Kumpulan Soal dan Pembahasan Fisika Kelas X, XI, XII

 

 

 

 

 

 

 

 

Nama                    : Mirna Sari Sinaga NISN                     : 9998179386 Kelas                    : XII IPA_1 B. Studi               : Fisika G. Pembimbing    : Hotma Tarihoran, S.Pd, MM

 

 

 

Soal-Soal dan Pembahasan Kelas X

BAB I

BESARAN DAN SATUAN

 

1.        Besaran-besaran yang merupakan besaran turunan adalah ....

Jawaban : Tekanan, gaya dan berat merupakan besaran turunan.

 

2.        Apa perbedaan Besaran Pokok dan Besaran Turunan!

Jawaban : Besaran Pokok adalah besaran yang satuannya telah ditentukan lebih dahulu berdasarkan kesepatan Sedangkan besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari besaran pokok.

 

3.        Gaya elastis sebuah pegas dinyatakan dengan F = k . Δx, dengan k menyatakan konstanta pegas dan Δx menyatakan pertambahan panjang pegas. Dimensi k adalah...

Jawaban :

4.        Sebuah vektor P mempunyai besar 200 satuan dengan arah membentuk sudut 30 ˚ dengan sumbu X positif. Berapakah besar komponen vektor diatas pada sumbu X dan pada sumbu Y ?

Jawaban :

Diketahui : P = 200 satauan

α = 30˚

Ditanya : Px ..... ?

Penyelesaian :

a. Px = P Cos α b. Py = P Sin α

Px = 200 Cos 30˚ Py = 200 Sin 30˚

Px = 200 . 0,5√3 Py = 200 . 0,5

Px = 100 √3 satuan Py = 100 satuan

 

5.        Apa yang dimaksud dengan satuan intenasional?

Jawaban : Satuan internasional adalah satuan yang di akui penggunanya secara international serta memiliki standar yang sudah baku.

6.        Energi kinetik dinyatakan dengan Ek = ½ . m . v². Dimensi energi kinetik adalah...

Jawaban :

7.        Hasil pengukuran massa dan volume sebuah benda pejal yang dibuat dr kuningan adalah 7620 g dan 910  . tentukan massa jenis kuningan !

Jawaban :

Diketahui : m = 7620 g

                          V = 910

Ditanyakan : massa jenis kuningan

Jawab:  Massa jenis kuningan =

  = 8,37

 

8.        Hasil pengukuran diameter sebuah kelereng dengan menggunakan mikrometer sekrup, ditunjukkan oleh gambar dibawah.

Jawaban :

Panjang yang terbaca pada skala tetap = 4,5 mm

Panjang yang terbaca pada skala nonius = 0,28 mm

Panjang benda = 4,5 mm  + 0,28 mm = 4,78 mm

9.        Cermatilah gambar-gambar dibawah tersebut!

Pada percobaan pengukuran suhu diperoleh hasil 40^OC

Konversikan hasil 40^OC (celcius) percobaan tersebut ke skala Fahreinheit (F)?

Jawaban :

Dengan skala perbandingan:

(F – 32) : C = 9 / 5

F = 9/5 C + 32

F = 9/5(40) + 32

F = 104^OF

 

10.    Persamaan gas ideal memenuhi persamaan dengan P, V, dan T menyatakan tekanan, volume, dan suhu. Dimensi dari konstanta C adalah...

Jawaban :

 

 

 

 

 

BAB II

KINEMATIKA GERAK

 

1.        Grafik kecepatan (v) terhadap waktu (t) berikut ini menginformasikan gerak suatu benda.

Kecepatan rata-rata benda dari awal gerak hingga detik ke 18 adalah....

Jawaban :

 

2.        Sebuah benda bergerak sesuai persamaan berikut

r dalam meter dan t dalam sekon. Tentukan kecepatan benda untuk t = 2 sekon!

Jawaban :

 

3.        Sebuah partikel bermuatan listrik mula-mula bergerak lurus dengan kecepatan 100 m/s. Karena pengaruh gaya listrik, partikel mengalami percepatan yang dinyatakan dengan persamaan a = (2 − 10t) m/s², t adalah waktu lamanya gaya listrik bekerja. Kecepatan partikel setelah gaya bekerja selama 4 sekon adalah....

