ohmedfisika: Soal dan Pembahasan Bunyi

Berikut ini ditampilkan beberapa contoh soal materi Gelombang Bunyi dan Gelombang Mekanik.

1. Sebuah sumber mengeluarkan bunyi dengan intensitas 10^-5 watt/m². Jika intensitas ambang bernilai 10^-12 watt/m², tentukan taraf intensitas bunyi tersebut!

Pembahasan
Untuk menghitung taraf intensitas suatu bunyi gunakan persamaan berikut ini

$\inline {\color{red}TI=10Log\left(\frac{I}{I_0}}\right)$

dari data soal didapat
$\inline {\color{blue} TI=10Log\left(\frac{10^{-5}}{10^{-12}}\right)}={\color{blue} 70\,dB}$

2. Seorang anak berada pada jarak 100 m dari sebuah sumber bunyi yang berdaya 12,56 watt. Tentukan besar taraf intensitas bunyi yang didengar anak tersebut jika Π adalah 3,14 dan intensitas ambang pendengaran I₀ = 10^-12 watt/m²!

Pembahasan
Untuk menentukan taraf intensitas bunyi gunakan persamaan berikut

Taraf Intensitas Bunyi

$\inline {\color{red}TI=10Log\left(\frac{I}{I_0}}\right)$

Intensitas Bunyi

$\inline {\color{red} I=\frac{P}{A}}$

dimana P adalah daya dalam satuan watt dan A adalah luasan dalam satuan m²,asumsikan bunyi menyebar merata sehingga membentuk luasan berupa bola sehingga A = 4 Πr², dimana r adalah jari-jari bola atau sama dengan jarak anak dari sumber bunyi.
Sehingga:

$\120dpi \inline \\{\color{blue} I=\frac{12,56}{4.3,14.100^2=10^{-4}\,}watt/m^2$

$\120dpi \inline \color{blue} TI=10Log\frac{10^{-4}}{10^{-12}}=80\,dB$

3. Sebuah bom molotov meletus pada jarak 20 meter dari seorang anak .

Jika anak tersebut mendengar bunyi ledakan dengan taraf intensitas sebesar 120 dB, tentukan besar taraf intensitas yang didengar seorang anak lain yang berada pada jarak 180 m dari anak pertama!

Pembahasan
Untuk menentukan taraf intensitas bunyi dari sebuah sumber yang didengar dari dua tempat yang berbeda dipergunakan persamaan berikut:

$\120dpi \inline \color{red}TI_2=TI_1-10Log\left(\frac{r_2}{r_1}\right)^2$

dengan r₁ adalah jarak anak pertama dari sumber bunyi (20 m) dan r₂ adalah jarak anak kedua dari sumber bunyi (180+20 = 200 m)

$\120dpi \inline \\\color{blue}TI_2=120-10Log\left(\frac{200}{20}\right)^2 \\TI_2=100\,dB$

4. Sebuah pabrik memiliki 100 mesin yang identik. Jika sebuah mesin memiliki taraf intensitas bunyi sebesar 70 dB, tentukan nilai taraf intensitas bunyi yang terdengar jika semua mesin di pabrik tersebut dinyalakan bersamaan! (Tipikal Soal UN)

Pembahasan
Untuk menentukan Taraf Intensitas bunyi oleh banyak sumber yang identik gunakan persamaan berikut: $\120dpi \inline \\\color{blue}TI_n=TI_1+10Log(n)$
dimana TI₁ adalah TI sebuah sumber bunyi dan n adalah banyaknya sumber bunyi. Sehingga
$\inline \\\color{blue}TI_{100}=70+10Log(100)\\TI_{100}=70+20=90\,dB$

5. Tentukan nilai perbandingan intensitas suatu sumber bunyi dari dua tempat yaitu A yang berjarak 4 m dari sumber dan dari B yang berjarak 9 m dari sumber!

