Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI A. GETARAN Periode getaran (T): waktu yang diperlukan untuk melakukan 1 kali getaran sempurna, atau: π = Contoh: pegas bergetar 120 kali dalam waktu 1 menit. Berapa periodenya? Jawab: n = 120, t = 1 menit = 60 sekon. Periode:π = ο¨ π = sekon ο¨ T = 0,5 sekon Frekuensi getaran (f): banyaknya getaran yang dilakukan selama 1 sekon, atau: π = Satuan frekuensi dalam Sistem Internasional adalah (Hz) atau (s-1) atau (cps = cycle per second) atau (rps = revolution per second) . Contoh: Pegas bergetar 120 kali dalam waktu 1 menit. Berapa frekuensinya? Jawab: n = 120, t = 1 menit = 60 sekon. Frekuensi: π = ο¨ f = ο¨ f = 2 Hz Hubungan antara periode dengan frekuensi adalah: π = atau π = Fase atau tingkat getar = lamanya titik bergetar dibagi periode, dalam bentuk simbol: [π = ], atau Fase = sudut yang ditempuh (dalam derajad) dibagi 360o, dalam bentuk simbol: [π = ], atau Fase = sudut yang ditempuh (dalam radian) dibagi 2π radian, dalam bentuk simbol: [π = rad ] rad Fase biasa dinyatakan dengan bilangan pecahan kurang dari 1, misal 2/3; 3/5; ¼; ½; dst. Berikut adalah contoh menentukan fase dan sudut fase Jumlah Fase getaran atau atau jumlah tingkat ayunan getar Sudut fase (dalam derajad) Sudut fase (dalam radian) Jumlah getaran Fase atau jumlah atau tingkat ayunan getar Sudut fase (dalam derajad) Sudut fase (dalam radian) 0 getaran 0 0o 0 rad ¾ getaran 3/4 270o 3π/2 rad 1/12 getaran 1/12 30o π/6 rad 5/6 getaran 5/6 300o 5π/3 rad 1/8 getaran 1/8 45o π/4 rad 7/8 getaran 7/8 315o 7π/4 rad 1/6 getaran 1/6 60o π/3 rad 11/12 getaran 11/12 330o 11π/6 rad ¼ getaran ¼ 90o π/2 rad 1 getaran 1 360o 2π rad 1/3 getaran 1/3 120o 2π/3 rad 1 + 1/12 getaran 1/12 390o 13π/6 rad 3/8 getaran 3/8 135o 3π/4 rad 1 + 1/8 getaran 1/8 405o 9π/4 rad 5/12 getaran 5/12 150o 5π/6 rad 1 + 1/6 getaran 1/6 420o 7π/3 rad ½ getaran ½ 180o π rad 1 + ¼ getaran ¼ 450o 5π/2 rad 7/12 getaran 7/12 210o 7π/6 rad 1 + 1/3 getaran 1/3 480o 8π/3 rad 5/8 getaran 5/8 225o 5π/4 rad 1 + 3/8 getaran 3/8 495o 11π/4 rad 2/3 getaran 2/3 240o 4π/3 rad dst dst dst dst Tabel di atas tidak untuk dihafalkan, tetapi difahami bagaimana memperoleh angka-angka tersebut. Page 1 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. Dua getaran dikatakan sefase apabila beda fasenya: π₯π = 0; 1; 2; 3; . .. atau beda sudut fasenya π₯π = 0 ; 360 ; 720 ; 1080 ; . .. atau beda sudut fasenya π₯π = 0 rad; 2π rad; 4π rad; 6π rad; . .. Dua getaran dikatakan berlawanan fase apabila beda fasenya: π₯π = 1/2; 3/2; 5/2; 7/2; . .. atau beda sudut fasenya π₯π = 180 ; 540 ; 900 ; 1260 ; . .. atau beda sudut fasenya π₯π = π rad; 3π rad; 5π rad; 7π rad; . .. Ayunan sederhana (bandul sederhana/bandul matematis) Dengan menggunakan hukum II Newton, dan hukum Hooke, periode ayunan sederhana dirumuskan: π = 2π , frekuensinya π = l l : panjang tali (m) g : percepatan gravitasi (m/s2). T : periode (sekon) f : frekuensi (Hz) Hukum Hooke Hukum Hooke untuk pegas: πΉ = ππ₯ x F : besarnya gaya pegas (N) x : perubahan panjang pegas (m), F k : konstanta gaya pegas (N/m) Getaran pegas: Dengan menggunakan hukum II Newton, dan hukum Hooke, diperoleh: Periode getaran pegas: π = 2π , frekuensinya π = Latihan: 1. OSK 2016 No. 26. Kunci: D Solusi OSK IPA Fisika 2016 No. 26. Kunci: D Frekuensi, f = n/t = 20/10 = 2 Hz 2. OSK 2016 No. 27. Kunci: B Page 2 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. Solusi OSK IPA Fisika 2016 No. 27 Dari hukum Hooke, konstanta pegasnya: π = = = , × N/m = 325 N/m , 3. OSK 2015 No. 68 Solusi OSK IPA Fisika 2015 No. 68. Kunci: B Ayunan sederhana (bandul matematis) Periode ayunan sederhana diformulasikan (diturunkan dari hukum II Newton) sebagai: π = 2π l = 0,4 m A C B hB = 0,800 m hC = 0,805 m “not-scale” D dengan T: periode (sekon), l: panjang tali (m), dan g: gravitasi (m/s2). Dari soal terdapat informasi: Panjang tali ayunan, l = 0,4 m Percepatan gravitasi, g = 10 m/s2 Posisi titik tertinggi (titik A dan C) dari tanah adalah, hA = hC = 0,805 m Posisi titik terendah (titik B), hB = 0.800 m Pada saat t = 0 sekon, posisi bola di titik A. Selang waktu pada saat bola terlepas dari tali, t = 0,6π sekon. Langkah pertama: menentukan periode ayunan π = 2π ο¨π = 2π , ο¨π = 2π ο¨ 2 = 0,4π sekon 10 Karena benda dilepas dari titik A, maka selang waktu selama satu periode t = T = 0,4π sekon ini adalah waktu untuk berayun dari titik A ke B ke C ke B ke A. Atau: T = tAB + tBC + tCB + tBA π = 2π × Page 3 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. di mana tAB = tBC = tCB = tBA = ¼ T = ¼ x 0,4π s = 0,1 π s Selang waktu saat bola terlepas dari tali adalah 0,6π s = 6 x 0,1π s = 6 x ¼ T. Dengan demikian selama selang waktu 0,6π sekon, bola menempuh lintasan: A ke B, B ke C, C ke B, B ke A, A ke B, dan B ke C. Jadi bola terlepas pada saat posisinya di titik C (titik tertinggi dari lintasan). Di titik tertinggi dari lintasan bola berhenti sesaat (kecepatan nol). Setelah itu bola jatuh bebas tanpa kecepatan awal dari titik C dan akhirnya tiba di tanah. Gerakan dari titik C ke tanah (titik D): gerak jatuh bebas tanpa kecepatan awal, berlaku: β = ππ‘ ο¨π‘ = β ο¨π‘ = × , π‘ = √0,161 = (0,161)1/2 sekon 4. OSK 2014 No. 19. Kunci: A 5. OSK 2013 No. 25 (Kunci: B) 6. OSP 2019 No. 26 (Kunci: C) 7. OSP 2018 No. 25 (tidak ada pilihan jawaban yang tepat) Page 4 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. Solusi OSP IPA Fisika 2018 No. 25 Dari soal diketahui bahwa frekuensi osilasi ayunan sama dengan frekuensi osilasi pegas berbeban, atau: π =π ο¨ = = ο¨π= ο¨dengan m: massa beban pada pegas (125 gram) π= ( × )( ) = 1,25 m = 125 cm Kunci: tidak ada yang tepat 8. OSP 2017 No. 24 (Kunci: D) Solusi OSP IPA Fisika 2017 No. 24 Gerakan 1 kali getaran sempurna adalah gerakan dari: simpangan terjauh pertama – titik setimbang – simpangan terjauh kedua – titik setimbang – simpangan terjauh pertama lagi. Dari titik setimbang ke simpangan terjauh panjang lintasannya = amplitudo, sehingga:untuk 1 kali getaran, panjang lintasannya = 4 x amplitudo. Jika dalam waktu 30 sekon terjadi 20 getaran, maka dalam waktu 1 menit terjadi 40 getaran, sehingga panjang lintasan selama 1 menit adalah = 40 x (4 x amplitudo) = 40 x 4 x 2 cm = 320 cm 9. OSP 2016 No. 17 (Kunci: C) Solusi OSP IPA Fisika Th. 2016 No. 17 (Kunci: C) Page 5 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. Dengan menggunakan hukum II Newton F = ma dan hukum Hooke F = -kx dapat diturunkan frekuensi osilasi benda yang diikatkan diujung pegas yakni: π = dengan k : konstanta gaya pegas (N/m) dan m : massa benda yang berosilasi. Dari persamaan: π = ο¨π = ο¨π = 4π ππ ο¨π = 4π (0,5)(7) ο¨ π = 968 N/m. 10. OSP 2014 No. 14 (Kunci: A) 11. OSP 2013 No. 21 (Kunci: D) 12. OSN KAB 2010 No. 18 (kunci: A) Sebuah benda bergetar dengan frekuensi 5 Hz dalam arah kanan kiri. Benda mulai bergerak dari posisi seimbang ke arah kanan. Waktu yang diperlukan untuk mencapai titik paling kanan sebelas kali adalah .... A. 2,05 sekon B. 2,20 sekon C. 2,25 sekon D. 2,50 sekon Solusi: Periode π = = s = 