Soal dan Pembahasan Gelombang Mekanik

Soal 1
Dua buah gabus terapung di permukaan air laut berjarak 1,5m satu sama lain. Kedua gabus terdapat pada puncak gelombang dan diantara dua gabus terdapat dua puncak gelombang. Jika frekuensi gelombang adalah 10 Hz maka panjang gelombang dan kecepatan gelombang berturut turut adalah. . . .
A. 0,5 m dan 5 m/s
B. 0,5 m dan 10 m/s
C. 1,5 m dan 10 m/s
D. 1,5 m dan 5 m/s
E. 5m dan 10 m/s

Jawab: A

Dari gambar gelombang di atas, kita ketahuin bahwa jarak antara kedua gabus adalah sama dengan tiga panjang gelombang (jarak antara puncak ke puncak), maka
3λ = 1,5 m
λ = 0,5 m
dan cepat rambat gelombang saat itu adalah

v = λf = (0,5 m)(10 Hz) = 5,0 m/s

Soal 2
Gelombang kontinu diciptakan dalam suatu slinki dengan menggetarkan ujung P dari pegas maju – mundur dua kali per detik .

Jika jarak antara P dan Q adalah 50 cm, panjang gelombang dan cepat rambat gelombang secara berurutan adalah . . . .
A. 12,5 cm dan 25 cm/s
B. 25 cm dan 25 cm/s
C. 25 cm dan 50 cm/s
D. 50 cm dan 12,5 cm/s
E. 12,5 cm dan 50 cm/s

Jawab:
Dari gambar jelas diketahui bahwa jarak antara titik P dan Q adalah sama dengan empat panjang gelombang (satu panjang gelombang pada gelobang longitudinal adalah satu rapatan dan satu regangan ), maka

4λ = 50 cm
λ = 12,5 cm

dan cepat rambat gelombang saat itu adalah

v = λf = (12,5 cm)(2 kali/detik) = 50 cm/detik

Soal 3
Jika didasar lautan dalam terjadi gempa tektonik akibat tumbukan antar dua lempeng, dapat terbentuk gelombang permukaan air laut dalam yang panjang gelombang yang dapat mencapai ratusan kilometer, sementara amplitudonya sekitar puluhan sentimeter. Gelombang tersebut bergerak kearah daratan dan dapat menyebabkan gelombang tsunami karena semakin dekat ke pantai maka . . . .
A. Amplitudonya dan kecepatannya bertambah, sedangkan panjang gelombangnya berkurang
B. Amplitudonya bertambah, sedangkan kecepatan dan panjang gelombang berkurang
C. Amplitudonya berkurang sedangkan kecepatan dan panjang gelombangnya bertambah
D. Amplitudo berkurang, kecepatannya bertambah, dan panjang gelombangnya berkurang
E. Amplitudo, kecepatan, dan panjang gelombangnya bertambah

Jawab: B
Dengan konsep pembiasan gelombang dari daerah dangkal ke daerah dalam atau sebaliknya yaitu:

“Gelombang datang dari tempat yang dalam ke tempat yang dangkal dibiaskan mendekati garis normal (r < i). Sebaliknya gelombang datang dari tempat yang dangkal ke tempat yang dalam dibiaskan menjauhi garis normal”

Panjang gelombang di tempat yang dalam lebih besar (dari soal beberapa kilometer) dan semakin kecil menuju daratan (pantai), (λ_dalam > λ_dangkal). Karena frekuensi tetap (f_dalam = f_dangkal), maka dengan menggunakan hubungan v = λf, kita peroleh juga bahwa kecepatan gelombang di daerah dalam lebih besar daripada di daerah dangkal, (v_dalam > v_dangkal).

Amplitudo gelombang di tempat yang dalam lebih kecil dibandingkan dengan amplitudo di tempat yang dangkal.

Soal 4
Gambar di samping menunjukkan air yang sedang bergerak dari daerah X melintasi bidang batas P masuk ke dalam daerah Y.

Berikut ini secara tepat menjelaskan keadaan dalam daerah Y dibandingkan dengan keadaan dalam daerah X adalah . . . .

	Panjang gelombang	Frekuensi	Kedalaman air
A.	bertambah	berkurang	lebih dalam
B.	bertambah	bertambah	lebih dangkal
C.	berkurang	tak berubah	lebih dangkal
D.	berkurang	berkurang	lebih dangkal
E.	berkurang	tak berubah	lebih dalam

                               
Jawab: C
Pada daerah X jarak gari-garisnya lebih lebar (panjang gelombang besar) dibandingkan dengan daerah Y maka λ_x > λ_x dan daerah X lebih dalam dibandingkan dengan daerah Y.