Gelombang dapat digambarkan sebagai gangguan yang bergerak melalui media dari satu lokasi ke lokasi lain yang akan dibahasa dalam bentuk soal dan pembahasan berikut. Coba amanti gelombang Slinky sebagai contoh gelombang. Ketika Slinky yang membentang dari ujung ke ujung dan dalam keadaan diam, ini dianggap sebagai posisi alami yang dikenal sebagai posisi keseimbangan atau ekuilibrium.
Untuk memberikan gelombang pada Slinky itu, ujung pertama digerakan atau dipindahkan dari posisi keseimbangan atau diam. Partikel mungkin dipindahkan atas atau ke bawah, maju atau mundur; tetapi setelah pindah, ia kembali ke ekuilibrium semula atau posisi diam.
Tindakan bergerak ujung pertama Slinky dalam arah tertentu dan kemudian kembali ke posisi keseimbangannya menciptakan gangguan dalam Slinky tersebut. Kemudian kita dapat mengamati gangguan ini bergerak melalui Slinky dari satu ujung ke ujung. Pulsa adalah gangguan tunggal yang bergerak melalui media dari satu lokasi ke lokasi lain.
Namun, jika kumparan pertama Slinky adalah terus menerus dan secara berkala bergetar dengan cara turun naik, kita akan mengamati gangguan yang bergerak berulang dalam Slinky yang bertahan selama beberapa jangka waktu lama. Gangguan berulang dan periodik yang bergerak melalui media dari satu lokasi ke lokasi lain disebut sebagai gelombang.
1. Di antara pernyataan tentang kecepatan berikut ini, yang benar adalah….
- mengalami nilai maksimum pada simpangannya maksimum
- sebanding dengan pangkat dua periode getaran
- berbanding terbalik dengan f
- berbanding lurus dengan periodenya
- berbanding lurus dengan f
Jawaban: E
Rumus kecepatan gerak harmonik antara lain: v = λ f
Keterangan:
v = kecepatan (m/s)
λ = panjang gelombang (m)
f = frekuensi (Hz)
T = periode (s)
Berdasarkan rumus tersebut, maka dapat diperoleh kesimpulan:
- Kecepatan berbanding lurus dengan panjang gelombangnya (λ)
- Kecepatan berbanding lurus dengan frekuensi (f)
- Kecepatan berbanding terbalik dengan periodenya (T)
2. Pemanfaatan gelombang elektromagnetik dalam pengobatan memiliki efek menyembuhkan dan dapat merusak. Jenis gelombang elektromagnetik yang energinya paling besar sehingga dapat merusak jaringan sel manusia adalah….
- inframerah
- gelombang mikro
- sinar gamma
- ultraviolet
- cahaya tampak
Jawaban: C
Urutan energi gelombang elektromagnetik dari yang terbesar ke terkecil adalah:
sinar gamma → sinar-X → sinar ultraviolet → sinar inframerah
Jadi, sinar gamma adalah gelombang elektromagnetik dengan energi terbesar yang dapat merusak jaringan sel. Sinar gamma memiliki frekuensi yang tinggi.
3. Perhatikan gambar di bawah ini!
Jika periode gelombang 2 s, maka persamaan gelombangnya adalah….
- y = 0,5 sin 2π (t − 0,5x)
- y = 0,5 sin π (t − 0,5x)
- y = 0,5 sin π (t − x)
- y = 0,5 sin 2 π(t – ¼ x)
- y = 0,5 sin 2 π( t – x/6)
Jawaban: B
Diketahui: A = 0,5
T = 2 sekon
Ditanyakan: Persamaan gelombang?
Jawab:
Menentukan panjang gelombang (λ)
4. Perhatikan daftar gelombang elektromagnetik berikut:
(1) Infra merah
(2) Cahaya tampak
(3) Sinar X
(4) Gelombang TV
Urutan dari energi paling besar sampai energi paling kecil adalah….
