Soal Gejala Gelombang dan Pembahasan

Soal #1
Berapa cepat rambat gelombang jika suatu gelombang memiliki frekuensi 50 Hz dan panjang gelombang 0,4 m?

Jawab:
Dengan menggunakan rumus cepat rambat gelombang
v = lf = 0,4 m x 50 Hz = 20 m/s

Soal #2
Berapa frekuensi gelombang yang memiliki panjang gelombang 5 m dan cepat rambat 40 m/s?

Jawab:
Frekuensi gelombang tersebut adalah
f = v/l= 40m/s/5m = 8 Hz

Soal #3
Dua puluh gelombang dihasilkan pada tali dalam waktu 5 s. Jika cepat rambat gelombang 5 m/s, berapa panjang gelombangnya?

Jawab:
Dua puluh gelombang yang dihasilkan artinya frekuensi gelombang tersebut adalah f = 20/5 = 4 Hz, maka panjang gelombangnya adalah
l = v/f = 5/4 = 1,25 m

Soal #4
Dua balok kayu terapung pada permukaan laut dan berjarak 100 cm satu sama lain. Keduanya turun bersama permukaan air dengan frekuensi 4 getaran per sekon. Bila salah satu balok berada di puncak gelombang, maka balok yg lain berada di dasar gelombang, dan antar kedua balok terdapat dua bukit gelombang. Berapakah cepat rambat gelombang pada permukaan air?

Jawab:
Diketahui frekuensi gelombang adalah f = 4 Hz. Sketsa letak kedua balok seperti di bawah ini!

Dari gambar jarak kedua balok kayu tersebut adalah sama dengan 2,5 λ = 100 cm, maka λ = 40 cm = 0,4 m, sehingga, kecepatan rambat gelombang tersebut adalah

v = λf
v = 0,4 x 4 = 1,6 m/s

Soal #5
Sebuah slinki mendatar digetarkan sedemikian. sehingga jarak antara pusat rapatan dan pusat renggangan yang berdekatan adalah 40 cm. Jika dalam 0,2 sekon terjadi 10 gelombang, maka berapakah cepat rambat gelombang pada slinki!

Jawab:
Dalam 0,2 s terjadi 10 gelombang artinya frekuensi gelombang tersebut adalah f = 10/0,2 = 50 Hz. Jarak antara dua pusat regangan dan rapatan yang berdekatan berarti satu panjang gelombang, maka l = 40 cm, sehingga cepat rambat gelombang pada slinki adalah
v = lf = 40 cm x 50 Hz = 20 m/s

Soal #6
Gambar berikut menunjukkan gambar sesaat dari suatu gelombang longitudinal yang berjalan sepanjang suatu slinki dalam arah seperti ditunjukkan pada gambar.

(a) Jika rapatan pada A memerlukan 2 sekon untuk mencapai titik B, berapakah frekuensi gelombang
(b) Berapa cepat rambat gelombang?

Jawab: 
Dari gambar terlihat bahwa panjang AB adalah sama dengan 3 kali panjang gelombang, atau
3l = 60 cm,
l = 20 cm
(a) Periode gelombang adalah 3T = 2, T = 2/3 sekon, maka frekuensi gelombang f = 3/2 Hz
(b) cepat rambat gelombang adalah v = lf = 20 cm x 3/2 Hz = 30 cm

Soal #7
Sebuah gabus mengapung dalam sebuah tangki riak. Ketika pembangkit gelombang dikerjakan pada 10 Hz. Gabus bergerak naik turun sementara gelombang merambat melalui air jarak antara titik tertinggi dan titik terendah gerakan gabus 5 mm. Jarak antara puncak dan dasar gelombang berdekatan diperoleh 1,5 m.
(a) amplitudo ketika melalui gabus?
(b) waktu yang diperlukan untuk melakukan getaran lengkap?
(c)  cepat rambat gelombang air melalui tangki?

Jawab:
(a) Jarak antara titik tertinggi dan titik terendah gerakan gabus adalah 5 mm = 2A, maka A = 2,5 mm dengan A = amplitudo (simpanga maksimum).
(b) waktu yang diperlukan untuk melakukan getaran lengkap atau periodenya adalah T = 1/f = 1/10Hz = 0,1 s  dan
(c) Jarak antara puncak dan dasar yang berdekatan itu sama dengan 1/4 l = 1,5 m, maka l = 6 m, sehingga cepat rambat riak adalah v = lf = 6 m x 10 Hz = 60 m/s