A. SKILL-SKILL UNTUK GELOMBANG DAN BUNYI Soal Sehubungan dengan Skill No Soal - Skil GELOMBANG BUNYI

(1)

1

GELOMBANG DAN BUNYI

A. SKILL-SKILL UNTUK GELOMBANG DAN BUNYI

Soal Sehubungan dengan

Skill No Soal

Besaran-besaran gelombang

 Memvisualisasikan soal dan mengidentifikasi besaran fisika yang diketahui dan ditanya

 Mampu mendefinisikan besaran-besaran dasar gelombang, yakni:

- Periode (T) yaitu waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang

- Frekuensi (f) yaitu banyak gelombang yang ditempuh dalam satu sekon

- Panjang gelombang (λ) adalah jarak yang ditempuh gelombang dalam waktu satu periode - Cepat rambat gelombang (v)

yaitu jarak yang ditempuh gelombang per satuan waktu.  Mampu menentukan hubungan

besaran dasar gelombang.:

f vT

T v T

f  1,    ,  

1 Gelombang air laut mendekati mercusuar dengan cepat rambat 7 m/s. Jarak antara dua dasar gelombang yang berdekatan 5 m. Tentukan:

(a). Frekuensi

(2)

2 Gelombang Berjalan  Memvisualisasikan soal dan

mengidentifikasi besaran fisika yang diketahui dan ditanya

 Mengerti persamaan umum gelombang berjalan, yaitu:



t kx



A

y sin  

Dengan A adalah amplitudo yaitu simpangan maksimum

- Tanda positif pada A jika titik asal pertama kali bergerak ke atas, dan tanda negatif pada A jika titik asal pertama kalinya bergerak ke bawah.

- Tanda negatif dalam sinus, untuk gelombang yang merambat ke kanan, dan tanda positif dalam sinus, untuk gelombang yang merambat ke kiri.

Memahami kecepatan dan percepatan partikel pada tali yang bergetar yakni;

- Kecepatan, dt dy v

- Percepatan, dt dv a

Untuk gelombang sinusoida, kecepatan maksimum dan percepatan maksimum dinyatakan dengan:

1 Sebuah gelombang berjalan meiliki persamaan



t x



y0,02sin 50  dengan x dan y dalam m dan t dalam sekon. Tentukan (a) arah perambatan gelombang (b) frekuensi gelombang (c) panjang gelombang (d) cepat rambat gelombang. (e) beda fase antara dua titik yang berjarak (i) 25 m (ii) 50 m.

2 Salah satu ujung seutas kawat digetarkan harmonik oleh tangkai penggetar dengan frekuensi 5Hz dan amplitudo 16cm, sehingga getaran tersebut merambat ke kanan sepanjang kawat dengan cepat rambat 20 m/s. Tentukan:

a. persamaan umum simpangan gelombang berjalan, b. kecepatan dan percepatan partikel di titik x =38,5

m ketika ujung kawat telah bergetar 1,5 s, c. kecepatan dan percepatan maksimum dari

sembarang partikel sepanjang kawat,

d. sudut fase dan fase gelombang di titik x = 38,5 m ketika ujung kawat telah bergetar 1,5 sekon, e. beda fase antara dua partikel yang terpisah pada

(3)

3 A

v_m

A am

2





Memahami sudut fase dan beda fase pada gelombang berjalan, dimana: - Sudut fase pada suatu titik,

   

   

 

 



 x

T t kx

t

p 2

- Fase pada suatu titik,



 x

T t

p  

- Beda fase antara dua titik, misalkan A dan B,

   

 

     

 

  

 

 B xA

T t x

T t

Gelombang Stasioner  Memvisualisasikan soal dan mengidentifikasi besaran fisika yang diketahui dan ditanya

 Memahami bahwa gelombang stasioner terbentuk dari superposisi dua buah gelombang. Misalkan dua gelombang y1 dan y2 bersuperposisi, akan menghasilkan gelombang resultan, yR = y1 + y2.  Memahami persamaan gelombang

stasioner pada ujung terikat, yakni:

1 Dua gelombang sinus berjalan dalam arah yang

berlawanan. Keduanya berinterferensi menghasilkan suatu gelombang stasioner yang dinyatakan dengan persamaan



x



t

(4)

4 kx

A A

t A

y

t kx A y

s s

sin 2 dengan

cos cos sin 2

  

 

 Mampu menentukan letak titik simpul dan titik perut untuk gelombang stasioner pada ujung terikat, yaitu:

- Letak simpul dari ujung terikat merupakan kelipatan genap dari seperempat panjang gelombang

0,1,2.. n

, 4 2

1  





nx X_n

- Letak perut dari ujung terikat merupakan kelipatan ganjil dari seperempat panjang gelombang.

