Soal Ulangan Harian Fisika Gelombang SMA Kelas XII IPA.

Soal Ulangan Harian Fisika Gelombang SMA Kelas XII IPA.

Nomor 1
Diberikan sebuah persamaan gelombang Y = 0,02 sin (10πt − 2πx) dengan t dalam sekon, Y dan x dalam meter.
Tentukan:

a. amplitudo gelombang
b. frekuensi sudut gelombang
c. tetapan gelombang
d. cepat rambat gelombang
e. frekuensi gelombang
f. periode gelombang
g. panjang gelombang
h. arah rambat gelombang
i. simpangan gelombang saat t = 1 sekon dan x = 1 m
j. persamaan kecepatan gelombang
k. kecepatan maksimum gelombang
l. persamaan percepatan gelombang
m. nilai mutlak percepatan maksimum
n. sudut fase saat t = 0,1 sekon pada x = ¹/₃ m
o. fase saat t = 0,1 sekon pada x = ¹/₃ m

Pembahasan :

Bentuk persamaan umum gelombang:

 

            Y = A sin (ωt - kx)

 

dengan A amplitudo gelombang,   ω = 2πf dan k=2π/λ dengan demikian :

a. A = 0,02 m

b. ω = 10π rad/s
c. k = 2π
d. v =  ω/k = 10π/2π = 5 m/s

e. f =  ω/2π = 10π/2π = 5 Hz

f. T = 1/f  = 1/ 5 = 0, 2 sekon

g. λ = 2π/k = 2π/2π = 1 m

h. ke arah sumbu x positif

i. Y = 0,02sin(10 π- 2π)=0,02sin(8π)= 0 m
j. v = ω A cos(ωt−kx)=10π(0,02) cos(10πt−2πx) m/s
k. v_maks = ωA = 10π(0,02) m/s
l. a = −ω²y=−(10π)² (0,02)sin(10πt−2πx) m/s²
m. a_maks =|−ω²A|=|−10π² (0,02)| m/s²
n. sudut fase θ = (10.π.0,1−2π.(¹/₃)=¹/₃ π = 60^o
o. fase φ = ^60o/_360^o = ¹/₆

 

Nomor 2
Suatu gelombang permukaan air yang frekuensinya 500 Hz merambat dengan kecepatan 350 m/s. tentukan jarak antara dua titik yang berbeda sudut fase 60°!
(Sumber : Soal SPMB)

 

Pembahasan :

Lebih dahulu tentukan besarnya panjang gelombang dimana

Beda fase gelombang antara dua titik yang jaraknya diketahui adalah

Nomor 3
Seutas tali salah satu ujungnya digerakkan naik turun sedangkan ujung lainnya terikat. Persamaan gelombang tali adalah y = 8 sin (0,1π) x cos π (100t - 12) dengan y dan x dalam cm dan t dalam satuan sekon. Tentukan:

a. panjang gelombang

b. frekuensi gelombang

c. panjang tali

(Sumber : Soal Ebtanas)

 

Pembahasan :

Pola dari gelombang stasioner diatas adalah

a. menentukan panjang gelombang


b. menentukan frekuensi gelombang


c. menentukan panjang tali

Nomor 4
Diberikan grafik dari suatu gelombang berjalan seperti gambar di bawah!

Jika jarak P ke Q ditempuh dalam waktu 5 sekon, tentukan persamaan dari gelombang di atas! (Tipikal Soal UN)

 

Pembahasan :

Bentuk umum persamaan gelombang adalah 

 

atau

atau

dengan perjanjian tanda sebagai berikut :

Tanda Amplitudo (+) jika gerakan pertama ke arah atas

Tanda Amplitudo (-) jika gerakan pertama ke arah bawah

Tanda dalam kurung (+) jika gelombang merambat ke arah sumbu X negatif / ke kiri

Tanda dalam kurung (-) jika gelombang merambat ke arah sumbu X positif / ke kanan

