Gelombang stasioner (gelombang berdiri atau gelombang diam) adalah gabungan dari gelombang berjalan yang saling bergerak berlawanan arah. Gelombang stasioner terdiri dari ujung bebas dan terikat. Berikut 10 soal dan pembahasan gelombang stasioner yang dapat anda jadikan latihan.
Baca sebelumnya : 10 Soal & Pembahasan Gelombang Mekanik atau Gelombang Berjalan (bagian 1) ǀ Pilihan Ganda
Pilihlah jawaban yang tepat dari pilihan di bawah ini.
1. Terdapat dua gelombang dengan amplitudo dan frekuensi yang sama besar, tetapi memiliki arahnya rambat yang berlawanan. Hal ini akan menghasilkan . . .
A. Gelombang mekanik
B. Gelombang elektromagnetik
C. Gelombang transversal
D. Gelombang stasioner
E. Gelombang bunyi
Pembahasan :
Gelombang mekanik terdiri dari gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Contoh gelombang transversal adalah gelombang tali, sedangkan contoh gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi.
Gelombang jenis lain adalah gelombang elektromagnetik. Ia tidak memerlukan medium dalam merambat. Contohnya adalah gelombang cahaya.
Gelombang bergerak atau berjalan merambat. Kondisi ini disebut gelombang berdiri. Saat merambat, ia dapat menabrak sesuatu dan terpantul. Gelombang datang dan pantul ini saling berkolaborasi menjadi gelombang stasioner (berdiri).
Jawaban D.
2. Terdapat dua gelombang dengan persamaan y = A sin (5t - 2kx) dan y = A sin (2t - 5kx). Mereka tidak dapat membentuk gelombang stasioner, karena . . .
A. Besar frekuensi keduanya berbeda dan arah rambatnya sama
B. Besar frekuensi keduanya berbeda dan arah rambatnya berlawanan
C. Besar amplitudo keduanya sama dan arah rambatnya searah
D. Besar amplitudo keduanya sama dan arah rambatnya berlawanan
E. Besar amplitudo dan frekuensi keduanya sama
Pembahasan :
Padahal gelombang stasioner terdiri dari gelombang datang dan gelombang pantul, dimana arahnya saling berlawanan. Persamaan fungsi kedua gelombang memiliki tanda sama-sama negatif, artinya keduanya merambat dengan arah yang sama (kanan).
Jawaban A
3. Hal yang membedakan interferensi gelombang stasioner ujung terikat dan ujung bebas adalah . . .
A. Cepat rambat gelombang
B. Arah rambat
C. Beda fase
D. Amplitudo
E. Frekuensi
Pembahasan :
Jadi, perbedaan ujung terikat dan ujung bebas adalah pola gelombangnya, dimana ini berkaitan erat dengan fase gelombang.
Jawaban C.
4. Besar simpangan gelombang stasioner ujung bebas bernilai maksimum 2A cos kx, maka . . .
A. Nilai simpangan terjadi maksimum saat beda fase 0
B. Nilai simpangan terjadi minimum saat beda fase 0
C. Nilai simpangan terjadi maksimum beda fase ¼π
D. Nilai simpangan terjadi minimum saat beda fase ¼π
E. Nilai simpangan terjadi maksimum tidak dipengaruhi fase
Pembahasan :
Jawaban A.
5. Jika gelombang stasioner bergerak dengan persamaan y = 0,03 sin (0,2πx) cos π(5t) meter, maka kelajuannya sebesar . . .
A. 50 m/s
B. 25 m/s
C. 12,5 m/s
D. 10 m/s
E. 1 m/s
Pembahasan :
Diketahui :
Gelombang stasioner ujung terikat
y = 2A sin (kx) cos (ωt)
y = 0,03 sin (0,2πx) cos π(5t)
y = 0,03 sin (0,2πx) cos (5πt)
ω = 5π ; k = 0,2π
Ditanya : cepat rambat (v)
*Panjang gelombang (λ)
k = 2π/ λ
λ = 2π/ k
λ = 2π/ 0,2π
λ = 10 m
*Frekuensi gelombang (f)
ω = 2π.f
f = ω/ 2π
f = 5π / 2π
f = 2,5 Hz
*Cepat rambat (v)
v = λ.f = (10)(2,5) = 25 m/s
Jawaban B
6. Gelombang stasioner bergerak dengan persamaan gelombang y = 0,08 cos 15πx sin 10πt meter. Jarak antara perut dan simpul terdekat adalah . . .