Pembahasan

Intensitas sebuah sumber bunyi dari dua tempat yang berbeda:
$\100dpi \\I_aR_a^2=I_bR_b^2\\I_a(4^2)=I_b(9^2)\\\frac{I_a}{I_b}=\frac{81}{16}$

6. 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

Sumber soal : Ujian Nasional Fisika Tahun 2008/2009

Pembahasan
Penerapan efek Doppler, pendengar dalam posisi diam berarti V_p = NOL, sumber mendekati pendengar berarti tanda untuk V_s adalah negatif.

$\100dpi \\f_p=\left(\frac{V\pm V_p}{V\pm V_s}\right)\times f_s\\f_p=\left(\frac{V }{V- V_s}\right)\times f_s\\f_p=\left(\frac{340 }{340- 20}\right)\times 800=850\,\,Hz$

7. Suatu sumber bunyi 1 kHz bergerak langsung ke arah seorang pendengar yang rehat dengan kelajuan 0,9 kali kelajuan bunyi. Frekuensi yang diterimanya dalam kHz adalah….
A. 10,0
B. 1,9
C. 1,1
D. 0,5
E. 0,1
Sumber soal : UM UGM 2003

Pembahasan
$\100dpi \\f_p=\left(\frac{V}{V-V_S} \right )\times f_s\\ f_p=\left(\frac{V}{V-0,9V} \right )\times 1\,\,kHz=\frac{1}{0,1}\times 1\,\,kHz=10,0\,\,kHz$

8. Dawai piano yang panjangnya 0,5 m dan massanya 10⁻² kg ditegangkan 200 N, maka nada dasar piano adalah berfrekuensi….
A. 100 Hz
B. 200 Hz
C. 400 Hz
D. 600 Hz
E. 800 Hz
Sumber soal : UMPTN Tahun 1995

Pembahasan
Kecepatan gelombang pada dawai adalah :
$\100dpi \\V=\sqrt{\frac{Fl}{m}}=\sqrt{\frac{200\times 0,5}{10^{-2}}}=100\,\,m/s$

Nada dasar pada dawai terjadi saat:
$\100dpi \\l=\frac{1}{2}\lambda \\\lambda =2l=2\times 0,5 = 1\,\,m$

Frekuensi dawai:
$\100dpi \\f=\frac{V}{\lambda}=\frac{100}{1}=100\,\,Hz$

Rumus Cepat :
$\100dpi \\f_o=\frac{1}{2l}\sqrt{\frac{Fl}{m}}=\frac{1}{2\times 0,5}\sqrt{\frac{200\times 0,5}{10^{-2}}}=100\,\,Hz$

9. Sebuah pipa organa terbuka menghasilkan nada dasar pada frekuensi 150 Hz. Tentukan besar frekuensi nada atas kedua dari pipa organa tersebut!

Pembahasan
Perbandingan frekuensi nada dasar, nada atas pertama, nada atas kedua dan seterusnya dari sebuah pipa organa tertutup adalah :

$\100dpi f_0:f_1:f_2:f_3:...=1:3:5:7:....$

Jika diambil perbandingan antara f₂ dan f₀ diperoleh:

$\100dpi \\f_2:f_0=5:1\\f_2=5f_0=5\times 150=750 \,\,Hz$

10. Pernyataan berikut berkaitan dengan sifat-sifat bunyi:
(1) Termasuk gelombang mekanik
(2) Termasuk gelombang elektromagnetik
(3) termasuk gelombang transversal
(4) Termasuk gelombang longitudinal
(5) Dapat dipantulkan
(6) Dapat dipolarisasikan
(7) Dapat dibiaskan
(8) Dapat merambat di ruang hampa udara
(9) Dapat merambat pada zat padat
(10) Kelajuan bunyi diudara lebih besar dari kelajuan bunyi di dalam air
(11) Digunakan dalam teknologi LASER
(12) Digunakan dalam teknologi SONAR
(12) Digunakan dalam teknologi RADAR
(14) Digunakan dalam teknologi USG
Manakah pernyataan yang benar?

ohmedfisika

Soal dan Pembahasan Bunyi

Tidak ada komentar:

Posting Komentar