0,1,2.. n

, 4 ) 1 2 (

1   





n X_n

 Memahami persamaan gelombang stasioner pada ujung bebas, yakni:

kx A A

t A y

t kx A y

s s

cos 2 dengan

sin sin cos 2

  

 

 Mampu menentukan letak titik simpul dan titik perut untuk

2 Jika jarak antara simpul dan perut yang berdekatan adalah 8 cm, berapakah:

(a). Panjang gelombang

(5)

5 gelombang stasioner pada ujung bebas, yaitu

- Letak simpul dari ujung terikat merupakan kelipatan ganjil dari seperempat panjang gelombang

0,1,2.. n

, 4 ) 1 2 (

1   





n Xn

- Letak perut dari ujung terikat merupakan kelipatan genap dari seperempat panjang gelombang.

0,1,2.. n

, 4 2

1  





nx X_n

Cepat Rambat Gelombang Transversal dalam Dawai

 Mampu menentukan cepat rambat gelombang transversal dalam dawai, dimana:

      

l m F v

dengan F = gaya tegangan dawai, m = massa dawai, l = panjang dawai.  Menerapkan persamaan gerak

gelombang x = v. t

1 Seutas kawat mempunyai massa 0,3 kg dan panjang 6 m. Tegangan diberikan pada kawat dengan menggantung beban 2kg di ujung kawat (lihat gambar).

Tentukanlah:

(a) cepat rambat gelombang sepanjang kawat. (b) Waktu yang diperlukan gelombang untuk

merambat melalui kawat yang terentang horizontal dari ujung yang satu ke ujung lainnya.

6 m

1 m

(6)

6 Cepat Rambat

Gelombang Bunyi

 Mampu menentukan cepat rambat gelombang bunyi, dimana:

- Cepat rambat bunyi dalam zat padat,



E

v , dengan E = modulus Young, dan ρ = massa jenis - Cepat rambat bunyi dalam zat

cair,



B

v , dengan B = modulus Bulk, dan ρ = massa jenis - Cepat rambat bunyi dalam gas

M RT

v  , dengan γ = konstanta Laplace, R = tetapan gas umum, T = temperatur mutlak, M = massa molekul relatif.

1 Cepat rambat bunyi dalam suatu zat cair 1.200 m/s. Bila kerapatan zat cair 0,7 g/cm3, berapakah modulus bulk zat cair tersebut?

Sumber bunyi  Senar sebagai

sumber bunyi

 Mampu menentukan frekuensi alami yang dihasilkan senar, yakni:

- Frekuensi ke-n adalah,

1 Seutas kawat baja yang massanya 5 g dan panjang 1 meter diberi tegangan 968 N. Tentukan:

(a) cepat rambat gelombang transversal sepanjang kawat

(7)

7



F L n L v n f_n

2

2 

 , dengan μ

= massa persatuan panjang. n = 1, 2, 3, ....

Atau, f_n nf₁

- Jumlah perut (p) dan jumlah simpul (s) memenuhi hubungan:

 

s p1

Sumber bunyi  Pipa Organa

sebagai sumber bunyi

 Mampu menentukan frekuensi alami pipa organa terbuka, yakni - Frekuensi ke-n diberikan oleh:

L v n f_n

2 ) 1

( 

 , n = 0,1,2,3,.... - Perbandingan frekuensi-frekuensi

yang dihasilkan pipa organa terbuka adalah:

... : 3 : 2 : 1 ... : :

: ₁ ₂

0 f f 

f

- Panjang pipa,







2 1 1 

 n

l , n = 0,1,2,3,....

1 Frekuensi nada atas pertama suatu pipa organa terbuka adalah 500 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s, hitunglah:

(8)

8

 

p s1

2 1  

 



n p

n s

 Mampu menentukan frekuensi alami pipa organa tertutup, yakni - Frekuensi ke-n diberikan oleh:

L v n fn

4 ) 1 2

( 

 , n = 0,1,2,3,.... - Panjang pipa,







4 1 1 2 

 n

l , n = 0,1,2,3,....

