SOAL DAN PEMBAHASAN BUNYI

بِسْــــــــــــــــمِ اﷲِالرَّحْمَنِ اارَّحِيم

Pembaca yang dirahmati Allah....

Berikut pembahasan beberapa soal UN Fisika

1. Sebuah mobil pemadam kebakaran dan motor bergerak saling menjauhi. Motor bergerak dengan kecepatan 40 m.s⁻¹. Mobil kebakaran membunyikan sirene dengan frekuensi 400 Hz dan didengar oleh pengendara motor dengan frekuensi 300 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m.s⁻¹ maka kecepatan mobil pemadam kebakaran adalah ....

A.   20 m.s⁻¹
B.   25 m.s⁻¹
C.   30 m.s⁻¹
D.   50 m.s⁻¹
E.   60 m.s⁻¹

Pembahasan

Soal di atas merupakan contoh efek Doppler yang dirumuskan

Indeks p untuk pendengar (pengendara motor) sedangkan indeks s untuk sumber bunyi (sirene mobil pemadam kebakaran).

Untuk menentukan nilai positif atau negatif pada v_p dan v_s, kita gambar ilustrasi soal di atas dengan meletakkan pendengar di sebelah kiri.  

Dengan meletakkan pendengar di sebelah kiri maka arah panah ke kanan berarti positif (v_sbernilai positif) sedangkan arah panah ke kiri berarti negatif (v_p bernilai negatif). Sehingga rumus di atas menjadi

Mari kita selesaikan soal di atas!

340 + v_s = 400
           v_s = 400 − 340
               = 60

Jadi, kecepatan mobil pemadam kebakaran tersebut adalah 60 m.s⁻¹

2. Dini berada di dalam kereta api A yang berhenti. Sebuah kereta api lain (B) bergerak mendekati A dengan kecepatan 2 m/s sambil membunyikan peluit dengan frekuensi 676 Hz. Bila cepat rambat bunyi di udara 340 m/s maka frekuensi peluit kereta B yang didengar Dini adalah ….

A.   680 Hz
B.   676 Hz
C.   660 Hz
D.   656 Hz
E.   640 Hz

Pembahasan

Perhatikan ilustrasi gambar untuk soal di atas!

Berdasarkan ilustrasi di atas, v_p bernilai nol sehingga tidak perlu dicantumkan dalam rumus. Sedangkan v_s bergerak ke arah kiri sehingga bernilai negatif (Ingat, selalu letakkan pendengar di sebelah kiri). Dengan demikian, rumus efek Doppler yang berlaku adalah

Nah, tinggal langkah terakhir, menentukan frekuensi pendengar. 

       = 680

Jadi, frekuensi peluit kereta B yang didengar oleh Dini adalah 680 Hz . 

3. Intensitas bunyi di titik P yang berjarak 3 m dari sumber bunyi adalah 10⁻⁴ watt.m⁻². Titik R berjarak 300 m dari sumber bunyi. Jika intensitas ambang I₀ = 10⁻¹² watt.m⁻²maka perbandingan taraf intensitas di titik P dan R adalah ....

A.   1 : 2
B.   2 : 1
C.   2 : 3
D.   2 : 4
E.   3 : 4

Pembahasan

Data yang dapat kita ketahui dari soal:

r_P = 3 m
I_P = 10⁻⁴ watt.m⁻²
r_R = 300 m
I₀ = 10⁻¹² watt.m⁻²

Intensitas bunyi pada jarak tertentu terhadap sumber bunyi dirumuskan sebagai

Berdasarkan rumus di atas, kita dapat menentukan hubungan antara intensitas dan jarak sebagai berikut:

      I_R = 10⁻⁴ × 10⁻⁴
          = 10⁻⁸

Sementara itu, hubungan antara intensitas dan taraf intensitas dirumuskan sebagai

Nah, sekarang kita tentukan taraf intensitas di titik P dan R berdasarkan rumus di atas.

• Taraf intensitas di titik P

         = 10 log 10⁸ dB
         = 80 dB

• Taraf intensitas di titik R

         = 10 log 10⁴ dB
         = 40 dB

Dengan demikian, perbandingan antara TI_P dan TI_R adalah

TI_P : TI_R = 80 dB : 40 dB
               = 2 : 1

Jadi, perbandingan antara taraf intensitas di titik P dan taraf intensitas di titik R adalah 2 : 1 

4. Sebuah mesin menghasilkan bunyi dengan taraf intensitas bunyi sebesar 40 dB. Jika intensitas ambang pendengaran manusia 10⁻¹² W.m⁻² maka untuk dua mesin identik yang sedang bekerja bersama menghasilkan intensitas bunyi sebesar ....

A.   2 × 10⁻⁸ W.m⁻²
B.   3 × 10⁻⁸ W.m⁻²
C.   4 × 10⁻⁸ W.m⁻²
D.   5 × 10⁻⁸ W.m⁻²
E.   6 × 10⁻⁸ W.m⁻²

Pembahasan

Diketahui:

TI₁ = 40 dB
I₀ = 10⁻¹² W.m⁻²

Taraf intensitas untuk n sumber bunyi dirumuskan sebagai

TI_n = TI₁ + 10 log n

Untuk dua mesin identik yang bekerja bersama akan menghasilkan taraf intensitas:

TI₂ = TI₁ + 10 log 2
      = 40 + 10 log 2   ... (1)

Hubungan antara taraf intensitas dan intensitas adalah

Berdasarkan hubungan di atas, diperoleh:

Substitusi persamaan (1) dan nilai I₀ ke persamaan di atas diperoleh:

Ubah angka 4 menjadi bentuk log sehingga semua suku dalam bentuk logaritma. Kemudian selesaikan dengan rumus baku logaritma.

Jadi, intensitas bunyi dari dua mesin identik yang bekerja bersama adalah 2 × 10<sup>−8

Sumber :</sup> http://kakajaz.blogspot.co.id/