Pahami lebih dalam materi fisika tentang bunyi dengan kumpulan latihan soal komprehensif ini. Materi bunyi merupakan salah satu topik fundamental dalam fisika yang membahas gelombang mekanik yang merambat melalui medium. Dalam modul ini, Anda akan menemukan beragam jenis soal, mulai dari pilihan ganda, isian singkat, uraian, hingga menjodohkan, yang mencakup konsep-konsep penting seperti cepat rambat bunyi, frekuensi, panjang gelombang, intensitas bunyi, taraf intensitas, resonansi, gema, gaung, dan efek Doppler. Setiap soal dirancang untuk menguji pemahaman Anda terhadap prinsip-prinsip dasar dan aplikasi bunyi dalam kehidupan sehari-hari. Latihan soal ini sangat cocok bagi siswa SMP dan SMA yang ingin mempersiapkan diri menghadapi ujian atau sekadar mengulang materi. Tingkatkan penguasaan Anda terhadap materi bunyi dan raih nilai terbaik!
Contoh Soal soal fisika materi bunyi
A. Pilihan Ganda
1. Bunyi tidak dapat merambat melalui medium…
- A. Udara
- B. Air
- C. Besi
- D. Ruang hampa
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Bunyi adalah gelombang mekanik yang memerlukan medium untuk merambat. Ruang hampa tidak memiliki partikel medium, sehingga bunyi tidak dapat merambat di dalamnya.
2. Cepat rambat bunyi paling besar terjadi pada medium…
- A. Udara
- B. Air
- C. Zat padat
- D. Gas
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Cepat rambat bunyi umumnya lebih tinggi pada zat padat karena partikel-partikelnya lebih rapat dan terikat kuat, memungkinkan transfer energi yang lebih efisien.
3. Sebuah gelombang bunyi memiliki frekuensi 400 Hz dan panjang gelombang 0,85 m. Cepat rambat bunyi tersebut adalah…
- A. 320 m/s
- B. 340 m/s
- C. 360 m/s
- D. 380 m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Cepat rambat bunyi (v) dihitung dengan rumus v = λ × f, di mana λ adalah panjang gelombang dan f adalah frekuensi. Jadi, v = 0,85 m × 400 Hz = 340 m/s.
4. Fenomena bunyi pantul yang terdengar bersamaan dengan bunyi asli sehingga suara menjadi tidak jelas disebut…
- A. Gema
- B. Gaung
- C. Resonansi
- D. Interferensi
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Gaung (reverberasi) adalah bunyi pantul yang sebagian atau seluruhnya terdengar bersamaan dengan bunyi asli karena jarak sumber bunyi dan bidang pantul relatif dekat, menyebabkan bunyi asli menjadi tidak jelas.
5. Jika frekuensi suatu sumber bunyi meningkat, maka…
- A. Periodenya berkurang
- B. Periodenya bertambah
- C. Panjang gelombangnya bertambah
- D. Cepat rambatnya bertambah
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Frekuensi berbanding terbalik dengan periode (T = 1/f). Jadi, jika frekuensi meningkat, periode akan menurun.
6. Suatu sumber bunyi menghasilkan bunyi dengan panjang gelombang 1,5 m. Jika cepat rambat bunyi di udara 345 m/s, frekuensi sumber bunyi tersebut adalah…
- A. 210 Hz
- B. 220 Hz
- C. 230 Hz
- D. 240 Hz
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Frekuensi (f) dihitung dengan rumus f = v / λ. Jadi, f = 345 m/s / 1,5 m = 230 Hz.
7. Bunyi dengan frekuensi di bawah 20 Hz disebut…
- A. Infrasonik
- B. Audiosonik
- C. Ultrasonik
- D. Supersonik
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Infrasonik adalah bunyi dengan frekuensi kurang dari 20 Hz, yang tidak dapat didengar oleh telinga manusia.
8. Telinga manusia normal dapat mendengar bunyi pada rentang frekuensi…
- A. Kurang dari 20 Hz
- B. 20 Hz sampai 20.000 Hz
- C. Lebih dari 20.000 Hz
- D. 2.000 Hz sampai 20.000 Hz
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Rentang pendengaran manusia normal adalah antara 20 Hz hingga 20.000 Hz.
9. Peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena adanya benda lain yang bergetar dengan frekuensi yang sama disebut…
- A. Interferensi
- B. Difraksi
- C. Resonansi
- D. Refraksi
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena benda lain bergetar pada frekuensi alami yang sama.
10. Sebuah mobil ambulans bergerak mendekati seorang pengamat dengan kecepatan 30 m/s. Jika frekuensi sirine ambulans 600 Hz dan cepat rambat bunyi di udara 330 m/s, frekuensi sirine yang didengar pengamat adalah…
- A. 550 Hz
- B. 600 Hz
- C. 660 Hz
- D. 720 Hz
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Menggunakan rumus Efek Doppler: fp = fs × (v ± vp) / (v ± vs). Karena sumber mendekati pengamat, vs negatif. Pengamat diam, vp = 0. fp = 600 × (330 + 0) / (330 – 30) = 600 × 330 / 300 = 600 × 1,1 = 660 Hz.
11. Intensitas bunyi didefinisikan sebagai daya bunyi per satuan…
- A. Luas
- B. Volume
- C. Waktu
- D. Massa
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Intensitas bunyi (I) adalah daya (P) yang dibawa oleh gelombang bunyi per satuan luas (A) yang tegak lurus terhadap arah rambat bunyi, I = P/A.
12. Satuan taraf intensitas bunyi adalah…
- A. Watt/m²
- B. Desibel (dB)
- C. Joule
- D. Hertz (Hz)
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Taraf intensitas bunyi diukur dalam satuan Desibel (dB).
13. Jika intensitas bunyi meningkat 100 kali lipat, maka taraf intensitas bunyi akan bertambah sebesar…
- A. 10 dB
- B. 15 dB
- C. 100 dB
- D. 20 dB
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Rumus taraf intensitas: TI₂ = TI₁ + 10 log (I₂/I₁). Jika I₂ = 100 I₁, maka TI₂ = TI₁ + 10 log (100) = TI₁ + 10 × 2 = TI₁ + 20 dB. Jadi, bertambah 20 dB.
14. Pipa organa terbuka memiliki panjang 85 cm. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, frekuensi nada dasar pipa organa tersebut adalah…
- A. 100 Hz
- B. 150 Hz
- C. 200 Hz
- D. 250 Hz
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Untuk pipa organa terbuka, frekuensi nada dasar (n=0) adalah f₀ = v / (2L). f₀ = 340 m/s / (2 × 0,85 m) = 340 / 1,7 = 200 Hz.
15. Pipa organa tertutup memiliki panjang 1,25 m. Jika cepat rambat bunyi di udara 350 m/s, frekuensi nada dasar pipa organa tersebut adalah…
- A. 70 Hz
- B. 140 Hz
- C. 210 Hz
- D. 280 Hz
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Untuk pipa organa tertutup, frekuensi nada dasar (n=0) adalah f₀ = v / (4L). f₀ = 350 m/s / (4 × 1,25 m) = 350 / 5 = 70 Hz.
16. Faktor-faktor yang memengaruhi tinggi rendahnya nada pada dawai adalah kecuali…
- A. Panjang dawai
- B. Massa jenis dawai
- C. Tegangan dawai
- D. Amplitudo gelombang
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Tinggi rendahnya nada (frekuensi) pada dawai dipengaruhi oleh panjang dawai, massa jenis dawai, dan tegangan dawai. Amplitudo gelombang memengaruhi kuat lemahnya bunyi (intensitas), bukan tinggi rendahnya nada.
17. Sebuah sumber bunyi bergetar dengan frekuensi 500 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, panjang gelombang bunyi tersebut adalah…
- A. 0,58 m
- B. 0,68 m
- C. 0,78 m
- D. 0,88 m
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Panjang gelombang (λ) dihitung dengan rumus λ = v / f. Jadi, λ = 340 m/s / 500 Hz = 0,68 m.
18. Manfaat gelombang ultrasonik dalam bidang kedokteran adalah…
- A. USG (Ultrasonografi)
- B. Rontgen
- C. Terapi radiasi
- D. Elektrokardiogram
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: USG (Ultrasonografi) adalah salah satu aplikasi ultrasonik untuk pencitraan organ tubuh bagian dalam, termasuk janin dalam kandungan.