- Perbandingan frekuensi-frekuensi yang dihasilkan pipa organa tertutup adalah:

... : 5 : 3 : 1 ... : :

: ₁ ₂

0 f f 

f

 

p sn1

2 Frekuensi nada dasar pipa organa tertutup beresonansi dengan frekuensi nada dasar pipa organa terbuka yang panjangnya 70 cm. Berapa panjang pipa organa tertutup.

Energi Gelombang  Memvisualisasikan soal dan mengidentifikasi besaran fisika yang diketahui dan ditanya

 Memformulasikan energi total yang dipindahkan gelombang yaitu:

2 2 2 2

2 2

1

A mf kA

E  

 Memahami intensitas gelombang,

1 Sebuah sumber mengirim gelombang bunyi dengan daya keluaran 80 W. Anggap sumber bunyi adalah titik.

(a) tentukan intensitas bunyi pada jarak 3 m dari sumber. (b) Tentukan jarak tempat yang intensitas bunyinya

(9)

9 dimana;

- Intensitas, ₂

4 r P A P I

  

- Intensitas berbanding terbalik dengan jarak kuadrat, ₂

2 2 1

1 2

r r I I



 Memahami taraf intensitas gelombang bunyi, yakni:

0 log 10

I I TI

dengan I0 = 10-12 Wm-2

- Bila diketahui taraf intensitas pada jarak r1 dari sumber

bunyi adalah TI1, maka taraf

intensitas pada jarak r2 dari

sumber bunyi adalah:

2 1 1

2 20log

r r TI

TI  

- Bila diketahui taraf intensitas yang dihasilkan 1 buah sumber bunyi adalah TI1, maka taraf

intensitas yang dihasilkan oleh n buah sumber bunyi identik adalah:

n TI

TI₂  ₁10log

2 Taraf intensitas bunyi satu buah sirine adalah 100 dB. Tentukan taraf intensitas bunyi 25 sirine yang dibunyikan secara serentak.

Pelayangan Gelombang Bunyi

(10)

10  Memahami terjadinya pelayangan

bunyi yaitu bila dua gelombang bunyi dengan amplitudo sama tetapi berbeda sedikit frekuensinya dibunyikan bersamaan.

- 1 layangan = bunyi keras – lemah – keras yang berurutan, atau

- 1 layangan = bunyi lemah – keras – lemah yang berurutan - Frekuensi layangan atau

jumlah pelayangan tiap sekon dinyatakan dengan,

2

1 f

f fL  

Efek Doppler  Memvisualisasikan soal dan mengidentifikasi besaran fisika yang diketahui dan ditanya

 Memahami bahwa efek doppler merupakan peristiwa berbedanya frekuensi yang didengar pengamat (pendengar), akibat gerak relatif sumber bunyi dan pendengar. Dimana;

- Hubungan frekuensi pendengar dengan frekuensi

sumber adalah:







s



s

p p

v v

f v

v f

  

- Bila sumber atau pendengar

(11)

11 diam, maka vs= 0 , atau vp= 0

- Bila sumber mendekati pengamat, maka vs bertanda

negatif, bila pendengar mendekati sumber, maka vp

bertanda positif , atau sebaliknya.

- Bila ada angin yang bertiup dengan kecepatan va, maka

hubungan frekuensi pendengar dengan frekuensi sumber adalah:

 Bila angin searah gerak sumber ke pendengar:









s

s a

p a

p f

v v v

v v v f

 

  

 Bila angin berlawanan arah gerak sumber ke pendengar:









s

s a

p a

p f

v v v

v v v f

 

  

2 Sebuah sumber bunyi yang memiliki frekuensi 500 Hz bergerak dengan kecepatan 15 m/s mendekati seorang pengamat yang diam. Berapakah frekuensi yang didengar pengamat, jika:

a. tidak ada angin

b. angin berhembus searah gerak sumber bunyi dengan kecepatan 5 m/s.

