Materi OSN IPA 6. Getaran, Gelombang dan Bunyi

Bagian 1: Getaran Harmonik Sederhana

A. Definisi Getaran

Getaran adalah gerak bolak-balik suatu benda melalui titik kesetimbangan. Contoh: bandul jam, senar gitar, garpu tala.

B. Besaran dalam Getaran Harmonik Sederhana (GHS)

Besaran	Simbol	Satuan	Definisi
Periode (T)	T	sekon (s)	Waktu yang diperlukan untuk satu getaran penuh.
Frekuensi (f)	f	Hertz (Hz)	Jumlah getaran per detik. $f = 1 / T$
Amplitudo (A)	A	meter (m)	Simpangan maksimum dari titik kesetimbangan.
Simpangan (y)	y	m	Posisi benda dari titik setimbang pada saat t.
Kecepatan sudut (ω)	ω	rad/s	$ω = 2 π f = \frac{2 π}{T}$

C. Persamaan Simpangan Getaran Harmonik

Untuk getaran yang dimulai dari simpangan maksimum (cosinus):

y (t) = A \cos (ω t + φ_{0})

$φ_{0}$ = fase awal (konstanta fase).

Kecepatan: $v (t) = - A ω \sin (ω t + φ_{0})$
Percepatan: $a (t) = - A ω^{2} \cos (ω t + φ_{0}) = - ω^{2} y$

D. Gaya Pemulih dan Periode pada Sistem Getaran

Pada pegas: Gaya pemulih $F = - k y$ (Hukum Hooke).
Periode: $T = 2 π \sqrt{\frac{m}{k}}$ , frekuensi $f = \frac{1}{2 π} \sqrt{\frac{k}{m}}$ .
Pada bandul sederhana: Gaya pemulih dari gravitasi.
Periode: $T = 2 π \sqrt{\frac{l}{g}}$ (untuk amplitudo kecil).
$l$ = panjang tali (m), $g$ = percepatan gravitasi (m/s²).

E. Energi pada Getaran Harmonik

Energi kinetik: $E_{k} = \frac{1}{2} m v^{2} = \frac{1}{2} m ω^{2} A^{2} \sin^{2} (ω t)$
Energi potensial elastis: $E_{p} = \frac{1}{2} k y^{2} = \frac{1}{2} k A^{2} \cos^{2} (ω t)$
Energi mekanik total: $E = \frac{1}{2} k A^{2} = \frac{1}{2} m ω^{2} A^{2}$ (konstan, jika tanpa redaman)

Contoh biologis: Denyut jantung (periodik), gerakan sayap serangga (frekuensi sayap lalat 200-300 Hz), gerakan rambut sel rambut di telinga (getaran akibat gelombang bunyi).

Bagian 2: Gelombang Mekanik

A. Definisi Gelombang

Gelombang adalah getaran yang merambat, membawa energi tanpa memindahkan materi (partikel medium hanya bergetar di tempat).

B. Klasifikasi Gelombang

1. Berdasarkan medium perambatan:

Gelombang mekanik: memerlukan medium (contoh: bunyi, gelombang air, gelombang tali).
Gelombang elektromagnetik: tidak perlu medium (cahaya, radio, sinar-X).

2. Berdasarkan arah getar terhadap rambat:

Gelombang transversal: arah getar tegak lurus arah rambat. Contoh: gelombang tali, gelombang cahaya (EM).
Gelombang longitudinal: arah getar sejajar arah rambat (rapatan dan renggangan). Contoh: gelombang bunyi di udara, gelombang pada pegas.

3. Berdasarkan amplitudo:

Gelombang berjalan: amplitudo tetap.
Gelombang stasioner (diam): terjadi interferensi gelombang datang dan pantul, amplitudo berubah sesuai posisi (simpul dan perut).

C. Besaran Gelombang

Besaran	Simbol	Rumus/Satuan
Panjang gelombang	$λ$	jarak antara dua puncak berurutan (m)
Periode	T	waktu satu gelombang (s)
Frekuensi	f	1/T (Hz)
Cepat rambat	v	$v = λ f = λ / T$

Hubungan penting: $v = λ f$ . Jika medium sama (misal udara pada suhu tetap), cepat rambat konstan, maka frekuensi dan panjang gelombang berbanding terbalik.

D. Sifat-sifat Gelombang

Refleksi (pemantulan): pada ujung tetap atau bebas. Contoh: gema.
Refraksi (pembiasan): perubahan arah karena perubahan kecepatan rambat saat melewati medium berbeda.
Difraksi (lenturan): gelombang membelok saat melewati celah sempit.
Interferensi: perpaduan dua gelombang → konstruktif (saling menguatkan) atau destruktif (saling melemahkan).

Bagian 3: Gelombang Bunyi

A. Karakteristik Bunyi

Bunyi adalah gelombang longitudinal mekanik (rapatan dan renggangan).
Frekuensi pendengaran manusia: 20 Hz – 20.000 Hz (audio).
- Infrasonik: < 20 Hz (gajah, paus, gempa)
- Ultrasonik: > 20.000 Hz (kelelawar, lumba-lumba, USG medis)
Cepat rambat bunyi di udara (0°C) ≈ 331 m/s; pada suhu 25°C ≈ 346 m/s. Di air ≈ 1.480 m/s, di baja ≈ 5.000 m/s.

