Pipa Organa: Contoh Soal dan Pembahasan

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!