(12)

12 B. PENYELESAIAN SOAL-SOAL GELOMBANG DAN BUNYI

Besaran-besaran gelombang

1. Gelombang air laut mendekati mercusuar dengan cepat rambat 7 m/s. Jarak antara dua dasar gelombang yang berdekatan 5 m. Tentukan:

(a). Frekuensi

(b). Periode gelombang

Penyelesaian: Inti Permasalahan

Gelombang air laut mendekati mercusuar dengan cepat rambat 7 m/s dan jarak antara dua dasar gelombang yang berdekatan 5 m

Tentukan: (a). Frekuensi

(b). Periode gelombang Pendekatan

Menggunakan persamaan besaran gelombang. Situasi Fisika

Target kuantitas

a). T = ....? b). f = ....?

Hubungan kuantitatif

 f vT

T v T

f  1,    ,  

Rencana Solusi a). frekuensi,



v f 

b). periode, f T  1

Satuan:

s f T

Hz s m

s m f

 

  

1

1 /

Solusi

a). frekuensi, Hz

m s m v

f 1,4

5 / 7

 





b). periode, s

Hz f

T 0,7

4 , 1

1 1

 



λ

v v = 7 m/s

(13)

13 Evaluasi Jawaban

Jawaban tepat sesuai dengan satuan dan persamaan yang digunakan. Jawaban lengkap karena semua pertanyaan sudah dijawab.

Gelombang Berjalan

1. Sebuah gelombang berjalan meiliki persamaan



t x



y0,02sin 50  dengan x dan y dalam m dan t dalam sekon. Tentukan (a) arah perambatan gelombang (b) frekuensi gelombang (c) panjang gelombang (d) cepat rambat gelombang. (e) beda fase antara dua titik yang berjarak (i) 25 m (ii) 50 m.

Gelombang berjalan meiliki persamaan y0,02sin



50tx



Tentukan:

(a). arah perambatan gelombang (b). frekuensi gelombang (c). panjang gelombang (d). cepat rambat gelombang

(e). beda fase antara dua titik yang berjarak (i) 25 m, dan (ii) 50 m

Pendekatan

Menggunakan persamaan gelombang berjalan. Situasi Fisika



t x



y0,02sin 50 

x dan y dalam m, t dalam s

Target kuantitas

a). arah perambatan = ....? b). f = ....?

c). λ = ....? d). v = ....? e). Δφ = ...?

 Persamaan umum gelombang berjalan



t kx



A

y sin  

 Beda fase antara dua titik, A dan B

   

 

     

 

  

 

 B xA

T t x

T t

Rencana Solusi

Berdasarkan persamaan gelombang,y0,02sin



50tx



Diperoleh;

A = 0,02 m, ω = 50π, k =π

a). Tanda negatif dalam sinus, untuk gelombang yang merambat ke kanan, dan tanda positif dalam sinus, untuk gelombang yang merambat ke kiri

b). frekuensi,

  2 

(14)

14 c). panjang gelombang,

k

Satuan:

 Hz

Solusi

a). Berdasarkan persamaan gelombang,



t x



y0,02sin 50  . Tanda positif dalam sinus, untuk gelombang yang merambat ke kiri

b). frekuensi, f 25Hz

c). panjang gelombang, m

k 2

Evaluasi Jawaban

2. Salah satu ujung seutas kawat digetarkan harmonik oleh tangkai penggetar dengan frekuensi 5Hz dan amplitudo 16cm, sehingga getaran tersebut merambat ke kanan sepanjang kawat dengan cepat rambat 20 m/s. Tentukan: a. persamaan umum simpangan gelombang berjalan, b. kecepatan dan percepatan partikel di titik x =38,5 m

ketika ujung kawat telah bergetar 1,5 s,

c. kecepatan dan percepatan maksimum dari sembarang partikel sepanjang kawat,

d. sudut fase dan fase gelombang di titik x = 38,5 m ketika ujung kawat telah bergetar 1,5 sekon,

e. beda fase antara dua partikel yang terpisah pada jarak 1,5 m.

satu ujung seutas kawat digetarkan dengan frekuensi 5Hz dan amplitudo 16cm, sehingga getaran tersebut merambat ke kanan sepanjang kawat dengan cepat rambat 20 m/s

Tentukan:

a. persamaan umum simpangan gelombang berjalan, b. kecepatan dan percepatan partikel di titik x =38,5 m

(15)

15 c. kecepatan dan percepatan maksimum dari sembarang

partikel sepanjang kawat,

d. sudut fase dan fase gelombang di titik x = 38,5 m ketika ujung kawat telah bergetar 1,5 sekon,

e. beda fase antara dua partikel yang terpisah pada jarak 1,5 m.

