Soal Dan Pembahasan Gelombang Mekanik Fisika

BELAJAR FISIKA sma | FISIKA sma onlineSEMESTER 1KELAS XII IPA

TTeemmppaattnnyyaa BBeellaajjaarr FFiissiikkaa SSMMAA OOnnlliinnee

http://fisika-sma.us Halaman 1

Soal 1 (Karakteristik Gelombang Transversal)

Pada permukaan sebuah danau terdapat dua buah gabus yang terpisah satu denganlainnya sejauh 75 cm. Keduanya turun – naik bersama permukaan air dengan frekuensi2 getaran per detik. Bila salah satu gabus berada di puncak bukit gelombang, yanglainnya berada di dasar gelombang, sedangkan diantara kedua gabus itu terdapat satubukit gelombang, tentukan cepat rambat gelombang pada permukaan danau.

Pembahasan :

Soal 1 dapat digambarkan seperti gambar di atas.

Jarak PQ = 23

75 cm = 23

, maka = 50 cm

dari soal diperoleh f = 2 Hz m, dan dengan menggunakan persamaan cepat rambatgelombang diperoleh:v = .fv = 50 cm x 2 Hzv = 100 cm/s atau v = 1 m/s

cepat rambat gelombang 1 m/s

SOAL DAN PEMBAHASAN“Gelombang Mekanik”

1 bukit gelombangpuncak gelombang

dasar gelombang

P

Q

75 cm

http://fisika-sma.us




Soal 2 (Karakteristik Gelombang Longitudinal)

Sebuah slinki mendapat usikan sehingga menghasilkan gelombang longitudinal denganjarak antara pusat renggangan dengan pusat rapatan 15 cm. Jika frekuensi gelombang20 Hz, tentukan cepat rapat gelombang longitudinal ini.

Pembahasan :

Jarak antara pusat rapatan dan pusat regangngan yang berdekatan sama dengansetengah gelombang, jadi:

15 cm = 21

, maka = 30 cm

dari soal diperoleh f = 20 Hz m, dan dengan menggunakan persamaan cepat rambatgelombang diperoleh:v = .fv = 30 cm x 20 Hzv = 600 cm/s atau v = 6 m/s

cepat rambat gelombang 6 m/s

Soal 3 (Gelombang Air)

A ripple tank dipper makes 8 water waves in a time of 2s. When it is just about tomake the 9th wave, the first wave has travelled 48 cm from the dipper.(a) What is the frequency of the waves?(b) What is the wavelength of the waves?(c) What is the wave speed?

Pembahasan :

(a) Periode gelombang (T) = 2/8 = 0.25 s,

Frekuensi, f =T1 =

s25,01 = 4 Hz

(b) Panjang gelombang, = 48/8 = 6 cm

(c) Cepat rambat gelombang, v = f. = 4 Hz . 6 cm = 24 cm/s

pusat renggangan

pusat rapatan15 cm





Soal 4 (Gelombang Bunyi)

(a) Base on the figure determine,(1) the amplitude(2) the wave length

(b) What is the frequency of the sound if the speed of sound is 330 ms-1.

Pembahasan :

(a) Dari gambar diperoleh :(1) Amplitudo, A = 4/2 = 2 cm(2) 3 = 150 cm, = 50 cm = 0,5 m

(b) v = f.

f =v

=m,

ms50

330 1

= 660 Hz

Soal 5 (Persamaan Gelombang Berjalan)

Sebuah gelombang merambat dari sumber S ke kanan dengan cepat rambat 8 m/s,frekuensi 12 Hz, dan amplitudo 10 cm. Gelombang itu melalui titik P yang berjarak

9,5 dari S. Bila S telah bergetar21 sekon dengan arah getar pertamanya ke atas.

Jika pada saat t = 0, simpangannya nol, tentukan besar simpangan di titik P...

Pembahasan :

Persamaan umum gelombang berjalan dengan simpangan di titik P adalah sbb :ke atas ke kanan

yp = + A sin 2f ( t -vx

)

Langkah selanjutnya adalah mengidentifikasi besaran-besaran yang ada (v = 8 m/s ; f =

16 Hz ; A = 10 cm ; v = 8 m/s dan t =21 s ) dan kemudian masukkan ke dalam

persamaan di atas.