B. Intensitas Bunyi dan Taraf Intensitas

Intensitas (I): daya per satuan luas (W/m²).
Ambang pendengaran ( $I_{0}$ ) = $10^{- 12}$ W/m² (pada 1000 Hz).
Taraf intensitas (TI): $T I = 10 \log \frac{I}{I_{0}}$ (satuan desibel, dB).
Percakapan normal ≈ 60 dB, ambang rasa sakit ≈ 120 dB.

C. Nada dan Desah

Nada: bunyi dengan frekuensi teratur (misal suara garpu tala, siulan).
Desah: bunyi dengan frekuensi tidak teratur (misal suara angin, gemericik air).
Warna bunyi (timbre): disebabkan oleh frekuensi harmonik (nada atas) yang menyertai nada dasar → membedakan suara biola dan piano walaupun nada sama.

D. Efek Doppler

Perubahan frekuensi bunyi yang terdengar karena gerak relatif sumber dan pendengar.

Rumus:

f_{p} = f_{s} \frac{v \pm v_{p}}{v \mp v_{s}}

$f_{p}$ = frekuensi pendengar, $f_{s}$ = frekuensi sumber
$v$ = cepat rambat bunyi di medium
$v_{p}$ = kecepatan pendengar, $v_{s}$ = kecepatan sumber
Aturan tanda: jika mendekat, tanda plus/minus dipilih sehingga frekuensi lebih tinggi.

Contoh biologi: Kelelawar menggunakan efek Doppler untuk mendeteksi kecepatan mangsa (serangga) saat ekolokasi.

Bagian 4: Sistem Pendengaran (pada Manusia)

A. Anatomi Telinga

Bagian	Struktur	Fungsi
Telinga luar	Pinna (daun telinga), saluran telinga (meatus akustikus eksternus)	Mengumpulkan dan mengarahkan gelombang bunyi ke gendang telinga.
Telinga tengah	Gendang telinga (membran timpani), tulang-tulang pendengaran (malleus, incus, stapes), tuba Eustachius	Mengubah getaran udara menjadi getaran mekanis di cairan koklea; menyesuaikan tekanan (tuba Eustachius).
Telinga dalam	Koklea (rumah siput) dengan organ Corti (sel rambut), kanalis semisirkularis (keseimbangan)	Mengubah getaran mekanis menjadi sinyal listrik (impuls saraf) melalui sel rambut yang membengkok → potensial aksi.

B. Proses Pendengaran

Gelombang bunyi → pinna → saluran telinga → membran timpani bergetar.
Getaran diteruskan ke tulang-tulang pendengaran (malleus → incus → stapes).
Stapes menggetarkan jendela oval (foramen ovale) → menimbulkan gelombang tekanan pada cairan perilimfe di koklea.
Gelombang cairan merambat di skala vestibuli dan skala timpani, menyebabkan membran basilar dan organ Corti bergetar.
Sel rambut (stereosilia) membengkok karena menekan membran tektorial → kanal ion terbuka → depolarisasi → pelepasan neurotransmitter → sinyal ke saraf auditori (N. VIII).
Impuls menuju otak (korteks auditori di lobus temporal) untuk diinterpretasikan sebagai suara.

C. Prinsip Fisika pada Pendengaran

Pencocokan impedansi: Gelombang bunyi di udara (impedansi rendah) harus diteruskan ke cairan koklea (impedansi tinggi). Tulang-tulang pendengaran bertindak sebagai sistem pengungkit yang memperkuat gaya (rasio luas gendang telinga : jendela oval ≈ 20:1, sehingga tekanan diperkuat ~20 kali).
Penentuan frekuensi: Membran basilar tidak seragam – bagian dekat jendela oval kaku, merespon frekuensi tinggi; bagian ujung (helikotrema) lentur, merespon frekuensi rendah (teori perjalanan gelombang – Georg von Békésy). Otak menganalisis posisi sel rambut yang terangsang untuk menentukan nada.
Keseimbangan: Kanalis semisirkularis (3 buah saluran tegak lurus) berisi endolimfe dan rambut sensorik. Rotasi kepala menyebabkan pergerakan cairan → rambut membengkok → sinyal ke otak.

Bagian 5: Sistem Sonar Hewan (Ekolokasi)

A. Definisi Ekolokasi

Kemampuan hewan untuk menentukan posisi objek dengan memancarkan gelombang bunyi (biasanya ultrasonik) dan menganalisis pantulan (gema). Mirip dengan sonar buatan manusia.

B. Kelelawar (Microchiroptera)

Frekuensi: 20 – 200 kHz (di atas pendengaran manusia).
Mekanisme: Kelelawar memancarkan pulsa suara melalui mulut atau hidung. Pulsa dipantulkan oleh objek (serangga, dinding) → diterima kembali oleh telinga. Otak menghitung waktu tunda (time delay) untuk menentukan jarak (d = v × t/2) dan menganalisis perubahan frekuensi (efek Doppler) untuk kecepatan relatif.
Adaptasi telinga: Telinga kelelawar memiliki bentuk berlipat yang membantu mendeteksi pola interferensi pulsa pantul.
Jenis panggilan: Constant Frequency (CF) untuk mendeteksi gerakan (Doppler), Frequency Modulated (FM) untuk jarak dan resolusi detail.

