Pipa organa terbuka sepanjang 80 cm menghasilkan frekuensi nada atas pertama sebesar…..(v = 340 m/s)

Sama seperti permasalahan soal fisika lainnya, permasalahan mengenai pipa organa, baik pipa organa terbuka, tertutup, dan tabung resonansi berkisar sekitar menghitung nada dasar dan nada berikutnya. Selain itu, beberapa pertanyaan seperti seperti laju bunyi, panjang pipa organa, dan perisitiwa resonansi sering pula ditanyakan.

Tip penting untuk menyelesaikan permasalahan ini sama dengan tips lain yaitu menguasai konsep dasar dengan benar. Setelah itu beberapa latihan diperlukan untuk menguatkan konsep tersebut. Pengembangan konsep lebih dalam dapat dilakukan dengan latihan soal dari tingkat kemudahan rendah sampai tinggi. Dengan begitu pondasi konsep akan tertanam dengan kuat. Jangan lupa dalam permasalahan ini sering pula melibatkan konsep dawai. Meskipun secara laju gelombang pada dawai berbeda sekali dengan laju bunyi di pipa organa, tetapi kedua alat mempunyai kemiripan dalam penghitungan nadanya. Oleh karena itu, simaklah beberapa konsep di bawah ini.
Kaji-1: Sebuah pipa mempunyai panjang 100 cm dan pipa tersebut akan difungsikan menjadi pipa organa tertutup dan terbuka. Jika laju bunyi diudara adalah 340 m/s, tentukanlah frekuensi nada dasar untuk pipa organa tertutup dan terbuka! Jawab: Besaran yang diketahui.

Nada dasar ketika difungsikan menjadi pipa organa terbuka adalah

Nada dasar ketika difungsikan menjadi pipa organa tertutup adalah

Latih-1: Sebuah pipa mempunyai panjang 50 cm dan pipa tersebut akan difungsikan menjadi pipa organa tertutup dan terbuka. Jika laju bunyi diudara adalah 320 m/s, tentukanlah frekuensi nada dasar untuk pipa organa tertutup dan terbuka!

Kaji-2: Pipa organa terbuka A dan pipa organa tertutup B mempunyai panjang yang sama. Tentukanlah perbandingan frekeunsi nada atas pertama antara pipa organa A dan pipa organa B! Jawab: Besaran yang diketahui.

Perbandingan nada atas pertama pipa A dan B adalah

Latih-2: Pipa organa tertutup A dan pipa organa terbuka B mempunyai panjang yang sama. Tentukanlah perbandingan frekeunsi harmonis ketiga (nada atas kedua) antara pipa organa A dan pipa organa B!

Kaji-3: (SIMAK 09) Seutas tali sepanjang 6m dengan rapat massa 0.004 kg/m/m/m terikat pada kedua ujungnya. Salah satu frekuensi resonansinya adalah 256 Hz dan frekeunsi berikutnya adalah 320 Hz. Tentukanlah frekeunsi nada dasar yang dimiliki tali! Jawab: Besaran yang diketahui.

Tali dapat dianggap sebagai dawai, sehingga akan memiliki frekuensi nada yang sama dengan dawai. Nada dasar tali adalah

Kesimpulan yang bisa diperoleh adalah selisih dua frekuensi yang berurutan pada dawai adalah nada dasar. Jadi nada dasar tali 320 Hz-256 Hz = 64 Hz

Latih-3: Sebuah pipa 150cm tertutup pada salah satu ujungnya. Salah satu frekuensi resonansinya adalah 200 Hz dan frekeunsi berikutnya adalah 300 Hz. Tentukanlah frekeunsi nada dasar yang dimiliki pipa tersebut!

Kaji-4: Pada suatu hari ketika laju rambat bunyi 345 m/s, frekuensi dasar suatu pipa organa tertutup salah satu ujungnya adalah 220 Hz. Jika nada atas kedua pipa organa ini panjang gelombangnya sama dengan nada atas ketiga pipa organa terbuka.Tentukanlah panjang pipa organa terbuka tersebut!

Jawab: Besaran yang diketahui.