 

 

 

 

Jawaban :

 

4.        Seorang anak kesekolah naik sepeda dengan lintasan seperti gambar.

Besar perpindahan anak tersebut dari keberangkatannya sampai tiba di sekolah adalah.

Jawaban :

5.        Seorang anak berjalan lurus 1 meter ke barat, kemudian belok ke selatan sejauh 3 meter dan belok lagi ke timur sejauh 5 meter. Perpindahan anak tersebut dari posisi awal adalah...

Jawaban :

 

6.        Jika sebuah pertikel bergerak dengan persamaan posisi r = 5t² + 1, kecepatan rata-rata antara t1 = 2 s dan t2 = 3 s adalah...

Jawaban :

Terlebih dahulu hitung r1 → t1 = 2 s

r1 = 5t² + 1 = 5 (2)² + 1 = 5 . 4 + 1

r1 = 21 m

 Menghitung r2 → t2 = 3 s

r1 = 5t² + 1 = 5 (3)² + 1 = 5 . 9 + 1

r1 = 46 m

 Menghitung perpindahan Δr.

Δr = r2 – r1 = 46 – 21 = 25 m

Menghitung kecepatan rata-rata vr.

 

7.        Benda jatuh bebas adalah benda yang memiliki:

(1) Kecepatan awal nol

(2) Percepatan = percepatan gravitasi

(3) Arah percepatan ke pusat bumi

(4) Besar percepatan tergantung dari massa benda

Pernyataan di atas yang benar adalah

Jawaban : Untuk gerak benda jatuh percepatan tidak dipengaruhi oleh massa benda atau besar percepatan sama untuk semua benda. Jadi pilihan jawabannya adalah (1), (2) dan (3).

 

8.        Sebuah partikel bergerak dengan vektor posisi r = (2t² – t) i – (t³ + t) j dalam satuan SI. Besar kecepatan partikel pada t = 1 s adalah...

Jawaban :

 

9.        Kedudukan sebuah benda titik yang bergerak dalam bidang datar dinyatakan dengan persamaan: r = (5 t² – 2 t) i + 6 t j dengan ketentuan r dalam meter dan t dalam sekon. Nilai percepatan benda pada saat t = 2 sekon adalah...

 

 

 

Jawaban :

 

10.    Jika sebuah pertikel bergerak dengan persamaan posisi r = 5t² + 1, kecepatan rata-rata antara t1 = 2 s dan t2 = 3 s adalah...

Jawaban :

a.       Terlebih dahulu tentukan persamaan posisi r1 (2,4).

r1 = x i + y j = 2 i + 4 j

Ingat!

(2,4) berarti x = 2 dan y = 4.

b.      Persamaan posisi r2 (8,6).

r2 = x i + y j = 8 i + 6 j

c.       Persamaan perpindahan Δr

Δr = r2 – r1 = (8 i + 6 j) – (2 i + 4 j)

Δr = 8 i + 6 j – 2 i – 4 j = 6 i + 2 j

Ingat!
Vektor dapat dijumlahkan jika vektor satuannya sama.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB III

GERAK MELINGKAR

 

1.        Dari soal no. 13 tentukan tegangan tali saat benda berada pada titik terendah!

Jawaban :

 

2.        Sebuah benda tegar berputar dengan kecepatan sudut 10 rad/s. Kecepatan linear suatu titik pada benda berjarak 0,5 m dari sumbu putar adalah...

Jawaban :

Diketahui:
ω = 10 rad/s

r = 0,5 m

Ditanya: v = ...

penyelesaian :

v = ω . r = 10 rad/s . 0,5 m = 5 m/s.

 

3.        Sebuah benda bermassa 1 kg berputar dengan kecepatan sudut 120 rpm. Jika jari-jari putaran benda adalah 2 meter tentukan percepatan sentripetal gerak benda tersebut !

Jawaban :

Data :

ω = 120 rpm = 4π rad/s

r = 2 meter

m = 1 kg

a_sp = …?

a_sp = ^V2/_r = ω² r

a_sp = (4π)² (2) = 32π² m/s²

 

 

 

 

4.        Gambar dibawah memperlihatkan hubungan roda-roda A, B, dan C.

Jari-jari roda A sama dengan jari-jari roda B sebesar R. Jari-jari roda C = ½ R. Bila roda A diputar dengan laju konstan 10 m/s, maka kelajuan linear roda B adalah...