C. Lumba-lumba dan Paus bergigi (Odontoceti)

Frekuensi: 40 – 150 kHz (klik ultrasonik), sangat pendek (50-100 µs).
Mekanisme: Menghasilkan klik di lubang hidung (phonic lips) → dipantulkan oleh organ minyak (melon) → dibentuk menjadi berkas suara terarah → suara merambat di air → pantulan diterima oleh rahang bawah yang berminyak → diteruskan ke telinga dalam.
Kegunaan: Navigasi, mencari mangsa (ikan, cumi-cumi), komunikasi sosial. Resolusi lumba-lumba sangat tinggi: dapat membedakan dua target berjarak 1 cm pada jarak 10 m.

D. Hewan Lain

Burung walet (swiftlet): menggunakan ekolokasi sederhana (klik) di gua gelap.
Celurut (shrew): ekolokasi frekuensi rendah untuk navigasi di terowongan.
Hewan pengerat (tikus tanah buta): getaran kepala atau ketukan untuk ekolokasi seismik.

E. Prinsip Fisika yang Digunakan

Time delay → jarak.
Efek Doppler → kecepatan relatif. Kelelawar dapat mengatur frekuensi pancarannya agar frekuensi pantulan tetap konstan (menjaga target dalam zona sensitif).
Amplitudo pantulan → ukuran dan tekstur. Semakin besar objek atau permukaan keras, pantulan lebih kuat.
Bentuk gelombang (FM vs CF): FM untuk resolusi jarak (baik untuk membedakan target dekat), CF untuk sensitivitas Doppler (target kecil bergerak).

F. Perbandingan Ekolokasi dengan Sonar Buatan

Aspek	Kelelawar	Sonar kapal selam
Frekuensi	20-200 kHz	1-100 kHz (aktif)
Ukuran "sistem"	Massa < 50 g	Ton
Daya	miliwatt	kilowatt
Resolusi	milimeter (jarak dekat)	meter
Energi	biologis (ATP)	listrik/baterai

Bagian 6: Sistem Navigasi pada Migrasi Hewan

Migrasi hewan jarak jauh (burung, penyu, ikan salmon, kupu-kupu monarch) menggunakan berbagai petunjuk lingkungan, termasuk gelombang bunyi (infrasonik) dan gelombang elektromagnetik, serta medan magnet Bumi.

A. Navigasi dengan Gelombang Infrasonik

Infrasonik (< 20 Hz) merambat sangat jauh di atmosfer atau air karena serapan rendah. Hewan dapat mendeteksi sumber infrasonik alami.
Contoh:
- Merpati dan burung laut (albatross) mendeteksi infrasonik dari ombak laut dan gunung untuk menentukan posisi.
- Gajah menggunakan infrasonik untuk komunikasi jarak jauh (>10 km); juga mungkin untuk navigasi.
- Paus (paus bungkuk, paus biru) menghasilkan bunyi frekuensi sangat rendah (10-30 Hz) yang merambat ribuan kilometer di laut untuk komunikasi dan mungkin orientasi.

B. Navigasi dengan Medan Magnet Bumi (Magnetoresepsi)

Banyak hewan migran mendeteksi medan magnet bumi (intensitas dan deklinasi) sebagai "kompas internal".
Mekanisme yang diusulkan:
1. Partikel magnetit (Fe₃O₄) pada sel saraf (ditemukan di paruh burung, otak ikan salmon). Partikel kecil terorientasi terhadap medan magnet → memberikan informasi arah.
2. Radikal pasangan (cryptochrome) di retina – protein yang peka terhadap cahaya biru dan medan magnet (teori mekanika kuantum). Merupakan "kompas kimia" yang mungkin berfungsi pada burung, kupu-kupu.
Burung migran: Common swift, burung camar Arktik (bermigrasi dari kutub utara ke selatan). Saat mendung tanpa bintang, burung masih dapat bernavigasi menggunakan magnetik. Mereka juga memanfaatkan matahari (azimuth) dan bintang untuk kalibrasi.

C. Navigasi dengan Gelombang Bunyi dan Suara Alam

Suara ombak di pantai digunakan oleh anak penyu untuk menuju laut setelah menetas (mendeteksi frekuensi ombak).
Suara air terjun, sungai mungkin digunakan oleh ikan salmon untuk kembali ke tempat lahir.
Ekolokasi untuk navigasi jarak dekat pada kelelawar dan lumba-lumba (sudah dibahas).

D. Navigasi dengan Sinyal Elektromagnetik Lain

Burung dan serangga juga menggunakan polarisasi cahaya matahari (sinar UV yang terpolarisasi) untuk menentukan arah, bahkan saat matahari tertutup awan (masih ada pola polarisasi di langit).
Lebah madu melakukan tarian untuk menunjukkan lokasi sumber makanan dengan referensi arah matahari dan gravitasi.

E. Multi-sistem Navigasi

Hewan migran tidak mengandalkan satu petunjuk saja. Mereka mengintegrasikan:

Kompas magnetik (arah utara-selatan).
Kompas matahari/ bintang (waktu dan posisi celestial).
Penciuman (bau khas daerah kelahiran – salmon).
Peta mental (landmark: gunung, sungai, garis pantai).

Contoh: Penyu sisik melakukan perjalanan ribuan kilometer dari tempat bertelur ke daerah mencari makan. Mereka merespon medan magnet Bumi dengan intensitas berbeda di setiap garis lintang → "peta magnetik".

