Ringkasan materi dan pembahasan soal UN fisika tentang gelombang bunyi

RINGKASAN MATERI DAN PEMBAHASAN SOAL UN TENTANG GELOMBANG BUNYI

Ringkasan materi dan pembahasan soal-soal ujian nasionl fisika sma tentang gelombang bunyi ini meliputi sumber bunyi, dawai, pipa organa terbuka dan pipa organa tertutup, intensitas dan taraf intensitas, dan efek Doppler. Jadi kita akan belajar tentang pembahasan soal-soal yang berkaitan dengan hal yang disebutkan diatas.

SUMBER BUNYI

Frekuensi Dawai

Keterangan:

f_n = frekuensi dawai ke-n.

L = panjang dawai.

v = cepat rambat bunyi pada dawai.

Untuk menentukan cepat rambat bunyi pada dawai:

Dengan F = tegangan dawai dan m = massa dawai.

Frekuensi pipa organa terbuka

Pipa organa tertutup

Keterangan:

f_n = frekuensi pipa organa ke-n (Hz).

L = panjang pipa organa (m).

v = cepat rambat bunyi di udara (340 m/s).

INTENSITAS BUNYI

Keterangan:

P = daya (Watt).

A = luas (m²).

R = jarak suatu titik ke sumber bunyi (m).

PERBANDINGAN INTENSITAS BUNYI DUA TEMPAT YANG BERBEDA

Keterangan:

I_A = intensitas di posisi A.

I_B = intensitas di posisi B.

R_A = jarak sumber bunyi ke posisi A (m).

R_B = jarak sumber bunyi ke posisi B (m).

TARAF INTENSITAS BUNYI

Keterangan:

TI  = taraf intensitas (dB).

I = intensitas bunyi (Wb).

I₀= intensitas ambang pendengaran (10^{– 12} Wb).

Jika terdapat n buah sumber bunyi:

Dengan TI₁ = taraf intensitas satu buah sumber bunyi.

EFEK DOPLER

Keterangan:

f_p = frekuensi pendengar (Hz).

f_s = frekuensi sumber (Hz).

v = cepat rambat bunyi di udara (340 m/s).

v_p = kecepatan pendengar (m/s).

v_s = kecepatan sumber (m/s).

Aturan ± v_p dan ± v_s

Jika arah gerak sumber bunyi dan pendengar tidak searah:

 v_p(+) dan v_s (-)  jika sumber bunyi dan pendengar saling mendekat atau salah satunya mendekat dan yang lain diam.

v_p(-) dan v_s(+)  jika sumber bunyi dan pendengar saling menjauh atau salah satu menjauh dan yang lain diam.

Jika arah gerak sumber bunyi dan pendengar searah:

v_p(+) dan v_s (+) jika sumber bunyi didepan dan pendengar dibelakang.

v_p(-) dan v_s (-) jika pendengar didepan dan sumber bunyi dibelakang.

CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN GELOMBANG BUNYI

Nomor 1 (UN 2012)
Sebuah sumber bunyi memiliki taraf intesitas 60 dB. Ketika 100 sumber bunyi yang sama berbunyi secara serentak, taraf intensitas yang dihasilkan adalah...
A. 62 dB
B. 80 dB
C. 82 dB
D. 100 dB
E. 180 dB

Pembahasan
Gunakan persamaan:
TIn = TI1 + 10 log n
TI100 = 60 dB + 10 log 100
TI100 = 60 dB + 10 . 2 dB
TI 100 = 80 dB
Jawaban: B

Nomor 2 (UN 2013)
Titik A dan B mempunyai jarak masing-masing 800 m dan 400 m dari sumber bunyi. Jika pada daerah A mendengar bunyi dengan intensitas 10^-3 Wb, maka perbandingan taraf intensitas titik A dan B adalah...(log 2 = 0,3)
A. 11 : 15
B. 15 : 11
C. 15 : 16
D. 16 : 11
E. 16 : 15

Pembahasan
Hitung terlebih dahulu intensitas di B

Ib = 4 . 10^-3 Wb
Menghitung TIa : TIb
 
Jawaban: C

Nomor 3 (UN 2013)
Suatu sumber bunyi bergerak dengan kecepatan 60 m/s meninggalkan pengamat yang berada dibelakangnya bergerak searah dengan sumber bunyi dengan kecepatan 10 m/s. Jika cepat rambat bunyi diudara 340 m/s dan frekuensi sumber bunyi 800 Hz, maka frekuensi bunyi yang didengar pengamat adalah...
A. 700 Hz
B. 800 Hz
C. 940 Hz
D. 960 Hz
E. 1.120 Hz

Pembahasan
Gunakan persamaan efek Doppler:

vp = 700 Hz
Jawaban: A

Nomor 4

Titik A dan B mempunyai jarak masing-masing 50 m dan 500 m dari sumber bunyi. Jika pada daerah A mendengar bunyi dengan intensitas 10^-3 W/m², maka perbandingan taraf intensitas dititik A dengan B adalah...