Diperoleh besar yp adalah :

yp = 0,1 sin 212 (21

-859,

)

yp = 0,1 sin 24 (84

-859,

) = 0,1 sin 3 (-211

) = 0,1 sin (-233

)

yp = 0,1 sin (- 8 . 2 -21 ) = 0,1 sin (-

21 ) = - 0,1 m .... atau yp = -10 cm

Besar simpangan (yp) di titik P adalah -10 cm

Soal 6 (Kecepatan, percepatan. Sudut fase, fase, dan beda fase gelombangberjalan)

Seutas kawat digetarkan harmonik sehingga getaran tersebut merambat ke kanansepanjang kawat dengan cepat rambat 10 m/s. Ujung kawat mula-mula digetarkanke atas dengan frekuensi 5 Hz dan amplitude 0,01 m. Jika pada saat t = 0simpangannya maksimum.Tentukan :(a) persamaan umum gelombang(b) kecepatan dan percepatan partikel di titik x = 0,25 m pada saat ujung kawat

telah bergetar 0,1 sekon.(c) Sudut fase dan fase gelombang di titik x = 0,25 m pada saat ujung kawat telah

bergetar 0,1 sekon.(d) Beda fase antara titik dengan x = 0,50 m dan x = 0,75 m

Pembahasan :

Cepat rambat v = 10 m/s ; frekuensi f = 5 Hz ; amplitude A = 0.01 m

(a) Tentukan dahulu dan k = 2 f = 2.5 = 10 rad/scari nilai ,

v = f. , =fv =

Hz5m/s10 = 2 m

k =2 =

22 =

pada saat t = 0 simpangannya maksimum, berarti persamaan umumgelombangnya adalah:

ke atas ke kanan

yp = + A cos (t - kx)maka persamaan gelombangnya adalah yp = + 0,01 cos (10t - x), dengan xdalam meter dan t dalam sekon.





(b) Kecepatan dan percepatan partikel

(warning: kecepatan partikel berbeda dengan cepat rambat gelombang)

Kecepatan, vp =dtdy = 0,01 x 10 (-sin) (10t - x)

vp = - 0,1 sin (10t - x) dan

Percepatan ap =dtdv = - 0,1 x 10 cos (10t - x)

ap = - 2 cos (10t - x)

Kecepatan di titik x = 0,25 m pada ujung kawat setelah bergetar 0,1 sekonadalah:vp = - 0,1 sin (10t - x)vp = - 0,1 sin (10.0,1 - .0,25)

vp = - 0,1 sin ( -41 ) = - 0,1 sin (

43 ) = - 0,1 . 2

21

vp = - 0,05 2 m/s

Percepatan di titik x = 0,25 m pada ujung kawat setelah bergetar 0,1 sekonadalah:ap = - 2 cos (10t - x)ap = - 2 cos (10.0,1 - .0,25)

ap = - 2 cos ( -41 ) = - 2 cos (

43 ) = - 2 . (- 2

21 )

ap = 221 2 m/s2

(c) sudut fase dan fase = sudut fase

yp = + A cos 2 (Tt -

x )

= fase

Sudut fase di titik x = 0,25 m pada ujung kawat setelah bergetar 0,1 sekonadalah:

= 2 (Tt -

x ) =

43 rad





Fase di titik x = 0,25 m pada ujung kawat setelah bergetar 0,1 sekon adalah:

= 2 (Tt -

x ) = 2 =

43 rad

=

243

=83

Soal 7 (UMPTN/1992/A)

Suatu gelombang berjalan melalui titik A dan B yang berjarak 8 cm dalam arah dariA ke B. Pada saat t = 0, simpangan gelombang di A adalah 0. Jika panjang gelom-bang 12 cm dan amplitudonya 4 cm, maka simpangan di titik B pada saat fase titik

A =2

3 adalah... . (dalam cm)

a. 2b. 2 2c. 2 3d. 3e. 4

Pembahasan :

pada saat t = 0 simpangannya 0, berarti persamaan umum gelombangnyaadalah:

yB = A sin 2 (Tt -

x )

yB = A sin (t - kx) atau yB = A sin (A - B)

dari data soal diperoleh: jarak AB, x = 8 cm ; panjang gelombang, = 12 cm ;

amplitudo, A = 4 cm dan fase titik A, A =2

3

yB = A sin 2 (Tt -

x ) = A sin (2

Tt - 2

x )

dengan A = 2Tt =

23 dan B = 2

128 =

34

maka yB = 4 sin (2

3 -3

4 ) = 4 sin (6 )

yB = 4 sin (300) = 2 cm (a)

sudut fase di titik A

sudut fase di titik B


Documents

Soal Dan Pembahasan Gelombang Mekanik Fisika