Bank Soal Fisika SMA Cepat Rambat dan Gejala Gelombang Bunyi

Diketahui:

Massa relatif hidrogen $M_H$ = 0,00009 g/cm³

Massa relatif propana $M_{C_3H_8}=$ 0,00202 g/cm³

Massa relatif karbon dioksida $M_{CO_2}$ = 0,00198 g/cm³

Massa relatif oksigen $M_{O_2}$ = 0,00143 g/cm³

Massa relatif karbon monoksida $M_{CO_{ }}$ = 0,00130 g/cm³

Ditanya:

Gas yang memiliki cepat rambat bunyi paling besar?

Jawab:

Bunyi merupakan gelombang longitudinal yang dihasilkan dari benda yang bergetar. Dalam perambatannya dari satu tempat ke tempat lain, gelombang bunyi akan membutuhkan waktu.

Untuk membuktikan cepat rambat bunyi akan bernilai lebih besar pada medium gas, kita dapat menggunakan persamaan $v=\sqrt{\frac{\gamma RT}{M}}$ dengan $\gamma$ adalah tetapan Laplace, $R$ adalah tetapan umum gas, $T$ adalah suhu mutlak dan $M$ adalah massa molekul gas.

Kemudian kita lakukan perbandingan untuk mengetahui nilai cepat rambat bunyi yang lebih besar.

$\sqrt{\frac{\gamma RT}{M_H}}:\ \sqrt{\frac{\gamma RT}{M_{C_3H_8}}}:\ \sqrt{\frac{\gamma RT}{M_{CO_2}}}:\ \sqrt{\frac{\gamma RT}{M_{\left(O\right)_2}}}:\ \sqrt{\frac{\gamma RT}{M_{CO}}}$

Karena dengan $\gamma$, $R$, dan $T$ bernilai konstan, maka dapat kita coret pada masing-masing gas. Sehingga persamaan menjadi:

$\sqrt{\frac{1}{M_H}}:\ \sqrt{\frac{1}{M_{C_3H_8}}}:\ \sqrt{\frac{1}{M_{CO_2}}}:\ \sqrt{\frac{1}{M_{\left(O\right)_2}}}:\ \sqrt{\frac{1}{M_{CO}}}$

$\sqrt{\frac{1}{0,00009}}:\ \sqrt{\frac{1}{0,00202}}:\ \sqrt{\frac{1}{0,00198}}:\ \sqrt{\frac{1}{0,00143}}:\ \sqrt{\frac{1}{0,00130}}$

$105,4\ :\ 22,25\ :\ 22,47\ :\ 26,44\ :\ 27,74$

Jadi, cepat rambat bunyi terbesar adalah ketika bunyi merambat pada gas hidrogen.