A.7 : 5

B. 8 : 6

C. 9 : 7

D. 10 : 8

E. 11 : 9

Pembahasan

Hitung terlebih dahulu intensitas di B^.

Ib = 10^-5 Wb

Menghitung TIa : TIb

Jawaban: C

Nomor 5

Dua buah detektor dipasang pada jarak 10 meter dan 100 meter dari sumber ledakan yang berkekuatan 10^-3 W/m². Jika intensitas ambang 10^-12 W/m², maka perbandingan taraf intensitas yang ditunjukkan detektor adalah...

A.       9 : 7

B.       9 : 8

C.       9 : 3

D.       7 : 5

E.        3 : 2

Pembahasan
Hitung terlebih dahulu intensitas di B.

Ib = 10^-5 Wb

Menghitung TIa : TIb

Jawaban: A

Nomor 6

Taraf intensitas satu ekor lebah yang berdengung adalah 10 dB. Jika bunyi dengung masing-masing lebah dianggap identik dan intensitas ambang pendengaran manusia 10⁻¹² Wm⁻² maka intensitas bunyi dengung 1000 lebah adalah....

A. 10⁻⁸ Wm⁻²

B.   10⁻⁷ Wm⁻²

C.   10⁻⁶ Wm⁻²

D.  10⁻⁵ Wm⁻²

E.   10⁻⁴Wm⁻²

Pembahasan
Hitung terlebih dahulu TI 1000 lebah

TI = TI 1 + 10 log n = 10 dB + 10 log 1000 = 40 dB

Menghitung I 1000 lebah

TI = 10 log (I / Io)

40 dB = 10 log (I / 10^-12)

log (I / 10^-12) = 4

I / 10^-12 = 10⁴

I = 10⁴ . 10^-12 = 10^-8 Wb

Jawaban: A

Nomor 7
Taraf intensitas suatu sumber bunyi pada jarak 9 m dari pengamat adalah 50 dB. Jika ditambah sembilan buah sumber bunyi identik yang dibunyikan bersamaan maka taraf intensitas total pada
pengamat menjadi....
A. 5 dB
B. 40 dB
C. 60 dB
D. 250 dB
E. 500 dB

Pembahasan

Gunakan rumus:

TI = TI 1 + 10 log n = 50 dB + 10 log 10 = 60 dB

Jawaban: C

Nomor 8

Diketahui taraf intensitas bunyi sebuah mesin X adalah 45 dB (I_o = 10⁻¹² W/m²). Perbandingan taraf intensitas bunyi untuk 10 mesin X dengan 100 mesin X adalah....

A. 10 : 11
B. 11 : 12
C. 11 : 13
D. 12 : 13
E. 13 : 14

Pembahasan

Terlebih dahulu hitung TI 10X

TI = TI 1 + 10 log n = 45 dB + 10 log 10 = 55 dB

Hitung TI 100X

TI = TI 1 + 10 log n = 45 dB + 10 log 100 = 65 dB

Jadi perbandingan TI 10X : TI 100X = 55 : 65 = 11 : 13

Jawaban: C

Nomor 9

Seorang penonton pada lomba balap mobil mendengar bunyi (deru mobil) yang berbeda, ketika mobil mendekat dan menjauh. Rata-rata mobil balap mengeluarkan bunyi 800 Hz. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m.s⁻¹ dan kecepatan mobil 20 m.s⁻¹, maka frekuensi yang di dengar saat mobil mendekat adalah....

A. 805 Hz
B. 810 Hz
C. 815 Hz
D. 850 Hz
E. 875 Hz

Pembahasan
Gunakan efek Doppler.

Jawaban: D

Nomor 10

Kereta api menuju stasiun dengan kelajuan 18 km.jam⁻¹ sambil membunyikan peluit pada frekuensi 670 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m.s⁻¹ , maka besar frekuensi yang didengar seorang penumpang yang duduk di stasiun adalah....

A. 770 Hz
B. 740 Hz
C. 700 Hz
D. 680 Hz
E. 600 Hz

Pembahasan

Gunakan efek Doppler.