0,2 s , selang waktu: π‘ = 0,25π + 10π = (0,25 × 0,2 + 10 × 0,2)s ο¨ π‘ = 2,05 s (penjelasan dengan gambar di kelas) Page 6 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 13. OSN KAB 2010 No 23 (Kunci: A) Dua bandul sederhana berada di dua tempat yang berbeda. Panjang tali bandul kedua adalah 0,4 kali panjang tali bandul pertama, dan percepatan gravitasi di tempat bandul kedua adalah 0,9 kali percepatan gravitasi di tempat bandul pertama. Perbandingan frekuensi bandul pertama dengan frekuensi bandul kedua adalah .... A. 2/3 B. 3/2 C. 4/9 D. 9/4 14. OSN KAB 2011 No. 23 (Kunci: D) Sebuah pegas digantungi beban dan digetarkan. Agar frekuensi getarannya menjadi dua kali lipat frekuensi getaran semula, maka massa beban diubah menjadi .... A. dua kali massa beban semula B. empat kali massa beban semula C. setengah kali massa beban semula D. seperempat kali massa beban semula 15. OSN KAB 2011 No. 25 (Kunci: D) Sebuah beban digantung pada seutas tali dan diberi simpangan sehingga melakukan gerak harmonis sederhana dengan frekuensi 0,5 Hz. Bila tali diperpanjang menjadi 4 kali panjang semula maka periodenya menjadi .... A. B. C. D. ¼ sekon ½ sekon 2 sekon 4 sekon 16. OSN KAB 2012 no 17 (Kunci: A, frekuensi ayunan bandultidak bergantung pada massa beban) Dua buah ayunan yang panjang talinya sama tetapi massa beban ayunan kedua 4 kali massa beban ayunan pertama. Jika f1 adalah frekuensi ayunan pertama dan f2 adalah frekuensi ayunan kedua, maka hubungan f1 dengan f2 adalah .... A. B. C. D. f1 = f2 f1 = 2 f2 f2 = 2 f1 f1 = 4 f2 17. OSN PROV 2007 No. 32 (Kunci: A) Sebuah pegas yang tergantung vertikal pada salah satu ujungnya, panjangnya bertambah 4 mm ketika ujung lainnya ditarik ke bawah dengan gaya sebesar 2 N. Jika sebuah benda yang massanya 150 gram dikaitkan pada ujung bawahnya dan digetarkan vertikal, maka frekuensi getaran benda itu adalah .... (sudah diganti option jawabannya) A. B. C. D. √3 Hz √3 Hz √3 Hz √3 Hz Page 7 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 18. OSN PROV 2007 No 66 (kunci: C) Sebuah bandul disimpangkan sebesar 3o, lalu dilepaskan dan berayun sebanyak 2 kali dalam 8 sekon. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s2, maka panjang tali bandul dan frekuensi ayunan adalah .... A. (40/π ) m dan 4 Hz B. (20/π ) m dan 4 Hz C. (40/π ) m dan 0,25 Hz D. (20/π ) m dan 0,25 Hz 19. OSN PROV 2007 No. 68 (Kunci: D) Sebuah beban bermassa 5 gram dipasang pada ujung pegas, lalu ditarik sejauh 3 cm dan kemudian dilepaskan. Jika beban bergetar 6 kali dalam 5 sekon, maka konstanta pegas dan frekuensi getaran pegas adalah .... A. B. C. D. 0,254 N/m dan 1,2 Hz 0,264 N/m dan 1,2 Hz 0,274 N/m dan 1,2 Hz 0,284 N/m dan 1,2 Hz 20. OSN PROV 2008 No. 12 (Kunci: B) Beban 75 gram digantungkan pada pegas yang panjangnya 20 cm sehingga panjang pegas menjadi 24 cm. Kemudian beban disimpangkan sejauh 2 cm dan dilepaskan sehingga bergetar harmonis. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, maka frekuensi getaran beban itu adalah .... A. B. C. D. √10 Hz √10 Hz √5 Hz √5 Hz 21. OSN PROV 2008 No. 13 (Kunci: A) (Sudah diganti datanya agar lebih rasional). Pada sebuah percobaan ayunan sederhana digunakan panjang tali 50 cm, dan teramati sebanyak 0,7 getaran setiap sekon. Percepatan gravitasi di tempat percobaan itu dilakukan adalah .... A. 9,66 m/s2 B. 9,62 m/s2 C. 9,56 m/s2 D. 9,26 m/s2 22. OSN PROV 2012 No. 6 Isian. (Kunci:12,5 cm) Sebuah pegas panjangnya 10 cm digantung vertikal pada titik P. Sebuah beban 100 gram digantungkan pada ujung bebas pegas, kemudian beban ditarik ke bawah lalu dilepas sehingga bergerak naik turun secara harmonis dengan frekuensi 10/π Hz. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, maka titik setimbang beban berada pada jarak .... cm di bawah titik P. Page 8 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. B. GELOMBANG Gelombang adalah getaran yang merambat, sambil memindahkan energi dari satu titik ke titik lainnya. Pada peristiwa rambatan gelombang, hanya energi gelombangnya yang merambat sedangkan zat perantara (medium) tidak ikut merambat. Berdasarkan arah getar dan arah rambatnya, gelombang dibedakan menjadi: gelombang longitudinal dan gelombang transversal. Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya berimpit dengan arah rambatnya. Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus arah rambatnya. Besaran fisis pada rambatan gelombang. Simpangan: posisi gelombang yang merambat terhadap titik kesetimbangan Amplitudo: simpangan maksimum. Panjang gelombang dengan simbol λ adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang selama satu periode. Periode dengan simbol T adalah waktu yang diperlukan oleh gelombang untuk menempuh lintasan satu gelombang (λ). Laju rambat gelombang (v) adalah jarak yang ditempuh gelombang setiap satu sekon. atau π£ = πΏπππ’ = Jika π‘ = π ⇔ π = π, sehingga : π£ = = π, karena = π, maka : π£ = ππ Gelombang mekanik, untuk merambat memerlukan medium (zat perantara). Laju rambat gelombang dalam suatu medium bergantung pada jenis mediumnya, secara umum makin rapat jarak antar molekul dari medium, makin besar laju rambatnya. Laju rambat gelombang mekanik paling besar di dalam zat padat, sedangkan yang paling kecil di dalam gas. Untuk gelombang longitudinal π£ >π£ >π£ . Laju rambat gelombang bunyi (longitudinal) di dalam gas atau udara, selain bergantung pada jenis gas bergatung pula pada suhu udara, di mana: π£ β >π£ β β. Rambatan gelombang secara transversal y (cm) π π 6 0 8 16 24 32 x (m) π -6 t (s) 0 2 4 6 8 Contoh gelombang transversal di atas: amplitudo A = 6 cm, panjang gelombang ο¬ ο½ 16 meter, periode T = 4 sekon, berarti frekuensi π = Hz, laju rambat π£ = λ. π = 16 × = 4 m/s Page 9 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. Rambatan gelombang secara longitudinal, 0 1 2 4 6 7 8 12 10 13 14 16 π π π Pada contoh di atas, panjang gelombang π = (7 − 1) cm = 6 cm, atau π = (10 − 4) cm = 6 cm, atau π = (14 − 8) = 6 cm Tambahan (sekadar informasi): Gelombang: Jenis, cara rambat, medium, dan laju Page 10 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. Interferensi Gelombang: Interferensi Konstruktif (saling memperkuat) apabila kedua gelombang sefase (memiliki fase sama) atau selisih lintasannya = 0; ο¬ ; 2ο¬ ; 3ο¬ ; dst, atau beda fase = 0; 1; 2; 3; dst, atau beda sudut fase = 0o; 360o; 720o; 1080o; dst atau beda sudut fase = 0 rad; 2π rad; 4π rad; 6π rad; dst Kalau pada gelombang bunyi, hasil interferensinya bunyi makin keras/makin kuat (karena amplitudo makin besar), sedangkan pada gelombang cahaya hasilnya cahaya makin terang/intensitas cahaya (kuat cahaya) semakin besar (karena amplitudo makin besar) Gelombang I Gelombang II Hasil interferensi Interferensi Destruktif (saling memperlemah) apabila kedua gelombang berlawanan fase atau selisih lintasannya = (1 / 2)ο¬ ; ( 3 / 2)ο¬ ; (5 / 2)ο¬ ; dst atau beda fase = ½;3/2; 5/2; dst, atau beda sudut fase = 180o; 540o; 900o; dst atau beda sudut fase = π rad; 3π rad; 5π rad; dst Kalau pada gelombang bunyi, hasil interferensinya