19. Sebuah kapal mengirimkan gelombang sonar ke dasar laut. Jika pantulan gelombang diterima kembali setelah 0,4 detik dan cepat rambat bunyi di air laut 1500 m/s, kedalaman laut adalah…
- A. 150 m
- B. 200 m
- C. 250 m
- D. 300 m
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Jarak tempuh total adalah 2 kali kedalaman. Jarak = v × t. Maka 2d = 1500 m/s × 0,4 s = 600 m. Jadi, kedalaman (d) = 600 m / 2 = 300 m.
20. Efek Doppler menjelaskan perubahan frekuensi bunyi yang disebabkan oleh…
- A. Perubahan amplitudo gelombang
- B. Perubahan medium perambatan
- C. Gerak relatif antara sumber bunyi dan pendengar
- D. Perubahan suhu lingkungan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Efek Doppler terjadi karena adanya gerak relatif antara sumber bunyi dan pendengar, yang mengakibatkan perubahan frekuensi yang diterima pendengar.
B. Isian Singkat
1. Bunyi pantul yang terdengar jelas setelah bunyi asli selesai diucapkan karena jarak sumber bunyi dan bidang pantulnya jauh disebut…
Jawaban: Gema
2. Satuan dari intensitas bunyi adalah…
Jawaban: Watt/m²
3. Gelombang bunyi termasuk jenis gelombang…
Jawaban: Longitudinal
4. Peristiwa pembelokan gelombang bunyi saat melewati celah sempit atau penghalang disebut…
Jawaban: Difraksi
5. Bunyi dengan frekuensi di atas 20.000 Hz disebut…
Jawaban: Ultrasonik
C. Menjodohkan
1. Jodohkan istilah-istilah berikut dengan definisi yang tepat!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Gelombang longitudinal | Arah getar sejajar arah rambat |
| Frekuensi | Banyaknya getaran per detik |
| Gema | Bunyi pantul yang terdengar jelas setelah bunyi asli |
| Efek Doppler | Perubahan frekuensi akibat gerak relatif sumber dan pendengar |
2. Jodohkan satuan atau rentang frekuensi berikut dengan penjelasannya!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Hertz (Hz) | Satuan frekuensi |
| Desibel (dB) | Satuan taraf intensitas bunyi |
| Cepat rambat bunyi | Jarak tempuh bunyi per satuan waktu |
| Ultrasonik | Bunyi dengan frekuensi > 20.000 Hz |
D. Uraian
1. Jelaskan perbedaan antara gema dan gaung (reverberasi) beserta kondisi terjadinya masing-masing!
Gema adalah bunyi pantul yang terdengar jelas setelah bunyi asli selesai diucapkan. Gema terjadi jika jarak antara sumber bunyi dan bidang pantul sangat jauh (minimal sekitar 17 meter untuk cepat rambat bunyi 340 m/s), sehingga waktu tempuh bunyi pantul cukup lama dan tidak tumpang tindih dengan bunyi asli. Contoh: bunyi di pegunungan atau lembah. Gaung (reverberasi) adalah bunyi pantul yang sebagian atau seluruhnya terdengar bersamaan dengan bunyi asli, menyebabkan bunyi asli menjadi tidak jelas atau kabur. Gaung terjadi jika jarak antara sumber bunyi dan bidang pantul relatif dekat (kurang dari 17 meter), sehingga waktu tempuh bunyi pantul sangat singkat dan tumpang tindih dengan bunyi asli. Contoh: bunyi di dalam ruangan kosong.
2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Efek Doppler dan berikan satu contoh penerapannya dalam kehidupan sehari-hari!
Efek Doppler adalah perubahan frekuensi atau panjang gelombang suatu gelombang yang diterima oleh pengamat karena adanya gerak relatif antara sumber gelombang dan pengamat. Jika sumber mendekati pengamat, frekuensi yang didengar akan lebih tinggi (nada lebih tinggi). Jika sumber menjauhi pengamat, frekuensi yang didengar akan lebih rendah (nada lebih rendah). Contoh penerapannya adalah saat mendengar sirine ambulans yang melaju mendekat dan kemudian menjauh. Ketika ambulans mendekat, suara sirinenya terdengar lebih tinggi, dan ketika menjauh, suara sirinenya terdengar lebih rendah.