Jawaban :

5.        Sistem roda berjari-jari RA = 2 cm, RB = 4 cm dan RC = 10 cm dihubungkan seperti gambar.

Roda B diputar 60 putaran permenit, maka laju linear roda C adalah...

Jawaban :

Diketahui
RA = 2 cm

RB = 4 cm

RC = 10 cm

fB = 60 putaran permenit = 1 Hz

Ditanya: vC =...

Penyelesaian :

vC = vA = vB

vC = vB = ωB . RB = 2π . fB . RB

vC = 2π . 1 Hz . 4 cm = 8π cm/s

6.        Gaya sentripetal yang bekerja pada sebuah benda bermassa 1 kg yang sedang bergerak melingkar beraturan dengan jari-jari lintasan sebesar 2 m dan kecepatan 3 m/s adalah….?

Jawaban :

m = 1 kg

r = 2 meter

V = 3 m/s

F_sp = ….?

F_sp = m ( ^V2/_r )

F_sp = (1)( ³²/₂ ) = 4,5 N

 

7.        Seorang anak bermassa 60 kg menaiki lift di sebuah gedung mall. Jika lift bergerak dengan kecepatan tetap 1 m/s ke atas, maka berapa besar  gaya desak kaki anak pada lantai lift…?

Jawaban :

Lift bergerak dengan kecepatan tetap 1 m/s ke atas

Kecepatan tetap berarti percepatannya sama dengan nol, a = 0, sehingga jumlah gaya juga sama dengan nol

Σ F = 0

N − w = 0

N = w

N = mg = 60(10) = 600 Newton

 

8.        Tiga buah benda dihubungkan dengan tali dan katrol - katrol licin seperti gambar berikut! m₁ = 1 kg, m₂ = 2 kg dan m₃ = 3 kg, 

Tentukan percepatan benda pertama, kedua dan ketiga

 

 

 

 

 

Jawaban :

Tinjau benda pertama

 
Tinjau benda kedua

 
Tinjau benda ketiga

Hubungan percepatan ketiga benda:

Dari persamaan III dan IV

Dari persamaan I dan II

Dari persamaan V dan VI

Dari persamaan II dan VII

 

9.        Perhatikan gambar berikut ini, benda bermassa 5 kg ditarik gaya F = 10 N dengan arah 60^o terhadap arah horizontal!

Tentukan :

Percepatan gerak benda

Jawaban :

Percepatan gerak benda

Dari gaya-gaya dengan arah horizontal :

 

 

10.    Sebuah benda bermassa 200 gram di ikat dengan tali ringan kemudian diputar secara horizontal dengan kecepatan sudut tetap 5 rad/s seperti gambar berikut. jika panjang tali l = 60 cm, maka besar gaya sentripeal yang bekerja pada benda adalah...

Jawaban :

 

 

 

 

BAB IV

DINAMIKA GERAK

 

1.        Sebuah mobil truk yang massanya 10.000 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Mobil direm dan dalam waktu 20 sekon mobil tersebut berhenti. Gaya rem yang bekerja pada mobil tersebut hingga berhenti adalah...

Jawaban :

 

2.        Apabila sistem pada gambar dalam keadaan seimbang, maka besar T1 dan T2 adalah...

Jawaban :

3.        Sebuah sistem terdiri dari balok A dan B seperti gambar.

Jika gaya F = 10 N, massa balok A 2 kg dan massa balok B 3 kg serta permukaan lantai licin maka percepatan sistem adalah...

Jawaban :

4.        Dua benda m1 = 2 kg dan m² = 3 kg terletak pada bidang datar yang licin. Kedua benda dihubungkan dengan tali kemudian ditarik dengan gaya F = 10 √3 N seperti gambar di bawah.

Besar tegangan tali T antara kedua benda adalah..

Jawaban :

5.        Dari gambar berikut balok A mempunyai massa 2 kg dan balok B mempunyai massa 1 kg.

Jika gaya gesekan antara benda A dengan permukaan bidang 2,5 N dan gaya gesekan antara tali dengan katrol diabaikan, maka percepatan kedua benda adalah...