bunyi hilang (”silent”), karena amplitudo nol, sedangkan pada gelombang cahaya hasilnya cahaya gelap (’dark”), karena amplitudo nol. Gelombang I Gelombang II Hasil interferensi Page 11 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. GELOMBANG STASIONER (DIAM)/GELOMBANG BERDIRI/GELOMBANG TEGAK Gelombang Stasioner dihasilkan oleh interferensi dua gelombang yang memiliki: frekuensi sama, amplitudo sama, panjang gelombang sama, laju rambat sama, tetapi arah rambat berlawanan. Contoh gelombang stasioner yang paling umum adalah percobaan MELDE. λ P P S Vibrator S S Perangkat percobaan Melde terdiri atas vibrator (ujung kiri), katrol (ujung kanan), tali, dan beban. Dengan mengatur jarak antara vibrator dengan tali atau mengatur berat beban maka dapat dihasilkan gelombang stasioner. Ujung tali pada vibrator maupun ujung tali pada katrol merupakan titik simpul (S), dengan demikian hubungan antara banyaknya simpul (S) dengan banyaknya perut (P) adalah: S = P + 1, dan banyaknya gelombang = banyaknya perut : 2 Dari hukum II Newton F = ma , maka laju rambat gelombang transversal pada tali dapat diungkapkan sebagai: π£= πΉ π Dengan F adalah tegangan tali yang tidak lain adalah berat beban atau πΉ = π€ = ππ, bersatuan newton, dan ο massa tali persatuan panjang atau sering disebut ”massa jenis linier” tali, bersatuan kg/m, atau π = dengan m massa tali dan l panjang tali. Karena m = ρV = ρAl , maka diperoleh: π£= πΉ ππ΄ Catatan: ο· panjang tali (l) adalah jarak antara vibrator ke katrol ο· laju rambat gelombang transversal pada tali TIDAK bergantung pada massa tali maupun panjang tali ο· m: massa tali, M: massa beban Dari percobaan di atas, panjang gelombangnya dapat diukur, jika frekuensi vibrator diketahui, maka laju rambat gelombang transversal pada tali dapat ditentukan melalui hubungan: π£ = ππ PEMBIASAN GELOMBANG BUNYI Gelombang BUNYI, memerlukan medium untuk merambat, tentunya semakin rapat jarak antar molekul dari suatu medium, laju rambatnya akan semakin besar. Secara umum, laju rambat gelombang bunyi terbesar pada medium padat dan terkecil pada medium gas. Dengan demikian untuk gelombang BUNYI: v(padat) > v(cair) > v(gas) Pembiasan gelombang (bunyi maupun cahaya), dapat diilustrasikan sebagai berikut. Sebuah drum menggelinding dari lantai plester ke lapangan rumput, dengan sudut datang tertentu. Kecepatan drum ketika di lantai plester lebih besar dibandingkan ketika di lapangan rumput, dengan kata lain, kecepatan drum mengecil atau berkurang. Faktanya: drum dibelokkan mendekati garis normal. Page 12 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. Dari lantai plester (kecepatan besar) menuju lapangan rumput (kecepatan kecil), dibelokkan mendekati garis normal. Kesimpulan: bila kecepatannya berubah dari besar menjadi kecil (berkurang), maka akan dibelokkan mendekati garis normal. Bila sebaliknya tentunya dibelokkan menjauhi garis normal. Garis normal Kesimpulan yang dapat ditarik adalah: ”Bila kecepatan drum berubah dari besar ke kecil, maka drum akan dibelokkan mendekati garis normal”. Kesimpulan tersebut dapat juga diterapkan pada pembiasan gelombang bunyi maupun cahaya. Bila gelombang bunyi atau cahaya merambat melalui dua medium yang berbeda, maka kecepatan merambatnya juga akan berbeda. Bila gelombang datang dengan sudut datang tertentu (tidak sama dengan 0o), maka gelombang bunyi maupun gelombang cahaya akan mengalami pembiasan. ”Bila kecepatan gelombang (bunyi maupun cahaya) dari medium pertama menuju ke medium kedua berubah dari besar menjadi kecil, maka gelombang akan dibiaskan mendekati garis normal”. Sebaliknya: ”Bila kecepatan gelombang (bunyi maupun cahaya) dari medium pertama menuju ke medium kedua berubah dari kecil menjadi besar, maka gelombang akan dibiaskan menjauhi garis normal”. Pada rambatan gelombang dari medium sat uke medium lain, besaran fisis yang tidak berubah adalah frekuensi. Karena π£ = ππ , jika f konstan, maka hubungan antara v dengan λ berbanding lurus, yakni: π£ π = π£ π Jika gelombang bunyi merambat dari medium 1 dengan sudut datang i dan dibiaskan me medium 2 dengan sudut bias r mak berlaku hukum Snell untuk pembiasan (tidak dibuktikan di sini) yakni: sin π π£ π = = sin π π£ π (catatan: pada gelombang bunyi tidak dikenal adanya konsep indeks bias) Page 13 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. Contoh: Sumber bunyi dengan frekuensi 400 Hz, merambat dari udara ke air dengan sudut datang 11,5o (dengan sin 11,5o = 0,2). Jika laju rambat bunyi di udara 320 m/s, dan laju rambat bunyi di dalamair 1280 m/s, tentukan: a. panjang gelombang bunyi di udara b. panjang gelombang bunyi di dalam air c. sudut biasnya di air Jawab: a. panjang gelombang bunyi di udara: π = ο¨π = = 0,8 m b. panjang gelombang bunyi di air π = = ο¨π ο¨ = , = 3,2 m atau menggunakan perbandingan sbb. ο¨ = , = ο¨π = × , ο¨π = 3,2 m c. sudut bias di air = ο¨ , = ο¨ , = ο¨sin π = , × = 0,8 ο¨ π = 53 (dengan bantuan kalkulator) LATIHAN SOAL GELOMBANG 1. OSK 2019 No 41 (Kunci: A) 2. 2019 No. 42 (kunci: B) Page 14 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. Pada rambatan gelombang, untuk dua titik dengan beda lintasan βπ = π, beda sudut fasenya βπ = 2π rad atau βπ = 360 . Jika antara titik A dan B berbeda sudut fase βπ = 1,5π rad = 270 maka beda lintasan antara titik A dan B adalah: βπ P = , × π = π (lihat gambar). S v A 0 rad 0,5π rad Q π rad βπ = 1,5π rad R 1,5π rad 2π rad B. βπ = 1,5 π Dari soal diketahui bahwa βπ π= × , = 60 cm = 0,6 m, jikaβπ = π , maka: π = 0,6m, sehingga = 0,8 m. Dari soal diketahui laju rambat gelombang v = 2 m/s, maka frekuensi π = = / , = 2,5 Hz 3. OSP 2019 No. 27 (Kunci: D) Solusi OSP IPA Fisika 2019 No. 27 Tidak ada penjelasan posisi permukaan air berjarak berapa dari pusat kincir. Asumsikan permukaan air bersentuhan dengan bagian tepi kincir (disesuaikan dengan option jawaban yang paling mungkin/cocok). Kelajuan arus air = kelajuan linier pada tepi kincir, yakni: π£ π£ = = 2π × × 1,5ο¨ π£ 1m = 2πππ ο¨ R = 1,5 = 12 m/s vair Kunci: D 4. OSK 2018 No. 42 (Kunci:B) Solusi OSK 2018 No. 42 Panjang gelombang jika bunyi merambat melalui rel: π£( ) 5130 m.s -1 π( ) = = π 500 s -1 = 10,26 m Panjang gelombang jika bunyi merambat melalui udara: Page 15 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com m Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 330 m.s -1 ) 500 s -1 = 0,66 m Selisih panjang gelombang: π₯π = 10,26 m − 0,66 m = 9,6 meter π( = π£( π ) = 5. SP IPA Fisika 2017 (Kunci: D) Solusi OSP IPA Fisika 2017 No. 24 Gerakan 1 kali getaran sempurna adalah gerakan dari: simpangan terjauh pertama – titik setimbang – simpangan terjauh kedua – titik setimbang – simpangan terjauh pertama lagi. Dari titik setimbang ke simpangan terjauh panjang lintasannya = amplitudo, sehingga: untuk 1 kali getaran, panjang lintasannya = 4 x amplitudo. Jika dalam waktu 30 sekon terjadi 20 getaran, maka dalam waktu 1 menit terjadi 40 getaran, sehingga panjang lintasan selama 1 menit adalah = 40 x 4 x amplitudo = 40 x 4 x 2 cm = 320 cm 6. OSK 2015 