Soal Gelombang Bunyi dan Cahaya Kelas 11

PENILAIAN HARIAN
GELOMBANG BUNYI DAN GELOMBANG CAHAYA
A3S-2022

GELOMBANG BUNYI

Sebuah seruling yang memiliki kolom udara terbuka pada kedua ujungnya memiliki nada atas kedua dengan frekuensi 1.700 Hz. Jika kecepatan suara di udara 340 m/s, maka panjang seruling mendekati … cm

Diketahui :
pipa organa terbuka
$n=2$
$f_2 = 1.700 \ Hz$
$v = 340 \ m/s$

Ditanya :
$L$ = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} f_n &= (n+1) \cdot \frac{v}{2 \cdot L} \\ 1700 &= (2+1) \cdot \frac{340}{2 \cdot L} \\ L &= \frac{3 \cdot 340}{2 \cdot 1700} \\ &= 0,3 \ m \\ &= 30 \ cm \end{aligned}$$

Taraf intensitas bunyi sebuah mesin ketik 70 dB (intensitas ambang pendengaran = $10^{-12} \ W/m^2$). Jika taraf intensitas di dalam ruang pabrik yang menggunakan sejumlah mesin itu 90 dB, jumlah mesin yang digunakan adalah…

Diketahui :
$TI_{(1)} = 70 \ dB$
$I_0 = 10^{-12} \ W/m^2$
$TI_{(n)} = 90 \ dB$

Ditanya :
$n$ = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} TI_{(n)} &= TI_{(1)} + 10 \ log \ n \\ 90 &= 70 + 10 \ log \ n \\ 90 - 70 &= 10 \  log \ n \\ 20 &= 10 \ log \ n \\ 10 \ log 10^2 &= 10 \ log \ n \\ n &= 100 \ mesin \end{aligned}$$

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

Diketahui :
$v_s = 18 \ km/jam = 5 \ m/s$
$f_s = 670 \ Hz$
$v= 340 \ m/s$
$v_p = 0$ (duduk)

Ditanya :
$f_p$ = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned}  f_p &= \frac{v+v_p}{v-v_s} \cdot f_s \\ &= \frac{340 + 0}{340 - 5} \cdot 670 \ Hz \\ &= \frac{340}{335} \cdot 670 \\ &= 680 \ Hz \end{aligned}$$

GELOMBANG CAHAYA

Seberkas cahaya jatuh secara tegak lurus mengenai dua celah yang berjarak 0,4 mm. Garis terang tingkat ke-3 yang dihasilkan pada layar berjarak 0,5 mm dari terang pusat. Jika jarak layar dengan celah 40 cm, panjang gelombang cahaya tersebut adalah….

Diketahui :
$d = 0,4 \ mm = 4 \times 10^{-4} \ m$
$n= 3$ (terang)
$p = 0,5 \ mm = 5 \times 10^{-4} \ m$

$L = 40 \ cm = 4 \times 10^{-1} \ m$

Ditanya :
$\lambda$ = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} \frac{p \cdot d}{L} &= n \cdot \lambda \\ \frac{(5 \times 10^{-4}) \cdot (4 \times 10^{-4})}{(4 \times 10^{-1})} &= 3 \cdot \lambda \\ \lambda &= \frac{(5 \times 10^{-4}) \cdot (4 \times 10^{-4})}{(4 \times 10^{-1}) \cdot 3} \\ &= 1,667 \times 10^{-7} \ m \end{aligned}$$

Seberkas sinar monokromatis dengan panjang gelombang 5.000 ? datang tegak lurus pada kisi. Jika spektrum orde kedua membentuk sudut deviasi 30°, maka jumlah garis per cm pada kisi adalah ….

Diketahui :
$\lambda = 5.000 ? = 5 \times 10^{-5} \ cm$
$n =2$
$\theta = 30°$

Ditanya :
$N$ = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} \frac{sin \ \theta}{N} &= n \cdot \lambda \\ \frac{sin \ 30°}{N} &= 2 \cdot (5 \times 10^{-5}) \\ \frac{0,5}{N} &= 2 \cdot (5 \times 10^{-5}) \\ N &= \frac{0,5}{2 \cdot (5 \times 10^{-5})}\\ &= 5.000 \ garis/cm  \end{aligned}$$