Jawaban :

6.        Apa yang dimaksud dengan Dinamika Gerak ….

Jawaban : ilmu yang mempelajari bagaimana gerak dapat terjadi tanpa memperdulikan penyebab terjadinya gerak tersebut.

7.        Sebutkan bunyi Hukum Newton I, II, III ….

Jawaban :

8.        Dua benda A dan B masing-masing bermassa 2 kg dan 6 kg diikat dengan tali melalui sebuah katrol yang licin seperti gambar.

Mula-mula benda B ditahan kemudian dilepaskan. Jika g = 10 m/s2 maka tegangan tali yang menghubungkan kedua benda adalah...

Jawaban :

Hitung terlebih dahulu percepatan kedua benda

Menghitung tegangan tali

T = wB - mB . a = 60 N - 6 kg . 5 m/s2 = 30 N

 

9.        Sewaktu berada didalam lift yang diam, berat sandi adalah 500 N. Sewaktu lift dipercepat keatas tegangan tali menjadi 750 N. Jika g = 10 m/s2 maka percepatan lift adalah...

Jawaban :

Untuk lift yang bergerak ke atas berlakuT - w = m . a

750 N - 500 N = 50 kg . a

250 N = 50 kg . a

a = 250 N / 50 kg = 5 m/s2

 

10.    Perhatikan gambar!

Sebuah balok mula-mula diam lalu ditarik dengan gaya F ke atas sejajar bidang miring. Massa balok 8 kg, koefisien gesekan 0,5 dan θ = 45^o. Agar balok tepat akan bergerak ke atas, gaya F harus sama dengan...

Jawaban :

Diketahui:
m = 8 kg

µ = 0,5

θ = 45 derajat

a = 0 (tepat akan bergerak)

Ditanya: F = ...

F – w sin θ – fg = m . a

F – m . g sin θ – µ . N = m . 0

F – m.g sin θ – µ . w cos θ = 0

Ingat!
N = w cos θ. Ini adalah besar gaya normal benda yang diletakkan pada bidang miring.

F = m .g sin θ + m .g cos θ

F = 8 kg.10 m/s2.sin 45 + 8 kg.10 m/s2 cos 45

F = 80 N . ½ √2 + 80 N . ½ √2

F = 40 √2 N + 40 √2 N = 80 √2 N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB V

OPTIKA GEOMETRIS

 

1.        Seberkas sinar mengenai system optic yang terdiri atas dua cermin datar yang saling tegak lurus. Setelah berkas sinar mengalami pemantulan dua kali maka arah berkas sinar ……

Jawaban : Sejajar dan berlawanan dengan arah sinar datang

2.        Apakah Perbedaan antara Pemantulan Teratur dan Pemantulan Baur?

Jawaban :

 

3.        Sebutkan tiga sinar istimewa pada cermin cembung ….

Jawaban :      

1)      Sinar datang sejajar sumbu utama cermin di pantulkan seakan-akan datang dari titik fokus F.

2)      Sinar datang menuju ke titik fokus F di pantulkan sejajar sumbu utama.

3)      Sinar datang menuju ke titik pusat lengkung M di pantulkan kembali seakan-akan datang dari titik pusat lengkung tersebut

 

4.        Mengapa cermin digunakan sebagai pengganti lensa objektif ?

Jawaban :

1)      Cermin lebih mudah dibuat dan murah daripada lensa

2)      Cermin tidak mengalami aberasi kromatik (penguraian warna) seperti lensa

3)      Cermin lebih ringan daripada lensa yang berukuran sama sehingga lebih mudah digantung.

 

 

 

5.        Tuliskan pengertian lup atau kaca pembesar…?

Jawaban :

Lup atau kaca pembesar merupakan alat optik yang dibuat untuk melihat benda-benda berukuran kecil (umumnya tulisan kecil atau simbol). Lup terdiri dari sebuah lensa cembung. kaca pembesar (lup) Perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lup dapat dibedakan menjadi dua yaitu perbesaran saat mata berakomodasi maksimum dan perbesaran saat mata tidak berakomodasi.

 

6.        Suatu batang logam yang terbuat dari aluminium panjangnya 2 m  pada suhu 30 °C. Bila koefisien muai panjang aluminium 25 x 10^–6 /°C.Berapakah pertambahan panjang batang aluminium tersebut bila suhunya dinaikkan  menjadi 50 °C.

Jawaban ;

Δl = l_o . α . Δt

  = 2 . ( 25 x 10 ^-6 ) . (50 – 30 )

  = 10 ^-3 m

Δl = 0,1 cm

 

7.        Sebuah balok kuningan mempunyai panjang 5 m, tinggi 2 m, dan lebar 1 m pada suhu 20 °C. Jika kalor jenis kuningan 1,8 . 10^-5 /K, tentukan volume kuningan pada suhu 120 °C !

Jawaban :

V_t =V_o (1+ g.∆t)

V_t =(5 x 2 x 1) (1+3.x1,8.10^-5.(120 – 20 )

V_t =10,054 m³

 

8.        Suatu gas mula-mula volumenya V, berapa besarkah suhu harus dinaikkan supaya volumenya menjadi 2 kali volume mula-mula, dengan tekanan tetap.

Jawaban :

Penyelesaian:

Diketahui :

V_o = V dan V_t = 2V

            Ditanya : Dt ....?

Penyelesaian :

                        V_t = V_o ( 1 + 1/ 273 Δt )

                        2V = V ( 1+ 1/ 273 Δt )

                        2   = ( 1 + 1/ 273 Δt )

                        1 = 1/ 273 Δt

                        Δt= 273 °C

 

9.        Benda diletakkan di depan cermin cekung yang memiliki jari-jari kelengkungan 20 cm. Jika benda terletak 80 cm di depan cermin, bayangan benda yang terbentuk bersifat ….

Jawaban :

Diketahui:

Ditanyakan: sifat bayangan

Penyelesaian :

Jarak bayangan yang dihasilkan:

 

10.    Sebutkan jenis-jenis dari lensa ….

Jawaban :

1)      Lensa cembung (konveks) memiliki bagian tengah lebih tebal daripada bagian tepinya. Bersifat mengumpul (konvergen).

2)      Lensa cekung (konkaf) memiliki bagian tengah lebih tipis daripada bagian tepinya bersifat memancar (divergen).

 

 

 

 

 

 

 

BAB VI

SUHU DAN KALOR

 

1.        Suhu sebuah benda jika diukur menggunakan termometer celsius akan bernilai 45. Berapa nilai yang ditunjukkan oleh termometer Reamur, Fahrenheit dan kelvin ?

Jawaban :

Diketahui
T = 5⁰C

Ditanya

a.       T⁰R . . . . ?

b.      T⁰F. . . . ?

c.       T K . . . . ?

Penyelesaian :

a.       T⁰C = 4/5 (T) ⁰R

        = 4/5 (45) ⁰R

        = 36⁰R

b.      T⁰C = (9/5 x T) + 32 ⁰F

       = (9/5 X 45) + 32 ⁰F

   = 113 ⁰F

c.       45⁰C = 318 K

 

2.        Tentukan banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 500gram es yang bersuhu - 12⁰C menjadi - 2⁰C. Nyatakan dalam satuan joule jika diketahui kalor jenis es 0.5 kalori/gr⁰C !

Jawaban :

Diketahui :

m = 500 gram

c = 0.5 kal/gr⁰C

ΔT = -2 ⁰C – (-12⁰C) = 10⁰C

Ditanya :

Q . . . ?

Penyelesaian :

Q = m.c.ΔT

Q = (500).(0.5).(10)

Q = 2500 kalori

Ingat1 kalori = 4.2 joule maka,

2500 (4.2) = 10.500 Joule

 

3.        Diketahui massa sebuah aluminum 500 gram bersuhu 10⁰C. Aluminium kemudian menyerap kalor sebesar 1.5kilojoule sehingga suhunya naik menjadi 20⁰C.
Berapa kalor jenis aluminium tersebut ?

Jawaban :

Diketahui :

m = 500 gram = 0.5 kg

Q = 1.5 kj = 1500 J

ΔT = 20⁰C - 10⁰C = 10⁰C

Ditanya :

c . . . ?

Penyelesaian :

c = Q / m.ΔT

c = 1500 J / (0.5 kg.10⁰C)

c = 300 J/kg⁰C

 

4.        Tuliskan keuntungan dan kerugian menggunakan termometer raksa…?

Jawaban :

Keuntungan:

a.        Raksa mudah dilihat karna mengkilat.

b.      Volume raksa berubah secara teratur ketika terjadi perubahan suhu.

c.       Raksa tidak membasahi kaca ketika memuai atau menyusut.

d.      Jangkauan suhu raksa cukup lebar dan sesuai untuk pekerjaan-pekerjaan laboratorium (-40^o C sampai dengan 350^o C)

e.       raksa dapat panas secara merata sehingga menunjukkan suhu dengan cepat dan tepat

Kerugian :

a.       raksa mahal.

b.      Raksa tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah ( seperti dikutub utara dan selatan)

c.       Raksa termasuk zat berbahaya sehingga ketika pecah akan membahayakan kulit.

5.        Panas sebesar 12 kj diberikan pada pada sepotong logam bermassa 2500 gram yang memiliki suhu 30^oC. Jika kalor jenis logam adalah 0,2 kalori/gr^oC, tentukan suhu akhir logam

Jawaban :

Data :

Q = 12 kilojoule = 12000 joule

m = 2500 gram = 2,5 kg

T₁ = 30^oC

c = 0,2 kal/gr^oC = 0,2 x 4200 joule/kg ^oC = 840 joule/kg ^oC

 T₂ =...?

Q = mcΔT

12000 = (2,5)(840)ΔT

ΔT = ¹²⁰⁰⁰/₂₁₀₀ = 5,71 ^oC

T₂ = T₁ + ΔT = 30 + 5,71 = 35,71 ^oC

 

6.        500 gram es bersuhu 0^oC hendak dicairkan hingga keseluruhan es menjadi air yang bersuhu 0^oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g^oC, dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam kilokalori!

Jawaban :

Data yang diperlukan:

m = 500 gram

L = 80 kalori/gr

Q = ....?

Penyelesaian :

Q = mL

Q = (500)(80) = 40000 kalori = 40 kkal

 

7.        Apa yang dimaksud dengan suhu ….

Jawaban : Suhu atau temperatur benda adalah besaran yang menyatakan derajat panas suatu benda.

 

8.        Berapa kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 kg air yang bersuhu 20⁰C menjadi 100⁰C jika diketahui kalor jenis air 1000 J/kg⁰C ?

 

 

 

Jawaban :

Diketahui :

m = 1 kg

c = 1000 J/kg⁰C

ΔT = 100⁰C - 20⁰C = 80⁰C

Ditanya :

Q . . . ?

Penyelesaian :

Q = m. c ΔT

Q = 1. 1000. 80

Q = 80.000 J

 

9.        Sebuah benda bersuhu 5⁰C menyerap kalor sebesar 1500 joule sehingga suhunya naik menjadi 32⁰C. Tentukan kapasitas kalor benda tersebut !

Jawaban :

Diketahui :

Q = 1500 J

ΔT = 32⁰C – 5 ⁰C = 27⁰C = 300K

Ditanya :

C . . . ?

Penyelesaian :

C = Q / ΔT

C = 1500J / 300K

C = 5J/K

 

10.    Sebutkan 3 cara Perpindahan kalor yang dapat dilakukan .....

Jawaban :

a.       Konduksi

b.      Konveksi

c.       Radiasi

 

 

 

 

 

 

BAB VII

LISTRIK DINAMIS

 

1.        Sebuah lampu memiliki hambatan 400 ohm dipasang pada tegangan 220 volt. Berapakah kuat arus yang mengalir pada lampu tersebut?

Jawaban :

Diket:
R = 400 Ω

V = 220 V

I =. . . ?

Penyelesaian :

                  

 

2.        Sebuah lampu memiliki spesifikasi 18 watt, 150 Volt. Lampu dipasang pada tegangan 150 volt.

Tentukan:
a) Energi yang digunakan lampu selama pemakaian 12 jam

b) Hambatan lampu

c) Kuat arus yang mengalir pada lampu

Jawaban :

Data lampu:

Daya P = 18 watt

Tegangan V = 150 voltt

Waktu t = 12 jam = 12 x 3600 sekon = 43200 s

a)      Energi yang digunakan lampu selama pemakaian 12 jam

Dari rumus energi listrik jika telah diketahui dayanya (P) dan waktu (t)

W = Pt

W = 18 watt x 432000 s = 777600 joule = 777,6 kilojoule

b)      Hambatan lampu

Dari spesifikasi pada lampu dan rumus hambatan hubungannya dengan daya listrik:

Sehingga hambatan lampu adalah

c)      Kuat arus yang mengalir pada lampu:

I = V/R

I = 150/1250

I = 0,12 ampere

3.        Solder listrik digunakan pada tegangan 200 volt mengalirkan arus listrik sebesar 0,25 A. Tentukan energi yang digunakan solder listrik dalam 5 menit!

