Contoh Soal Percobaan Tentang Getaran, Gelombang dan Bunyi
Contoh Soal Percobaan Tentang Getaran, Gelombang dan Bunyi - Pada topik ini kita akan mempelajari tentang getaran, gelombang, dan bunyi. Pertama kita bahas tentang getaran terlebih dulu.
Getaran
Getaran adalah gerakan bolak balik melalui suatu titik tertentu. Titik ini disebut dengan titik kesetimbangan. Jika kita mengayunkan suatu bandul, bandul akan bergerak bolak balik ke kanan dan ke kiri selama beberapa kali sampai bandul diam tidak bergerak lagi. Posisi saat bandul diam ini disebut titik kesetimbangan. Titik kesetimbangan saat masih bergerak adalah titik tengah yang dilewati bandul. Posisinya tepat di tengah antara posisi maksimum kanan dan posisi maksimum kiri.
Sekarang, kita masuk pada pembahasan tentang gelombang.
Sekarang, kita masuk pada pembahasan tentang gelombang.
Gelombang
Gelombang merupakan getaran yang merambat. Bagian yang merambat adalah energi bukan mediumnya. Gelombang dapat dibedakan menjadi dua, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Gelombang mekanik merupakan gelombang yang memerlukan medium dalam perambatannya. Contoh gelombang mekanik adalah gelombang air, gelombang tali, gelombang bunyi. Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak memerlukan medium dalam perambatannya. Contoh gelombang elektromagnetik adalah cahaya.
Percobaan tentang getaran atau gelombang dapat diamati dari ayunan bolak-balik sebuah bandul sederhana. Berikut ini contohnya.
Percobaan tentang getaran atau gelombang dapat diamati dari ayunan bolak-balik sebuah bandul sederhana. Berikut ini contohnya.
Sebuah benda diikat dengan tali lalu berayun harmonis hingga membentuk suatu getaran. Lintasan A ke B ditempuh benda dalam waktu 1 detik. Berdasarkan kondisi tersebut, kita dapatkan data berikut.
1. Titik kesetimbangan berada di titik B.
2. Simpangan maksimum atau Amplitudo (A).
Amplitudo terjadi saat posisi bandul berada di titik terjauh dari titik kesetimbangan. Besarnya amplitudo adalah 15 cm.
3. Panjang gelombang (λ).
Satu getaran adalah jarak yang ditempuh untuk kembali ke posisi semula. Satu getaran bandul tersebut yaitu dari A kembali lagi ke A. Satu getaran ini dinamakan satu panjang gelombang (λ). besarnya λ dari percobaan tersebut adalah 15 x 4 = 60 cm.
4. Periode (T).
Waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran dinamakan periode. Besarnya periode percobaan tersebut adalah 1 x 4 = 4 detik.
5. Frekuensi (f).
Banyaknya getaran tiap detik dinamakan frekuensi (f). Formulasinya adalah sebagai berikut.
1. Titik kesetimbangan berada di titik B.
2. Simpangan maksimum atau Amplitudo (A).
Amplitudo terjadi saat posisi bandul berada di titik terjauh dari titik kesetimbangan. Besarnya amplitudo adalah 15 cm.
3. Panjang gelombang (λ).
Satu getaran adalah jarak yang ditempuh untuk kembali ke posisi semula. Satu getaran bandul tersebut yaitu dari A kembali lagi ke A. Satu getaran ini dinamakan satu panjang gelombang (λ). besarnya λ dari percobaan tersebut adalah 15 x 4 = 60 cm.
4. Periode (T).
Waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran dinamakan periode. Besarnya periode percobaan tersebut adalah 1 x 4 = 4 detik.
5. Frekuensi (f).
Banyaknya getaran tiap detik dinamakan frekuensi (f). Formulasinya adalah sebagai berikut.
Keterangan:
f = frekuensi (Hz); dan
T = periode (s).
6. Cepat rambat gelombang (v)
Getaran merambat membutuhkan (gelombang) waktu tempuh T dan mempunyai kecepatan. Hubungan antara T, f dan v adalah:
f = frekuensi (Hz); dan
T = periode (s).
6. Cepat rambat gelombang (v)
Getaran merambat membutuhkan (gelombang) waktu tempuh T dan mempunyai kecepatan. Hubungan antara T, f dan v adalah:
Bunyi
Bunyi merupakan gelombang longitudinal yang bisa beresonansi. Resonansi bunyi terjadi saat dua gelombang bunyi melewati kolom udara pada jarak tertentu. Dua buah gelombang bunyi dapat saling menguatkan maupun saling melemahkan. Saat dua gelombang saling menguatkan terjadilah resonansi.