- (1) − (2) − (3) − (4)
- (2) − (4) − (3) − (1)
- (3) − (2) − (1) − (4)
- (3) − (1) − (4) − (2)
- (4) − (1) − (3) − (2)
Jawaban: C
Energi foton bergantung terhadap frekuensi cahayanya, maka frekuensi gelombang cahaya yang dari yang tertinggi adalah: sinar-X → cahaya tampak → inframerah → gelombang TV.
5. Gelombang mikro adalah gelombang elektromagnetik yang dapat digunakan untuk….
- membunuh sel kanker
- memeriksa cacat logam
- mencari jejak sebuah benda
- memasak makanan dengan cepat
- mensterilkan peralatan kedokteran
Jawaban: D
Gelombang mikro dapat dimanfaatkan untuk memasak makanan dengan cepat dan ekonomis (microwave oven).Sinar gamma digunakan untuk sterilisasi alat-alat kedokteran dan membunuh sel kanker, sinar-X digunakan untuk memeriksa cacat atau keretakan logam dan, untuk mencari jejak bisa digunakan gelombang radar.
6. Rambatan gelombang berjalan pada tali seperti pada diagram.
Jika AB ditempuh dalam waktu 0,4 sekon, maka persamaan gelombang berjalan tersebut adalah….
- yp = 4 sin π (10t − 0,8x) cm
- yp = 4 sin π (10t + 0,8x) cm
- yp = 4 sin π (10t − 2x) cm
- yp = 4 sin π (5t − 0,8x) cm
- yp = 4 sin π (5t + 2x) cm
Jawaban: C
Diketahui: tAB = 0,4 s
Ditanyakan: Persamaan gelombang?
Jawab:
Persamaan umum gelombang berjalan adalah:
y = ± A sin (ωt ± kx)
Mula-mula gelombang bergerak ke atas dan menjalar ke sebelah kanan, maka persamaan gelombang menjadi:
y = A sin (ωt– kx)
A = amplitudo = 4 cm
Jadi, persamaan gelombangnya adalah: y = 4 sin (10π t − 2π x) = 4 sin π (10t – 2x)
7. Gelombang elektromagnetik dengan periode 10-15 sekon (cepat rambat dalam ruang hampa 3,0 × 108 m/s) merupakan….
- gelombang radio dan televisi
- gelombang mikro
- sinar inframerah
- cahaya tampak
- sinar ultraviolet
Jawaban: D
Diketahui: T = 10–15 s
v = 3 × 108 m/s
Ditanyakan: Jenis spektrum gelombang elektromagnetik
Jawab:
f = 1/T = 1 / 10-15 = 1015 Hz
Gelombang elektromagnetik yang berfrekuensi (f = 1015) termasuk cahaya tampak.
8. Sebuah gelombang yang merambat pada tali memenuhi persamaan y = 0,03 sin π (2t – 0,1x) di mana y dan x dalam meter dan t dalam sekon, maka:
(1) Panjang gelombangnya 20 m.
(2) Frekuensi gelombangnya 1 Hz.
(3) Cepat rambat gelombangnya 20 m/s.
(4) Amplitudo gelombangnya 2 m.
Pernyataan yang benar adalah….
- (1), (2), dan (3)
- (1) dan (3) saja
- (2) dan (4) saja
- (4) saja
- (1), (2), (3) dan (4)
Jawaban: A
Diketahui: y = 0,03 sin π (2t – 0,1x)
Ditanyakan: Pernyataan yang benar?
Jawab :
Berdasarkan persamaan y = 0,03 sin π (2t – 0,1x) diperoleh:
A = 0,03 m
ω = 2π
k = 0,1π
9. Suatu gelombang stasioner mempunyai persamaan y = 0,2 (cos 5π x) sin (10 π t) (y dan x dalam meter dan t dalam waktu). Jarak antara perut dan simpul yang berurutan pada gelombang ini adalah….
