soal fisika getaran

By Posted on

soal fisika getaran

Pengantar Getaran dalam Fisika

Getaran adalah salah satu konsep fundamental dalam fisika yang menjelaskan gerak bolak-balik suatu benda melalui titik kesetimbangannya. Konsep ini sangat penting untuk dipahami karena banyak fenomena alam dan teknologi yang melibatkan getaran, mulai dari ayunan bandul, senar gitar yang bergetar, hingga gelombang suara dan cahaya. Untuk membantu Anda menguasai materi ini, kami telah menyusun kumpulan soal fisika getaran yang komprehensif, mencakup berbagai jenis soal seperti pilihan ganda, isian singkat, uraian, dan menjodohkan. Setiap soal dirancang untuk menguji pemahaman Anda tentang periode, frekuensi, amplitudo, serta energi dalam getaran. Siapkan diri Anda untuk menguji dan meningkatkan pemahaman tentang getaran!

I. Soal Pilihan Ganda

  1. Sebuah benda bergetar 100 kali dalam 20 detik. Frekuensi getaran benda tersebut adalah…
    1. 5 Hz
    2. 10 Hz
    3. 20 Hz
    4. 50 Hz
    5. 100 Hz
  2. Waktu yang dibutuhkan untuk satu kali getaran penuh disebut…
    1. Frekuensi
    2. Amplitudo
    3. Periode
    4. Simpangan
    5. Fase
  3. Jarak terjauh benda bergetar dari titik kesetimbangannya disebut…
    1. Periode
    2. Frekuensi
    3. Amplitudo
    4. Simpangan
    5. Fase
  4. Jika sebuah bandul sederhana berayun dari A ke C dalam 0,5 detik (A-B-C adalah setengah getaran), maka periode bandul tersebut adalah…
    1. 0,25 s
    2. 0,5 s
    3. 1 s
    4. 2 s
    5. 4 s
  5. Sebuah pegas memiliki konstanta pegas 200 N/m. Jika pada ujung pegas digantungkan beban 2 kg, maka frekuensi getaran pegas adalah… (Gunakan π = 3,14)
    1. 1,59 Hz
    2. 2,25 Hz
    3. 3,14 Hz
    4. 5,00 Hz
    5. 10,00 Hz
  6. Dalam gerak harmonik sederhana, energi mekanik sistem adalah…
    1. Berbanding lurus dengan amplitudo
    2. Berbanding terbalik dengan amplitudo
    3. Konstan
    4. Berbanding lurus dengan frekuensi
    5. Berbanding terbalik dengan periode
  7. Apa yang terjadi pada periode ayunan bandul sederhana jika panjang tali diperpanjang?
    1. Periode berkurang
    2. Periode bertambah
    3. Periode tetap
    4. Frekuensi bertambah
    5. Amplitudo berkurang
  8. Sebuah benda melakukan 50 getaran dalam 10 detik. Berapakah periode getaran benda tersebut?
    1. 0,1 s
    2. 0,2 s
    3. 0,5 s
    4. 2 s
    5. 5 s
  9. Faktor-faktor yang memengaruhi periode bandul sederhana adalah…
    1. Massa bandul dan amplitudo
    2. Panjang tali dan massa bandul
    3. Panjang tali dan percepatan gravitasi
    4. Massa bandul dan percepatan gravitasi
    5. Amplitudo dan percepatan gravitasi
  10. Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena…
    1. Mendapat gaya luar
    2. Memiliki frekuensi alami yang sama dengan sumber getaran
    3. Terkena gelombang
    4. Terjadi perubahan suhu
    5. Adanya gesekan
  11. Sebuah titik materi bergerak melingkar dengan kecepatan sudut 10 rad/s. Jika gerak tersebut diproyeksikan ke sumbu X, maka frekuensi getaran harmonik yang terjadi adalah…
    1. 10/π Hz
    2. 5/π Hz
    3. 2π Hz
    4. 10π Hz
    5. 5π Hz
  12. Ketika sebuah benda bergetar harmonik, pada titik kesetimbangan, energi kinetiknya…
    1. Minimum
    2. Maksimum
    3. Nol
    4. Setengah dari energi potensial
    5. Sama dengan energi potensial
  13. Besarnya simpangan maksimum dalam getaran harmonik sederhana disebut…
    1. Fase
    2. Sudut fase
    3. Periode
    4. Frekuensi
    5. Amplitudo
  14. Jika frekuensi suatu getaran adalah 0,25 Hz, maka periode getaran tersebut adalah…
    1. 0,25 s
    2. 0,5 s
    3. 1 s
    4. 2 s
    5. 4 s
  15. Getaran yang amplitudonya semakin lama semakin berkurang disebut getaran…
    1. Harmonik
    2. Paksa
    3. Teredam
    4. Bebas
    5. Resonansi
  16. Sebuah ayunan sederhana memiliki panjang tali 10 m. Jika g = 10 m/s², maka periode ayunan tersebut adalah…
    1. 0,5 π s
    2. π s
    3. 2 π s
    4. 3 π s
    5. 4 π s
  17. Gelombang adalah rambatan dari…
    1. Massa
    2. Energi
    3. Materi
    4. Partikel
    5. Gaya
  18. Pada gerak harmonik sederhana, percepatan benda berbanding lurus dengan…
    1. Kecepatan
    2. Amplitudo
    3. Frekuensi sudut kuadrat
    4. Simpangan
    5. Massa
  19. Sebuah benda bergetar dengan persamaan simpangan y = 0,05 sin (10πt) meter. Amplitudo getaran tersebut adalah…
    1. 0,05 m
    2. 0,1 m
    3. 10π m
    4. 0,05π m
    5. 10 m
  20. Dari persamaan simpangan y = 0,05 sin (10πt) meter, frekuensi getaran adalah…
    1. 0,05 Hz
    2. 5 Hz
    3. 10 Hz
    4. 10π Hz
    5. 20π Hz

