Kuasai materi getaran dalam fisika dengan kumpulan latihan soal komprehensif ini! Getaran adalah salah satu konsep fundamental dalam fisika yang menjelaskan fenomena osilasi atau gerak bolak-balik di sekitar titik kesetimbangan. Memahami getaran sangat penting sebagai dasar untuk mempelajari gelombang dan suara. Dalam halaman ini, Anda akan menemukan berbagai jenis soal fisika getaran, mulai dari pilihan ganda yang menguji pemahaman konsep dasar seperti periode, frekuensi, dan amplitudo, hingga soal isian singkat dan uraian yang menantang kemampuan analisis dan perhitungan Anda. Tersedia juga soal menjodohkan untuk memperkuat korelasi antaristilah penting. Latihan soal ini dirancang untuk siswa SMA dan siapapun yang ingin memperdalam pemahaman tentang gerak harmonik sederhana, ayunan sederhana, dan getaran pada pegas. Dengan berlatih secara rutin, Anda akan semakin mahir dalam menyelesaikan soal-soal getaran dan siap menghadapi ujian.
Contoh Soal soal fisika materi getaran
A. Pilihan Ganda
1. Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu kali getaran penuh disebut…
- A. Periode
- B. Frekuensi
- C. Amplitudo
- D. Simpangan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Periode adalah waktu yang diperlukan untuk satu getaran atau satu siklus lengkap.
2. Banyaknya getaran yang terjadi dalam satu detik disebut…
- A. Periode
- B. Frekuensi
- C. Amplitudo
- D. Simpangan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Frekuensi adalah jumlah getaran per satuan waktu, biasanya per detik (Hertz).
3. Simpangan terjauh dari titik kesetimbangan pada suatu getaran disebut…
- A. Periode
- B. Frekuensi
- C. Amplitudo
- D. Fase
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Amplitudo adalah simpangan maksimum dari posisi kesetimbangan.
4. Sebuah bandul berayun 50 kali dalam 10 detik. Berapakah frekuensi getaran bandul tersebut?
- A. 5 Hz
- B. 0,2 Hz
- C. 10 Hz
- D. 500 Hz
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Frekuensi (f) = Jumlah getaran / Waktu = 50 getaran / 10 s = 5 Hz.
5. Jika frekuensi suatu getaran adalah 20 Hz, berapakah periodenya?
- A. 20 s
- B. 0,05 s
- C. 0,2 s
- D. 5 s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Periode (T) = 1 / Frekuensi (f) = 1 / 20 Hz = 0,05 s.
6. Faktor yang tidak mempengaruhi periode ayunan sederhana adalah…
- A. Panjang tali
- B. Percepatan gravitasi
- C. Amplitudo (untuk simpangan kecil)
- D. Massa beban bandul
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Periode ayunan sederhana dipengaruhi oleh panjang tali dan percepatan gravitasi, bukan massa bandul atau amplitudo (untuk simpangan kecil).
7. Rumus periode getaran pada pegas yang digantungi beban adalah…
- A. T = 2π√(m/k)
- B. T = 2π√(k/m)
- C. T = 1/(2π√(m/k))
- D. T = 1/(2π√(k/m))
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Rumus periode getaran pada pegas adalah T = 2π√(m/k), di mana m adalah massa dan k adalah konstanta pegas.
8. Sebuah pegas bergetar dengan konstanta pegas 100 N/m. Jika massa beban yang digantung adalah 1 kg, berapakah frekuensi getarannya? (π = 3,14)
- A. Sekitar 1,59 Hz
- B. Sekitar 0,63 Hz
- C. Sekitar 10 Hz
- D. Sekitar 0,1 Hz
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: T = 2π√(m/k) = 2 × 3,14√(1/100) = 6,28 × 0,1 = 0,628 s. f = 1/T = 1/0,628 ≈ 1,59 Hz.
9. Energi total pada Gerak Harmonik Sederhana (GHS) adalah…
- A. Selalu nol
- B. Selalu berubah-ubah
- C. Hanya energi kinetik
- D. Jumlah energi kinetik dan potensial yang konstan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Energi mekanik total pada GHS adalah jumlah energi kinetik dan energi potensial, yang besarnya konstan jika tidak ada gaya luar (seperti redaman).
10. Ketika suatu benda bergetar dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi alami benda lain, dan menyebabkan benda lain tersebut ikut bergetar dengan amplitudo besar, fenomena ini disebut…
- A. Interferensi
- B. Difraksi
- C. Resonansi
- D. Refraksi
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Resonansi adalah fenomena di mana suatu sistem bergetar dengan amplitudo maksimum ketika frekuensi gaya pendorong sama dengan frekuensi alami sistem.
11. Pada ayunan sederhana, jika panjang tali diperpendek menjadi 1/4 dari panjang semula, maka periodenya akan menjadi…
- A. 4 kali semula
- B. 2 kali semula
- C. 1/2 kali semula
- D. 1/4 kali semula
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: T ∝ √L. Jika L menjadi 1/4 L, maka T akan menjadi √(1/4) T = 1/2 T.
12. Getaran teredam adalah getaran yang…
- A. Amplitudonya berkurang seiring waktu
- B. Amplitudonya tetap konstan
- C. Frekuensinya meningkat seiring waktu
- D. Periodenya memendek seiring waktu
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Getaran teredam adalah getaran yang amplitudonya berkurang secara bertahap seiring waktu karena adanya gaya gesek atau hambatan.
13. Pernyataan yang benar mengenai Gerak Harmonik Sederhana (GHS) adalah…
- A. Gaya pemulih selalu searah dengan simpangan
- B. Percepatan maksimum terjadi pada simpangan maksimum
- C. Kecepatan maksimum terjadi pada simpangan maksimum
- D. Energi kinetik selalu nol di titik kesetimbangan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Pada GHS, gaya pemulih selalu sebanding dengan simpangan dan berlawanan arah. Percepatan maksimum terjadi di simpangan maksimum.
14. Sebuah benda melakukan GHS dengan persamaan simpangan y = 0,02 sin(100πt) meter. Amplitudo getaran tersebut adalah…
- A. 0,02 m
- B. 100π m
- C. 100 m
- D. 2 m
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Bentuk umum persamaan simpangan GHS adalah y = A sin(ωt). Dari persamaan y = 0,02 sin(100πt), amplitudo (A) adalah 0,02 meter.
15. Dari persamaan simpangan y = 0,02 sin(100πt) meter, frekuensi sudut (ω) getaran tersebut adalah…
- A. 0,02 rad/s
- B. 100π rad/s
- C. 50 Hz
- D. 0,01 Hz
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Dari persamaan y = A sin(ωt), frekuensi sudut (ω) adalah 100π rad/s.
16. Kecepatan maksimum partikel yang bergetar harmonik dengan amplitudo A dan frekuensi sudut ω adalah…
- A. Aω
- B. Aω²
- C. ω/A
- D. A/ω
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Kecepatan maksimum dalam GHS adalah v_max = Aω.
17. Sebuah ayunan sederhana memiliki periode 2 detik. Jika percepatan gravitasi di tempat tersebut 9,8 m/s², berapakah panjang tali ayunan tersebut? (π = 3,14)
- A. 0,5 m
- B. 1,5 m
- C. Sekitar 1 m
- D. 2 m
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: T = 2π√(L/g) => T² = 4π²(L/g) => L = (T²g) / (4π²) = (2² × 9,8) / (4 × 3,14²) = (4 × 9,8) / (4 × 9,8596) = 39,2 / 39,4384 ≈ 0,99 m.
18. Pada GHS, energi kinetik benda akan maksimum ketika benda berada di…
- A. Titik kesetimbangan
- B. Simpangan maksimum
- C. Setengah simpangan maksimum
- D. Titik mana saja
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Energi kinetik maksimum terjadi di titik kesetimbangan karena pada titik tersebut kecepatan benda mencapai maksimum.
19. Jika massa beban yang digantung pada pegas diperbesar 4 kali lipat, maka periode getaran pegas akan menjadi…
- A. 4 kali semula
- B. 2 kali semula
- C. 1/2 kali semula
- D. 1/4 kali semula
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: T ∝ √m. Jika m menjadi 4m, maka T akan menjadi √(4m) = 2√m, sehingga periode menjadi 2 kali semula.
20. Yang bukan merupakan contoh Gerak Harmonik Sederhana adalah…
- A. Ayunan bandul sederhana
- B. Getaran massa pada pegas
- C. Senar gitar yang dipetik
- D. Gerak planet mengelilingi matahari
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Gerak planet mengelilingi matahari adalah gerak elips, bukan GHS. Ayunan bandul, getaran pegas, dan senar gitar yang dipetik adalah contoh GHS (atau mendekati GHS).
B. Isian Singkat
1. Satuan internasional untuk frekuensi adalah…
Jawaban: Hertz (Hz)
2. Jika suatu benda bergetar 120 kali dalam satu menit, maka frekuensinya adalah … Hz.
Jawaban: 2 Hz
3. Pada Gerak Harmonik Sederhana, gaya pemulih selalu berbanding lurus dengan … dan berlawanan arah.
Jawaban: Simpangan
4. Bagian dari getaran yang merupakan simpangan terbesar dari titik kesetimbangan disebut…
Jawaban: Amplitudo
5. Jika periode suatu getaran adalah 0,25 detik, maka frekuensinya adalah … Hz.
Jawaban: 4 Hz
C. Menjodohkan
1. Jodohkan istilah-istilah berikut dengan definisi yang tepat!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Periode | Waktu untuk satu getaran penuh |
| Frekuensi | Banyaknya getaran per detik |
| Amplitudo | Simpangan terjauh dari titik kesetimbangan |
| Resonansi | Fenomena ikut bergetarnya benda lain karena frekuensi yang sama |
2. Jodohkan rumus berikut dengan besaran fisika yang diwakilinya!
| Premis | Respon |
|---|---|
| T = 2π√(L/g) | Periode ayunan sederhana |
| T = 2π√(m/k) | Periode getaran pegas |
| f = 1/T | Hubungan frekuensi dan periode |
| Ek = 1/2 mv² | Energi kinetik |
D. Uraian
1. Jelaskan perbedaan antara periode dan frekuensi dalam konteks getaran! Berikan rumus hubungan antara keduanya.
Periode (T) adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu kali getaran penuh. Satuannya adalah detik (s). Frekuensi (f) adalah banyaknya getaran yang terjadi dalam satu satuan waktu (biasanya detik). Satuannya adalah Hertz (Hz). Hubungan antara periode dan frekuensi adalah saling berbanding terbalik: T = 1/f atau f = 1/T.
2. Sebuah pegas digantungi beban bermassa 0,5 kg dan bergetar dengan frekuensi 2 Hz. Jika beban diganti dengan massa 2 kg, berapakah frekuensi getaran pegas sekarang? Asumsikan konstanta pegas tetap.
Untuk massa m₁ = 0,5 kg, frekuensi f₁ = 2 Hz. Kita tahu bahwa f = (1/(2π))√(k/m). Jadi, f₁² = (1/(4π²))(k/m₁). Untuk massa m₂ = 2 kg, frekuensi f₂ yang dicari. f₂² = (1/(4π²))(k/m₂). Dengan membandingkan kedua persamaan: (f₂²/f₁²) = (k/m₂) / (k/m₁) = m₁/m₂. Maka f₂ = f₁√(m₁/m₂) = 2 Hz × √(0,5 kg / 2 kg) = 2 Hz × √(1/4) = 2 Hz × 1/2 = 1 Hz. Jadi, frekuensi getaran pegas sekarang adalah 1 Hz.
3. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Gerak Harmonik Sederhana (GHS) dan sebutkan dua contoh nyata GHS dalam kehidupan sehari-hari!
Gerak Harmonik Sederhana (GHS) adalah gerak bolak-balik suatu benda melalui titik kesetimbangannya dengan lintasan yang tetap, di mana gaya pemulih yang bekerja pada benda tersebut selalu berbanding lurus dengan simpangan dan selalu mengarah ke titik kesetimbangan. Contoh nyata GHS: 1) Ayunan bandul jam dinding. 2) Getaran senar gitar saat dipetik. 3) Getaran pegas pada suspensi kendaraan.
4. Sebuah benda bermassa 0,2 kg melakukan Gerak Harmonik Sederhana dengan amplitudo 10 cm dan frekuensi 5 Hz. Hitunglah energi mekanik total benda tersebut! (π = 3,14)
Diketahui: m = 0,2 kg, A = 10 cm = 0,1 m, f = 5 Hz. Energi mekanik total (E) pada GHS dapat dihitung menggunakan rumus E = 1/2 kA² atau E = 1/2 mω²A². Kita perlu mencari ω (frekuensi sudut) terlebih dahulu: ω = 2πf = 2 × 3,14 × 5 = 31,4 rad/s. Maka, E = 1/2 mω²A² = 1/2 × 0,2 kg × (31,4 rad/s)² × (0,1 m)² = 0,1 × 985,96 × 0,01 = 0,98596 Joule. Jadi, energi mekanik total benda tersebut adalah sekitar 0,986 Joule.
5. Bagaimana pengaruh percepatan gravitasi terhadap periode ayunan sederhana? Jelaskan mengapa demikian.
Periode ayunan sederhana (T) berbanding terbalik dengan akar kuadrat percepatan gravitasi (g), yaitu T = 2π√(L/g). Ini berarti, jika percepatan gravitasi (g) semakin besar, maka periode ayunan akan semakin kecil (ayunan lebih cepat). Sebaliknya, jika percepatan gravitasi (g) semakin kecil, maka periode ayunan akan semakin besar (ayunan lebih lambat). Hal ini disebabkan oleh gaya pemulih pada ayunan sederhana yang bergantung pada komponen gravitasi (mg sinθ). Semakin besar g, semakin besar gaya pemulih yang menarik bandul kembali ke titik kesetimbangan, sehingga geraknya menjadi lebih cepat dan periodenya memendek.
