Contoh Soal Fisika Gelombang Stasioner, Materi & Kunci Jawaban

tirto.id - Tema mengenai Gelombang Stasioner menjadi salah satu materi dalam pelajaran fisika untuk siswa SMA kelas 11. Materi ini disampaikan dalam semester dua di tahun akademik 2022/2023 pada Kurikulum Merdeka.

Di dalamnya memuat berbagai bahasan mulai dari definisi, karakteristik, hingga pembagian gelombang stasioner.

Di Kurikulum Merdeka, siswa tidak lagi mendapatkan materi pengajaran yang 100 persen terpaku pada buku pelajaran.

Mengutip laman Kurikulum Kemdikdikbud, guru diberikan keleluasaan dalam menciptakan pembelajaran berkualitas menurut kebutuhan dan menyesuaikan lingkungan belajar dari siswa.

Dengan demikian, pelajaran fisika yang biasanya menjadi momok untuk siswa dapat dipelajari dengan kemudahan dalam pemahamannya.

Kendati demikian, siswa juga perlu mendapatkan latihan soal untuk memantau sejauhmana daya serap siswa terhadap pelajaran yang diterima.

Latihan ini juga memberikan stimulan bagi siswa agar mampu memecahkan masalah yang muncul pada soal.

Materi Fisika Gelombang Stasioner

Materi fisika Gelombang Stasioner mengajak siswa untuk memahami mengenai arti dari gelombang tersebut beserta seluk beluk yang terkait dengannya.

Mengutip Sumber Belajar Kemdikbud, gelombang stasioner merupakan hasil superposisi dua gelombang yang koherens, lalu memiliki arah rambat berlawanan. Cara mendapatkan gelombang ini salah satunya dengan melakukan superposisi gelombang asal dengan gelombang pantul.

Contoh sederhana gelombang stasioner bisa dilihat pada gelombang tali. Salah satu ujung tali diikatkan pada tiang, lalu ujung lain digetarkan secara terus-menerus. Hasilnya akan muncul sebuah penampakan gelombang stasioner.

Pada materi ini, siswa juga belajar mengenai karakteristik dan jenis gelombang stasioner. Selain itu, siswa juga diajak untuk menghitung menggunakan persamaan umum gelombang stasioner melalui penggunaan rumus-rumus tertentu.

Contoh Soal Materi Fisika Gelombang Stasioner dan Jawabannya

Berikut contoh soal materi Gelombang Stasioner beserta kunci jawabannya. Kunci pada pilihan jawaban yang dicetak tebal.

1. Suatu gelombang berjalan merambat pada tali yang sangat panjang dengan frekuensi 20 Hz dan cepat rambat gelombang 5 ms-1. Jika amplitudo gelombang 10 cm, maka persamaan simpangan gelombang tersebut pada suatu titik yang berjarak 𝑥 dari sumber gelombang jika arah simpangan awal ke bawah dan gelombang merambat ke kanan adalah ...

A. 𝑦 = −0,1 sin 8𝜋 (5𝑡 − 𝑥)

B. 𝑦 = −0,1 sin 10 𝜋(𝑡 − 0,5𝑥)

C. 𝑦 = −0,1 sin 20 𝜋(𝑡 − 0,2𝑥)

D. 𝑦 = 0,1 sin 10 𝜋(𝑡 − 5𝑥)

E. 𝑦 = 0,1 sin 10 𝜋(𝑡 − 0,2𝑥)

2. Suatu gelombang merambat dengan persamaan y = 0,5 sin 2π(3t – 0,2x). Jika y dan x dalam m dan t dalam s, besar frekuensi dan panjang gelombang masing-masing adalah ...

A. 3 Hz dan 4 m

B. 3 Hz dan 5 m

C. 3 Hz dan 6 m

D. 5 Hz dan 6 m

E. 5 Hz dan 8 m

3. Suatu gelombang berjalan memenuhi persamaan y = 0,5 sin 2π (30t –2x) dengan y dan x dalam meter dan t dalam sekon. Cepat rambat gelombang tersebut adalah ...

A. 4,0 m/s

B. 6,0 m/s

C. 12 m/s

D. 15 m/s

E. 18 m/s

4. Suatu gelombang merambat dengan persamaan y = 1,5 sin π(3t – 0,9x). Jika y dan x

dalam m dan t dalam s, kecepatan maksimum dari gelombang tersebut adalah ….

A. 2,5𝜋 ms-1

B. 3,5𝜋 ms-1

C. 4,5𝜋 ms-1

D. 5,5𝜋 ms-1

E. 6,5𝜋 ms-1

5. Suatu gelombang yang frekuensinya 400 Hz merambat dengan kecepatan 200 ms-1.

Jarak antara dua titik yang berbeda sudut fase 600 adalah ...

A. 1/12 m

B. 2/12 m

C. 3/12 m

D. 4/12 m

E. 5/12 m

6. Suatu gelombang stasioner ujung bebas mempunyai persamaan 𝑦 = 1,5 cos 5𝜋𝑥 sin 15𝜋𝑡 , dengan y dan x dalam meter dan t dalam sekon. Amplitudo gelombang datang dan cepat rambat gelombang stasioner tersebut adalah ...

A. 0,25 m dan 2 ms-1B. 0,25 m dan 4 ms-1

C. 0,50 m dan 6 ms-1

D. 0,75 m dan 4 ms-1

E. 0,75 m dan 3 ms-1

7. Dua buah gelombang memiliki Amplitudo sama tetapi arah berlawanan, kemudian kedua gelombang tersebut berinterferensi membentuk gelombang stasioner dengan persamaan 𝑦 = 2 sin 6𝜋𝑥 cos 2𝜋𝑡 , 𝑦 dan 𝑥 dalam meter dan 𝑡 dalam sekon. Jika 𝑥 = 1/12 𝑚 dan t = 1/6 s, simpangan gelombang stasioner gelombang tersebut adalah ...

A. 1 m

B. 2 m

C. 3 m

D. 4 m

E. 5 m

8. Salah satu ujung seutas tali yang panjangnya 100 cm digetarkan harmonik naik turun, sedang ujung lainnya bebas bergerak naik turun. Letak perut ke 4 dari ujung bebas adalah 20 cm, letak simpul ke lima diukur dari titik asal getarannya adalah ...

A. 52,25 cm

B. 54,25 cm

C. 62,25 cm

D. 66,25 cm

E. 70,00 cm

9. Dua gelombang sinus bergerak dalam arah berlawanan. Kedua gelombang tersebut berinterferensi menghasilkan gelombang stasioner yang memiliki persamaan 𝑦 = 2,5 sin(0,8𝜋𝑥) cos (100𝜋𝑡), dengan 𝑦 dan 𝑥 dalam meter dan 𝑡 dalam sekon. Jarak dua simpul terdekat pada gelombang tersebut adalah ...

A. 5,25 m

B. 4,25 m

C. 3,25 m

D. 2,25 m

E. 1,25 m

10. Seutas tali yang panjangnya 110 cm direntangkan horizontal. Salah satu ujungnya digetarkan harmonik naik turun dengan frekuensi 1/8 s dan amplitudo 10 cm, sedangkan ujung lainnya terikat secara kuat. Getaran harmonik tersebut merambat ke kanan sepanjang kawat dengan cepat rambat 5,0 cm/s. Letak simpul ke 3 dan perut ke 4 dari asal getaran adalah ...

A. 40 cm dan 60 cm

B. 40 cm dan 70 cm

C. 70 cm dan 40 cm

D. 70 cm dan 70 cm

E. 80 cm dan 70 cm