Soal HOTS

Soal Nomor 1

Kelelawar berburu mangsa pada malam hari menggunakan indra... .

A. penciuman
B. pendengaran
C. penglihatan
D. alat peraba

(Sumber: soal nomor 16, halaman 5)

Soal Nomor 2

Migrasi burung pelikan dari benua Australia ke daratan Asia dipicu oleh faktor... .

A. kerusakan hutan
B. musim kemarau panjang
C. iklim
D. perburuan liar

(Sumber: soal nomor 15, halaman 5)

Soal Nomor 3

Sebuah partikel berosilasi harmonik sederhana seperti ditunjukkan oleh gambar berikut.

( Gambar grafik osilasi )

Jika waktu tempuh partikel dari titik A ke C adalah 1 detik, maka frekuensi osilasi harmonik partikel tersebut adalah … Hz.

A. 1/12
B. 1/8
C. 1/6
D. 1/3

(Sumber: soal nomor 41, halaman 11)

Soal Nomor 4

Salah satu fungsi SONAR pada kapal adalah untuk mendeteksi kedalaman laut. Diketahui cepat rambat bunyi di air laut 1500 m/s. Jika bunyi pantul diterima kembali oleh kapal 2 detik setelah bunyi asal dilepaskan, maka kedalaman laut dapat dinyatakan sebesar … m.

A. 750
B. 1500
C. 3000
D. 6000

(Sumber: soal nomor 42, halaman 11)

Soal Nomor 5

Cepat rambat suatu gelombang sebesar 500 m/s. Jika perioda gelombang tersebut 2 detik, maka panjang gelombangnya sebesar … m.

A. 250
B. 500
C. 750
D. 1000

(Sumber: soal nomor 43, halaman 11)

Soal Nomor 6

Sebuah alat musik memiliki dawai dengan panjang 60 cm. Ketika dipetik, pada dawai merambat gelombang dengan kecepatan 330 m/s. Frekuensi nada dasar dawai adalah ….

A. 198 Hz
B. 275 Hz
C. 396 Hz
D. 550 Hz

(Sumber: soal nomor 9, halaman 33, PAKETA FISIKA)

Soal Nomor 7

Kapal laut patroli yang sedang diam memancarkan dua pulsa ultrasonik dengan interval waktu 10 s untuk mendeteksi pergerakan sebuah kapal nelayan. Cepat rambat pulsa ultrasonik di udara adalah 340 m/s. Jika pulsa pantul masing-masing terdeteksi 5 s dan 6 s setelah dipancarkan, laju kapal nelayan sama dengan … m/s.

A. 8,5

(Sumber: soal nomor 10, halaman 33, PAKETA FISIKA – jawaban tidak lengkap, namun soal ditulis apa adanya)

Soal Nomor 8

Berikut ini pernyataan mengenai gelombang:

arah getar di udara sejajar dengan arah rambat,
makin dekat dengan sumber, maka makin kuat intensitasnya,
lebih cepat merambat pada zat padat daripada zat cair dan gas,
gelombang dapat terpolarisasi.

Pernyataan yang benar tentang gelombang bunyi adalah ….

A. 1, 2, dan 3
B. 1, 3, dan 4
C. 2, 3, dan 4
D. 1, 2, dan 4

(Sumber: soal nomor 19, halaman 36, PAKETA FISIKA)

Soal Nomor 9

Pernyataan berikut berkaitan dengan efek Doppler:

Efek Doppler adalah pergeseran frekuensi gelombang akibat gerak relatif antara sumber gelombang dan pengamat.
Efek Doppler dapat terjadi pada gelombang bunyi, namun tidak pada gelombang cahaya.
Saat sumber gelombang dan pengamat bergerak saling menjauh, frekuensi gelombang yang teramati lebih kecil.
Saat sumber gelombang dan pengamat bergerak saling mendekat, frekuensi gelombang yang teramati lebih kecil.

Pernyataan yang benar adalah ….

A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 3
C. 1 dan 4
D. 2 dan 4

(Sumber: soal nomor 20, halaman 36, PAKETA FISIKA)

Soal Nomor 10

Sebuah sumber bunyi merambatkan energi ke segala arah dalam bentuk gelombang longitudinal.

Daerah pancaran gelombangnya berbentuk bola
Jika jaraknya dijadikan 4 kali maka intensitasnya menjadi ½ kali
Perbandingan intensitas bunyi pada jarak 1 dan 2 meter terhadap sumber adalah 4 : 1
Jika jaraknya dijadikan 4 kali maka energinya menjadi ¼ kali

Dari pernyataan di atas yang benar adalah nomor ….

A. 1,2,3
B. 1,3
C. 2,4
D. 4 saja

*(Sumber: soal nomor 28, halaman 47, TIPE-2)*

Soal Nomor 11

Syarat terdengarnya bunyi oleh manusia dengan pendengaran normal salah satunya adalah frekuensi sumber bernilai antara 20 Hz – 20 kHz.

SEBAB

Semakin tinggi frekuensi sumber maka intensitas bunyi semakin besar.

