A. 5
B. 20
C. 30
D. 35
E. 45
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 36:

Berdasarkan soal dapat diketahui
r₁ = 3 m → TI₁ = 50 dB
r₂ = 30 m → TI₂ = ... ?
untuk perubahan jarak, persamaan taraf intensitasnya menjadi

demikian latihan soal dan pembahasan untuk materi gelombang bunyi untuk mata pelajaran fisika kelas 11 part 3. semoga dapat memberikan manfaat bagi para pembaca sekalian, jika ada pertanyaan, saran, dan kritik bisa di sampaikan di kolom komentar di bawah ini.

Latihan soal dan pembahasan gelombang bunyi : PART 1 | PART 2

Sub Materi Gelombang Bunyi

Cepat Rambat Bunyi | Intensitas dan Taraf Intensitas Bunyi | Bunyi pada Dawai dan Pipa Organa | Efek Doppler pada Gelombang Bunyi