Contoh Soal Intensitas dan Energi Gelombang

Contoh Soal Intensitas dan Energi Gelombang - Energi gelombang adalah kemampuan gelombang untuk merambat. Energi dibawa gelombang dalam bentuk getaran partikel medium-mediumnya. Jika suatu gelombang memiliki frekuensi f, maka energi yang dimiliki oleh tiap partikel dirumuskan sebagai berikut.

E=12kA2 $E=\frac{1}{2}k{A}^2$

Keterangan:
E = energi gelombang;
k = bilangan gelombang; dan
A = amplitudo gelombang.

Berdasarkan persamaan gelombang, k=4π2mT2 $k=\frac{4{\pi }^{2}m}{T^2}$, sehingga persamaan di atas menjadi seperti berikut.

E=124π2mT2A2⇔f2=1T2 $E=\frac{1}{2}\frac{4{\pi }^{2}m}{T^2}{A}^2\iff f^2=\frac{1}{T^2}$

E=2π2f2mA2 $E=2{\pi }^2{f}^{2}m{A}^2$

m merupakan massa medium. Massa medium diperoleh melalui perkalian antara massa jenis medium dan volumenya. Massa jenis medium bersifat konstan/ tetap. Jika massa jenis medium dinyatakan sebagai ρ dan volume dinyatakan sebagai V, maka massa medium dinyatakan sebagai m = ρV. Volume merupakan hasil kali antara ketebalan dan luas penampang medium (V = al). Dengan demikian, persamaan energi gelombangnya menjadi:

E=2π2f2mA2 $E=2{\pi }^2{f}^{2}m{A}^2$

E=2π2f2ρVA2 $E=2{\pi }^2{f}^2\rho V{A}^2$

E=2π2f2ρalA2 $E=2{\pi }^2{f}^2\rho al{A}^2$

        Persamaan di atas menunjukkan bahwa, energi yang dibawa gelombang berbanding lurus dengan kuadrat amplitudonya. Semakin besar amplitudo, semakin besar pula energi gelombangnya.

B. Intensitas Gelombang

Intensitas adalah besaran yang menyatakan tingkat energi gelombang. Secara teori intensitas dirumuskan sebagai daya per satuan luas. Daya merupakan energi per satuan waktu. Secara matematis, intensitas gelombang dirumuskan sebagai berikut.

I=2π2f2ρvA2 $I=2{\pi }^2{f}^2\rho v{A}^2$

Keterangan:
I = intensitas;
ρ = massa jenis medium; 
f = frekuensi gelombang;
v = cepat rambat gelombang; dan
A = amplitudo.

SOAL 1

Selama merambat, gelombang membawa ... tertentu.

SOAL 2

Besar kecilnya energi yang dibawa gelombang, bergantung pada ....

SOAL 3

Seutas tali digerakkan sampai membentuk gelombang. Jika tetapan gelombang tali tersebut 20 kg/s2 dan amplitudonya 100 cm, maka energi yang dibawa gelombang adalah .

SOAL 4

Suatu gelombang tali memiliki frekuensi 4 Hz. Jika amplitudo yang dihasilkan 120 cm, maka energi per satuan massanya adalah ....

SOAL 5

Seutas tali yang bermassa 0,5 kg membentuk suatu gelombang transversal. Jika amplitudo yang dibentuk 50 cm dan frekuensinya 5 Hz, maka energi yang dibawa gelombang tersebut adalah ....

SOAL 6

Sebuah batu dijatuhkan ke dalam air. Lalu terbentuklah gelombang longitudinal dalam air tersebut dengan amplitudo 1 m. Frekuensi dan cepat rambat gerakan gelombang berturut-turut 2 Hz dan 0,5 m/s. Intensitas gelombangnya adalah ....

SOAL 7

Intensitas gelombang bunyi pada jarak 4 m adalah 1,34 x 10-4 W/m2. Jika diukur pada jarak 8 m, intensitasnya menjadi ... W/m2.

SOAL 8

Suatu gelombang bergerak dengan frekuensi 1010 Hz. Energi gelombang tersebut adalah ...

SOAL 9

Perhatikan gambar gelombang berikut.

Jika jarak antara O dan P adalah xp, maka intensitas yang dipancarkan gelombang dari titik O ke P adalah ... (anggap luas penampang yang ditumbuk gelombang sebagai a).

SOAL 10

Intensitas terbesar gelombang bunyi yang masih dapat di dengar oleh telinga manusia tanpa rasa sakit adalah 10-4 W/cm2. Jika terdapat gelombang bunyi yang berdaya 10 kW pada jarak 2 km, maka hal yang akan terjadi adalah ....

Share this post