Pendekatan

Menggunakan persamaan gelombang berjalan. Situasi Fisika

f = 5 Hz, A = 16 cm, v = 20 m/s gelombang merambat ke kanan

Target kuantitas a). y = ....?

b). v dan a = ....?di titik x =38,5 cm dan t = 1,5 s c). vm dan am = ....?

d). θ dan φ = ....? di titik x =38,5 cm dan t = 1,5 s

e). Δφ = ...?Δx = 1,5 m

 Persamaan umum gelombang berjalan



t kx



A

y sin  

 Kecepatan dt

Rencana Solusi

a). persamaan umum gelombang berjalan,



t kx



Satuan:

(16)

16 Solusi

a). persamaan umum gelombang berjalan,



t kx



Sehingga,



t x



Gelombang Stasioner

1. Dua gelombang sinus berjalan dalam arah yang berlawanan. Keduanya berinterferensi menghasilkan suatu gelombang stasioner yang dinyatakan dengan persamaan



x



t

y2,5sin 0,6 cos300 , dengan x dalam meter dan t dalam sekon. Tentukan amplitudo, panjang gelombang, frekuensi, dan cepat rambat gelombang sinus tersebut?

(17)

17 Dua gelombang sinus berjalan menghasilkan gelombang

stasioner yang dinyatakan dengan persamaan



x



t

y2,5sin 0,6 cos300 Tentukan:

amplitudo, panjang gelombang, frekuensi, dan cepat rambat gelombang sinus tersebut

Pendekatan

Menggunakan persamaan gelombang stasioner Situasi Fisika



x



t

y2,5sin 0,6 cos300 Target kuantitas A = ....?

λ = ....? f = ...? v = ...?

Persamaan gelombang stasioner; t

kx A

y2 sin cos

Rencana Solusi

Dari persamaan gelombang stasioner



x



t

y2,5sin 0,6 cos300 , diperoleh; 2A = 2,5 m

k = 0,6 m-1

ω = 300 rad/s

 Amplitudo , A

 Panjang gelombang, k

 2  Frekuensi,

  2 

f

 Cepat rambat, vf Satuan:

A = m

λ = m

f = Hz v = m/s Solusi

 Amplitudo, 2A = 2,5 m A = 1,25 m

 Panjang gelombang, m

m

k 

 

 3,33

6 , 0

2 2

1  

 _

 Frekuensi, f rad s Hz

 



 150

2 / 300

2  



 Cepat rambat, v f



3,33 m



150Hz499,5m/s

  

  



  

(18)

18 2. Jika jarak antara simpul dan perut yang berdekatan adalah 8

cm, berapakah:

(a). Panjang gelombang

(b). Frekuensi gelombang? (Cepat rambat gelombang adalah 320 m/s)

jarak antara simpul dan perut yang berdekatan adalah 8 cm. Tentukan:

(a). Panjang gelombang

(b). Frekuensi gelombang? (Cepat rambat gelombang adalah 320 m/s)

Pendekatan

Menggunakan persamaan gelombang stasioner Situasi Fisika

Jarak titik simpul dan perut berdekatan, ΔX = 8 cm

Target kuantitas a). λ = ....?

b). f = ....? bila v = 320 m/s Hubungan kuantitatif

- Letak simpul dari ujung terikat merupakan kelipatan genap dari seperempat panjang gelombang

0,1,2.. ganjil dari seperempat panjang gelombang.

0,1,2..

Rencana Solusi

 Letak simpul , n 0,1,2..

a). Jarak titik simpul dan perut berdekatan,

ΔX = b). Frekuensi,



v f 

Satuan:

ΔX = m f = Hz v = m/s Solusi

a). Panjang gelombang X

 4

 = 4 (0,08 m ) = 0,32 m

b). Frekuensi, Hz

(19)

19 Evaluasi Jawaban

Cepat Rambat Gelombang Transversal dalam Dawai

1. Seutas kawat mempunyai massa 0,3 kg dan panjang 6 m. Tegangan diberikan pada kawat dengan menggantung beban 2kg di ujung kawat (lihat gambar).

Tentukanlah:

a.cepat rambat gelombang sepanjang kawat.

b.Waktu yang diperlukan gelombang untuk merambat melalui kawat yang terentang horizontal dari ujung yang satu ke ujung lainnya.