- 0, 1 m
- 0,2 m
- 0,4 m
- 2,5 m
- 5 m
Jawaban: C
Diketahui: y = 0,2 (cos 5π x) sin (10 π t)
Ditanyakan: Jarak antara perut dan simpul yang berurutan (λ)?
Jawab:
10. Kecepatan merambatnya gelombang transversal pada dawai:
(1) Berbanding lurus dengan akar gaya tegang dawai.
(2) Berbanding terbalik dengan akar massa persatuan panjang dawai.
(3) Berbanding terbalik dengan akar panjang dawai.
(4) Berbanding terbalik dengan akar panjang gelombangnya.
Yang benar adalah….
- (1) dan (2)
- (1), (2) dan (3)
- (1), (2) dan (4)
- (2) dan (4)
- (3) dan (4)
Jawaban: A
Cepat rambat gelombang pada dawai dapat dinyatakan ke dalam persamaan:
Keterangan:
v = cepat rambat gelombang
F = gaya
m = massa
L = panjang
μ= massa linier (massa persatuan panjang) dawai
ρ = massa jenis dawai
A = luas penampang dawai
Jadi, pernyataan yang benar adalah kecepatan gelombang transversal pada dawai berbanding lurus dengan akar gaya tegang dawai dan berbanding terbalik dengan akar massa persatuan panjang dawai.
11. Sebuah benda melakukan gerak harmonik dengan persamaan simpangannya y = 5 sin (10t) (y dalam m, t dalam sekon). Kecepatan getaran benda itu pada detik ke-6 adalah….
- 0,25 m/s
- 2,5Ö3 m/s
- 10,0 m/s
- 25 Ö3 m/s
- 25 m/s
Jawaban: A
Diketahui: y = 5 sin (10t)
Ditanyakan: Kecepatan getaran benda itu pada detik ke-6 (v)?
Jawab:
12. Pada benda yang melakukan gerak harmonik sederhana, besaran yang berbanding lurus dengan percepatannya adalah….
- simpangan
- amplitudo
- kecepatan
- energi kinetik
- energi potensial
Jawaban: E
Pada getaran harmonik sederhana, besaran yang berbanding lurus dengan percepatan
adalah:
Jadi, energi potensialnya berbanding lurus dengan percepatan.
13. Sebuah benda bermassa 0,4 kg melakukan gerak harmonis dengan amplitudo 0,5 m dan frekuensi 4 Hz. Besar energi kinetik pada saat simpangannya setengah amplitudonya adalah…. (p2= 10).
- 24 joule
- 18 joule
- 12 joule
- 10 joule
- 6 joule
Jawaban: A
Diketahui: m = 0,4 kg
A = 0,5 m
f = 4 Hz
Ditanyakan: Besar energi kinetik pada saat simpangannya setengah amplitudonya (Ek)?
14. Diantara pernyataan berikut tentang kecepatan gerak harmonik, yang benar adalah….
- mengalami nilai maksimum pada saat simpangan maksimum
- mengalami nilai maksimum pada saat simpangan minimum
- berbanding terbalik dengan amplitudo
- berbanding terbalik dengan simpangannya
- sebanding dengan kuadrat frekuensi
Jawaban: B
Rumus kecepatan pada gerak harmonik:
v = w √(A2 – y2)
Maka kesimpulan dari rumus di atas adalah, jika nilai y minimum maka v menjadi maksimum.
15. Persamaan gelombang berjalan pada seutas tali adalah y = 8 sin π (50t – 4x), di mana x dan y dalam cm dan t dalam sekon. Maka panjang gelombangnya adalah….
- 0,25 cm
- 0,50 cm
- 0,75 cm
- 1,0 cm
- 5 cm
Jawaban: B
Diketahui: y = 8 sin π (50t – 4x)
Ditanyakan: Panjang gelombang (λ)?