No. 69 (Kunci: C) Solusi OSK IPA Fisika 2015 No. 69 Soal ini merupakan soal mekanika biasa (BUKAN SOAL TENTANG EFEK DOPLER) K : kelelawar D: dinding goa Soal dapat diilustrasikan sebagai berikut. Page 16 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. AD = 170 m vGel = 340 m/s K K vKel = 20 m/s A SKel B D vKel = 20 m/s vGel = 340 m/s ο Lintasan yang ditempuh gelombang dalam waktu t (saat kelelawar bertemu dengan gelombang pantul) adalah = π΄π· + π·π΅ = π =π =π£ π‘ ο Lintasan yang ditempuh kelelawar adalah: = π΄π΅ = π΅π΄ = π = π = π£ π‘ ο Lintasan gelombang + lintasan kelelawar = 2 x AD (namanya: model matematika) π + π = 2 × 170 ο¨ π£ π‘ + π£ π‘ = 340 ο¨ 340π‘ + 20π‘ = 340 ο¨ 360π‘ = 340 ο¨ π‘ = sekon. ο Jarak tempuh kelelawar: π =π =π£ π‘ = 20 × π = 340 18 m ο Jarak kelelawar ke dinding saat bertemu gelombang pantul adalah = π΅π· = π΄π· − π΄π΅ = 170 − π = 170 − 340 18 = ( × ) = 170(18-2) 18 = 170×16 18 = 170× πο¨ = 151,1 m 7. OSK 2015 No. 70 (Kunci: C) Solusi OSK IPA Fisika 2015 No. 70 Sangat jelas! …. Amplitudo = simpangan maksimum = 5 cm = 0,05 m Kunci: C 8. OSK 2014 No. 21 (Kunci: B) Page 17 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 9. OSK 2014 No. 25 (Kunci: D) 10. OSP 2014 No. 18 (Kunci: B ) 11. OSP 2014 No. 16 (Kunci: C) 12. OSN Kab 2008 No. 17 (Kunci: C) Riak permukaan air pada suatu kolam yang luas bergerak searah dengan arah angin. Jika di permukaan air kolam itu terdapat sebuah benda terapung dan tak mudah ditiup angin, maka benda itu .... A. tetap diam di tempatnya B. bergerak searah riak air C. bergetar bersamaan dengan permukaan air yang ditempatinya D. bergetar berlawanan dengan permukaan air yang ditempatinya Page 18 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 13. OSN KAB 2008 No. 18 (Kunci: A) Jika gelombang transvesal di bawah ini memiliki frekuensi 30 Hz, maka laju rambatnya adalah .... A. B. C. D. 1,2 m/s 2,4 m/s 3,6 m/s 8,6 m/s 14. OSN KAB 2008 No. 19 (Kunci: A) Untuk mengukur kedalaman laut, sebuah kapal memancarkan gelombang ultrasonik ke dasar laut. Pantulan gelombang tersebut diterima oleh detektor di kapal 12 sekon kemudian. Jika cepat rambat gelombang ultrasonik di dalam air adalah 1200 m/s, maka dapat disimpulkan kedalaman laut tersebut adalah .... A. 7,2 km B. 14,4 km C. 21,6 km D. 28,8 km 15. OSN KAB 2008 No. 20 (Kunci: C) Sebuah kapal bergerak 36 km/jam mendekati sebuah ranjau laut. Ketika jaraknya ke ranjau 750 meter, kapal melepaskan sinyal SONAR. Jika laju gelombang bunyi di dalam laut 1500 m/s, maka selang waktu antara sinyal dilepaskan dan diterima kembali oleh kapal adalah .... A. 1,0034 sekon B. 1 sekon C. 0,9934 sekon D. 0,5 sekon Jawab: (gambar dijelaskan di kelas) Gunakan satuan SI: π +π 1510 = 2 × 750 m ο¨ 1500 × π‘ = 1500 m ο¨π‘ = / × π‘ + 10 × π‘ = 2 × 750 m ο¨ ο¨π‘ = 0,9934 sekon 16. OSN KAB 2008 No. 23 (Kunci: D) Sebuah gelombang transversal menjalar pada tali. Setiap bagian tali bergetar 4 getaran tiap sekon. Jika cepat rambat gelombang 0,5 m/s maka jarak antara dua titik berturutan yang simpangannya nol pada tali adalah .... A. 1 m B. 2 m C. 0,125 m D. 0,0625 m 17. OSN KAB 2010 No. 21 (Kunci: D) Jarak antara dua lembah gelombang permukaan air yang berdekatan adalah 20 m. Sebuah benda terapung di permukaan air sehingga mengalami gerak getaran. Jika waktu untuk menempuh satu getaran adalah 4 sekon, maka kecepatan gelombang adalah .... Page 19 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. A. B. C. D. 20 m/s 15 m/s 10 m/s 5 m/s 18. OSN KAB 2010 No. 26 (Kunci: D) Grafik berikut menampilkan simpangan dari sebuah titik dalam suatu medium sebagai fungsi dari waktu ketika sebuah gelombang melewati medium. Jika panjang gelombang tersebut 6 m, maka cepat rambta gelombangnya adalah .... A. 3 m/s B. 6 m/s C. 8 m/s D. 12 m/s 19. OSN KAB 2011 No. 26 (Kunci: C) Dua titik A dan B berada pada seutas tali dan terpisah sejauh 90 cm satu terhadap yang lain. Pada tali itu merambat gelombang transversal, sehingga titik A berada di puncak gelombang, dan titik B di dasar gelombang, dan diantara keduanya terdapat dua puncak dan dua dasar gelombang. Jika periode gelombangnya 0,3 sekon, maka cepat rambat gelombang itu adalah .... A. 10,8 cm/s B. 18,0 cm/s C. 120,0 cm/s D. 200,0 cm/s 20. OSN PROV 2007 No. 33 (Kunci: A) Gambar di bawah ini menytakan jumlah gelombang yang melalui sebuah titik dalam waktu 1 sekon. Perbandingan frekuensi kedua gelombang adalah .... A. B. C. D. 1:3 3:5 5:7 7:9 21. OSN PROV 2007 No. 35 (Kunci: B) Dua bola dari kayu A dan B bergerak naik, turun di permukaan air yang tak mengalir. Jarak mendatar antara kedua bola kayu itu 150 cm. Suatu ketika A berada di puncak gelombang permukaan air dan B berada di lembah gelombang permukaan air dan diatara keduanya terdapat dua bukit gelombang. Page 20 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. Jika A dan B masing-masing mebuat 20 kali gerak naik turun dalam tiap selang waktu 5 sekon, maka cepat rambat gelombang pada permukaan air itu adalah .... A. 4,8 m/s B. 2,4 m/s C. 1,2 m/s D. 0,6 m/s 22. OSN PROV 2007 No. 36 (Kunci: A) Ledakan sebuah gunung berapi menimbulkan gempa. Rumah-rumah di sebuah kota terguncang dengan periode 0,75 sekon. Jika gunung berapi itu berada pada jarak 180 km dari kota itu, sementara gempa sampai di kota itu setelah 1 menit, maka panjang gelombang gempa itu adalah .... A. 2250 m B. 3000 m C. 4000 m D. 5250 m 23. OSN PROV 2007 No. 69 (Kunci: B) Sepotong gabus yang mengapung di atas air bergerak naik turun ketika dilewati gelombang air, yang dalam waktu 30 detik menempuh jarak 9 m. Gabus itu bergerak naik turun 2 kali dalam waktu 3 detik, maka panjang gelombang air itu .... A. 30 cm B. 45 cm C. 60 cm D. 90 cm 24. OSN PROV 2007 No. 71 (Kunci: A) Sebuah tambur dipukul, kulitnya bergetar sebanyak 50 kali dalam setengah detik. Bunyi tambur merambat di udara dan terdengar pada jarak 1 km setelah 3,125 detik. Panjang gelombang bunyi tambur dan periode getar kulit tambur adalah .... A. 6,4 m dan 0,02 s B. 3,2 m dan 0,02 s C. 6,4 m dan 0,01s D. 3,2 m dan 0,01 s Jawab: ... 25. OSN PROV 2008 No. 16 (Kunci: D) Sebuah gelombang menjalar pada tali dengan cepat rambat 60 cm/s. Dalam satu meter panjang tali terbentuk dua bukit dan tiga lembah gelombang. Frekuensi gelombang itu adalah .... A. 1,2 HZ B. 0,67 Hz C. 0,24 Hz D. 2,4 Hz 26. OSN PROV 2008 No. 17 (Kunci: B) Pada tali sepanjang 180 cm terbentuk gelombang stasioner yang terdiri dari 13 simpul dan 12 perut. Jika frekuensi sumber gelombangnya 150 Hz, maka cepat rambat gelombang itu adalah.... A. 22,5 m/s B. 45 m/s C. 67,5 m/s D. 90 m/s Page 21 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 27. OSN Kab 2009 No 19 (Kunci: D) Pada gambar di bawah ini ditunjukkan pola simpangan sebuah gelombang. Jika cepat rambat gelombang tersebut 480 m/s maka frekuensi gelombang tersebut adalah .... A. 30 Hz B. 60 Hz C. 200 Hz D. 300 Hz 28. OSN Kab 2009 No. 20 (Kunci: A) Sebuah botol berayun di permukaan air kolam. Dalam waktu 5 detik, botol berayun sebanyak 10 siklus. Jika laju rambat gelombang permukaan air adalah 18 m/s, maka panjang gelombangnya adalah .... A. 9 m B. 36 m C. 45 m D. 54 m 29. OSN Kab 2009 No. 23 (Kunci:A) Sebuah kapal sedang mengapung di permukaan laut yang dalamnya 300 m. Sebuah pengirim gema pada bagian bawah kapal mengirim suatu pulsa ultrasonik ke bawah dan gemanya diterima dari dasar laut setelah 1,5 sekon kemudian. Jika pengirim gema secara kontinu menghasilkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 5 kHz, maka panjang gelombang ultrasonik di dalam air adalah .... A. 0,08 m B. 0,8 m C. 0,06 m D. 0,6 m 30. OSN Kab 2009 No. 24 (Kunci: A) Pada tali sepanjang 2 meter teramati 6 puncak dan 5 lembah gelombang. Jika laju rambat gelombang 20 m/s, maka besarnya panjang gelombang dan frekuensi adalah .... A. 0,4 m dan 50 Hz B. 0,2 m dan 50 Hz C. 0,4 m dan 0,02 Hz D. 0,2 m dan 0,02 Hz 31. OSN Prov 2009 No. 22 (Kunci: B) Jika suatu gelombang merambat dari medium satu ke medium lain, maka arah rambatnya berubah. Perubahan arah rambat gelombang itu terjadi karena …. A. perubahan frekuensi gelombang B. perubahan kelajuan gelombang C. perubahan amplitudo gelombang D. perubahan intensitas gelombang Page 22 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 32. OSN Prov 2009 No 23 (Kunci: B) Di permukaan air yang bergelombang dan tak berarus terdapat dua benda titik A dan B yang terapung, berjarak mendatar 240 cm. Kedua benda titik itu berada di puncak bukit gelombang dan di antara keduanya terdapat 2 bukit gelombang. Jika kedua benda itu mengalami 5 kali berada di puncak bukit setiap sekon, maka cepat rambat gelombang permukaan air itu adalah…. A. 0,16 m/s B. 0,4 m/s C. 4 m/s D. 16 m/s 33. OSN PROV 2011 No.15 (Kunci: C) Seutas tali dilewati gelombang yang merambat dengan kecepatan 4 m/s dan bagian-bagian tali berosilasi naik turun dengan frekuensi 10 Hz. Pada tali titik A dan B terpisah sejauh X. Apabila pada suatu saat titik A sudah berosilasi 7 kali sementara titik B baru 4 kali, berarti X sama dengan .... A. 300 cm B. 150 cm C. 120 cm D. 100 cm 34. OSN PROV 2011 No. 22 (Kunci: C) Ujung sebuah tali yang rapat massa liniernya 0,005 kg/m digetarkan dengan sumber getar berfrekuensi 60 Hz. Jika pada tali terbentuk gelombang dengan panjang gelombang 40 cm, maka tegangan tali adalah .... A. 0,12 N B. 2,4 N C. 2,88 N D. 5,76 N 35. OSN PROV 2012 No. 18 (Kunci: C) Dalam sebuah percobaan, sebuah sumber bunyi dan sebuah sensor bunyi diletakkan berdekatan di dekat salah satu ujung pipa akustik. Di ujung lain dari pipa itu dipasang sebuah dinding pemantul. Pulsa gelombang bunyi yang dihasilkan sumber itu merambat di udara dalam pipa dan dipantulkan kembali ke arah tempat sumber dan sensor berada. Oleh sensor itu terukur bahwa selang waktu antara pulsa bunyi pertama dari sumber dan pulsa bunyi pantulnya adalah 3,75 milisekon. Jika panjang pipa itu 63,0 cm, sedangkan sumber dan sensor sama-sama dianggap tepat berada diujung pipa, maka cepat rambat gelombang bunyi di udara menurut hasil percobaan itu adalah .... A. 332 m/s B. 334 m/s C. 336 m/s D. 338 m/s 36. OSN PROV 2012 No. 19 (Kunci: C) Pada seutas tali merambat gelombang. Laju perubahan posisi bagian tali terhadap titik setimbangnya disebut .... A. simpangan B. frekuensi C. kecepatan getar D. kecepaan rambat Page 23 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 37. OSN PROV 2012 No. 20 (Kunci: B) Gabus A dan B bergerak naik turun di permukaan air secara periodik. Ketika gabus A berada di puncak gelombang, gabus B berada di lembah gelombang. Di antara gabus A dan B terdapat sebuah puncak gelombang. Jarak antara gabus A dan B adalah 150 cm. Jika waktu yang diperlukan gabus B untuk mencapai puncak gelombang untuk pertama kalinya adalah 0,25 sekon, maka cepat rambat gelombang permukaan air adalah …. A. ,5 m/s B. 2 m/s C. 2,4 m/s D. 3,4 m/s 38. OSN PROV 2012 No Sebuah beban 5 gram digantung vertikal pada ujung sebuah pegas. Pada benda diikatkan seutas tali, yang direntangkan secara horisontal. Benda ditarik ke bawah sedikit, lalu dilepas. Jika panjang gelombang yang merambat pada tali 10π cm dan cepat rambat gelombang 30 m/s, konstanta pegasnya dadalah .... N/m. Jawab: π= π£ 30 m/s 300 = = Hz π 0,1π m π ο¨ π = 4π π π ο¨ π = 4π π= 4π × × × 5 × 10 (5 × 10 ) ο¨ π = ο¨ π = 1800 39. ON PROV 2008 No. 5 Isian (Kunci: redaman) Peristiwa .......... menyebabkan amplitudo dan energi getaran semakin lama semakin kecil. Jawab: ........ 40. OSN PROV 2008 No 6 Isian (Kunci: 0,1 sekon) Sebuah kapal laut bergerak lurus lalu meninggalkan pelabuhan dari keadaan mula-mula (t=0) diam, dengan percepatan tetap 3 m/s2. Kapal laut itu membunyikan peluit tiap 2 detik, peluit dibunyikan pertama kali pada waktu t = 0. Jika cepat rambat bunyi di udara 300 m/s, maka bunyi peluit ke 3 dan ke 4 yang dikeluarkaan oleh kapal akan terdengar di pelabuhan berbeda waktu ...... detik. Jawab: Peluit ke 1 dibunyikan saat π‘ = 0 s ; Peluit ke 2 dibuykan saat π‘ = 2 s ; Peluit ke 3 dibunyikan saat π‘ = 4 s ; Peluit ke 4 dibunyikan saat π‘ = 6 s Posisi kapal saat peluit ke 3 dibunyikan: π = π(π‘ ) = × 3 × (4) = 24 m Posisi kapal saat peluit ke 4 dibunyikan: π = π(π‘ ) = × 3 × (6) = 54 m Beda waktu bunyi peluit ke 3 dan ke 4 yang diterima pendengar di pelabuhan: π −π 54 m − 24 m βπ = = = 0,1 s π£ 300 m/s Page 24 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 41. OSN Kab 2013 No. 24 (Kunci: D) 42. OSN Kab 2013 No. 26 (Kunci: C) 43. OSK 2013 No. 28 (Kunci: D) 44. OSN Kab 2013 No. 27 (Kunci: A) Jawab: Jarak dua keping kayu = βπ = (2 − 1)π ο¨ 6 m = 2π ο¨π = 3 m Frekuensi = π = = 1,5 s = 1,5 Hz Laju rambat = π£ = ππ = (1,5)(3) = 4,5 m/s Page 25 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 45. OSN Kab 2013 No. 29 (Kunci: C) 46. OSN Prov 2013 No. 17 (Kunci: C) 47. OSN Prov 2013 No. 22 (Kunci: C) Jawab: gram 10 kg = 0,01 × = 0,001 kg/m cm 10 m ∑ βπ = π ο¨ 1,5 m = π ο¨1,5 m = 2π ο¨π = 0,75 m m πΉ = ππ = (0,160 kg) 10 = 1,6 N s π = 0,01 π£= πΉ = π π= = 1,6 = √1600 = 40 m/s 0,001 / , = Hz = Hz = 53,33 Hz Page 26 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. C. BUNYI Resonansi pada kolom udara: P f Hz l Garpu tala dengan frekuensi f Hz, digetarkan diatas pipa kaca yang dimasukkan ke dalam air. Pipa kaca diatur naik/turun sehingga terdengar bunyi paling keras. Ketika garpu tala bergetar, molekul-molekul udara di dalam pipa kaca ikut bergetar (beresonansi) dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi garpu tala. Saat itu pada ujung atas pipa molekul-molekul udara bebas bergetar, sehingga ujung atas pipa merupakan titik perut (P) gelombang. Molekul udara di sekitar permukaan air sulit bergetar, sehingga permukaan air metupakan titik simpul (S) gelombang. Resonansi I: S ο· Terjadi saat terdapat 1 simpul (S) dan 1 perut (P), atau ο· Panjang kolom udara π = π atau π = 4π . Resonansi II: ο· ο· Terjadi saat terdapat 2 simpul (S) dan 2 perut (P) atau Panjang kolom udara π = π atau π = π . Cepat rambat bunyi di udara dapat ditentukan dengan persamaan π£ = ππ. Dst. Biasanya percobaan dilakukan dua kali yakni untuk resonansi I dan resonansi II, dengan demikian maka: 3 1 1 π −π = π− π = π 4 4 2 Jika l1 dan l 2 diketahui, maka diperoleh panjang gelombang ο¬ , sehingga cepat rambat bunyi di udara dapat ditentukan dengan persamaan v ο½ fο¬ . Dst. DAWAI /SENAR Dawai atau senar pada gitar atau piano merupakan sumber bunyi. Ketika dawai dipetik, maka dawai akan bergetar, rambatan gelombang pada dawai secara transversal. Dawai akan menghasilkan bunyi yang merambat di udara secara longitudinal. Nada terendah yang dihasilkan dawai disebut dengan nada dasar (fo) atau harmonis pertama, nadanada lebih tinggi di atasnya disebut dengan nada atas pertama (f1) atau harmonis kedua, nada atas kedua (f2) atau harmonis ketiga, dan seterusnya. Jika diikat pada ujung-ujungnya maka ujung-ujung dawai merupakan titik tetap atau titik simpul (S). Jika dawai dipetik, nada yang dihasilkan bergantung pada cara memetiknya. Nada dasar (fo) dawai/senar: dipetik pada jarak ½ l dari salah satu ujung S S P 1 π= π 2 Page 27 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. Jika dawai dipetik pada bagian tengah-tengahnya, maka titik tengah dawai sebagai titik bebas atau titik perut (P). Pada dawai yang panjangnya l terdapat 2 titik simpul S dan 1 titik perut P, atau terbentuk ½ x panjang gelombang. π = π atau π = 2π Frekuensi nada dasar (fo) yang dihasilkan: π = atau π = = Dengan v adalah laju rambat gelombang transversal pada dawai, dari rumusan Melde, π£ = π£= sehingga: π = atau atau π = Nada atas pertama (f1) dawai/senar: dipetik pada jarak 1/4 l dari salah satu ujung ditekan pada jarak ½ l dari salah satu ujung S S S P P π=π Jika dawai ditekan pada bagian tengah-tengahnya atau ½ l, dan dipetik pada jarak ¼ l dari ujungnya maka pada dawai yang panjangnya l terdapat 3 titik simpul S dan 2 titik perut P, atau terbentuk 1 panjang gelombang. π = π atau π = π Frekuensi nada dasar (f1) yang dihasilkan: π = = atau π = atau π = Dengan v adalah laju rambat gelombang transversal pada dawai, dari rumusan Melde, π£ = π£= sehingga: π = atau π = atau π = atau atau π = Nada atas kedua (f2): ditekan pada jarak (1/3) l dari salah satu ujung S S P P 3 π= π 2 dipetik pada jarak (1/6) l dari salah satu ujung S S P Page 28 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. Terjadi ketika dawai ditekan pada jarak (1/3) l dari ujung dan dipetik pada jarak (1/6) l dari ujung, pada seluruh dawai terbentuk 4 S dan 3 P atau π = π atau π = π. Frekuensi nada atas kedua: π = =( / )/ = , atau π = karena π£ = , maka π = Nada atas ketiga (f3): Terjadi ketika dawai ditekan pada jarak (1/4) l dari ujung dan dipetik pada jarak (1/8) l dari ujung, pada seluruh dawai terbentuk 5 S dan 4 P atau π = 2π atau π = . Frekuensi nada atas kedua: π = = / = = , karenaπ£ = , maka π = Demikian dan seterusnya. Pada dawai, perbandingan nada dasar dengan nada-nada harmonis di atasnya berbanding sebagai bilangan bulat yang berurutan, atau: ππ : ππ : ππ : . . . = π: π: π: . .. Contoh: 1. OSP 2016 No. 20 (Kunci: A) Solusi OSP IPA Fisika 2016 No. 20 Jika dawai menghasilkan frekuensi nada dasar f, maka terdapat 2 simpul pada bagian ujung-ujung dawai yang terikat dan 1 simpul pada bagian dawai yang dipetik. Jika panjang dawai L, maka: L = ½ λ, atau λ = 2L. Laju rambat gelombang transversal pada dawai adalah: v ο½ fο¬ ο½ f (2 L) ο½ 2 fL Jika beban yang digantungkan pada tali m, maka gaya tegang pada tali adalah: F = T = mg. Hubungan antara laju rambat gelombang transversal pada dawai v dengan gaya tegang F dinyatakan dengan rumus Melde (yang dapat diturunkan dari hukum II Newton F = ma) yakni: π£ = π£ = dengan µ = massa per satuan panjang tali. Dari persamaan π£ = atau π = ο¨π=( ) , maka ο¨π= Kunci: A Page 29 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 2. OSP 2017 No. 25 (Kunci: A) Solusi OSP IPA Fisika 2017 No. 25 Frekuensi nada dasar dawai dinyatakan dalam persamaan: . Hubungan fo π = dengan F adalah: ο¨ = = = Kunci: A PIPA ORGANA Pipa organa ada dua macam yakni pipa organa terbuka (gambar kiri) dan pipa organa tertutup (gambar kanan). Pada ujung pipa yang menyempit ditiupkan udara, sehingga membran bergetar. Getaran membran ini menjadikan udara di dalam pipa ikut bergetar (beresonansi). Bagian lubang dimana membran berada merupakan titik bebas sehingga berupa titik perut (P) gelombang. Ujung lain kalau pada pipa organa terbuka berupa titik bebas atau titik perut (P), sedangkan pada pipa organa tertutup ujung ini berupa titik tetap atau titik simpul (S). P P P S Pipa organa terbuka Pipa ogana tertutup PIPA ORGANA TERBUKA a. Nada dasar (fo) pipa organa terbuka: S P P π= π Pada pipa organa terbuka, bagian ujung-ujung pipa berupa titik perut (P). Nada dasar terjadi ketika terbentuk 1 titik simpul (S) di tengah-tengah pipa tersebut, berarti terdapat 2P dan 1 S. Pada seluruh panjang pipa l terbentuk ½ x panjang gelombang, atau: π = π atau ο¬o ο½ 2l Frekuensi nada dasar (fo) yang dihasilkan: π = = atau π = Page 30 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. Dengan v adalah laju rambat gelombang bunyi di udara (gelombang longitudinal), yakni, π£ = , (diperoleh menggunakan hukum II Newton F = ma) dengan γ : kontanta laplace (bergantung jenis gas), R : konstanta umum gas, T: suhu mutlak gas, dan M: massa molekul gas. b. Nada atas pertama (f1) pipa organa terbuka P S P S P Nada atas pertama terjadi ketika terbentuk 2 titik simpul (S) di antara ujung-ujung pipa, berarti terdapat 3P dan 2 S. Pada seluruh panjang pipa l terbentuk 1 x panjang gelombang, atau: π = π atau π = π Frekuensi nada dasar (f1) yang dihasilkan: π = = atau π = atau π = Dengan v adalah laju rambat gelombang bunyi di udara (gelombang longitudinal), yakni, π£ = , (diperoleh menggunakan hukum II Newton F = ma) dengan γ : kontanta laplace (bergantung jenis gas), R : konstanta umum gas, T: suhu mutlak gas, dan M: massa molekul gas. c. Nada atas kedua (f2 ) pipa organa terbuka Terbentuk 4P dan 3 S, π = π atau π = π π = =( / ) = atau π = Dengan v adalah laju rambat gelombang bunyi di udara (gelombang longitudinal), yakni, π£ = , (diperoleh menggunakan hukum II Newton F = ma) dengan γ : kontanta laplace (bergantung jenis gas), R : konstanta umum gas, T: suhu mutlak gas, dan M: massa molekul gas. Demikian dan seterusnya. Pada pipa organa terbuka, perbandingan nada dasar dengan nada-nada harmonis di atasnya berbanding sebagai bilangan bulat yang berurutan, atau: ππ : ππ : ππ : . . . = π: π: π: . .. PIPA ORGANA TERTUTUP a. Nada dasar (fo) pipa organa tertutup P S 1 π= π 4 Page 31 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. Pada pipa organa tertutup, bagian ujung tertutupberupa titik tetap atau titik simpul (S), dan bagian ujung lain (membran) terbuka sehingga berupa titik bebas atau titik perut P). Nada dasar terjadi ketika terbentuk 1 titik simpul (S) dan 1 titik perut P. Pada seluruh panjang pipa l terbentuk ¼ panjang gelombang, atau: π = π atau π = 4π Frekuensi nada dasar (fo) yang dihasilkan: π = atau π = = Dengan v adalah laju rambat gelombang bunyi di udara (gelombang longitudinal), yakni, π£ = , (diperoleh menggunakan hukum II Newton F = ma) dengan γ : kontanta laplace (bergantung jenis gas), R : konstanta umum gas, T: suhu mutlak gas, dan M: massa molekul gas. b. Nada atas pertama (f1) pipa organa tertutup S P P S 3 π= π 4 Nada atas pertama terjadi ketika terbentuk 2 S dan 2 P. Pada seluruh panjang pipa l terbentuk 3/4 x panjang gelombang, atau: π = π atau π = π Frekuensi nada dasar (f1) yang dihasilkan: π = =( / ) atau π = Dengan v adalah laju rambat gelombang bunyi di udara (gelombang longitudinal), yakni, π£ = , (diperoleh menggunakan hukum II Newton F = ma) dengan γ : kontanta laplace (bergantung jenis gas), R : konstanta umum gas, T: suhu mutlak gas, dan M: massa molekul gas. c. Nada atas kedua (f2 ) pipa organa terbuka Terbentuk 3P dan 3 S, π = π atau π = π π = =( / ) = ο¨π = Demikian dan seterusnya. Pada pipa organa tertutup, perbandingan nada dasar dengan nada-nada harmonis di atasnya berbanding sebagai bilangan ganjil yang berurutan, atau: ππ : ππ : ππ : . . . = π: π: π: . .. Page 32 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. INTENSITAS BUNYI Intensitas Bunyi atau kekuatan bunyi (keras/lemahnya bunyi) di suatu titik bergantung kepada besarnya daya sumber bunyi dan jarak titik tersebut ke sumber bunyi, semakin dekat titik tersebut ke sumber bunyi makin besar intensitas bunyi di titik tersebut (bunyi terdengar makin keras). Secara umum intensitas bunyi di suatu titik didefinisikan sebagai: Intensitas Bunyi = daya sumber bunyi luas bidang yang ditembus gelombang bunyi πΌ= π π΄ P: daya sumber bunyi (watt) A: luas bidang yang ditembus gelombang bunyi (m2) I: intensitas bunyi (watt/m2) Bidang bola L S K P watt r M (Gambar dijelaskan di kelas) Jika sumber bunyi dianggap sebagai sumber titik, dan gelombang bunyi dipancarkan ke segala arah, maka luas bidang yang ditembus gelombang bunyi berupa bidang bola yaitu A ο½ 4ο°r 2 dengan r adalah jarak dari sumber bunyi ke titik pada permukaan bidang bola tersebut. Dengan demikian intensitasnya dapat dinyatakan: π πΌ= 4ππ Dari persamaan ini tampak bahwa besar intensitas bunyi di suatu titik berbanding terbalik dengan kuadrat jarak titik tersebut ke sumber bunyi, dengan demikian hubungan intensitas bunyi disuatu titik dengan jaraknya ke sumber bunyi dapat dinyatakan: πΌ π = πΌ π Intensitas ambang bunyi (Io): Intensitas ambang bunyi adalah intensitas bunyi terendah yang masih dapat menimbulkan rangsang bunyi pada telinga berpendengaran normal. Besarnya Io = 10-12 watt/m2 Taraf Intensitas Bunyi (TI): Taraf intensitas bunyi pada suatu titik adalah harga logaritma perbandingan antara intensitas bunyi di titik tersebut dengan harga intensitas bunyi ambang, diungkapkan sbb. ππΌ = πππ bell Page 33 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. Atau ππΌ = 10 πππ dB dB=desibell Catatan: logaritma yang dimaksud adalah logaritma dengan basis desimal atau 10 Contoh harga logaritma beberapa bilangan. Log 100 = log 1 = 0 Log 101 = log 10 = 1 log 10-1 = log 0,1 = - 1 Log 102 = log 100 = 2 log 10-2 = log 0,01 = - 2 Log 103 = log 1000 = 3 log 10-3 = log 0,001 = - 3 4 Log 10 = log 10000 = 4 log 10-4 = log 0,0001 = - 4 Dst dst Aturan berhitung dalam logaritma: a. log ab = b log a contoh: log 23 = 3 log 2; log 105 = 5 log 10 = 5 b. log (ab) = log a + log b contoh: log (3x2) = log 3 + log 2 c. log (a/b) = log a – log b contoh: log (3/2) = log 3 – log 2 EFEK DOPPLER Bila tidak terjadi gerak relatif antara sumber bunyi dan pendengar, maka frekuensi yang diterima pendengar sama dengan frekuensi sumber bunyi, namun bila terjadi gerak relatif antara pendengar dan sumber bunyi, maka frekuensi yang diterima pendengar berbeda dengan frekuensi sumber bunyi. Hubungan antara frekuensi sumber bunyi (fs) dengan frekuensi yang diterima pendengar (fp) sebagai berikut (Pembuktian rumus agak panjang, tidak dibahas di sini) π = π£±π£ π π£±π£ v : laju rambat bunyi di udara + vp bila pendengar bergerak mendekati sumber bunyi – vp bila pendengar bergerak menjauhi sumber bunyi + vs bila sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar – vs bila sumber bunyi bergerak mendekati pendengar Catatan: Rumus efek Doppler di atas dapat juga diterapkan pada cahaya, dengan fp frekuensi yang diterima oleh pengamat, fs frekuensi sumber cahaya, v laju rambat cahaya, vp laju pengamat, dan vs laju sumber cahaya. SOAL/LATIHAN: 1. OSK 2019 No. 40 (Kunci: A) Page 34 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 2. OSK 2019 No. 41 (Kunci: A) 3. OSK 2019 No 42 (Kunci: B) 4. OSP 2019 (Kunci: B) 5. OSP 2019 No. 19 (Kunci: D) Page 35 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 6. Osk 2018 No. 44 (Kunci: B) Solusi OSK 2018 No. 44 P S S (i) Frekuensi nada dasar (fo) = v/2l; 2 S dan 1 P P P S S S (ii) Frekuensi nada atas pertama (f1) = 2v/2l = 2fo; 3S dan 2 P S P P P S S S (iii) Frekuensi nada atas kedua (f2) = 3v/2l = 3fo; 4S dan 3 P Kunci: B 7. OSK 2014 No. 24 (Kunci: B) Penjelasan: (dijelaskan di kelas menggunakan gambar) ο· Option A, C dan D jelas salah, pada pipa organa rambatan gelombangnya secara longitudinal di udara, pada dawai rambatan gelombangnya secara transversal pada zat padat (dawai) ο· Option B betul, persamaan antara pipa organa tertutup dengan resonansi pada kolom udara sbb. Pipa organa tertutup Resonansi pada kolom udara Rambatan Gelombang stasioner di udara Gelombang stasioner di udara gelombang merambat secara longitudinal merambat secara longitudinal Bagian sumber Perut gelombang Perut gelombang getar berupa Bagian Tutup pipa: sebagai simpul Permukaan air: sebagai simpul pemantul gelombang gelombang Page 36 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 8. OSP 2018 Solusi OSP IPA Fisika th 2018 No. 40 Ada kesalahan yang cukup mendasar pada soal ini. Soal tentang frekuensi dawai, yang diketahui kok laju rambat bunyi di udara (gelombang longitudinal)???? Seharusnya yang diketahui adalah laju rambat gelombang transversal pada dawai…. Sungguh memprihatinkan jika penulis soalnya seperti ini ….. (a) menentukan nila x Frekuensi nada atas pertama (f1) dawai yang bergetar dapat diformulasikan: π = , dengan v: laju rambat gelombang transversal pada dawai. Misal frekuensi nada atas pertama dawai 1 adalah f1(1) dan frekuensi nada atas pertama dawai 2 adalah f1(2), maka: ( ) ( ) = = = ( ) cm cm Dari soal diketahui bahwa ( ) ( ) = 1,5 maka: 1,5 = ( ) cm cm ο¨ 80 ο« x ο½ 1,5 ο΄ 80 ο¨ x ο½ (120 ο 80) cm ο¨ x ο½ 40 cm ο½ 0,4 m (b) menentukan beda frekuensi nada dasae antara dawai 1 dan dawai 2 Kita anggap saja bahwa soal tersebut salah ketik, jadi mungkin yang dimaksud adalah laju rambat gelombang transversal pada dawai, yakni v = 320 m/s. Frekuensi nada dasr dawai 1: π ( ) Frekuensi nada dasar dawai 2: π ( Beda frekuensinya: π₯π = π 9. ( ) = ) ) = −π( = = ) m/s × , m = 200 Hz m/s ( , , )m = 133,33 Hz = 200 − 133,33 = 66,67 Hz OSK 2017 No. 29 (Kunci: B) Sebuah mesin mengeluarkan bunyi dengan taraf Solusi OSK 2017 No. 29 intensitas bunyi sebesar 70 dB bila diukur pada πΌ πΌ ππΌ − ππΌ = 10 πππ − 10 πππ jarak 10 m dari mesin. Berapa besarnya taraf πΌ πΌ intensitas bunyi yang