Bab 9: Dinamika Getaran, Gelombang, dan Bunyi

Jawaban Benar: A. 0,5 Hz Pembahasan: Diketahui periode ayunan bandul: T = 2 detik Hubungan periode dengan frekuensi: $f=\frac{1}{T}$ Substitusi nilai: $f=\frac{1}{2}=0,5,\text{Hz}$

Jawaban Benar: B. 2 m/s Pembahasan: Panjang gelombang (λ) = 0,4 m, Frekuensi f = 5 Hz, Subtitusi nilai: Cepat rambat v = λ × f = 0,4 × 5 = 2 m/s

Jawaban Benar: D. Audiosonik Pembahasan: Bunyi audiosonik adalah bunyi yang dapat didengar manusia (20–20.000 Hz). Bunyi dengan frekuensi 440 Hz termasuk ke dalam rentang ini. Oleh karena itu bunyi garpu tala dapat didengar manusia dengan jelas.

Jawaban Benar: C. 2 s Pembahasan: Gerakan dari titik terjauh ke titik seimbang hanya menempuh ¼ periode. Maka periode T = 0,5 × 4 = 2 s. Periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk satu kali getaran penuh.

Jawaban Benar: C. 5 Hz Pembahasan: Panjang gelombang: $\lambda =2,\text{m}$ Cepat rambat gelombang: v = 10 m/s Rumus hubungan cepat rambat, frekuensi, dan panjang gelombang: $v=f\cdot \lambda$ Maka: $f=\frac{v}{\lambda }=\frac{10}{2}=5,\text{Hz}$

Jawaban Benar: A. Sonar Pembahasan: Sonar (Sound Navigation and Ranging) bekerja dengan memanfaatkan pantulan bunyi dari dasar laut. Pantulan ini digunakan untuk mengukur jarak atau kedalaman laut. Teknologi ini banyak digunakan pada kapal selam dan kapal penelitian laut.

Jawaban Benar: B. 5 Hz Pembahasan: f = n/t = 10/2 = 5 Hz. Artinya dalam setiap detik terbentuk 5 gelombang.

Jawaban Benar: B. 0,5 m Pembahasan: λ = v/f = 340/680 = 0,5 m. Panjang gelombang menyatakan jarak antara dua titik berdekatan yang memiliki fase sama.

Jawaban Benar: D. Gelombang mekanik Pembahasan: Gelombang mekanik tidak bisa merambat tanpa medium. Contoh gelombang mekanik adalah bunyi, gelombang air, dan gelombang tali. Sementara gelombang elektromagnetik bisa merambat tanpa medium, misalnya cahaya.

Jawaban Benar: A. 170 m Pembahasan: Waktu 2 s adalah perjalanan bolak-balik bunyi, sehingga waktu ke tebing = 1 s. Jarak = v × t = 340 × 1 = 170 m. Jadi jarak anak ke tebing adalah 170 m.

Jawaban Benar: B. 340 m Pembahasan: Waktu 2 s adalah perjalanan bolak-balik bunyi, sehingga waktu ke tebing = 1 s. Jarak = v × t = 340 × 1 = 340 m. Jadi jarak anak ke tebing adalah 340 m.

Jawaban Benar: B. 5 m/s Pembahasan: λ = 0,5 m, T = 0,1 s → f = 1/T = 10 Hz Maka v = λ × f = 0,5 × 10 = 5 m/s.

Jawaban Benar: C. Elektromagnetik transversal Pembahasan: Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat merambat tanpa medium. Gelombang ini bersifat transversal, artinya arah getar tegak lurus arah rambat. Gelombang radio, sinar gamma, dan sinar-X juga termasuk gelombang elektromagnetik.

Jawaban Benar: D. Audiosonik Pembahasan: Rentang bunyi audiosonik adalah 20 Hz hingga 20.000 Hz. Bunyi 25 Hz masih berada dalam rentang ini meski dekat batas bawah. Oleh karena itu bunyi tersebut masih dapat didengar oleh manusia normal.