II. Soal Isian Singkat

  1. Satuan internasional untuk frekuensi adalah _______.
  2. Gerak bolak-balik melalui titik kesetimbangan disebut _______.
  3. Jika periode suatu getaran adalah 0,01 detik, maka frekuensinya adalah _______ Hz.
  4. Pada bandul sederhana, semakin panjang tali, maka periodenya semakin _______.
  5. Energi _______ adalah jumlah energi kinetik dan energi potensial dalam gerak harmonik sederhana.

III. Soal Uraian

  1. Jelaskan perbedaan antara periode dan frekuensi getaran, serta bagaimana keduanya saling berhubungan.
  2. Sebutkan dan jelaskan faktor-faktor yang memengaruhi periode ayunan bandul sederhana.
  3. Bagaimana energi kinetik dan energi potensial berubah selama satu siklus getaran harmonik sederhana? Jelaskan pada posisi mana masing-masing energi bernilai maksimum dan minimum.
  4. Sebuah benda bermassa 0,2 kg diikatkan pada pegas dengan konstanta pegas 80 N/m. Hitunglah periode dan frekuensi getaran sistem tersebut! (Gunakan π = 3,14)
  5. Jelaskan fenomena resonansi dan berikan contohnya dalam kehidupan sehari-hari.

IV. Soal Menjodohkan

  1. Jodohkanlah istilah berikut dengan definisinya yang tepat!
    1. Amplitudo
    2. Periode
    3. Frekuensi
    4. Getaran
    5. Simpangan

    Definisi:

    1. Gerak bolak-balik melalui titik kesetimbangan.
    2. Jarak terjauh dari titik kesetimbangan.
    3. Waktu yang dibutuhkan untuk satu getaran penuh.
    4. Jumlah getaran dalam satu detik.
    5. Jarak benda dari titik kesetimbangan pada suatu waktu.
  2. Jodohkanlah besaran fisika berikut dengan satuannya!
    1. Periode
    2. Frekuensi
    3. Konstanta Pegas
    4. Massa
    5. Amplitudo

    Satuan:

    1. Hertz (Hz)
    2. Meter (m)
    3. Sekon (s)
    4. Kilogram (kg)
    5. Newton per meter (N/m)

Kunci Jawaban

I. Pilihan Ganda

  1. A. 5 Hz. Frekuensi (f) adalah jumlah getaran per satuan waktu, jadi f = Jumlah Getaran / Waktu = 100 / 20 = 5 Hz.
  2. C. Periode. Periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran penuh.
  3. C. Amplitudo. Amplitudo adalah simpangan maksimum atau jarak terjauh dari titik kesetimbangan.
  4. C. 1 s. Dari A ke C adalah setengah getaran (0,5 T). Jika 0,5 T = 0,5 s, maka T = 1 s.
  5. A. 1,59 Hz. Rumus frekuensi pegas adalah f = (1 / 2π) √(k/m). f = (1 / (2 × 3,14)) √(200/2) = (1 / 6,28) √100 = (1 / 6,28) × 10 ≈ 1,59 Hz.
  6. C. Konstan. Dalam gerak harmonik sederhana tanpa redaman, energi mekanik (jumlah energi kinetik dan potensial) selalu konstan.
  7. B. Periode bertambah. Periode bandul sederhana T = 2π√(L/g). Jika L (panjang tali) bertambah, maka T juga bertambah.
  8. B. 0,2 s. Periode (T) adalah Waktu / Jumlah Getaran = 10 / 50 = 0,2 s.
  9. C. Panjang tali dan percepatan gravitasi. Periode bandul sederhana T = 2π√(L/g), hanya dipengaruhi oleh panjang tali (L) dan percepatan gravitasi (g).
  10. B. Memiliki frekuensi alami yang sama dengan sumber getaran. Resonansi terjadi ketika frekuensi gaya luar sama dengan frekuensi alami benda, menyebabkan benda bergetar dengan amplitudo maksimum.
  11. B. 5/π Hz. Kecepatan sudut ω = 2πf. Jadi, f = ω / 2π = 10 / 2π = 5/π Hz.
  12. B. Maksimum. Pada titik kesetimbangan, kecepatan benda maksimum, sehingga energi kinetiknya juga maksimum.
  13. E. Amplitudo. Amplitudo adalah simpangan maksimum.
  14. D. 4 s. Periode (T) = 1 / Frekuensi (f) = 1 / 0,25 = 4 s.
  15. C. Teredam. Getaran teredam adalah getaran yang amplitudonya berkurang seiring waktu akibat gaya gesek atau hambatan.
  16. C. 2 π s. Rumus periode bandul sederhana T = 2π√(L/g). T = 2π√(10/10) = 2π√1 = 2π s.
  17. B. Energi. Gelombang adalah rambatan energi, bukan materi.
  18. D. Simpangan. Pada gerak harmonik sederhana, percepatan (a) berbanding lurus dengan simpangan (x) dan berlawanan arah (a = -ω²x).
  19. A. 0,05 m. Dalam persamaan simpangan y = A sin(ωt), A adalah amplitudo. Jadi, 0,05 m.
  20. B. 5 Hz. Dari persamaan y = 0,05 sin (10πt), kita tahu ω = 10π rad/s. Karena ω = 2πf, maka f = ω / 2π = 10π / 2π = 5 Hz.