Perbandingan panjang gelombang pipa organa tertutup dan terbuka adalah

Jadi panjang pipa organa terbuka adalah

Kaji-4: Pada suatu hari ketika laju rambat bunyi 340 m/s, frekuensi dasar suatu pipa organa tertutup salah satu ujungnya adalah 170 Hz. Jika nada atas pertama pipa organa ini panjang gelombangnya sama dengan nada atas keempat pipa organa terbuka.Tentukanlah panjang pipa organa terbuka tersebut!
Kaji-5: (SPMB 2002) Pipa organa terbuka yang panjangnya 25 cm menghasilkan frekeunsi nada dasar sama dengan frekeunsi yang dihasilkan oleh dawai yang panjangnya 150 cm. Jika cepat rambat bunyi diudara 340 m/s dan cepat rambat gelombang pada dawai 510 m/s, tentukanlah nada yang dihasilkan oleh dawai tersebut! Jawab: Besaran yang diketahui.

Frekuensi yang dihasilkan dawai adalah

Latih-5: (SPMB 2002) Pipa organa terbuka yang panjangnya 50 cm menghasilkan frekeunsi nada dasar sama dengan frekeunsi yang dihasilkan oleh dawai yang panjangnya 300 cm. Jika cepat rambat bunyi diudara 340 m/s dan cepat rambat gelombang pada dawai 510 m/s, tentukanlah nada yang dihasilkan oleh dawai tersebut!

Kaji-6: (SIMAK-UI) Seutas kawat yang panjangnya 5m dan kerapatan liniernya 1.6 g/m direntangkan dan dilekatkan pada kedua ujungnya sedemikian rupa sehingga tegangannya 64N. Pada kawat ini dihasilkan gelombang berdiri dengan 5 simpul diantara kedua ujungnya. Di dekat kawat terdapat sebuah pipa berpenampang kecil dan memiliki piston yang dapat bergerak bebas. Gelombang berdiri pada kawat menghasilkan resonansi pada pipa ketika piston 17/8 mdari ujung pipa terbuka. Jika laju bunyi diudara adalah 340 m/s, tentukanlah jenis nada yang dihasilkan oleh pipa tersebut! Jawab: Besaran yang diketahui.

Karena terjadi resonansi antara dawai dan pipa, dalam peristiwa tersebut berlaku

Dengan nilai n di atas, jenis nada yang dihasilkan pipa adalah nada atas kedua.

Latih-6: Seutas kawat yang panjangnya 5m dan kerapatan liniernya 3.2 g/m direntangkan dan dilekatkan pada kedua ujungnya sedemikian rupa sehingga tegangannya 128N. Pada kawat ini dihasilkan gelombang berdiri dengan 5 simpul diantara kedua ujungnya. Di dekat kawat terdapat sebuah pipa berpenampang kecil dan memiliki piston yang dapat bergerak bebas. Gelombang berdiri pada kawat menghasilkan resonansi pada pipa ketika piston 17/4 mdari ujung pipa terbuka. Jika laju bunyi diudara adalah 340 m/s, tentukanlah jenis nada yang dihasilkan oleh pipa tersebut!

Pipa organa terbuka sepanjang 80 cm menghasilkan frekuensi nada atas pertama sebesar…..(v = 340 m/s)

Pipa organa adalah alat yang menggunakan kolom udara sebagai sumber bunyi. Frekuensi alami pipa organa bergantung pada panjang pipa dan keadaan ujung pipa terbuka atau tertutup. Frekuensi alami pipa organa terbuka dirumuskan sebagai berikut : fn = (n + 1)v/(2L) dengan : f = frekuensi nada (Hz) v = cepat rambat gelombang (m/s) L = panjang pipa organa (m) n = 0, 1, 2, … n = 0 → frekuensi nada dasar n = 1 → frekuensi nada atas pertama n = 2 → frekuensi nada atas kedua dan seterusnya Diketahui : L = 80 cm = 0,8 m n = 1 v = 340 m/s Ditanya : f1 = ….? Pembahasan : f1 = (1 + 1).340/(2.0,8) f1 = 425 Hz Jadi frekuensi nada atas pertama pipa organa terbuka tersebut adalah 425 Hz.

