Pembahasan Soal Sbmptn Fisika Getaran Dan Gelombang

Pem­ba­hasan soal SBMPTN bidang study fisi­ka ihw­al getara dan gelom­bang ter­ma­suk beber­ap subtopik dalam peng­galan getaran dan gelom­bang yakni atu­ran Hooke ihw­al gaya pemulih , peri­ode dan frekuen­si , ger­ak har­moni seder­hana , ener­gi pada ger­ak har­monik seder­hana , ben­tuk gelom­bang , gelom­bang ber­jalan , gelom­bang sta­sion­er , dan cepat ram­bat gelom­bang. Dari beber­a­pa soal yang per­nah kelu­ar dalam soal SBMPTN bidang study fisi­ka , ver­si soal ihw­al getaran dan gelom­bang yang ser­ing kelu­ar antara lain menyelek­si sudut fase getaran , menyelek­si ener­gi kinetik dan ener­gi mem­pun­yai poten­si getaran selaras , men­ganal­i­sis perny­ataan yang benar menu­rut per­samaan gelom­bang , menyelek­si besar tegan­gan tali , menyelek­si jarak titik yang dilalui oleh gelom­bang , menyak­sikan kore­lasi antara tegan­gan tali den­gan sim­pan­gan pada ban­dul seder­hana , menyelek­si frekuen­si , ampli­tu­do , dan cepat ram­bat gelom­bang.

Soal 1
Suatu ben­da berge­tar har­monik den­gan ampli­tu­do 4 cm dan frekuen­si 5 Hz. Saat sim­pan­gan­nya meraih 2 cm , bila sudut fase per­mu­laan nol , maka sudut fase getaran­nya yakni …
A. 30o
B. 45o
C. 60o
D. 90o
E. 120o

Bacaan Lain­nya

Pem­ba­hasan :
Dik : y = 2 cm , A = 4 cm

Per­samaan dasar ger­ak har­monik:
⇒ y = A sin (ωt + θo)
⇒ 2 = 4 sin (ωt + θo)
⇒ sin (ωt + θo) = 2/4
⇒ sin (ωt + θo) = ½
⇒ (ωt + θo) = 30o

Jadi , sudut fase getaran­nya yakni 30o.

Jawa­ban : A

Soal 2
Bila v = kecepatan , a = per­cepatan , Ek = ener­gi kinetik , dan Ep = ener­gi mem­pun­yai poten­si getaran selaras , maka pada di saat lewat kedudukan seim­bangnya .…
(1) Ek mak­si­mum
(2) Ep min­i­mum
(3) a = 0
(4) Ep = 0

Pem­ba­hasan :
Pada kedudukan sepa­dan dik­er­tahui y = 0 , n = 0 , ωt = ±nπ , a = 0

Ener­gi kinetik getaran selaras :
⇒ Ek = ½ m.ω2.A2.cos2 ωt
⇒ Ek = ½ m.ω2.A2.cos2 ±nπ
⇒ Ek = ½ m.ω2.A2.(1)
⇒ Ek = ½ m.ω2.A2
Jadi , pada kedudukan sepa­dan Ek mak­si­mum.

Ener­gi poten­sial:
⇒ Ep = ½ k.y2
⇒ Ep = ½ k.(0)2
⇒ Ep = 0
Ener­gi mem­pun­yai poten­si min­i­mum.

Jadi , pil­i­han yang benar yakni 1 , 2 , 3 , dan 4.

Jawa­ban : E

Baca juga : Pem­ba­hasan SBMPTN Fisi­ka Ter­mod­i­nai­ka dan Kinetik Gas.

Soal 3
Suatu gelom­bang diny­atakan den­gan per­samaan :
y = 0 ‚20 sin 0 ‚40 π (x — 60t)
Jika semua jarak diukur dalam cm dan wak­tu dalam sekon , maka peny­ataan berikut yang benar yakni …
(1) Pan­jang gelom­bang berni­lai 5 cm
(2) Frekuen­si gelom­bang berni­lai 12 Hz
(3) Gelom­bang men­jalar den­gan kecepatan 60 cm/s
(4) Sim­pan­gan gelom­bang 0 ‚1 cm pada posisi x = 35/12 cm dan t = 1/24 sekon.

Pem­ba­hasan :
Per­samaan laz­im gelom­bang ber­jalan
y = A sin (ωt ± 2πx/λ)
y = A sin (2πt/T ± 2πx/λ]

Dike­tahui per­samaan gelom­bang
⇒ y = 0 ‚20 sin 0 ‚40 π (x — 60t)
⇒ y = 0 ‚20 sin (0 ‚40 πx — 24πt)
⇒ y = A sin (ωt ± 2πx/λ)

Dari per­samaan laz­im kita per­oleh
Pan­jang gelom­bang :
⇒ 2πx/λ = 0 ‚4 πx
⇒ 2/λ = 0 ‚4
⇒ λ =2/0 ‚4
⇒ λ = 5 cm
Jadi , pan­jang gelom­bangnya yakni 5 cm.

Frekuen­si gelom­bang :
⇒ 2πt/T = 24πt
⇒ 2/T = 24
⇒ T = 2/24
⇒ T = 1/12
⇒ f = 12 Hz
Jadi , frekuen­si gelom­bangnya yakni 12 Hz.

Cepat ram­bat gelom­bang :
⇒ v = f.λ
⇒ v = 12 (5)
⇒ v = 60 cm/s
Jadi , cepat ram­bat gelom­bang yakni 60 cm/s

Sim­pan­gan gelom­bang pada posisi x = 35/12 cm dan t = 1/24 sekon.
⇒ y = 0 ‚20 sin 0 ‚40 π (x — 60t)
⇒ y = 0 ‚20 sin 0 ‚40 π (35/12 — 60(1/24))
⇒ y = 0 ‚20 sin 72o (35/12 — 5/2)
⇒ y = 0 ‚20 sin (210o — 180o)
⇒ y = 0 ‚20 sin 30o
⇒ y = 0 ‚1 cm
Jadi , sim­pan­gan­nya pada posisi itu yakni 0 ‚1 cm.

Den­gan demikian , pil­i­han yang benar yakni 1 , 2 , 3 , dan 4.

Jawa­ban : E

Soal 4
Seu­tas tali yang pan­jangnya 8 m mem­pun­yai mas­sa 1 ‚04 gram. Tali dige­tarkan sehing­ga suatu gelom­bang trans­ver­sal men­jalar den­gan per­samaan y = 0 ‚03 sin (x + 30t) , x dan y dalam meter dan t dalam detik. Maka tegan­gan tali terse­but yakni …
A. 0 ‚12 N
B. 0 ‚24 N
C. 0 ‚36 N
D. 0 ‚60 N
E. 0 ‚72 N

Pem­ba­hasan :
Dik : L = 8 m , m = 1 ‚04 g , ω = 30 , k = 1
y = 0 ‚03 sin (x + 30t)
y = 0 ‚03 sin (kx + ωt)

Besar tegan­gan tali
⇒ F = ρ.v2
⇒ F = (m/L).(ω/k)2
⇒ F = (1 ‚04 x 10-3/8).(30/1)2
⇒ F = (0 ‚13 x 10-3).(900)
⇒ F = 117 x 10-3
⇒ F = 0 ‚117 N
⇒ F = 0 ‚12 N

Jawa­ban : A

Baca juga : Pem­ba­hasan SBMPTN Fisi­ka Teori Rel­a­tiv­i­tas Khusus.

Soal 5
Pada ger­ak har­monik senan­ti­asa ada per­bandin­gan yang tetap antara …
(1) mas­sa dan peri­ode
(2) per­pin­da­han dan kecepatan
(3) kecepatan dan per­cepatan
(4) per­pin­da­han dan per­cepatan

Pem­ba­hasan :
Pada ger­ak har­monik , senan­ti­asa ada per­bandin­gan yang tetap antara per­pin­da­han dan per­cepa­ta. Hubun­gan antara per­pin­da­han dan per­cepatan diru­muskan den­gan a = ‑ω2.y

Jadi , pil­i­han yang benar yakni pil­i­han 4.