 

ambil data dari soal panjang gelombang  (λ) = 2 meter, dan periode (T) = 5/2 sekon atau frekuensi (f) = 2/5 Hz, masukkan data ke pola misal pola ke 2 yang dipakai didapat

Nomor 5
Seutas kawat bergetar menurut persamaan :

 

Jarak perut ketiga dari titik  x = 0 adalah.....
A. 10 cm
B. 7,5 cm
C. 6,0 cm
D. 5,0 cm
E. 2,5 cm
Sumber Soal : Marthen Kanginan 3A Gejala Gelombang

Pembahasan :

 Pola diatas adalah pola untuk persamaan gelombang stasioner ujung tetap atau ujung terikat. Untuk mencari jarak perut atau simpul dari ujung ikatnya, tentukan dulu nilai dari panjang gelombang.

  

Setelah ketemu panjang gelombang, tinggal masukkan rumus untuk mencari perut ke -3 . Lupa rumusnya,..!?! Atau takut kebalik-balik dengan ujung bebas,..!? Ya sudah tak usah pakai rumus, kita pakai gambar saja seperti di bawah:

Posisi perut ketiga P₃ dari ujung tetap A adalah satu seperempat panjang gelombang atau (⁵/₄) λ  (Satu gelombang  = satu bukit - satu lembah), sehingga nilai X adalah :

X = (5/4) λ = (5/4) x 6 cm = 7,5 cm

Nomor 6
Sebuah gelombang transversal memiliki frekuensi sebesar 0,25 Hz. Jika jarak antara dua buah titik yang berurutan pada gelombang yang memiliki fase sama adalah 0,125 m, tentukan cepat rambat gelombang tersebut, nyatakan dalam satuan cm/s!

Pembahasan
Data dari soal:
f = 0,25 Hz
Jarak dua titik yang berurutan dan sefase:
λ = 0, 125 m
ν = .....

ν = λ f
ν = (0,125)(0,25) = 0,03125 m/s = 3,125 cm/s

Nomor 7
Sebuah gelombang transversal memiliki frekuensi sebesar 0,25 Hz. Jika jarak antara dua buah titik yang berurutan pada gelombang yang memiliki fase berlawanan adalah 0,125 m, tentukan cepat rambat gelombang tersebut, nyatakan dalam satuan cm/s!

Pembahasan
Data dari soal:
f = 0,25 Hz
Jarak dua titik yang berurutan dan berlawanan fase:
¹/₂λ = 0, 125 m → λ = 2 × 0,125 = 0,25 m
ν = .....

ν = λ f
ν = (0,25)(0,25) = 0,0625 m/s = 6,25 cm/s

Nomor 8
Diberikan sebuah persamaan gelombang:
y = 0,05 cos (10t + 2x) meter
Tentukan :
a) Persamaan kecepatan
b) Persamaan percepatan

Pembahasan
    ( y)
     ↓    diturunkan 
   ( ν)
     ↓    diturunkan
   ( a)

sehingga:
y = 0,05 cos (10t + 2x) meter
Turunannya adalah:
ν = − (10)(0,05) sin (10t + 2x)
ν = − 0,5 sin (10t + 2x) m/s
Turunannya adalah:
a = − (10)(0,5) cos (10t + 2x)
a = − 5 cos (10t + 2x) m/s²

Read more: http://www.fisikastudycenter.com/fisika-xii-sma/44-gelombang#ixzz2EBdldAKq

Read More

contoh soal materi Gelombang Bunyi dan Gelombang Mekanik dibahas di kelas XII (12) SMA

Berikut ini ditampilkan beberapa contoh soal materi Gelombang Bunyi dan Gelombang Mekanik dibahas di kelas XII (12) SMA:

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



dari data soal didapat



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


Intensitas Bunyi

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:

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:



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



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:



dimana TI₁ adalah TI sebuah sumber bunyi dan n adalah banyaknya sumber bunyi. Sehingga



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:



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.