Soal 1 Pipa organa tertutup memiliki panjang 80 cm. tentukan frekuensi pipa organa saat: (a) terjadi nada dasar dan (b) terjadi nada atas kedua. (cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s)

Jawab: Diketahui, panjang pipa organa, L = 60 cm = 0,6 m, kecepatan rambat bunyi di udara, ν = 340 m/s.

Gambar di atas menunjukkan bahwa, terdengar nada-nada pada kondisi dari kiri ke kanan

L = 1/4 λ disebut nada Dasar L = 3/4 λ disebut nada Atas Pertama L = 5/4 λ disebut nada Atas Kedua L = 7/4 λ disebut nada Atas Ketiga, dan seterusnya. (a) saat terjadi nada dasar, pada gambar di atas pipa sepanjang L terjadi 1/4 gelombang, L = 1/4 λ atau λ = 4L = 4(0,8) = 3,2 m f = ν / λ = (340 m/s)/(2,4 m) = 106,25 Hz

Frekuensi ini disebut sebagai frekuensi nada dasar atau fo

(a) saat terjadi nada atas kedua, pada pipa sepanjang L terjadi 5/4 gelombang, L = 5/4 λ atau λ = 4/5 L = 4/5 (0,8) = 0,64 m Sehingga:

f = ν / λ = (340 m.s-1)/(0,64 m) = 531,25 Hz

Frekuensi ini disebut sebagai frekuensi nada atas kedua atau f2

Soal 2

Pipa organa yang tertutup memiliki nada dasar dengan frekuensi sebesar 500 Hz. Tentukan besar frekuensi dari : (a) nada atas pertama, (b) harmonik ketiga, (c) nada atas ketiga

Jawab:

Nada-nada pada pipa organa tertutup memiliki perbandingan,

fo : f1 : f2 : f3 : ..... = 1 : 3 : 5 : 7 : . . .

dengan: fo adalah frekuensi nada dasar (harmonik I), f1 adalah frekuensi nada atas pertama (harmonik II) dan f2 adalah frekuensi nada atas kedua (harmonik III) dan seterusnya, maka

(a) Nada atas pertama (f1)

f1/fo = 3/1

f1 = 3 × fo = 3 × 500 Hz = 1500 Hz

(b) Nada atas kedua (harmonik II) (f2)

f2/fo = 5/1

f2 = 5 × fo = 5 × 500 = 2500 Hz (c) Nada atas ketiga

f3/fo = 7/1

f3 = 7 × fo = 7 × 500 = 3500 Hz

Soal 3

Pipa organa yang terbuka memiliki nada dasar dengan frekuensi sebesar 500 Hz. Tentukan besar frekuensi dari: (a) nada atas pertama, (b) nada atas kedua, dan (c) nada atas ketiga!

Jawab:

Nada-nada pada pipa organa terbuka memiliki perbandingan,

fo : f1 : f2 : f3 : ..... = 1 : 2 : 3 : 4 : . . .

dengan: fo adalah frekuensi nada dasar (harmonik I), f1 adalah frekuensi nada atas pertama (harmonik II) dan f2 adalah frekuensi nada atas kedua (harmonik III) dan seterusnya, maka

(a) Nada atas pertama (f1)

f1/fo = 2/1

f1 = 2 × fo = 2 × 500 Hz = 1000 Hz

(b) Nada atas kedua (harmonik II) (f2)

f2/fo = 3/1

f2 = 3 × fo = 3 × 500 = 1500 Hz (c) Nada atas ketiga

f3/fo = 4/1

f3 = 4 × fo = 4 × 500 = 2000 Hz

Soal 4

Pipa organa tertutup salah satu ujungnya, satu lagi terbuka kedua ujung dengan panjang 40 cm. Jika nada atas kedua pipa organa tertutup sama dengan nada atas ketiga pipa terbuka, tentukan panjang pipa organa yang tertutup.

Jawab;

Untuk pipa organa tertutup:

Nada atas kedua, L = 5λ/4 atau λ = 4L/5, maka

f = ν/λ

f = ν/(4L/5)

Untuk pipa organa terbuka:

Nada atas ketiga, L = 2λ atau λ = L/2 = (40 cm/2) = 20 cm

f = ν/λ f = ν/20 karena frekuensi kedua pipa sama, maka

ν/(4L/5) = ν/20

4L/5 = 20
L = 25 cm

Soal 5

Hitung berapa tinggi air dalam sebuah tabung yang tingginya 30 cm agar udara di dalamnya turut bergetar bersama dengan garputala yang memiliki frekuensi 440 Hz, jika kecepatan rambat bunyi di daerah itu adalah 340 m/s!