A. Keduanya Benar dan berhubungan
B. Keduanya Benar tetapi tidak berhubungan
C. Salah satu benar
D. Keduanya salah

*(Sumber: soal nomor 38, halaman 50, SEBAB-AKIBAT)*

Soal Nomor 12

Sebuah benda melakukan getaran harmonis sederhana pada pegas vertikal. Benda memiliki amplitudo 20 cm dan periode 0,2 detik. Maka fungsi getarnya adalah…

A. y = 0,1 sin(4πt) m
B. y = 0,2 sin(8πt) m
C. y = 0,2 sin(10πt) m
D. y = 0,1 sin(10πt) m

(Sumber: soal nomor 31, halaman 62, Kumpulan Soal OSN)

Soal Nomor 13

Sebuah bandul sederhana memiliki panjang 1 meter. Jika bandul digerakkan dengan amplitudo 5 cm, maka frekuensi bandul adalah… (g = 10 m/s²)

A. √10 / 2
B. √10 / 2π
C. 10 / 2π
D. √10 / 3π

(Sumber: soal nomor 32, halaman 62, Kumpulan Soal OSN)

Soal Nomor 14

Sebuah gelombang merambat melalui tali sepanjang 2 meter dengan kecepatan 20 m/s. Frekuensi gelombang tersebut yakni 10 Hz. Maka panjang gelombangnya adalah…

A. 2 m
B. 0,2 m
C. 10 m
D. 20 m

(Sumber: soal nomor 33, halaman 62, Kumpulan Soal OSN)

Soal Nomor 15

Sebuah tali dipegang dua orang di bagian ujungnya dan menghasilkan getaran dengan frekuensi 2 Hz. Apabila panjang tali 5 meter dan kecepatan rambat gelombangnya 10 m/s, maka panjang gelombang dan periode getaran masing-masing adalah…

A. λ = 2 meter dan T = 0,2 detik
B. λ = 5 meter dan T = 0,2 detik
C. λ = 5 meter dan T = 0,5 detik
D. λ = 2 meter dan T = 0,5 detik

(Sumber: soal nomor 34, halaman 62, Kumpulan Soal OSN)

Soal MOTS

1. Sebuah benda yang terikat di ujung sebuah pegas mengalami gerak harmonis sederhana dengan amplitudo 2 cm. Dalam waktu 30 detik, benda bergerak sebanyak 20 getaran. Panjang lintasan benda selama bergerak selama 1 menit adalah ....
A. 80 cm
B. 160 cm
C. 180 cm
D. 320 cm
Jawaban: D. 320 cm

2. Dua buah dawai identik A dan B ditegangkan dengan gaya yang berbeda. Dawai A ditegangkan dengan gaya 100 N sedangkan dawai B ditegangkan dengan gaya 121 N. Jika kedua dawai dipetik (dibunyikan) sehingga menghasilkan bunyi dengan frekuensi nada dasarnya, maka perbandingan frekuensi nada dasar A dan B adalah ....
A. 10/11
B. 11/10
C. 100/121
D. 121/100
Jawaban: A. 10/11

3. Ketika kereta api mendekat, suara yang dikeluarkannya dapat didengar melalui rel kereta api di tempat yang jauh. Laju suara di rel adalah 5130 m/s dan laju suara di udara adalah 330 m/s. Jika frekuensi suara yang dikeluarkan kereta api adalah 500 Hz, maka perbedaan panjang gelombang suara di rel dengan di udara adalah ....
A. 0,66 m
B. 9,60 m
C. 10,26 m
D. 11,92 m
Jawaban: B. 9,60 m

4. Suatu benda terikat pada satu ujung pegas yang ujung lainnya terikat pada suatu titik tetap. Benda berada pada keadaan setimbang di titik x = 0. Benda kemudian disimpangkan sejauh A, lalu dilepaskan sehingga berosilasi secara harmonik. Manakah pernyataan di bawah ini yang tidak benar?
A. Ketika benda berada di posisi x = A energi potensial sistem bernilai minimum.
B. Ketika benda berada di posisi x = 0 energi kinetiknya maksimum.
C. Ketika benda berada di posisi x = -A energi kinetiknya minimum.
D. Jumlah energi kinetik dan potensial sistem selalu sama di setiap posisi.
Jawaban: A

5. Ujung sebuah pena berosilasi secara harmonik dengan periode 0,8 detik. Ujung pena itu berosilasi pada kertas panjang yang bergerak tegak lurus terhadap arah osilasi pena, dengan kecepatan 0,5 m/s. Pada kertas tergambar gelombang, dengan panjang gelombang ... cm.
A. 40
B. 32
C. 24
D. 16
Jawaban: A. 40

6. Pada seutas tali merambat gelombang dengan kecepatan 2 m/s. Gelombang melewati titik A dan kemudian titik B pada tali. Jarak titik A ke titik B 60 cm. Jika fase gelombang di titik B terhadap fase gelombang di titik A berbeda sebesar 1,5π rad, frekuensi gelombang itu adalah ... Hz.
A. 3,0
B. 2,5
C. 2,0
D. 1,5
Jawaban: B. 2,5

7. Dua kawat sejajar yang dialiri arus dengan arah berlawanan mengalami gaya...
A. tarik menarik
B. nol
C. tolak menolak
D. saling tegak lurus
Jawaban: C. tolak menolak

8. Sebuah senar gitar terbuat dari kawat bermassa 10 g dan panjangnya 70 cm. Jika senar ditarik dengan gaya sebesar 70 N, frekuensi nada dasar yang dihasilkan sebesar ... Hz.
A. 100
B. 81
C. 64
D. 50
Jawaban: D. 50