Peristiwa resonansi ini terjadi pada percobaan garputala yang digetarkan dan didekatkan pada kolom udara yang berisi air. Prosedur percobaannya adalah sebagai berikut:
1. Jika kita meletakkan garputala pada kolom udara ke-nol, maka bunyi tidak dapat terdengar.
2. Kemudian kita kurangi sedikit demi sedikit air dalam kolom udara sehingga udara dalam kolom bertambah. Selama pengurangan air ini kita dekatkan garputala yang bergetar. Kadar air dalam kolom udara harus terus dikurangi sampai terdengar bunyi keras yang pertama. Bunyi inilah yang disebut resonansi pertama. Panjang kolom udara saat terdengar bunyi yang keras ini kita diukur menggunakan penggaris atau meteran. Hasilnya kita catat.
3. Setelah terjadi resonansi pertama, kadar air harus terus dikurangi sampai terdengar bunyi keras kedua. Inilah yang disebut resonansi kedua. Kita catat panjang kolom udaranya.
4. Dari sekian banyak percobaan ini kita akan memperoleh formulasi antara resonansi dengan panjang kolom udara sebagai berikut.
L = (2n – 1)λ : 4
Keterangan
L = panjang kolom udara (m)
n = resonansi ke-n
λ = panjang gelombang bunyi (m)
Peristiwa resonansi ini terjadi pada percobaan garputala yang digetarkan dan didekatkan pada kolom udara yang berisi air. Prosedur percobaannya adalah sebagai berikut:
1. Jika kita meletakkan garputala pada kolom udara ke-nol, maka bunyi tidak dapat terdengar.
2. Kemudian kita kurangi sedikit demi sedikit air dalam kolom udara sehingga udara dalam kolom bertambah. Selama pengurangan air ini kita dekatkan garputala yang bergetar. Kadar air dalam kolom udara harus terus dikurangi sampai terdengar bunyi keras yang pertama. Bunyi inilah yang disebut resonansi pertama. Panjang kolom udara saat terdengar bunyi yang keras ini kita diukur menggunakan penggaris atau meteran. Hasilnya kita catat.
3. Setelah terjadi resonansi pertama, kadar air harus terus dikurangi sampai terdengar bunyi keras kedua. Inilah yang disebut resonansi kedua. Kita catat panjang kolom udaranya.
4. Dari sekian banyak percobaan ini kita akan memperoleh formulasi antara resonansi dengan panjang kolom udara sebagai berikut.
L = (2n – 1)λ : 4
Keterangan
L = panjang kolom udara (m)
n = resonansi ke-n
λ = panjang gelombang bunyi (m)
Dengan mengetahui panjang kolom udara dan panjang gelombang bunyi garputala, kita dapat menghitung besarnya periode dan frekuensi bunyi tersebut menggunakan rumus periode dan frekuensi di atas.
Perbandingan dua frekuensi gelombang bunyi antara lain sebagai berikut.
9 : 8 sekunde
5 : 4 terts
4 : 3 kuart
3 : 2 kuint
5 : 3 sext
15 : 8 septime
2 : 1 oktaf
Perbandingan dua frekuensi gelombang bunyi antara lain sebagai berikut.
9 : 8 sekunde
5 : 4 terts
4 : 3 kuart
3 : 2 kuint
5 : 3 sext
15 : 8 septime
2 : 1 oktaf
S1
Sebuah bandul bergerak bolak-balik selama 5 menit dan menempuh 360 kali ayunan. Frekuensi dari gerakan bandul tersebut adalah....
S2
Berikut ini merupakan bandul matematis yang bergerak dari kiri ke kanan secara teratur.
Berdasarkan gambar di atas, amplitudo getaran bandul adalah titik....
S3
Perhatikan gambar di bawah ini.
Jika periode getaran 0,8 sekon maka banyaknya getaran yang terjadi dalam waktu 1 menit adalah....
S4
Perhatikan gambar berikut.
Sebuah tali digerakkan ke atas dan ke bawah dengan titik P tetap. Panjang gelombang dari gelombang di atas adalah....
S5
Perhatikan gambar berikut.
Jika P ke Q di tempuh dalam waktu 3 sekon, maka cepat rambat gelombang adalah....
S6
Gelombang bunyi dari suatu sumber memiliki cepat rambat 340 m/s. Jika frekuensi gelombang bunyi 500 Hz, panjang gelombangnya adalah ….
S7
Seorang anak mendengar bunyi yang memiliki panjang gelombang sebesar 5 meter. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, periode sumber bunyi adalah ….
S8
Resonansi pertama sebuah tabung kolom udara terjadi saat panjang tabung 30 cm. Panjang kolom udara saat terjadi resonasi ketiga adalah ….
S9
Senar I dan senar II memiliki panjang yang sama. Luas penampang senar I adalah tiga kali luas penampang senar II. Perbandingan frekuensi senar I dan senar II---anggap senar memiliki tegangan yang sama---adalah ….
S10
Nada A berfrekuensi 330 Hz dan nada B berfrekuensi 264 Hz. Interval nadanya disebut ....