Contoh Soal dan Pembahasan Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi adalah gelombang mekanik yang digolongkan sebagai gelombang longitudinal, berikut ini akan disajikan Contoh Soal dan Pembahasan Gelombang Bunyi. Mudah-mudahan saja Contoh Soal dan Pembahasan Gelombang Bunyi ini bermanfaat banyak.

Soal No. 1) Sebuah garfu tala berfrekuensi 660 Hz digetarkan dekat sebuah tabung berisi air. Jika laju rambat bunyi di udara 330 m/s, maka akan terjadi resonansi bila jarak minimum permukaan air dengan ujung tabung adalah ….
a. 0,125 m
b. 0,250 m
c. 0,500 m
d. 0,625 m
e. 0,750 m
Jawaban : A

Pembahasan : f = 660 Hz
v = 330 Hz
n = 1

Soal No. 2) Getaran-getaran mekanis yang dihasilkan lebah sewaktu menari akan dirambatkan ke ruang sekelilingnya. Getaran tersebut ….
a. akan dipancarkan langsung ke ruang sarang lebah sebagai gelombang elektromagnet
b. akan dipancarkan sebagai gelombang bunyi langsung ke luar sarang
c. akan dipancarkan sebagai gelombang bunyi setelah beresonansi dengan rongga sarang lebah
d. tetap terjebak dalam sarang lebah sebagai latar belakang musik tariannya seperti apa yang terjadi di ruang konser
e. akan memancarkan gelombang longitudinal dan transversal karena arah getarannya maju-mudur dan kiri-kanan
Jawaban : C

Pembahasan : Getaran mekanis yang dihasilkan lebah sewaktu menari akan menghasilkan gelombang bunyi yang dipancarkan setelah beresonansi dengan rongga sarang lebah.

Soal No. 3) Sebuah gelombang tsunami terbentuk di laut dalam dengan panjang gelombang 1 km menjalar menuju suatu pantai. Ketika gelombang tersebut hampir mencapai pantai petugas BMG mencatat kecepatan gelombangnya sebesar 72 km/jam dan panjang gelombangnya adalah 80 m. kecepatan gelombang tersebut pada saat tersebut adalah ….
a. 50%
b. 100%
c. 150%
d. 200%
e. 250%
Jawaban : E

Soal No. 4)Pada suatu batang baja sepanjang $1\space\text{m}$ merambat gelombang bunyi. Gelombang tersebut membutuhkan waktu $0{,}0002\space\text{s}$ s untuk mencapai ujung batang dari ujung lainnya. Jika modulus elastisitas dari batang baja tersebut sebesar $20 \times 10^{10}\space\text{Pa}$ , berapakah massa jenis baja tersebut?

a. $8.000\space\text{kg/m}^3$
b. $8.500\space\text{kg/m}^3$
c. $7.000\space\text{kg/m}^3$
d. $9.000\space\text{kg/m}^3$
e. $10.000\space\text{kg/m}^3$

Jawaban: A

Pembahasan
Cepat rambat bunyi pada padatan adalah $v=\sqrt{\frac{E}{\rho}}$

$\begin{aligned} v& = \frac{s}{t}\\ &= \frac{1}{0{,}0002} \\ v &= 5000\space\text{m/s}\\\end{aligned}$

$\begin{aligned}v&= \sqrt{\frac{E}{\rho}} \\ 5000&=\sqrt{\frac{20 \times 10^{10}}{\rho} \\ 5000^2 &= \frac{20\times10^{10}}{\rho} \\ \rho &= \frac{20\times10^{10}}{5000^2} \\ \rho &= \frac{20\times10^{10}}{25 \times 10^6} \\ \rho &= 0{,}8 \times 10^4 \\ \rho &= 8000\space\text{kg/m}^3 \\ \end{aligned}$

Soal No. 5) Suatu gelombang bunyi merambat dari salah satu ujung pada batang baja dengan panjang $50\space\text{cm}$ . Jika batang baja tersebut memiliki modulus elastisitas sebesar $20 \times 10^{10}\space\text{Pa}$ dan massa jenis $8000\space\text{kg/m}^3$ , berapakah waktu yang dibutuhkan gelombang bunyi untuk melintasi batang besi tersebut?
a. 1,0 s
b. 0,1 s
c. 0,01 s
d. 0,001 s
e. 0,0001 s
Jawaban: E

Pembahasan
Cepat rambat bunyi pada padatan adalah $v = \sqrt{\frac{E}{\rho}}$

$\begin{aligned}v &= \frac{s}{t} \\ \frac{s}{t} &= \sqrt{\frac{E}{\rho}} \\ \frac{0,5}{t} &= \sqrt{\frac{20 \times 10^{10}}{8000}}\\ \frac{1}{t} &= 2 \times\sqrt{0,0025 \times 10^{10}} \\ \frac{1}{t} &= 2 \times\sqrt{25 \times 10^{6}} \\ \frac{1}{t} &= 2\times 5\times 10^{3} \\ t &= \frac{1}{10.000} \\ &= 0{,}0001\space\text{s} \end{aligned}$

Soal No. 6) Kedalaman sebuah laut akan diukur dengan pantulan gelombang ultrasonic dari atas sebuah kapal. Getaran pulsa ultrasonik setelah dipancarkan, diterima kembali pantulannya oleh penerima di kapal 6 detik kemudian. Cepat rambat bunyi dalam air laut adalah 1400 m/s. Maka kedalaman laut tersebut adalah ….
A. 2.100 m
B. 2.800 m
C. 4.200 m
D. 8.400 m
E. 16.800 m
Jawaban: C

Pembahasan
Mengukur kedalaman laut dengan bunyi pantul dapat menggunakan persamaan:

$d=\frac { vt }{ 2 }$

$d=\frac { 1400 x 6 }{ 2 }$

$d=\frac { 8400 }{ 2 }$

d = 4.200 meter

Soal No. 7) Seorang anak mendengar bunyi yang memiliki panjang gelombang sebesar 5 meter. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s, maka frekuensi sumber bunyi yang didengar anak tersebut sebesar ….
A. 67 Hz
B. 70 Hz
C. 129 Hz
D. 58 Hz
E. 68 Hz
Jawaban: E

Pembahasan:
Cepat rambat gelombang bunyi di udara sama dengan panjang gelombang dikalikan dengan freukuensi gelombang tersebut sehingga..

$v=\lambda .f$

$f=\frac { v }{ \lambda }$
$f=\frac { 340 }{ 5 }$
f = 68 Hz