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



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 :




Nada dasar pada dawai terjadi saat:



Frekuensi dawai:



Rumus Cepat :



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 :



Jika diambil perbandingan antara f₂ dan f₀ diperoleh:



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?

Read more: http://www.fisikastudycenter.com/fisika-xii-sma/40-gelombang-bunyi#ixzz2EBdJu5ed

Read More

soal dan pembahasan materi Listrik Statis yang dibahas di kelas XII SMA.

Berikut ini ditampilkan beberapa soal dan pembahasan materi Listrik Statis yang dibahas di kelas XII SMA.

Soal No. 1
Dua buah partikel bermuatan berjarak R satu sama lain dan terjadi gaya tarik-menarik sebesar F. Jika jarak antara kedua muatan dijadikan 4 R, tentukan nilai perbandingan besar gaya tarik-menarik yang terjadi antara kedua partikel terhadap kondisi awalnya!

 Pembahasan

sehingga

  

Soal No. 2
Tiga buah muatan A, B dan C tersusun seperti gambar berikut!                          

Jika Q_A = + 1 μC, Q_B = − 2 μC ,Q_C = + 4 μC dan k = 9 x 10⁹ N m² C^{− 2}  tentukan besar dan arah gaya Coulomb pada muatan B !

Pembahasan 
Pada muatan B bekerja 2 buah gaya, yaitu hasil interaksi antara muatan A dan B sebut saja F_BA yang berarah ke kiri dan hasil interaksi antara muatan B dan C sebut saja F_BCyang berarah ke kanan. Ilustrasi seperti gambar berikut:

Karena kedua gaya segaris namun berlawanan arah maka untuk mencari resultan gaya cukup dengan mengurangkan kedua gaya, misalkan resultannya kasih nama  F_total :

F _total = F_BC - F_BA 

F _total =  72 X 10 ^{- 3} - 18 x 10 ^-3 = 54 x 10 ^-3 N 

Arah sesuai dengan F_BC yaitu ke kanan.

Soal No. 3
Dua buah muatan  tersusun seperti gambar berikut!
                         

Jika Q₁ = + 1 μC, Q₂ = − 2 μC  dan k = 9 x 10⁹ N m² C^{− 2}  tentukan besar dan arah kuat medan listrik pada titik P yang terletak 4 cm di kanan Q₁ !

Pembahasan

Rumus dasar yang dipakai untuk soal ini adalah

dimana  E adalah kuat medan listrik yang dihasilkan suatu muatan, dan r adalah jarak titik dari muatan sumber. Harap diingat lagi untuk menentukan arah E : "keluar dari muatan positif" dan "masuk ke muatan negatif"

Perhatikan ilustrasi pada gambar!

Langkah berikutnya  adalah menghitung masing-masing besar kuat medan magnet E₁ dan E₂ kemudian mencari resultannya jangan lupa ubah satuan centimeter  menjadi meter. Supaya lebih mudah hitung secara terpisah satu persatu saja,..

Arah  ke arah kanan.

Soal No. 4
Gambar berikut adalah susunan tiga buah muatan A, B dan C yang membentuk suatu segitiga dengan sudut siku-siku di A.
                   

Jika gaya tarik-menarik antara muatan A dan B sama besar dengan gaya tarik-menarik antara muatan A dan C masing-masing sebesar  5 F, tentukan  resultan gaya pada muatan A !

Pembahasan

Karena kedua gaya membentuk sudut 90°cari dengan rumus vektor biasa :

Soal No. 5
Tiga buah muatan membentuk segitiga sama sisi seperti gambar berikut. Jarak antar ketiga muatan masing-masing adalah 10 cm.
                         

Jika Q₁ = + 1 C, Q₂= Q₃ = − 2 C  dan k = 9 x 10⁹ N m² C^{− 2}  tentukan  besar resultan gaya Coulomb pada muatan Q₁ !

Pembahasan

Tipe soal mirip soal nomor 4, dengan sudut 60° dan nilai masing-masing gaya harus dicari terlebih dahulu.

Angka 18 x 10¹¹ N namakan saja  X  untuk mempermudah perhitungan selanjutnya.

Soal No. 6
 Dua buah muatan masing - masing Q₁ = 1 μC dan Q₂ = 4 μC terpisah sejauh 10 cm.
                          

Tentukan letak titik yang memiliki kuat medan listrik nol !(Tipikal Soal UN)

Pembahasan

Letak titik belum diketahui sehingga ada tiga kemungkinan yaitu di seblah kiri Q₁, di sebelah kanan Q₂ atau diantara Q₁ dan Q₂. Untuk memilih posisinya secara benar perhatikan ilustrasi berikut ini dan ingat kembali bahwa kuat medan listrik  "keluar untuk  muatan positif" dan  "masuk untuk  muatan negatif". Namakan saja titik yang akan dicari sebagai titik P.

Ada 2 tempat dimana E₁ dan E₂ saling berlawanan, ambil saja titik yang lebih dekat dengan muatan yang nilai mutlaknya lebih kecil yaitu disebelah kiri Q ₁ dan namakan jaraknya sebagai  x. 

Soal No. 7
Sebuah muatan listrik negatif sebesar Q yang berada pada suatu medan listrik E yang berarah ke selatan. Tentukan besar dan arah  gaya listrik pada muatan tersebut!

Pembahasan

Hubungan antara kuat medan listrik E dan gaya listrik F yang terjadi pada suatu muatan q adalah

F = QE

dengan perjanjian tanda sebagai berikut:

• Untuk muatan positif, F searah dengan arah E
• Untuk muatan negatif, F berlawanan arah dengan arah E 

Pada soal diatas E berarah ke selatan sehingga arah F adalah ke utara, karena muatannya adalah negatif.

Soal No. 8
Perhatikan gambar tiga buah muatan yang berada di sekitar titik P berikut!                        

Jika k = 9 x 10⁹ N m² C^{− 2} , Q₁ = + 10⁻¹² C, Q₂ = + 2 x 10⁻¹² C  dan Q₃ = - 10⁻¹² C, tentukan besar  potensial listrik pada titik P !

Pembahasan

Soal No. 9
8 buah muatan listrik 4 diantaranya sebesar + 5 C dan 4 lainnya adalah − 5 C tersusun hingga membentuk suatu kubus yang memiliki sisi sepanjang r.
                         

Tentukan besar potensial listrik di titik P yang merupakan titik berat kubus !

Pembahasan

Kenapa nol?  Jarak masing-masing muatan ke titik P adalah sama dan besar muatan juga sama, separuh positif dan separuh lagi negatif sehingga jika dimasukkan angkanya hasilnya adalah nol.

Soal No. 10
 Dua buah partikel dengan besar muatan yang sama digantung dengan seutas tali sehingga tersusun seperti gambar berikut!

 

 

 

 

 

 

Jika tan θ = 0,75 dan besar tegangan pada masing-masing tali adalah 0,01 N, tentukan  besar gaya tolak - menolak antara kedua partikel!

Pembahasan

Perhatikan uraian gaya pada Q₂ berikut !

 

Karena nilai gaya tali sudah diketahui, maka dengan prinsip keseimbangan biasa didapat:

F_C = T sin Θ

F_C = 0,01 x 0,6 = 0,006 Newton

Soal No. 11
Sebuah partikel yang bermuatan negatif sebesar 5 Coulomb diletakkan diantara dua buah keping yang memiliki muatan berlawanan.                

Jika muatan tersebut mengalami gaya sebesar 0,4 N ke arah keping B, tentukan  besar kuat medan listrik dan jenis muatan pada keping A !

Pembahasan

 F = QE

E = F / Q = 0,4 / 5 = 0,08 N/C 

Untuk muatan negatif arah E berlawanan dengan F sehingga E berarah ke kiri dan dengan demikian keping B positif, keping A negatif.

Soal No. 12
Sebuah bola berongga memiliki muatan sebesar Q Coulomb dan berjari-jari 10 cm.                           

Jika besar potensial listrik pada titik P adalah (kQ / x ) volt, tentukan nilai x !

Pembahasan

Untuk mencari potensial suatu titik yang berada di luar bola, V = (kq)/r dimana r adalah jarak titik tersebut ke pusat bola atau x = (0,1 + 0,2) = 0,3 meter.

Soal No. 13
Tentukan besarnya usaha untuk memindahkan muatan sebesar positif sebesar 10 μC dari beda potensial 230 kilovolt ke 330 kilovolt !

Pembahasan

W =  q ΔV

W =  10μC x 100 kvolt = 1 joule

Soal No. 14
Perhatikan gambar berikut ! E  adalah kuat medan listrik  pada suatu titik yang ditimbulkan oleh bola berongga yang bermuatan listrik + q.               

Tentukan besar kuat medan listrik di titik P, Q dan R jika jari-jari bola adalah x dan titik R berada sejauh h dari permukaan bola!

Pembahasan

• Titik P di dalam bola sehingga            E_P = 0
• Titik Q di permukaan bola sehingga    E_Q = (kq)/x²
• Titik R di luar bola sehingga               E_R = (kq)/(x + h)²

Soal No. 15
Sebuah partikel bermassa m dan bermuatan negatif diam melayang diantara dua keping sejajar yang berlawanan muatan.     

Jika g adalah percepatan gravitasi bumi dan Q adalah muatan partikel tentukan nilai kuat medan listrik E antara kedua keping dan jenis muatan pada keping Q !

Pembahasan

Jika ditinjau gaya-gaya yang bekerja pada partikel maka ada gaya gravitasi/ gaya berat yang arahnya ke bawah. Karena partikel melayang yang berarti terjadi keseimbangan gaya-gaya, maka pastilah arah gaya listriknya ke atas untuk mengimbangi gaya berat. Muatan negatif berarti arah medan listrik E berlawanan dengan arah gaya listrik F sehingga arah E adalah ke bawah dan keping P adalah positif (E "keluar dari positif, masuk ke negatif"), keping Q negatif.

Untuk mencari besar E :

F _listrik = W

qE = mg

E = (mg)/q

Soal No. 16
Sebuah elektron dengan massa 9,11 × 10⁻³¹ kg dan muatan listrik − 1,6 × 10⁻¹⁹ C, lepas dari katode menuju ke anode yang jaraknya 2 cm. Jika kecepatan awal elektron 0 dan beda potensial antara anode dan katode 200 V, maka elektron akan sampai di anode dengan kecepatan....
A. 2,3 × 10⁵ m/s
B. 8,4 × 10⁶ m/s
C. 2,3 × 10⁷ m/s
D. 3 × 10⁷ m/s
E. 2,4 × 10⁸ m/s
(UMPTN 1994)

Pembahasan
Data dari soal:
m_e = 9,11 × 10⁻³¹ kg
Q_e = − 1,6 × 10⁻¹⁹ C
ν₁ = 0 m/s
ΔV = 200 volt
ν₂ = ....... !?

Dengan hukum kekekalan energi mekanik, energi mekanik elektron saat di anode sama dengan energi mekanik saat di katode:

Asal mula rumusnya dari sini,



Soal ini dalam mode non kalkulator, tak boleh pake kalkulator dalam mengerjakan, alternatif berhitungnya seperti ini:

Read more: http://www.fisikastudycenter.com/fisika-xii-sma/49-listrik-statis#ixzz2EBceMxFF

Read More