Kawat bermassa 0,3 kg dan panjang 6 m, di beri tegangan dengan menggantung beban 2kg di ujung kawat, seperti gambar.

Tentukan:

a. cepat rambat gelombang sepanjang kawat.

b. waktu yang diperlukan gelombang untuk merambat

Pendekatan

Menggunakan persamaan cepat rambat gelombang transversal dalam dawai.

Situasi Fisika

l = 6 m m = 0,3 kg M = 2 kg F = M g

Target kuantitas a). v = ....? b). t = ....?

- cepat rambat gelombang transversal dalam dawai,

      

l m F v

- x = v.t 6 m

1 m

2 kg

6 m

1 m

(20)

20 Rencana Solusi

 Gaya tegangan kawat, F Mg

a. Cepat rambat gelombang transversal dalam dawai,



b. waktu yang diperlukan gelombang untuk merambat sepanjang kawat horizontal,

v l t

Satuan: v = m/s t = s Solusi

a). Cepat rambat gelombang transversal dalam dawai, s

b. waktu yang diperlukan gelombang untuk merambat sepanjang kawat horizontal,

s

Cepat Rambat Gelombang Bunyi

1. Cepat rambat bunyi dalam suatu zat cair 1.200 m/s. Bila kerapatan zat cair 0,7 g/cm3, berapakah modulus bulk zat cair tersebut?

Cepat rambat bunyi dalam suatu zat cair 1.200 m/s. Bila kerapatan zat cair 0,7 g/cm3

Tentukan:

modulus bulk zat cair Pendekatan

Menggunakan persamaan cepat rambat gelombang bunyi Situasi Fisika

v = 1200 m/s

ρ = 0,7 g/cm3

= 700 kg/m3 Target kuantitas B = ....?

(21)

21 Persamaan cepat rambat gelombang bunyi dalam zar cair,



B v

Rencana Solusi

2

v B B

v 

  



Satuan:

ρ = kg/m3 v = m/s

2 2

3

m N s

m m

kg

B  

           

Solusi









2 9

2 3

2

/ 1,01x10

/ 1200 700kg/m

m N

s m v

B

 



Jawaban tepat sesuai dengan satuan dan persamaan yang digunakan. Jawaban lengkap karena semua pertanyaan sudah dijawab

Senar sebagai sumber bunyi

1. Seutas kawat baja yang massanya 5 g dan panjang 1 meter diberi tegangan 968 N. Tentukan:

a). cepat rambat gelombang transversal sepanjang kawat b). panjang gelombang dan frekuensi nada dasarnya. c). frekuensi nada atas pertama dan kedua.

Seutas kawat baja yang massanya 5 g dan panjang 1 meter diberi tegangan 968 N

Tentukan:

a). cepat rambat gelombang transversal sepanjang kawat b). panjang gelombang dan frekuensi nada dasarnya. c). frekuensi nada atas pertama dan kedua

Pendekatan

Menggunakan konsep senar sebagai sumber bunyi Situasi Fisika

m = 5 g l = 1 m F = 968 N

(22)

22 c). f2 dan f3

Hubungan kuantitatif - Frekuensi ke-n adalah,



F L n L v n f_n

2

2 

 , n = 1, 2, 3, .... - Panjang gelombang nada dasar, ₁ 2L - Frekuensi di atas nada dasar, f1

1

nf f_n 

Rencana Solusi

Massa persatuan panjang kawat, m kg x m

kg x L m

/ 10 5 1

10

5 3 _ ₃

  

a). cepat rambat bunyi,



F v

b). Panjang gelombang nada dasar, ₁2L frekuensi nada dasar,

L v f

2 1 

c). frekuensi nada atas pertama, f₂ 2f₁ frekuensi nada atas kedua, f₃ 3f₁ Satuan:

v = m/s L = m f = Hz

Solusi

a). 440m/s

/ 10 5

968

3 



 _

m kg x

N F

v



b). ₁2L= 2(1 m) = 2 m Hz L

v

f 220

2(1m) m/s 440 2

1  

c). f₂ 2f₁= 2(220Hz) = 440 Hz

1 3 3f

f  = 3(220Hz) = 660 Hz Evaluasi Jawaban

Pipa Organa sebagai sumber bunyi

1. Frekuensi nada atas pertama suatu pipa organa terbuka adalah 500 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s, hitunglah:

a). frekuensi nada dasar b). frekuensi nada atas kedua

(23)

23 Frekuensi nada atas pertama suatu pipa organa terbuka adalah 500 Hz, dan cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s, Tentukan:

a). frekuensi nada dasar b). frekuensi nada atas kedua Pendekatan

Menggunakan konsep pipa organa terbuka sebagai sumber bunyi

Situasi Fisika

Pipa organa terbuka. f1 = 500 Hz

v = 340 m/s

Target kuantitas a). f0 = ....?

b). f2=...?

- Frekuensi ke-n pipa organa terbuka adalah, L

v n f_n

2 ) 1

( 

 , n = 0,1,2,3,....

- Perbandingan frekuensi-frekuensi yang dihasilkan pipa organa terbuka adalah:

... : 3 : 2 : 1 ... : :

: ₁ ₂

0 f f 

f

Rencana Solusi

Frekuensi nada atas pertama, L v f₁ 

a). frekuensi nada dasar

2 2

: 1

0 1

0

f f f

f   

b). frekuensi nada atas kedua

2 3 3

: 2

: 1

2 2

1

f f f

f   

Satuan: v = m/s f = Hz Solusi

a). f f Hz 250Hz

2 500 2

1

0   

b). f f Hz 750Hz

2 ) 500 ( 3 2 3 ₁

2   

(24)

24 Penyelesaian:

Inti Permasalahan

Frekuensi nada dasar pipa organa tertutup beresonansi

frekuensi nada dasar pipa organa terbuka yang panjangnya 70 cm

Tentukan:

Panjang pipa organa tetutup. Pendekatan

Menggunakan konsep pipa organa sebagai sumber bunyi Situasi Fisika

Frekuensi nada dasar pipa organa tertutup = Frekuensi nada dasar pipa organa terbuka.

) ( 0 ) (

0tertutup f terbuka

f 

lterbuka = 70 cm.

Target kuantitas ltertutup =...?

- Frekuensi nada dasar pipa organa terbuka adalah,

terbuka terbuka

L v f

2 ) (

0 

- Frekuensi nada dasar pipa organa tertutup adalah,

tertutup tertutup

L v f

4

) (

0 

Rencana Solusi

) ( 0 ) (

0tertutup f terbuka

f 

2 2 4

terbuka tertutup

L L

L v L

v

 

Satuan: L = m

Solusi

m 35 , 0 2 70 , 0

2  

 L m

L terbuka

tertutup

Energi Gelombang

1. Sebuah sumber mengirim gelombang bunyi dengan daya keluaran 80 W. Anggap sumber bunyi adalah titik.

(a).Tentukan intensitas bunyi pada jarak 3 m dari sumber. (b). Tentukan jarak tempat yang intensitas bunyinya

berkurang sampai taraf intensitasnya 80 dB.

(25)

25 Tentukan:

(a).Tentukan intensitas bunyi pada jarak 3 m dari sumber. (b).Tentukan jarak tempat yang intensitas bunyinya berkurang

sampai taraf intensitasnya 80 dB. Pendekatan

Menggunakan konsep intensitas gelombang bunyi Situasi Fisika

Sumber bunyi berupa titik, P = 80 W Target kuantitas

a). I =...?, r = 3 m

b). r = ....?, dimana intensitas berkurang sampai TI = 80dB Hubungan kuantitatif

- Intensitas, ₂

- Taraf Intensitas,

0

Rencana Solusi

a). intensitas pada jarak r, ₂

4 r P I

 

b). Taraf intensitas,

0

jarak suatu tempat bila diketahui intensitas bunyinya,

I

Satuan:

2

m W I 

TI = dB Solusi

a).

(26)

26 Jawaban tepat sesuai dengan satuan dan persamaan yang

digunakan. Jawaban lengkap karena semua pertanyaan sudah dijawab

2. Taraf intensitas bunyi satu buah sirine adalah 100 dB. Tentukan taraf intensitas bunyi 25 sirine yang dibunyikan secara serentak.