Jawaban: D

Nomor 11

Seseorang bergerak dengan kecepatan 10 ms⁻¹ mendekati sumber bunyi yang diam, frekuensi sumber bunyi 680 Hz. Setelah sampai di sumber bunyi orang tersebut bergerak menjauhi sumber bunyi dengan kecepatan yang sama. Jika kecepatan sumber bunyi di udara 340 ms⁻¹, maka perbandingan kedua frekuensi yang didengar ketika bergerak mendekati sumber dengan saat menjauhi sumber adalah.....

A. 33/34
B. 33/35
C. 34/35
D. 35/33
E. 35/34

Pembahasan
Menghitung frekuensi pendengar ketika mendekat:

Menghitung frekuensi pendengar ketika menjauh:

Maka perbandingannya: 700 : 660 = 35 : 33

Jawaban: D

Nomor 12

Anton mengemudi mobil pada kelajuan 36 km/jam, tiba-tiba disalip bis yang bergerak dengan kecepatan 72 km/jam. Setelah disalip, bis menjauh sambil membunyikan klakson berfrekuensi 720 Hz. Frekuensi klakson yang didengar Anton adalah... (cepat rambat bunyi di udara 340 m/s)
A. 675 Hz
B. 680 Hz
C. 700 Hz
D. 710 Hz
E. 730 Hz

Gunakan efek Doppler.

Jawaban: C

Pembahasan soal gelombang bunyi video youtube

Pembahasan soal intensitas dan taraf intensitas

Pembahasan soal intensitas dan taraf intensitas

Nomor 1
Intensitas bunyi dititik P yang berjarak 3 m dari sumber bunyi adalah 10^{– 4}watt/m². Titik R berjarak 300 m dari sumber bunyi. Jika intensitas ambang I₀ = 10^{– 12} watt/m², maka perbandingan taraf intensitas dititik P dan R adalah...
A. 1 : 2
B. 2 : 1
C. 2 : 3
D. 2 : 4
E. 3 : 4

Pembahasan:
Diketahui:
R_p = 3 m
I_p = 10^{– 4} watt/m²
R_R = 300 m
Ditanya: TI_p : TI_R = ...
Jawab:

Nomor 2
Suatu titik yang berjarak 6 m dari sumber bunyi memiliki intensitas 10^-4 watt/m². Jika titik tersebut digeser mendekati sumber bunyi sejauh 3 m, maka perbandingan taraf intensitas setelah digeser dengan sebelum digeser adalah... (I₀ = 10^-12watt/m²dan log 4 = 0,6).
A. 3 : 2
B. 5 : 3
C. 5 : 11
D. 11 : 5
E. 43 : 40

Pembahasan:
Diketahui:
R_A = 6 m
I_A = 10^{– 4} watt/m²
R_B = 6 m – 3 m = 3 m
Ditanya: TI_B : TI_A = ...
Jawab:

Nomor 3
Intensitas bunyi mesin jahit yang sedang bekerja adalah 10⁻⁹ Wm⁻². Untuk intensitas ambang bunyi 10⁻¹²Wm⁻², maka taraf intensitas bunyi dari 10 mesin jahit identik yang sedang bekerja adalah.....
A. 400 dB
B. 300 dB
C. 40 dB
D. 30 dB
E. 20 dB

Pembahasan:
Diketahui:
I₁ = 10^-9 W/m²
I₀ = 10^-12 W/m²
n = 10
Ditanya: TI (10 mesin) = ...
Jawab:

Nomor 4
Bunyi klakson sebuah sepeda motor saat dibunyikan menghasilkan taraf intensitas 40 dB, sedangkan bunyi klakson sebuah mobil saat dibunyikan menghasilkan taraf intensitas 60 dB. (I_o = 10⁻¹² W.m⁻²). Jika 100 klakson sepeda motor dan 10 klakson mobil serentak dibunyikan, maka perbandingan taraf intensitas sepeda motor dengan mobil adalah....
A. 5 : 6
B. 6 : 7
C. 7 : 8
D. 8 : 9
E. 9 : 10

Pembahasan:Diketahui:
TI₁ motor = 40 dB
TI₁ mobil = 60 dB
n motor = 100
n mobil = 10
Ditanya: TI motor : TI mobil = ...

a. Terlebih dahulu hitung TI motor.
TI motor = TI1 motor + 10 log n motor
TI motor = 40 + 10 log 100 = 40 + 10 . 2
TI motor = 60 dB

b. Menghitung TI mobil.
TI mobil = TI1 mobil + 10 log n mobil
TI mobil = 60 + 10 log 10 = 60 + 10 . 1
TI motor = 70 dB

c. Menghitung TI motor : TI mobil.
TI motor : TI mobil = 60 dB : 70 dB
TI motor : TI mobil = 6 : 7
Jawaban: C

Pembahasan soal gelombang bunyi video youtube