A. 1,60 m
B. 0,80 m
C. 0,06 m
D. 0,03 m
E. 0,02 m
Pembahasan :
Diketahui :
Gelombang stasioner ujung bebas
y = 2A cos (kx) sin (ωt)
y = 0,08 cos 15πx sin 10πt
ω = 10π ; k = 15π
Ditanya : Jarak perut-simpul terdekat xP1-xS2 atau (¼ λ)
*Panjang gelombang (λ)
k = 2π/ λ
λ = 2π/ k
λ = 2π/ 15π
λ = 2/15
* Jarak perut-simpul terdekat xP1-xS2 atau (¼ λ) dari ujung terikat
x = ¼ λ
x = ¼ (2/15)
x = 2/60 = 1/30 = 0,03 m
Jawaban D
7. Tali sepanjang 5 m digetarkan, sehingga terbentuk 18 gelombang penuh. Letak perut kedua, jika dihitung dari ujung terikat adalah . . .
A. 0,00 meter
B. 0,07 meter
C. 0,14 meter
D. 0,21 meter
E. 0,28 meter
Pembahasan :
Diketahui :
x = 5 m
n = 18
λ = x/n = (5/18) m
Ditanya : jarak perut kedua ujung terikat (xP2) atau (3/4) λ
xP2 = (3/4) λ
xP2 = (3/4) (5/18)
xP2 = 0,21
Jawaban D
8. Jika 2,5 m tali terikat pada tiang sehingga terbentuk 5 gelombang penuh, maka letak simpul ke-3 dihitung dari ujung terikat adalah . . .
A. 0,00 meter
B. 0,25 meter
C. 0,50 meter
D. 0,75 meter
E. 1,00 meter
Pembahasan :
Diketahui :
x = 2,5 m
n = 5
λ = x/n = (2,5/5) = 0,5 m
Ditanya : jarak simpul ketiga ujung terikat (xS3) atau λ
xS3 = λ
xS3 = 0,5
Jawaban C.
9. Tali sepanjang 1 m digetarkan oleh ujung vibrator berkecepatan 2,5 cm/s dengan frekuensi ¼ Hz. Jarak simpul kedua ujung terikat dari titik asal adalah . . .
A. 95 cm
B. 90 cm
C. 85 cm
D. 10 cm
E. 5,0 cm
Pembahasan :
Diketahui :
x = 1 m = 100 cm
v = 2,5 cm/s
f = ¼ = 0,25 Hz
Ditanya : jarak simpul kedua ujung terikat (xS2) atau (1/2)λ tetapi dari vibrator bukan dari ujung terikat.
xS2 = (1/2)λ
xS2 = (1/2)(v/ f)
xS2 = (1/2)(2,5/ 0,25)
xS2 = 5 cm
*Jarak simpul kedua dari vibrator
xS2’ = x - xS2 = 100 – 5 = 95 cm
Jawaban A
10. Perhatikan pernyataan-pernyataan di bawah ini!
1) Amplitudo sumber 22,5 cm
2) Frekuensi 40 Hz
3) Panjang gelombang 0,02 m
4) Cepat rambat 80 cm/s
Gelombang stasioner bergerak dengan persamaan gelombang sebesar y = 45 cos πx sin 80 πt cm. Pernyataan yang benar ditunjukkan oleh nomor . . .
A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 3
C. 2 dan 4
D. 4 saja
E. semua benar
Pembahasan :
Diketahui :
y = 2A cos kx sin ωt
y = 45 cos πx sin 80 πt cm
ω = 80π ; k = π
A = 45/2 = 22,5 cm
*Panjang gelombang (λ)
k = 2π/ λ
λ = 2π/ k
λ = 2π/ π
λ = 2 cm = 0,02 m
*Frekuensi (f)
ω = 2π.f
f = ω/ 2π
f = 80π/ 2π
f = 40 Hz
*Cepat rambat (v)
v = λ.f = 2.40 = 80 cm/s
Jawaban E
Baca selanjutnya : 10 Soal & Pembahasan Gelombang Stasioner (bagian 2) ǀ Pilihan Ganda
Kita telah membahas 10 soal gelombang stasioner (bagian 1). Mari kita lanjutkan pada pembahasan selanjutnya.
 ǀ Pilihan Ganda){kind=link}
Post a Comment
Post a Comment