9. Seutas dawai dengan rapat massa 0,08 kg/m dihubungkan dengan sebuah sumber getaran, sehingga pada tali itu merambat gelombang transversal dengan kecepatan 25 m/s dan panjang gelombang 2 m. Tegangan dawai dan frekuensi gelombang tersebut adalah ....
A. 50 N dan 0,08 Hz
B. 50 N dan 12,5 Hz
C. 2 N dan 0,08 Hz
D. 2 N dan 12,5 Hz
Jawaban: B. 50 N dan 12,5 Hz

10. Sebuah pegas yang panjangnya 20 cm digantungi beban, sehingga panjangnya berubah menjadi 21 cm. Pada keadaan tersebut, secara perlahan beban ditarik ke bawah hingga panjang pegas mencapai 22 cm. Setelah tarikan dilepas, beban bergerak turun naik. Waktu yang diperlukan beban untuk 10 kali kembali ke titik saat dilepaskan adalah 2 s. Amplitudo dan frekuensi osilasi pegas tersebut adalah ....
A. 3 cm dan 10 Hz
B. 1 cm dan 5 Hz
C. 2 cm dan 5 Hz
D. 3 cm dan 5 Hz
Jawaban: C. 2 cm dan 5 Hz

11. Bunyi dari sebuah garpu tala mula-mula terdengar keras, kemudian melemah dan akhirnya berhenti. Yang berubah dari bunyi garpu tala tersebut adalah ....
a. frekuensinya
b. periodenya
c. amplitudonya
d. panjang gelombangnya
Jawaban: c. amplitudonya

12. Riak permukaan air pada suatu kolam yang luas bergerak searah dengan arah angin. Jika permukaan air kolam itu terdapat sebuah benda yang terapung dan tak mudah ditiap angin, maka benda itu ....
a. tetap diam di tempatnya
b. bergerak searah riak air
c. bergerak bersamaan dengan permukaan air yang ditempatinya
d. bergerak berlawanan dengan permukaan air yang ditempatinya
Jawaban: a. tetap diam di tempatnya

13. Jika gelombang transversal di samping ini memiliki frekuensi 30 Hz, maka cepat rambatnya adalah .... (gambar tidak disertakan, asumsi jawaban dari pilihan)
a. 1,2 m/s
b. 2,4 m/s
c. 3,6 m/s
d. 8,6 m/s
Jawaban: (tidak dapat ditentukan tanpa gambar; dari teks "Jawab A" mungkin a. 1,2 m/s)

14. Berikut ini beberapa pernyataan mengenai gelombang bunyi:

gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal
gelombang bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar
gelombang bunyi tidak dapat merambat dalam ruang vakum
Jawaban: Semua benar (1,2,3)

15. Sebuah kapal selam bergerak 36 m/jam mendekati sebuah ranjau laut. Ketika jaraknya ke ranjau 750 m, kapal melepaskan sinyal SONAR. Jika laju gelombang bunyi di dalam laut 1500 m/s, maka selang waktu antara sinyal dilepaskan dan diterima kembali oleh kapal ....
a. 1,0034 detik
b. 1 detik
c. 0,9934 detik
d. 0,5 detik
Jawaban: c. 0,9934 detik

16. Sebuah bandul berayun dengan periode 1 detik. Bandul itu akan mengalami perubahan fase 45° dalam waktu ....
a. 1 detik
b. 0,5 detik
c. 0,25 detik
d. 0,125 detik
Jawaban: d. 0,125 detik

17. A bergerak dengan frekuensi 5 Hz dan B bergerak dengan periode 0,1 detik dan mulai bergerak bersamaan. Jika A telah bergerak sebanyak 24 getaran, maka jumlah getaran yang dilakukan B adalah ....
a. 48 getaran
b. 24 getaran
c. 12 getaran
d. 4,8 getaran
Jawaban: a. 48 getaran

18. Sebuah gelombang transversal menjalar pada tali. Setiap bagian tali bergerak 4 getaran setiap detik. Jika cepat rambat gelombang 0,5 m/s, maka jarak antara dua titik berurutan yang simpangannya nol pada tali adalah ....
a. 1 m
b. 2 m
c. 0,125 m
d. 0,0625 m
Jawaban: d. 0,0625 m

19. Fajar mengendarai mobil dengan laju 72 km/jam. Sebuah mobil polisi menyusul dengan laju 90 km/jam sambil membunyikan sirine pada frekuensi 240 Hz. Frekuensi bunyi yang didengar oleh Fajar adalah ....
a. selalu sama, yaitu 240 Hz
b. sebelum menyusul frekuensi lebih tinggi dari 240 Hz dan setelah menyusul frekuensinya lebih rendah dari 240 Hz
c. sebelum menyusul frekuensi lebih rendah dari 240 Hz dan setelah menyusul frekuensinya lebih tinggi dari 240 Hz
d. selalu lebih tinggi dari 240 Hz
Jawaban: b

20. Senar gitar menghasilkan bunyi yang berbeda ketika dipetik di A dan ketika dipetik di B. Yang berbeda dari bunyi senar gitar tersebut adalah ....
a. warna bunyinya
b. frekuensi bunyinya
c. panjang gelombang bunyinya
d. amplitudo gelombang bunyinya
Jawaban: b. frekuensi bunyinya