II. Isian Singkat

  1. Hertz (Hz)
  2. Getaran
  3. 100
  4. Bertambah
  5. Mekanik

III. Uraian

  1. Perbedaan Periode dan Frekuensi:
    Periode (T) adalah waktu yang dibutuhkan untuk satu getaran penuh. Satuan SI-nya adalah sekon (s).
    Frekuensi (f) adalah jumlah getaran yang terjadi dalam satu satuan waktu (biasanya satu detik). Satuan SI-nya adalah Hertz (Hz).
    Hubungan: Keduanya saling berbanding terbalik, dirumuskan sebagai T = 1/f atau f = 1/T.
  2. Faktor-faktor yang memengaruhi periode ayunan bandul sederhana:
    a. Panjang Tali (L): Semakin panjang tali bandul, semakin besar periodenya. Hubungannya adalah T ∝ √L.
    b. Percepatan Gravitasi (g): Semakin besar percepatan gravitasi di suatu tempat, semakin kecil periodenya. Hubungannya adalah T ∝ 1/√g.
    Massa bandul dan amplitudo ayunan (untuk sudut kecil) tidak memengaruhi periode bandul sederhana.
  3. Perubahan Energi Kinetik (EK) dan Energi Potensial (EP) dalam GHS:
    Dalam gerak harmonik sederhana, energi mekanik (EM = EK + EP) selalu konstan jika tidak ada gaya redaman.
    • Pada Titik Kesetimbangan (simpangan nol): Kecepatan benda maksimum, sehingga Energi Kinetik (EK) maksimum. Pada titik ini, simpangan nol, sehingga Energi Potensial (EP) minimum (nol).
    • Pada Titik Simpangan Maksimum (Amplitudo): Kecepatan benda nol sesaat sebelum berbalik arah, sehingga Energi Kinetik (EK) minimum (nol). Pada titik ini, simpangan maksimum, sehingga Energi Potensial (EP) maksimum.
  4. Perhitungan Periode dan Frekuensi Pegas:
    Massa (m) = 0,2 kg
    Konstanta pegas (k) = 80 N/m
    Rumus periode pegas: T = 2π√(m/k)
    T = 2 × 3,14 × √(0,2 / 80)
    T = 6,28 × √(1 / 400)
    T = 6,28 × (1 / 20)
    T = 0,314 s

    Rumus frekuensi pegas: f = 1/T
    f = 1 / 0,314 ≈ 3,18 Hz

  5. Fenomena Resonansi:
    Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda akibat benda lain yang bergetar, di mana frekuensi alami benda yang ikut bergetar sama atau sangat dekat dengan frekuensi sumber getaran. Ketika resonansi terjadi, amplitudo getaran benda dapat meningkat secara signifikan.
    Contoh dalam kehidupan sehari-hari:
    • Pecahnya gelas kristal akibat suara dengan frekuensi tertentu (frekuensi alami gelas).
    • Ayunan yang didorong pada waktu yang tepat (frekuensi dorongan sama dengan frekuensi alami ayunan) akan menghasilkan ayunan yang semakin tinggi.
    • Jembatan Tacoma Narrows yang runtuh akibat resonansi dengan frekuensi angin.

IV. Menjodohkan

  1. Pasangan yang tepat:
    A. Amplitudo – 2. Jarak terjauh dari titik kesetimbangan.
    B. Periode – 3. Waktu yang dibutuhkan untuk satu getaran penuh.
    C. Frekuensi – 4. Jumlah getaran dalam satu detik.
    D. Getaran – 1. Gerak bolak-balik melalui titik kesetimbangan.
    E. Simpangan – 5. Jarak benda dari titik kesetimbangan pada suatu waktu.
  2. Pasangan yang tepat:
    A. Periode – 3. Sekon (s)
    B. Frekuensi – 1. Hertz (Hz)
    C. Konstanta Pegas – 5. Newton per meter (N/m)
    D. Massa – 4. Kilogram (kg)
    E. Amplitudo – 2. Meter (m)

Related posts:

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *