Soal Dan Penyelesaian Fisika Sekolah Menengan Atas - Bunyi atau bunyi yaitu pemampatan mekanis atau gelombang longitudinal yang merambat melalui medium. Medium atau zat mediator ini sanggup berupa zat cair, padat, gas. Kecepatan bunyi yaitu istilah yang digunakan untuk menyebut cepat rambat gelombang bunyi pada medium elastis.
Kecepatan rambatan gelombang bunyi ini sanggup berbeda tergantung medium yang dilewati (sifat-sifat medium tersebut, dan suhu). Namun, istilah ini lebih banyak digunakan untuk kecepatan bunyi di udara.
Pada ketinggian air laut, dengan suhu 21 °C dan kondisi atmosfer normal, kecepatan bunyi yaitu 344 m/detik (1238 km/jam). Kecepatan bunyi akan lebih cepat melaju di air dan di benda padat. Kecepatan bunyi di air yaitu 4.3 kali lipat kecepatan di udara, yaitu 1.484 m/detik.
Kecepatan bunyi pada besi yaitu 15 kali lipat kecepatan di udara, yaitu 5.120 m/detik.
Berikut persamaan cepat rambat bunyi pada medium tertentu :
Cepat rambat bunyi pada zat cair
\[v=\sqrt{\frac{B}{\rho}}\]B = konstanta bulk zat cair
ρ = massa jenis
Cepat rambat bunyi pada zat Padat
\[v=\sqrt{\frac{E}{\rho }}\] E = konstanta elastisitas
ρ = massa jenis
Cepat rambat bunyi pada zat Padat
\[v=\sqrt{\gamma \; \frac{RT}{M_{r}}}\] Soal Dan Penyelesaian
01. Dua batang logam A dan B masing-masing mempunyai modulus Young sekitar 0,2 × 1011 Pa dan 4 × 1011 Pa. Apabila perbandingan antara massa jenis logam A dan B yaitu 20 : 1, maka perbandingan cepat rambat gelombang bunyi pada logam A dan B yaitu ....
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
\[\\v=\sqrt{\frac{E}{\rho }}\Rightarrow v\, \approx \, \sqrt{E}\\\frac{v_A}{v_B}=\sqrt{\frac{E_A}{E_B}\times \frac{\rho _B}{\rho _A}}\\\frac{v_{A}}{v_{B}}=\sqrt{\frac{0,2\times 10^{11}}{\, \, \, \, 4\times 10^{11}}\times \frac{1}{20}}\\\frac{v_{A}}{v_{B}}=\sqrt{\frac{1}{400}}\\\frac{v_{A}}{v_{B}}=\frac{1}{20}=1:20\]
02. Tentukan cepat rambat bunyi dalam gas dengan massa jenis 3,5 kg/m3, dengan tekanan 215 kPa (1 kPa = 103 Pa = 103 N/m2) kalau konstanta Laplace untuk gas tersebut 1,40!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Persamaan Gas Ideal:
\[P.V=n.R.T\\P \, V=\frac{m}{M_{r}}\, R\, T\\P\, \, \frac{V}{m}=\frac{R\, T}{M_{r}}\\\frac{R\, T}{M_{r}}=\frac{P}{\rho}\, \,\] Kecepatan Gelombang bunyi di udara: \[\\v=\sqrt{\gamma \frac{R\, T}{M_{r}}}\\v=\sqrt{\gamma \frac{P}{\rho }}\\v=\sqrt{\frac{1,40\, \, \, \, 2,15\times 10^{5}}{3,5 }}\\v=293\, \, m.s^{-1}\]
03. Sebatang logam mempunyai modulus Young 7. 1010 N/m/m dan massa jenis 2800 kg/m/m/m. Tentukan kelajuan bunyi kalau bunyi merambat dalam logam tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Kelajuan bunyi pada logam adalah
Kecepatan rambatan gelombang bunyi ini sanggup berbeda tergantung medium yang dilewati (sifat-sifat medium tersebut, dan suhu). Namun, istilah ini lebih banyak digunakan untuk kecepatan bunyi di udara.
