Contoh Soal Gelombang Stasioner: Pembahasan Lengkap
Contoh Soal Gelombang Stasioner dan Cara Menyelesaikannya
Gelombang stasioner atau gelombang berdiri merupakan hasil superposisi dua gelombang berjalan yang memiliki amplitudo, frekuensi, dan panjang gelombang yang sama, tetapi arah rambatnya berlawanan. Memahami contoh soal gelombang stasioner sangat penting untuk menguasai konsep ini. Artikel ini akan memberikan beberapa contoh soal gelombang stasioner dengan pembahasan detail. Kita akan membahas mulai dari soal dasar hingga soal yang lebih menantang.
Contoh Soal 1: Gelombang Stasioner pada Tali
Seutas tali sepanjang 2 meter digetarkan sehingga membentuk gelombang stasioner dengan 3 simpul. Jika frekuensi getaran tali adalah 10 Hz, tentukan:
a. Panjang gelombang (λ)
b. Cepat rambat gelombang (v)
Pembahasan:
a. Pada gelombang stasioner dengan 3 simpul, terdapat 2 perut. Panjang gelombang dapat dihitung dengan rumus: λ = 2L/n, di mana L adalah panjang tali dan n adalah jumlah perut. Dalam kasus ini, n = 2, sehingga λ = 2(2 m)/2 = 2 m.
b. Cepat rambat gelombang dapat dihitung dengan rumus: v = fλ, di mana f adalah frekuensi. Jadi, v = 10 Hz × 2 m = 20 m/s.
Contoh Soal 2: Gelombang Stasioner pada Pipa Organa Terbuka
Sebuah pipa organa terbuka memiliki panjang 50 cm. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s, tentukan frekuensi nada dasar dan frekuensi nada atas pertama.
Pembahasan:
Pada pipa organa terbuka, panjang gelombang nada dasar adalah dua kali panjang pipa (λ = 2L). Jadi, λ = 2(0.5 m) = 1 m. Frekuensi nada dasar (f₁) adalah v/λ = 340 m/s / 1 m = 340 Hz.
Frekuensi nada atas pertama (f₂) adalah dua kali frekuensi nada dasar, yaitu 2f₁ = 2(340 Hz) = 680 Hz.
Contoh Soal 3: Gelombang Stasioner dengan Kondisi Tertentu
Suatu gelombang stasioner terbentuk pada tali sepanjang 1,5 meter yang memiliki frekuensi 20 Hz. Tali tersebut memiliki 4 simpul. Hitunglah cepat rambat gelombang dan panjang gelombangnya.
Pembahasan:
Dengan 4 simpul, terdapat 3 perut. Dengan demikian, n=3. Panjang gelombang λ = 2L/n = 2(1.5 m)/3 = 1 m.
Cepat rambat gelombang v = fλ = 20 Hz x 1 m = 20 m/s.
Tanya Jawab Seputar Gelombang Stasioner
Q: Apa perbedaan antara gelombang berjalan dan gelombang stasioner?
A: Gelombang berjalan merambat energi, sedangkan gelombang stasioner tidak merambat energi, hanya terjadi getaran di tempat. Gelombang stasioner terbentuk dari interferensi dua gelombang berjalan yang identik tetapi berlawanan arah.
Q: Apa yang dimaksud dengan simpul dan perut pada gelombang stasioner?
A: Simpul adalah titik pada gelombang stasioner yang amplitudonya nol, sementara perut adalah titik yang amplitudonya maksimum.
Q: Bagaimana cara menentukan panjang gelombang pada gelombang stasioner pada tali terikat di kedua ujungnya?
A: Pada tali terikat di kedua ujungnya, panjang gelombang ditentukan oleh rumus λ = 2L/n, di mana L adalah panjang tali dan n adalah jumlah perut (atau jumlah setengah panjang gelombang).
Semoga contoh soal gelombang stasioner di atas bermanfaat! Jika ada pertanyaan, silakan tinggalkan komentar di bawah. Jangan ragu untuk mempelajari lebih lanjut mengenai topik-topik fisika lainnya di website kami! [Link ke artikel fisika terkait (internal link)]