Jawab:

Tabung mempunyai pola-pola getar alamiah (normal mode) yang analog dengan pola-pola getar alamiah dari senar. Pola-pola getar alamiah tabung digambarkan seperti di bawah. Pola ini dapat dibuat dengan mengingat bahwa pada perbatasan antara air dan udara terjadi simpul (karena titik ini tidak bergerak, tidak mengalami rapatan atau regangan yang disebabkan oleh gelombang bunyi). Pada ujung tabung yang satunya terjadi perut (seperti pipa organa terbuka).

Frekuensi alamiah ini mudah dicari dengan rumus f = v/λ. Untuk pola getar alamiah pada gambar (ii) sehingga frekuensi alamiah getaran ini adalah f0 = v/4x. Sedangkan untuk gambar (iii) frekuensi alamiah getarannya adalah f1 = 3v/4x.

Jika kita membunyikan alat bunyi yang frekuensinya sama dengan frekuensi f0 maka udara dalam tabung akan ikut bergerat, sehingga suara yang terdengar akan nyaring sekali. Demikian juga jika frekuensi alat ini sama dengan f1, f2, . . .

Diketahui, L = 30 cm = 0,3 m, f = 440 Hz dan v = 340 m/s.
v = λf = f.4x
x = v/4f = (340 m/s)/4(440 Hz)
x = 0,19 m = 19 cm

tinggi kolom udara dalam tabung adalah 19 cm. Jadi tinggi kolom air dalam tabung adalah l – x = 30 – 19 = 11 cm

Soal 6

Nada atas 3 pipa organa terbuka memberikan 5 layangan dengan nada atas 1 pipa organa tertutup (nada pipa organa tertutup lebih rendah). Jika panjang pipa organa terbuka 150 cm, hitung panjang pipa organa tertutup! (v = 340 m/s)

Jawab:

Frekuensi nada atas ke 3 pipa organa terbuka, fB memberi 5 layangan dengan nada atas 1 pipa organa tertutup fT, ini berarti fB – fT = 5. Sekarang kita hitung frekuensi masing-masing pipa.

Pipa organa terbuka: nada atas 3

Dari gambar tampak bahwa, LB = 2λB

v = fBλB
fB = v/λB = 2v/LB

Pipa organa tertutup: Nada atas 1

Dari gambar ditunjukkan bahwa, LT = 3λT/4

v = fTλT
fT = v/λT = 3v/4LT,
fB – fT = 5
2v/LB – 3v/4LT = 5
340 m/s[2/(1,5 m) – 3/4LT] = 5
16LT – 9 = (5/340) 12LT
15,82LT = 9
LT = 0,57 m = 57 cm

Page 2

Tentang Fisika-Ok3 (FO3)

Web ini diperuntukkan untuk semua orang kususnya pada peserta didik SMP dan SMA dan mahasiswa fisika yang membutuhkan variasi sumber belajar. Web ini dapat berfungsi sebagai pelengkap dari buku atau materi fisika, soal-soal fisika dan penyelesaiannya, dan soal latihan fisika untuk ulangan dan Ujian Nasional yang telah disediakan oleh guru/dosen di sekolah/kampus. www.fisika-ok3.com yang berisi tentang konsep ilmu fisika.

Kami berusaha untuk menyajikan sebanyak-banyaknya konsep ilmu fisika bagi pembaca, agar web ini dapat bermanfaat bagi pembaca yang mengunjungi web ini. Ini semua kami lakukan agar FO3 untuk mendapat tempat di hati pembaca, sebagai media pencerah bagi kita semua yang cinta akan ilmu pengetahuan Ilmu fisika. Kami juga berharap, kehadiran web ini akan bisa membantu meningkatkan penguasaan serta pengetahuan tentang ilmu Fisika.

Mari kita terus belajar, membaca, dan menerapakan konsep-konsep fisika yang disajikan dalam www.fisika-ok3.com demi kemajuan bersama, Tuhan memberkati!