Pada ketinggian air laut, dengan suhu 21 °C dan kondisi atmosfer normal, kecepatan bunyi yaitu 344 m/detik (1238 km/jam). Kecepatan bunyi akan lebih cepat melaju di air dan di benda padat. Kecepatan bunyi di air yaitu 4.3 kali lipat kecepatan di udara, yaitu 1.484 m/detik.
Kecepatan bunyi pada besi yaitu 15 kali lipat kecepatan di udara, yaitu 5.120 m/detik.
Berikut persamaan cepat rambat bunyi pada medium tertentu :
Cepat rambat bunyi pada zat cair
\[v=\sqrt{\frac{B}{\rho}}\]B = konstanta bulk zat cair
ρ = massa jenis
Cepat rambat bunyi pada zat Padat
\[v=\sqrt{\frac{E}{\rho }}\] E = konstanta elastisitas
ρ = massa jenis
Cepat rambat bunyi pada zat Padat
\[v=\sqrt{\gamma \; \frac{RT}{M_{r}}}\] Soal Dan Penyelesaian
01. Dua batang logam A dan B masing-masing mempunyai modulus Young sekitar 0,2 × 1011 Pa dan 4 × 1011 Pa. Apabila perbandingan antara massa jenis logam A dan B yaitu 20 : 1, maka perbandingan cepat rambat gelombang bunyi pada logam A dan B yaitu ....
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
\[\\v=\sqrt{\frac{E}{\rho }}\Rightarrow v\, \approx \, \sqrt{E}\\\frac{v_A}{v_B}=\sqrt{\frac{E_A}{E_B}\times \frac{\rho _B}{\rho _A}}\\\frac{v_{A}}{v_{B}}=\sqrt{\frac{0,2\times 10^{11}}{\, \, \, \, 4\times 10^{11}}\times \frac{1}{20}}\\\frac{v_{A}}{v_{B}}=\sqrt{\frac{1}{400}}\\\frac{v_{A}}{v_{B}}=\frac{1}{20}=1:20\]
02. Tentukan cepat rambat bunyi dalam gas dengan massa jenis 3,5 kg/m3, dengan tekanan 215 kPa (1 kPa = 103 Pa = 103 N/m2) kalau konstanta Laplace untuk gas tersebut 1,40!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Persamaan Gas Ideal:
\[P.V=n.R.T\\P \, V=\frac{m}{M_{r}}\, R\, T\\P\, \, \frac{V}{m}=\frac{R\, T}{M_{r}}\\\frac{R\, T}{M_{r}}=\frac{P}{\rho}\, \,\] Kecepatan Gelombang bunyi di udara: \[\\v=\sqrt{\gamma \frac{R\, T}{M_{r}}}\\v=\sqrt{\gamma \frac{P}{\rho }}\\v=\sqrt{\frac{1,40\, \, \, \, 2,15\times 10^{5}}{3,5 }}\\v=293\, \, m.s^{-1}\]
03. Sebatang logam mempunyai modulus Young 7. 1010 N/m/m dan massa jenis 2800 kg/m/m/m. Tentukan kelajuan bunyi kalau bunyi merambat dalam logam tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Kelajuan bunyi pada logam adalah
\[\\v_{b}=\sqrt{\frac{Y}{\rho }}\\v_{b}=\sqrt{\frac{7.10^{10}}{28.10^{2}}}\\v_{b}=5.10^{3}ms^{-1}\]
04. Air mempunyai modulus Bulk 3.109 N/m/m/m dan kerapatan 1 gram/cm/cm/cm. Hitunglah kelajuan bunyi dalam air kalau bunyi tersebut merambat di air! Jawab.
\[\\v_{b}=\sqrt{\frac{\beta }{\rho }}\\v_{b}= \sqrt{\frac{3.10^{9} }{10^{3} }}\\v_{b}=\sqrt{3}.10^{3}ms^{-1}\]
05 Laju rambat bunyi di udara ketika 27 derajat Celcius yaitu 340 m/s. Jika udara tersebut naik suhunya sampai mencapai 87 derajat celcius, tentukanlah laju bunyi ketika terjadi perubahan suhu tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
\[\\v_{b}=\sqrt{\frac{\gamma RT}{M}}\\v_{b}\sim \sqrt{T}\\\frac{v_{2}}{v_{1}}=\sqrt{\frac{T_{2}}{T_{1}}}\\ \frac{v_{2}}{340}=\sqrt{\frac{350}{300}}\\v_{2}=(1.07)(340)ms^{-1} \\v_{2}=364 m/ss^{-1}\]
06. Seseorang mendengarkan kembali bunyi sebagai gema dari sebuah tebing sehabis waktu 6 detik. Apabila b yaitu konstanta Laplace yang menawarkan perbandingan kalor jenis pada tekanan dan suhu konstan dan orang tersebut mengetahui bahwa suhu ketika itu T dalam Kelvin dan M yaitu massa molekul relative. Tentukanlah jarak orang ke tebing (nyatakan dalam persamaan matematis)!
04. Air mempunyai modulus Bulk 3.109 N/m/m/m dan kerapatan 1 gram/cm/cm/cm. Hitunglah kelajuan bunyi dalam air kalau bunyi tersebut merambat di air! Jawab.
\[\\v_{b}=\sqrt{\frac{\beta }{\rho }}\\v_{b}= \sqrt{\frac{3.10^{9} }{10^{3} }}\\v_{b}=\sqrt{3}.10^{3}ms^{-1}\]
05 Laju rambat bunyi di udara ketika 27 derajat Celcius yaitu 340 m/s. Jika udara tersebut naik suhunya sampai mencapai 87 derajat celcius, tentukanlah laju bunyi ketika terjadi perubahan suhu tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
\[\\v_{b}=\sqrt{\frac{\gamma RT}{M}}\\v_{b}\sim \sqrt{T}\\\frac{v_{2}}{v_{1}}=\sqrt{\frac{T_{2}}{T_{1}}}\\ \frac{v_{2}}{340}=\sqrt{\frac{350}{300}}\\v_{2}=(1.07)(340)ms^{-1} \\v_{2}=364 m/ss^{-1}\]
06. Seseorang mendengarkan kembali bunyi sebagai gema dari sebuah tebing sehabis waktu 6 detik. Apabila b yaitu konstanta Laplace yang menawarkan perbandingan kalor jenis pada tekanan dan suhu konstan dan orang tersebut mengetahui bahwa suhu ketika itu T dalam Kelvin dan M yaitu massa molekul relative. Tentukanlah jarak orang ke tebing (nyatakan dalam persamaan matematis)!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Karena bunyi merambat konstan, maka jarak orang ke tebing sanggup dihitung dengan menghitung jarak mengggunakan GLB.
\[\\s=v_{b}.t_{p}\\s=\sqrt{\frac{\gamma RT}{M}}.t_{p}\\ s=3\sqrt{\frac{\gamma RT}{M}}\]
07. Pada suatu keadaan tertentu, suatu gas mempunyai suhu nol derajat celcius dan beterkanan 1 atm. Kelajuan bunyi yang merambat dalam gas ketika itu yaitu 330 m/s dan diketahui konstanta Laplace sebesar 1.4. Hitunglah rapat massa medium gas tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Rapat massa gas sanggup dihitung dari laju bunyi di gas.
\\[\\v_{b}=\sqrt{\frac{\gamma P}{\rho }}\\ \rho =\frac{\gamma P}{v_b^2}\\\rho =1.4 kgm^{-3}\] Lebih lengkap silahkan ke:
Karena bunyi merambat konstan, maka jarak orang ke tebing sanggup dihitung dengan menghitung jarak mengggunakan GLB.
\[\\s=v_{b}.t_{p}\\s=\sqrt{\frac{\gamma RT}{M}}.t_{p}\\ s=3\sqrt{\frac{\gamma RT}{M}}\]
07. Pada suatu keadaan tertentu, suatu gas mempunyai suhu nol derajat celcius dan beterkanan 1 atm. Kelajuan bunyi yang merambat dalam gas ketika itu yaitu 330 m/s dan diketahui konstanta Laplace sebesar 1.4. Hitunglah rapat massa medium gas tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Rapat massa gas sanggup dihitung dari laju bunyi di gas.
\\[\\v_{b}=\sqrt{\frac{\gamma P}{\rho }}\\ \rho =\frac{\gamma P}{v_b^2}\\\rho =1.4 kgm^{-3}\] Lebih lengkap silahkan ke:
Post a Comment (0)