dihasilkan bila diukur pada πΌ πΌ 70 − ππΌ = 10 πππ − πππ jarak 100 m dari mesin tersebut? πΌ πΌ A. 40 dB πΌ B. 50 dB πΌ πΌ 70 − ππΌ = 10 πππ = 10 πππ C. 60 dB πΌ πΌ D. 70 dB πΌ Page 37 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 70 − ππΌ = 10 πππ ο¨ 70 − ππΌ = 10 × 2 πππ ο¨70 − ππΌ = 20 πππ ο¨ 70 − ππΌ = 20 πππ ο¨70 − ππΌ = 20 πππ 1 0 ο¨ 70 − ππΌ = 20 × 1 ο¨ 70 − ππΌ = 20 ο¨ 70 − 20 = ππΌ ο¨ ππΌ = 50 dB Kunci: B Dari persamaan: 70 − ππΌ = 20 πππ dapat dituliskan π₯ππΌ = 20 πππ . Dapat disimpulkan jarak ke sumber bunyi diubah dari r1 ke r2 dengan r2 > r1, maka: π π₯ππΌ = 20 πππ π 10. OSP 2017 No. 25 (Kunci: A) Solusi OSP IPA Fisika 2017 No. 25 Frekuensi nada dasar dawai dinyatakan dalam persamaan: π = . Hubungan fo dengan F adalah: = ο¨ = = Kunci: A 11. OSK 2016 No. 28 (Kuci: A) Solusi OSK IPA Fisika 2016No. 28 Bunyi merupakan gelombnag mekanik, merambat secara longitudinal, tidak dapat mengalami polarisasi, karena gelombang yang dapat mengalami polarisasi adalah gelombang elektromagnetik yang merambat secara transversal. Kunci: A 12. OSK 2016 No. 29 (Kunci: D) Page 38 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. Solusi OSK IPA Fisika 2016 No. 29 Jumlah gelombang, n = 20 Selang waktu, t = 5 s Frekuensi, f = n/t = 20/5 = 4 Hz 2,5 λ = 50 cm ο¨ λ = 20 cm Laju rambat gelombang, v = f λ = 4 x 20 = 80 cm/s Kunci: D 13. OSK 2016 No. 30 (Kunci: D) Solusi OSK IPA Fisika 2016 No. 30 Frekuensi nada dasar pipa organa tertutup: π = dengan: fo = frekuensi nada dasar, v = laju rambat gelombang lonitudinal di udara, dan l = panjang pipa organa. Dengan menggunakan data pada soal: π = ο¨ 300 = ο¨ 4π = ο¨π= × ο¨ π = 0,3 m Kunci: D 14. OSK 2016 No. 19 (Kunci: B) Solusi OSP IPA Fisika Th 2016 No. 19 Pada pipa organa tertutup, di atas membran ada lubang kecil menjadikan molekul-molekul udara bebas bergetar, sehingga lubang di atas membran sebagai perut gelombang (P) Pada ujung tertutup, molekul-molekul udara sukar bergetar, sehingga ujung tertutup sebagai simpul gelombang. Fekuensi nada dasar (fo) terjadi jika dihasilkan 1 simpul dan 1 perut gelombang seperti gambar kiri. Panjang kolom udara pada pipa, l = ¼ λo atau λo = 4 l. Frekuensi nada dasarnya: π£ π£ π = = π 4π Page 39 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. P S Fekuensi nada atas pertama (f1) terjadi jika dihasilkan 2 simpul dan 2 perut gelombang seperti gambar kiri. Panjang kolom udara pada pipa, l =(3/4) λ1 atau λ1 = 4l/3. Frekuensi nada atas pertama: π£ π£ 3π£ π = = = π 4π/3 4π S P P S Fekuensi nada atas kedua (f2) terjadi jika dihasilkan 3 simpul dan 3 perut gelombang seperti gambar kiri. Panjang kolom udara pada pipa, l =(5/4) λ1 atau λ1 = 4l/5. Frekuensi nada atas kedua: S P S P π = = S P / = Data dari soal, panjang pipa organa l = 0,85 m dan laju rambat gelombang bunyi di udara v=340 m/s. Frekuensi nada dasar pipa organa tertutup: π = = Frekuensi nada atas kedua pipa organa tertutup: π = ( , = ) = × ( , , = 100 Hz = ) × , = 500 Hz Kunci: B Page 40 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 15. OSP 2018 Solusi OSP IPA Fisika 2018 No. 24 Ini adalah soal tentang efek Doppler, dimana sumber menjauhi pengamat yang diam. Jika sumber menjauhi pengamat yang diam, maka hubungan antara frekuensi yang diterima oleh pengamat fP dengan frekuensi sumber fS adalah: π = π Dari soal diketahui: Panjang gelombang sumber π = π = Periode sumber: π = π = Kelajuan sumber: π£ = π£ = 0,1π£ Gunakan persamaan: π = π ο¨π = , π = π Panjang gelombang yang diterima: π = = = Periode yang diterima: π = × = 1,1π = = = 1,1π = 1,1π Kunci: tidak ada pilihan jawaban yang tepat 16. OSP 2016No. (Kunci: D) Solusi OSP IPA Fisika Th 2016 No. 21 Laju rambat gelombang bunyi di udara, v = vg, laju rambat sumber bunyi, vs = vk. Kasus I: Sumber bunyi bergerak mendekati pendengar yang diam π£ π£ π = π = π π£−π£ π£ −π£ Kasus II: Sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar yang diam π£ π£ π = π = π π£+π£ π£ +π£ Page 41 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. Selisih frekuensi ketika sumber bunyi dengan ketika sumber bunyi menjauh adalah: π₯π = π − π = π − ( π₯π = π£ π ) π =π£ π ο¨π₯π = − ο¨ π Kunci: D 17. OSK 2015 No. 71 (Kunci: B) Solusi OSK IPA Fisika 2015 No. 71 Frekuensi ada atas pertama pada pipa organa terbuka = 2 x frekuensi nada dasarnya Atau: π = 2π = 2 × 300 Hz = 600 Hz Kunci: B 18. OSK 2015 No. 72 (Kunci: A) Solusi OSK IPA Fisika 2015 No. 72 π= = × m/s 0,12 m = 25 × 10 Hz Kunci: A 19. Osk 2014 No. 17 (Kunci: A) Page 42 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 20. OSK 2014 No. (Kunci: B) 21. OSK 2014 No. (Kunci: C) 22. OSK 2014 No. 22 (Kunci: C) Page 43 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 23. OSP 2014 No. 19 24. OSN Kab 2008 No. 24 25. OSN Kab 2008 No. 25 26. OSN Kab 2009 No. 21 c Page 44 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 27. OSN Kab 2009 No. 22 28. OSN Kab 2009 No. 23 29. OSN Kab 2010 No. 20 30. OSN Kab 2010 No. 25 Page 45 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 31. OSN Kab 2010 No. 27 32. OSN Kab 2011 No. 20 33. OSN Kab 2011 No. 21 34. OSN Kab 2011 No. 22 35. OSN Kab 2011 No. 24 Page 46 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 36. OSN Kab 2011 No. 27 37. OSN Kab 2011 No. 28 38. OSN Kab 2012 No. 18 39. OSN Kab 2012 No. 20 Page 47 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 40. OSN Prov 2007 No. 70 41. OSN Prov 2007 No. 72 42. OSN Prov 2007 No. 73 43. OSN Prov 2008 No. 17 Page 48 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 44. OSN Prov 2008 No. 19 45. OSN Prov 2009 No. 51 Bunyi pantul yang sebagian terdegar bersamaan dengan bunyi asli sehingga mengganggu bunyi asli disebut .... 46. OSN Prov 2010 No. 15 47. OSN Prov 2010 No. 16 Page 49 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 48. OSN Prov 2010 No.17 49. OSN Prov 2010 No. 18 50. OSN Prov 2010 No. 20 (Kunci: D) 51. OSN Prov 2010 No. 8 Isian (Kunci: no 3 saja) 52. OSN Prov 2011 No. 17 (Kunci: C) Page 50 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 53. OSN Prov 2011 No. 20 (Kunci: C) 54. OSN Prov 2011 No. 21 (Kunci: C) 55. OSN Prov 2011 No. 22 (Kunci: C) 56. OSN Prov 2011 No. 5 Isian (Kunci: 1,2 m/s) 57. OSN Prov 2012 No. 19 (Kunci: C) 58. OSN Prov 2012 No. 22 [jawab = (50 + 20 log 2) dB] Page 51 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 59. OSN Prov 2012 No. 23 (Kunci: D) 60. OSN Prov 2012 No. 24 (Kunci: B) 61. OSN Prov 2012 No. 5 Isian (Resonansi) 62. OSN Kab 2013 No. 30 (Kunci: C) Page 52 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com Fisika itu bukan Kumpulan Rumus. Fisika adalah cara berfikir, cara bekerja, cara bersikap, dan cara berkomunikasi secara ilmiah. 63. OSN Prov 2013 No. 19 (Kunci: B) 64. OSN Prov 2016 No. 17 (Kunci: C) 65. OSN Prov 2013 No 20 (Kunci: A) 66. OSN ..... 67. ....... Page 53 of 53 Pembinaan OSN IPA Fisika SMP. Getaran Gelombang Bunyi. Hadi Susanto (dosen Fisika FMIPA UNNES) Pembina OSN/KSN Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Tengah HP/WA: 08156618120 email: hadi.fisika.unnes@gmail.com