21. Bola A dan bola B mulai bergetar pada waktu yang bersamaan dari posisi seimbangnya. Bola A memulai bergetar ke arah kanan dan bola B ke arah kiri. Setelah bergetar, untuk selang waktu tertentu yang sama, bola B melewati posisi seimbang untuk yang ke 10 kalinya, sedangkan bola A melewati posisi seimbang untuk yang ke 3 kalinya. Perbandingan perioda getar A terhadap B adalah ...
A. 2 : 9
B. 9 : 2
C. 10 : 3
D. 3 : 10
Jawaban: C. 10 : 3

22. Pegas diberi beban 0,4 kg sehingga bertambah panjang sejauh 5 cm. Kemudian beban ditarik sejauh 2 cm dan dilepaskan sehingga bergetar. Jika diketahui percepatan gravitasi 10 m/s² maka amplitudo, frekuensi dan periode getar pegas adalah ...
A. 5 cm, 2,23 Hz, 0,449 s
B. 2 cm, 2,23 Hz, 0,449 s
C. 5 cm, 0,449 Hz, 2,23 s
D. 2 cm, 1,752 Hz, 0,571 s
Jawaban: B. 2 cm, 2,23 Hz, 0,449 s

23. Pada gambar di bawah ini ditunjukkan pola simpangan sebuah gelombang. Jika cepat rambat gelombang tersebut adalah 480 m/s maka frekuensi gelombang tersebut adalah ... (gambar tidak disertakan)
A. 30 Hz
B. 60 Hz
C. 200 Hz
D. 300 Hz
Jawaban: (tidak dapat ditentukan; asumsi dari pilihan D. 300 Hz)

24. Sebuah botol berayun di permukaan air kolam. Dalam 5 detik, botol berayun sebanyak 10 siklus. Jika laju rambat gelombang permukaan air adalah 18 m/s, maka panjang gelombangnya adalah ...
A. 9 m
B. 36 m
C. 45 m
D. 54 m
Jawaban: A. 9 m

25. Sebuah mobil ambulans melaju di depan sebuah kendaraan bermotor yang sedang bergerak dengan kecepatan tetap. Pengemudi motor mendengar suara sirine yang dikeluarkan ambulans dengan tinggi nada berubah-ubah sebagai berikut: mula-mula semakin tinggi, lalu menurun dan kemudian tetap. Jika pengaruh angin diabaikan, maka hal ini berarti ...
A. laju ambulans mula-mula lebih besar, lalu lebih kecil daripada laju motor kemudian tetap
B. laju ambulans mula-mula lebih rendah kemudian tetap, lalu lebih besar dari laju motor
C. laju ambulans mula-mula lebih rendah kemudian lebih besar kemudian sama dengan laju motor
D. laju ambulans mula-mula lebih besar dari laju motor lalu tetap kemudian lebih kecil dari laju motor
Jawaban: A

26. Sebuah garputala berfrekuensi 510 Hz digunakan untuk mengamati resonansi bunyi pada sebuah tabung yang panjang kolom udaranya bisa diubah. Cepat rambat suara di sekitar tabung resonansi adalah 340 m/s. Resonansi kedua diperoleh ketika panjang kolom udara ...
A. lebih besar dari 60 cm
B. lebih besar dari 50 cm
C. lebih besar dari 40 cm
D. lebih besar dari 30 cm
Jawaban: A. lebih besar dari 60 cm

27. Sebuah kapal sedang mengapung di permukaan laut yang dalamnya 300 m. Sebuah pengirim gema pada bagian bawah kapal mengirim suatu pulsa ultrasonik ke bawah dan gemanya diterima dari dasar laut setelah 1,5 sekon kemudian. Jika pengirim gema secara kontinu menghasilkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 5 kHz, maka panjang gelombang ultrasonik di dalam air adalah ...
A. 0,08 m
B. 0,8 m
C. 0,06 m
D. 0,6 m
Jawaban: A. 0,08 m

28. Di sepanjang 2 m sebuah tali teramati 6 puncak dan 5 lembah gelombang. Jika laju rambat gelombang 20 m/s, maka besarnya panjang gelombang dan frekuensi adalah ...
A. 0,4 m; 50 Hz
B. 0,2 m; 50 Hz
C. 0,4 m; 0,02 Hz
D. 0,2 m; 0,02 Hz
Jawaban: A. 0,4 m; 50 Hz

29. Sebuah sumber gelombang sonar berfrekuensi 100 kHz di udara mempunyai panjang gelombang 3 mm. Jika laju gelombang bunyi di air adalah 5/3 kali laju gelombang bunyi di udara, maka panjang gelombang bunyi yang dikeluarkan oleh sumber gelombang tersebut di dalam air adalah ...
A. 5 m
B. 5 dm
C. 5 cm
D. 5 mm
Jawaban: D. 5 mm

30. Dua buah ayunan yang panjang talinya sama tetapi massa beban ayunan kedua 4 kali massa beban ayunan pertama. Jika f₁ adalah frekuensi ayunan pertama dan f₂ frekuensi ayunan kedua, maka hubungan antara f₁ dengan f₂ adalah ....
A. f₁ = f₂
B. f₁ = 2 f₂
C. f₂ = 2 f₁
D. f₁ = 4 f₂
Jawaban: A. f₁ = f₂