Jawa­ban : D

Soal 6
Sebuah gelom­bang ber­jalan dari titik A ke B den­gan kela­juan 5 m/s. Peri­ode gelom­bang terse­but yakni 0 ‚4 s. Jika selisih fase antara A dan B yakni 6/5 π , maka jarak AB yakni …
A. 0 ‚6 m
B. 0 ‚8 m
C. 1 ‚0 m
D. 1 ‚2 m
E. 1 ‚4 m

Pem­ba­hasan :
Dik : v = 5 m/s , T = 0 ‚4 s , Δφ = 6/5 π

Berdasarkan rumus beda fase antara dua titik:
⇒ Δφ = 2π/vT (Δx)
⇒ 6/5 π = 2π/vT (Δx)
⇒ 6/5 = 2/(5.0 ‚4) (Δx)
⇒ 6/5 = 2/2 (Δx)
⇒ 6/5 = Δx
⇒ Δx = 1 ‚2 m

Jadi , jarak AB yakni 1 ‚2 m.

Jawa­ban : D

Baca juga : Pem­ba­hasan SBMPTN Fisi­ka Gelom­bang Bun­yi — Efek Doppler.

Soal 7
Pada ban­dul seder­hana , tegan­gan tali mak­si­mum ter­ja­di di saat ban­dul meraih sim­pan­gan ter­jauh­nya.

SEBAB

Pada sim­pan­gan ter­jauh ener­gi mem­pun­yai poten­si ban­dul mak­si­mum.

Pem­ba­hasan :
Per­ha­t­ian gam­bar ban­dul seder­hana di bawah ini!

Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Getaran dan Gelombang

Pada titik ter­jauh , kecepatan sama den­gan nol sehing­ga berlaku:
⇒ T — W cos θ = mv2/R
⇒ T — W cos θ = m(0)2/R
⇒ T — W cos θ = 0
⇒ T = W cos θ

Saat meraih titik tert­ing­gi atau titik ter­jauh , kecepatan ban­dul sama den­gan nol sehing­ga ener­gi kinetiknya juga nol sedan­gkan ener­gi poten­sial­nya pada titik tert­ing­gi ialah ener­gi mem­pun­yai poten­si mak­si­mum.

Tegan­gan tali mak­si­mum bera­da pada titik pal­ing ren­dah lan­taran pada titik pal­ing ren­dah kecepatan­nya juga mak­si­mum sehing­ga berlaku:
⇒ T — W = mv2/R
⇒ T = W + mv2/R

Jadi , perny­ataan salah namun argu­men­tasi benar.

Jawa­ban : D

Soal 8
Seberkas gelom­bang tsuna­mi yang ter­ben­tuk di bahari dalam arah pen­jalaran­nya mem­ben­tuk sudut φ den­gan garis pan­tai. Semakin bersa­ha­bat den­gan pan­tai sudut φ ini akan bertam­bah besar.

SEBAB

Gelom­bang tsuna­mi ialah gelom­bang per­mukaan air laut. Semakin dan­gkal dasar bahari maka makin kecil kecepatan gelom­bangnya , sehing­ga dalam pen­jalaran­nya menu­ju pan­tai gelom­bang ini dib­i­askan mendekati garis wajar , yakni garis yang tegak lurus garis pan­tai.

Pem­ba­hasan :
Gelom­bang tsuna­mi yakni gelom­bang per­mukaan air bahari yang dise­babkan oleh gang­guan menyeru­pai per­gant­ian lem­peng , gem­pa , long­sor , acara vulka­nik di dasar samud­era , dan seba­gainya.

Gelom­bang tsuna­mi mer­am­bat dalam ben­tuk gelom­bang kon­sen­tris trans­ver­sal mem­ben­tuk sudut φ kepa­da garis pan­tai den­gan laju yang sung­guh besar dan arah men­jauhi sen­tra gang­guan.

Sudut φ dibikin oleh arah per­am­bat­an gelom­bang den­gan bidang yang lewat garis pan­tai. Kare­na tem­pat pan­tai lebih dan­gkal , maka kecepatan gelom­bang tsuna­mi akan kian menyusut begi­tu mendekati pan­tai.

Penu­runan laju gelom­bang tsuna­mi terse­but ber­jalan secara drastis kemu­di­an gelom­bang ini dib­i­askan mendekati garis wajar sehing­ga memicu gelom­bang tsuna­mi naik men­ja­di tingg.

Jadi , perny­ataan benar argu­men­tasi benar dan memamerkan lan­taran aki­bat.

Jawa­ban : A


Baca juga : Pem­ba­hasan SBMPTN Fisi­ka Bumi Antarik­sa — Hukum Kep­pler.

Soal 9
Per­ahu jangkar ter­li­hat naik turun dibawa oleh gelom­bang air laut. Wak­tu yang diinginkan untuk satu gelom­bang yakni 4 detik , sedan­gkan jarak dari pun­cak gelom­bang ke pun­cak gelom­bang selan­jut­nya yakni 25 m. Jika ampli­tu­do gelom­bang 0 ‚5 m , maka …
(1) Frekuen­si gelom­bang air bahari yakni 0 ‚125 Hz
(2) Laju ram­bat gelom­bang yakni 3 ‚125 m/s
(3) Jarak yang ditem­puh par­tikel air bahari π/2 m
(4) Laju mak­si­mum par­tikel air bahari di per­mukaan yakni π/4 m/s

Pem­ba­hasan :
Dik : T = 4 s , A = 0 ‚5 m , λ = 25 m

Frekuen­si gelom­bang
⇒ f = 1/T
⇒ f = 1/4
⇒ f = 0 ‚25 Hz

Laju ram­bat gelom­bang
⇒ v = f .λ
⇒ v = 0 ‚25 (25)
⇒ v = 6 ‚25 m/s

Kare­na 1 dan 2 salah , maka sang­gup diten­tukan pil­i­han yang benar yakni pil­i­han 4.
Laju mak­si­mum par­tikel :
⇒ y = A sin ωt
⇒ v = A ω cos ω.t

Untuk laju mak­si­mum , cos ωt = 1 , sehing­ga:
⇒ v = A ω
⇒ v = A 2π/T
⇒ v = 0 ‚5 2π/4
⇒ v = π/4 m/s

Jawa­ban : D

Soal 10
Per­samaan gelom­bang trans­ver­sal yang mer­am­bat sep­a­n­jang tali yang sung­guh pan­jang sang­gup diny­atakan den­gan per­samaan y = 6 sin (0 ‚02π x + 4π t) den­gan y dan x dalam cm ser­ta t dalam sekon. Ini mem­pun­yai arti bah­wa …
(1) Ampli­tu­do gelom­bangnya 6 cm
(2) Pan­jang gelom­bangnya 1 m
(3) Frekuen­si gelom­bang 2 Hz
(4) Pen­jalaran gelom­bang ke arah sum­bu x‑positif

Pem­ba­hasan :
Dik : A = 6 cm , ω = 4π , k = 0 ‚02π

Arah ram­bat gelom­bang:
y = 6 sin (0 ‚02π x + 4π t)
Kare­na tan­da dalam sinus posi­tif , maka gelom­bang men­jalar ke arah kiri (sum­bu x negatif).

Pan­jang gelom­bang
⇒ k = 0 ‚02π
⇒ x/λ = 0 ‚02π
⇒ λ = 1/0 ‚02π cm

Frekuen­si gelom­bang
⇒ ω = 4π
⇒ 2π.f = 4π
⇒ f = 2 Hz

Jadi , pil­i­han yang benar yakni 1 dan 3.

Jawa­ban : B 
Share ke Face­book »Share ke Twit­ter »
Cafeberita.com yakni blog ihw­al materi bela­jar. Gunakan hidan­gan atau pen­car­i­an untuk men­da­p­atkan materi bergu­ru yang ingin dipela­jari.

Pos terkait