Jawaban Benar: B. Tidak, karena frekuensinya berada di bawah batas pendengaran manusia. Pembahasan: Manusia hanya bisa mendengar bunyi dengan frekuensi 20 Hz – 20.000 Hz. Bunyi gajah sebesar 15 Hz termasuk infrasonik, yaitu bunyi dengan frekuensi di bawah 20 Hz. Karena itu, telinga manusia tidak mampu menangkap suara komunikasi gajah tersebut. Hal ini menjelaskan mengapa banyak hewan bisa mendengar atau menghasilkan suara yang tidak bisa didengar manusia.

Jawaban Benar: B. 2 m Pembahasan: Jika dalam panjang 4 m terdapat 2 gelombang penuh, maka λ = 4/2 = 2 m. Panjang gelombang adalah jarak satu gelombang lengkap.

Jawaban Benar: A. Gelombang mekanik transversal Pembahasan: Getaran dawai gitar bergerak ke atas dan ke bawah, sedangkan rambat gelombang sepanjang dawai. Ini adalah ciri gelombang transversal. Contoh lain gelombang transversal adalah gelombang air.

Jawaban Benar: B. 50 Hz Pembahasan: f = 1/T = 1/0,02 = 50 Hz. Artinya dalam 1 detik terjadi 50 getaran.

Jawaban Benar: C. Padat Pembahasan: Bunyi memerlukan medium berupa partikel untuk merambat. Karena zat padat memiliki partikel paling rapat, bunyi merambat paling cepat di padat. Di gas bunyi paling lambat karena partikel paling renggang.

Jawaban Benar: C. Ultrasonik Pembahasan: Bunyi ultrasonik memiliki frekuensi di atas 20.000 Hz sehingga tidak dapat didengar manusia. Kelelawar memanfaatkannya untuk bernavigasi dan mencari mangsa dengan cara mendengarkan pantulan bunyi. Prinsip ini disebut ekolokasi.

Jawaban Benar: B. 0,5 s Pembahasan: Frekuensi awal bandul adalah $f=\frac{120}{120}=1\text{Hz}$. Jika frekuensi dinaikkan dua kali lipat, maka $f=2\text{Hz}$. Periode adalah kebalikan dari frekuensi, sehingga $T=\frac{1}{2}=0,5\text{s}$. Semakin besar frekuensi, semakin kecil periode karena keduanya berbanding terbalik.

Jawaban Benar: A. 4 m/s Pembahasan: Jumlah puncak gelombang 40 dalam 20 s berarti frekuensi $f=\frac{40}{20}=2\text{Hz}$. Cepat rambat gelombang dapat dihitung dengan rumus $v=\lambda f$. Dengan $\lambda =2\text{m}$ dan $f=2\text{Hz}$, maka $v=2\times 2=4\text{m/s}$. Hubungan ini menunjukkan bahwa cepat rambat dipengaruhi langsung oleh panjang gelombang dan frekuensi.

Jawaban Benar: B. 125 Hz Pembahasan: Berdasarkan hukum Mersenne, frekuensi dawai $f=\frac{1}{2L}\sqrt{\frac{T}{\mu }}$, dengan $\mu =\rho A$. Luas penampang $A=1\times 10^{-6}{\text{m}}^2$, sehingga $\mu =8000\times 10^{-6}=0,008\text{kg/m}$. Substitusi: $f=\frac{1}{2\times 0,6}\sqrt{\frac{60}{0,008}}$. Hasilnya sekitar 125 Hz. Artinya panjang, tegangan, dan massa jenis dawai berpengaruh besar terhadap tinggi nada.

Jawaban Benar: B. 1800 m Pembahasan: Rumus yang digunakan adalah $2s=v\cdot t$ Substitusi: $2s=1500\times 2,4=3600$, sehingga $s=1800\text{m}$. Artinya, gelombang bunyi menempuh jarak bolak-balik, sehingga hasil yang diperoleh harus dibagi dua. Metode sonar ini digunakan untuk memetakan kedalaman laut secara akurat.

Jawaban Benar: B. 200 Hz Pembahasan: Nada dasar pipa organa terbuka ditentukan dengan rumus $f=\frac{v}{2L}$. Dengan $v=340\text{m/s}$ dan $L=0,85\text{m}$, maka $f=\frac{340}{2\times 0,85}=\frac{340}{1,7}=200\text{Hz}$. Artinya panjang pipa memengaruhi frekuensi, semakin panjang pipa maka nada dasar semakin rendah.