31. Jika sebuah pipa organa terbuka yang panjangnya 40 cm, menghasilkan nada dasar dengan frekuensi 420 Hz, maka frekuensi nada atas ke dua pipa organa tersebut adalah ....
A. 380 Hz
B. 460 Hz
C. 840 Hz
D. 1260 Hz
Jawaban: D. 1260 Hz

32. Manakah dari gelombang pada dawai yang menghasilkan bunyi dengan nada tertinggi? (gambar tidak disertakan)
Jawaban: (tidak dapat ditentukan)

33. Pengamat A berada sejauh 5 m dari sebuah sumber bunyi. Sedangkan pengamat B berada sejauh 10 m dari sumber bunyi yang sama. Maka perbandingan intensitas bunyi yang terdengar oleh pengamat B dan A adalah ....
A. 1:2
B. 1:4
C. 1:8
D. 1:16
Jawaban: B. 1:4

34. Pada suatu permukaan air kolam terdapat dua daun kering yang berjarak 60 cm satu sama lainnya. Keduanya turun naik bersama permukaan air dengan frekuensi 2 Hz. Bila salah satu daun berada di puncak bukit gelombang, daun lainnya berada di lembah gelombang dan di antara keduanya terdapat satu bukit dan satu lembah gelombang. Cepat rambat gelombang pada permukaan kolam tersebut adalah....
A. 20 cm/s
B. 30 cm/s
C. 80 cm/s
D. 120 cm/s
Jawaban: C. 80 cm/s

35. Pada gambar disamping ini, besar amplitudo, periode, frekuensi dan cepat rambat dari gelombang tersebut adalah ... (gambar tidak disertakan, tabel pilihan)

Amplitudo	Periode	Frekuensi	Cepat rambat
A. 2 cm	1 s	2 Hz	2 m/s
B. 4 cm	1,5 s	3 Hz	2,5 m/s
C. 4 m	2 s	1,5 Hz	3 m/s
D. 4 m	2 s	0,5 Hz	4 m/s
Jawaban: (tidak dapat ditentukan tanpa gambar)

36. Di antara pasangan besaran berikut ini yang tidak mempengaruhi nilai periode ayunan sederhana adalah . . .
A. panjang tali dan massa beban
B. panjang tali dan percepatan gravitasi
C. massa beban dan simpangan awal
D. panjang tali dan simpangan awal
Jawaban: C. massa beban dan simpangan awal

37. Seutas senar gitar yang sama jika dipetik dengan keras dan dipetik dengan lembut akan menghasilkan bunyi yang berbeda dalam hal . . . .
A. frekuensinya
B. panjang gelombangnya
C. cepat rambatnya
D. intensitasnya
Jawaban: D. intensitasnya

38. Dalam medium yang sama, setiap titik yang berjarak sama dari sebuah sumber gelombang akan mulai bergetar pada saat yang bersamaan, dan masing-masing akan bertindak sebagai sebuah sumber gelombang yang baru. Titik-titik tersebut secara bersama-sama membentuk sebuah ....
Jawaban: muka gelombang (wavefront)

39. Sebuah sumber bunyi titik dengan daya 12,56 watt memancarkan bunyi ke segala arah. Bila intensitas ambang pendengaran adalah 10⁻¹² watt/m², maka taraf intensitas bunyi pada jarak 10 m dari sumber bunyi itu adalah ....
(Tidak ada pilihan, hasil perhitungan = 100 dB)

40. Seorang anak melakukan percobaan ayunan bandul sederhana yang bermassa 0,26 kg. Hasil pengukuran diperoleh 20 ayunan dalam 10 sekon. Berapa frekuensi ayunan bandul tersebut.
A. 20 Hz
B. 5 Hz
C. 0,2 Hz
D. 2 Hz
Jawaban: D. 2 Hz

41. Pegas teregang sejauh 2 cm saat diberi beban 0,65 kg. Jika percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s² maka konstanta pegas tersebut adalah...
A. 130 N/m
B. 325 N/m
C. 13 N/m
D. 32,5 N/m
Jawaban: B. 325 N/m

42. Perpaduan dua gelombang bunyi akan menghasilkan fenomena sebagai berikut
A. Pelayangan, resonansi dan interferensi
B. Pelayangan, polarisasi, resonansi
C. Resonansi, polarisasi dan interferensi
D. Resonansi, polarisasi dan interferensi
Jawaban: A. Pelayangan, resonansi dan interferensi

43. Gelombang transversal merambat pada seutas tali. Setiap bagian tali dilalui oleh 20 gelombang dalam waktu 5 sekon. Terdapat dua setengah gelombang pada tali sepanjang 50 cm. Maka kecepatan gelombang tali adalah...
A. 100 cm/s
B. 25 cm/s
C. 12,5 cm/s
D. 80 cm/s
Jawaban: D. 80 cm/s

44. Laju rambat gelombang bunyi di udara adalah 360 m/s. Jika diinginkan frekuensi dasar hasil resonansi pipa organa tertutup adalah 300 Hz, maka panjang pipa organa itu adalah...
A. 3,0 m
B. 1,2 m
C. 0,9 m
D. 0,3 m
Jawaban: D. 0,3 m

BuSet April 24, 2026 Tags : IPA , OSN , SMP