3. Sebutkan dan jelaskan tiga faktor utama yang memengaruhi cepat rambat bunyi dalam suatu medium!
Tiga faktor utama yang memengaruhi cepat rambat bunyi dalam suatu medium adalah:
1. **Suhu Medium:** Semakin tinggi suhu suatu medium (terutama gas), semakin cepat partikel-partikelnya bergerak, sehingga tumbukan antarpartikel lebih sering dan cepat. Akibatnya, energi getaran (bunyi) dapat merambat lebih cepat. Contoh: cepat rambat bunyi di udara pada 0°C adalah 331 m/s, sedangkan pada 20°C adalah 343 m/s.
2. **Jenis Medium:** Cepat rambat bunyi berbeda pada medium yang berbeda. Bunyi merambat paling cepat pada zat padat, kemudian zat cair, dan paling lambat pada gas. Hal ini karena kerapatan dan kekakuan (modulus elastisitas) medium. Partikel-partikel pada zat padat lebih rapat dan terikat kuat, memudahkan transfer energi.
3. **Kerapatan Medium:** Semakin rapat medium, umumnya semakin cepat bunyi merambat (terutama pada zat padat dan cair). Namun, pada gas, yang lebih dominan adalah suhu dan massa molekul relatif.
4. Sebuah senar gitar menghasilkan nada dasar. Jelaskan tiga cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan frekuensi nada dasar yang dihasilkan senar tersebut!
Untuk meningkatkan frekuensi nada dasar (f) pada senar gitar, dapat dilakukan tiga cara:
1. **Memperkecil panjang senar (L):** Frekuensi berbanding terbalik dengan panjang senar (f ∝ 1/L). Semakin pendek senar yang digetarkan, semakin tinggi frekuensinya (nada semakin tinggi). Ini dilakukan dengan menekan senar pada fret yang lebih tinggi.
2. **Memperbesar tegangan senar (F):** Frekuensi berbanding lurus dengan akar kuadrat tegangan senar (f ∝ √F). Semakin kencang senar diregangkan, semakin tinggi frekuensinya. Ini dilakukan dengan memutar tuning peg.
3. **Memperkecil massa per satuan panjang senar (μ) atau mengganti dengan senar yang lebih tipis/ringan:** Frekuensi berbanding terbalik dengan akar kuadrat massa per satuan panjang (f ∝ 1/√μ). Senar yang lebih tipis atau ringan memiliki massa per satuan panjang yang lebih kecil, sehingga menghasilkan frekuensi yang lebih tinggi.
5. Jelaskan konsep resonansi dalam konteks bunyi dan mengapa resonansi sangat penting dalam pembuatan alat musik!
Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena benda lain bergetar pada frekuensi alami (frekuensi resonansi) yang sama. Dalam konteks bunyi, resonansi terjadi ketika suatu objek mulai bergetar dengan amplitudo yang besar karena menerima energi dari gelombang bunyi dengan frekuensi yang cocok dengan frekuensi alaminya.
Resonansi sangat penting dalam pembuatan alat musik karena:
1. **Memperkuat Bunyi:** Resonansi digunakan untuk memperkuat suara yang dihasilkan oleh sumber getaran utama (misalnya, senar gitar atau kolom udara pada seruling). Kotak resonansi pada gitar atau biola, serta kolom udara pada alat musik tiup, dirancang untuk beresonansi pada frekuensi tertentu, sehingga menghasilkan suara yang lebih keras dan kaya.
2. **Menentukan Kualitas Nada:** Resonansi membantu menghasilkan harmonik dan overtone yang berbeda, yang memberikan karakteristik unik pada suara setiap alat musik (timbre). Tanpa resonansi, suara alat musik akan sangat lemah dan kurang bervariasi.
3. **Menghasilkan Nada yang Jelas:** Dengan beresonansi pada frekuensi yang diinginkan, alat musik dapat menghasilkan nada yang lebih jelas dan stabil, bukan hanya getaran yang tidak teratur.