Contoh Soal Gelombang Stasioner: Pembahasan Lengkap

Berikut beberapa contoh soal gelombang stasioner yang akan kita bahas. Siap mengasah kemampuanmu dalam memahami gelombang stasioner? Mari kita mulai!

Memahami Gelombang Stasioner

Gelombang stasioner, atau gelombang berdiri, merupakan hasil superposisi dua gelombang berjalan yang memiliki amplitudo, frekuensi, dan panjang gelombang sama, tetapi arah rambatnya berlawanan. Konsep ini penting dalam berbagai bidang fisika, termasuk akustik dan optik. Contoh soal gelombang stasioner di bawah ini akan membantu Anda memahami konsep ini lebih dalam.

Persamaan Gelombang Stasioner

Sebelum kita masuk ke contoh soal gelombang stasioner, mari kita ingat kembali persamaan umum gelombang stasioner pada ujung tetap:

y(x,t) = 2A sin(kx) cos(ωt)

di mana:

1. y(x,t) adalah simpangan gelombang pada posisi x dan waktu t
2. A adalah amplitudo gelombang
3. k adalah bilangan gelombang (k = 2π/λ)
4. ω adalah frekuensi sudut (ω = 2πf)
5. λ adalah panjang gelombang
6. f adalah frekuensi

Contoh Soal Gelombang Stasioner dan Pembahasannya

Berikut beberapa contoh soal gelombang stasioner beserta pembahasannya:

Soal 1: Gelombang pada Tali

Seutas tali sepanjang 2 meter digetarkan sehingga membentuk gelombang stasioner dengan 3 simpul. Jika frekuensi getaran 10 Hz, tentukan:

a. Panjang gelombang

b. Cepat rambat gelombang

Pembahasan:

a. Dengan 3 simpul, terdapat 2 perut. Panjang gelombang adalah dua kali jarak antara dua simpul berurutan. Karena terdapat 2 perut pada tali sepanjang 2 meter, maka panjang gelombang (λ) adalah:

λ = 2 meter / 2 perut = 1 meter

b. Cepat rambat gelombang (v) dapat dihitung dengan rumus:

v = fλ = 10 Hz x 1 meter = 10 m/s

Jadi, panjang gelombang adalah 1 meter dan cepat rambat gelombang adalah 10 m/s.

Soal 2: Gelombang pada Pipa Organa Tertutup

Sebuah pipa organa tertutup memiliki panjang 50 cm. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, tentukan frekuensi nada dasar pipa organa tersebut.

Pembahasan:

Pada pipa organa tertutup, panjang gelombang nada dasar (λ) adalah 4 kali panjang pipa (L):

λ = 4L = 4 x 0.5 m = 2 m

Frekuensi nada dasar (f) dapat dihitung dengan rumus:

f = v/λ = 340 m/s / 2 m = 170 Hz

Jadi, frekuensi nada dasar pipa organa tersebut adalah 170 Hz.

Tanya Jawab Seputar Gelombang Stasioner

Q: Apa perbedaan antara gelombang berjalan dan gelombang stasioner?

A: Gelombang berjalan memindahkan energi, sedangkan gelombang stasioner tidak memindahkan energi. Gelombang stasioner terbentuk dari interferensi dua gelombang berjalan yang identik tetapi berlawanan arah.

Q: Bagaimana cara menentukan simpul dan perut pada gelombang stasioner?

A: Simpul adalah titik-titik pada gelombang stasioner yang selalu diam (simpangannya nol), sedangkan perut adalah titik-titik yang memiliki simpangan maksimum. Posisi simpul dan perut dapat ditentukan dari persamaan gelombang stasioner.

Q: Apakah contoh soal gelombang stasioner selalu berkaitan dengan tali atau pipa organa?

A: Tidak selalu. Konsep gelombang stasioner juga berlaku pada berbagai sistem fisik lainnya, seperti gelombang pada permukaan air atau resonansi dalam resonator.

Semoga contoh soal gelombang stasioner di atas bermanfaat bagi Anda. Jangan ragu untuk berlatih lebih banyak soal untuk menguasai konsep ini dengan lebih baik! Untuk memahami lebih lanjut tentang gelombang, Anda bisa membaca artikel kami tentang gelombang berjalan. (Catatan: Ganti "[link-ke-artikel-gelombang-berjalan]" dengan tautan sebenarnya jika ada artikel tersebut di situs Anda).