Taraf intensitas bunyi satu buah sirine adalah 100 dB Tentukan:

Taraf intensitas bunyi 25 sirine yang dibunyikan secara serentak

Pendekatan

Menggunakan konsep Taraf Intensitas gelombang bunyi Situasi Fisika

dB TI₁100 n = 25

Target kuantitas TI2=...?, n = 25

- Taraf Intensitas untuk n buah sumber bunyi, n

TI

TI₂  ₁10log

Rencana Solusi n TI

TI₂  ₁10log

Satuan:

2

m W I 

TI = dB Solusi

n TI

TI₂  ₁10log dB

dB

9 , 113

25 log 10 100



 

Pelayangan Gelombang Bunyi

1. Dua garpu tala dengan frekuensi masing-masing 325 Hz dan 328 Hz digetarkan pada saat bersamaan. Berapa banyak layangan yang terdengar selama 5 sekon?

(27)

27 Dua garpu tala dengan frekuensi masing-masing 325 Hz dan

328 Hz digetarkan pada saat bersamaan Tentukan:

Banyak layangan yang terdengar selama 5 sekon Pendekatan

Menggunakan konsep layangan bunyi Situasi Fisika

f1 = 325 Hz

f2 = 328 Hz

Target kuantitas

 L

f ...?

Frekuensi layangan atau jumlah pelayangan tiap sekon adalah: fL  f₁ f₂

Rencana Solusi

2

1 f

f f_L  

Satuan: f = Hz Solusi

Layangan tiap sekon, f_L  f₁ f₂  325Hz328Hz 3Hz Banyak layangan selama 5 s, adalah;

N = (3Hz) (5s) = 15 buah

Efek Doppler

1. Sebuah ambulans bergerak dengan kelajuan 10 m/s sambil membunyikan sirene dengan frekuensi 400 Hz. Cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s. Seorang pengendara motor mula-mula mendekat kemudian menjauh dengan kelajuan 5 m/s. Berapa frekuensi sirene yang didengar oleh pengendara ketika ia mendekati ambulans dan menjauhi ambulans?

Sebuah ambulans bergerak dengan kelajuan 10 m/s sambil membunyikan sirene dengan frekuensi 400 Hz. Seorang pengendara motor mula-mula mendekat kemudian menjauh dengan kelajuan 5 m/s.

Tentukan:

frekuensi sirene yang didengar oleh pengendara ketika ia mendekati ambulans dan menjauhi ambulans?

Pendekatan

(28)

28 vs = 10 m/s

fs = 400 Hz

v = 340 m/s vp = 5 m/s

Target kuantitas

fp = ...?, ketika mendekat dan menjauh

Hubungan frekuensi pendengar dengan frekuensi sumber adalah:

_

_

negatif, bila pendengar mendekati sumber, maka vp

bertanda positif , atau sebaliknya Rencana Solusi

Ketika pendengar mendekati ambulan yang bergerak searah pengamat,

vp = +, vs = = +

Ketika pendengar menjauhi ambulan yang bergerak searah pengamat,

vp = -, vs = = -

Satuan: f = Hz Solusi

 Frekuensi yang didengar pengendara ketika mendekati ambulan





 Frekuensi yang didengar pengendara ketika menjauhi ambulan





2. Sebuah sumber bunyi yang memiliki frekuensi 500 Hz bergerak dengan kecepatan 15 m/s mendekati seorang pengamat yang diam. Berapakah frekuensi yang didengar pengamat, jika:

a. tidak ada angin

b. angin berhembus searah gerak sumber bunyi dengan kecepatan 5 m/s.

(29)

29 Penyelesaian:

Inti Permasalahan

sumber bunyi yang memiliki frekuensi 500 Hz bergerak dengan kecepatan 15 m/s mendekati seorang pengamat yang diam.

Tentukan:

frekuensi yang didengar pengamat Pendekatan

Menggunakan konsep efek Doppler Situasi Fisika

vs = 15 m/s

fs = 500 Hz

v = 340 m/s vp = 0 m/s

Target kuantitas

a). fp = ...?, ketika tidak ada angin

b). fp = ...?, angin berhembus searah gerak sumber bunyi

dengan kecepatan 5 m/s

c). fp = ...?, angin berhembus berlawanan dengan arah

gerak sumber bunyi dengan kecepatan 5 m/s Hubungan kuantitatif



_

_

_

_

 Bila angin searah gerak sumber ke pendengar:





pendengar:





 Sumber mendekati pengamat yang diam, vp = 0

vs = - Rencana Solusi

a). tidak ada angin,

b). angin searah gerak sumber ke pendengar





c). angin berlawanan arah gerak sumber ke pendengar:





(30)

30 Solusi

a).