Jawaban :

W = Vit

W = 200 (0,25) (5×60) = 15 000 joule

4.        Rangkaian sederhana 3 hambatan identik R seperti gambar.

Jika titik A dan C diberi beda potensial 120 volt, maka potensial VAB adalah....

Jawaban :

 

5.        Perhatikan rangkaian listrik berikut!

Besarnya daya disipasi pada hambatan 6 Ω adalah....

 

 

Jawaban :

Menentukan arus rangkaian dulu, diawali dari hambatan total:

 

6.        Apa yang dimaksud dengan listrik DC dan AC?

Jawaban :

1)      arus dc adalah arus listrik yang arahnya selalu mengalir dalam satu arah.

2)      arus ac adalah arus listrik yang arahnya senantiasa berbalik arah secara teratur (periodik)

7.        Apa yang dimaksud dengan Energi Listrik?

Jawaban : Energi listrik adalah energi yang disebabkan oleh mengalirnya muatan listrik dalam suatu rangkaian listrik tertutup.

8.        Coba sebutkan bunyi Hukum Kirchoff 1 dan Kirchoff 2?

Jawaban :

Menurut Hukum Kirchoff 1,”jumlah arus yang masuk pada suatu titik percabangan sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik percabangan itu.

Hukum Kirchoff 2 mengatakan bahwa : Pada suatu rangkaian tertutup jumlah aljabar ggl (E) sama dengan jmumlah aljabar penurunan potensial listriknya.

9.        Sebuah alat pemanas air dengan daya P dipasang pada tegangan V memerlukan waktu 10 menit untuk menaikkan suhu air dari 10°C menjadi 50°C. Jika dua buah pemanas yang sama disusun paralel, tentukan waktu yang diperlukan untuk menaikkan suhu air pada jumlah dan selisih suhu yang sama!

Jawaban :

Susunan Paralel, daya total seperti contoh di atas menjadi dua kali semula atau 2P, sehingga waktu yang diperlukan menjadi setengahnya saja

t = 5 menit

10.    Untuk mengetahui nilai hambatan (R) suatu kawat kumparan digunakan rangkaian seperti gambar. Nilai hambatan R adalah....

Jawaban :

Diketahui:
Batas ukur Voltmeter = 10 V

Batas skala Voltmeter = 5 V

Angka pada jarum Voltmeter = 3 V

Batas ukur Amperemeter = 5 A

Batas skala Amperemeter = 5 A

Angka pada jarum Amperemeter = 1,5 A

Ditanya: R

Penyelesaian :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB VIII

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

 

1.        Sebuah gelombang elektromagnetik merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan 3 × 10⁸ m/s. Jika panjang gelombangnya 30 m, maka tentukan frekuensi gelombang tersebut?

Jawaban :

2.        Gelombang elektromagnetik dengan periode 10^-15 sekon (cepat rambat dalam ruang hampa 3,0 × 10⁸ m/s) merupakan ….

Jawaban :

Diketahui: T = 10^–15 s

v = 3 × 10⁸ m/s

Ditanyakan: Jenis spektrum gelombang elektromagnetik

Penyelesaian :

f = 1/T = 1 / 10^-15 = 10¹⁵ Hz

Gelombang elektromagnetik yang berfrekuensi (f = 1015) termasuk cahaya tampak.

 

3.        Kecepatan merambatnya gelombang transversal pada dawai:

(1) Berbanding lurus dengan akar gaya tegang dawai.

(2) Berbanding terbalik dengan akar massa persatuan panjang dawai.

(3) Berbanding terbalik dengan akar panjang dawai.

(4) Berbanding terbalik dengan akar panjang gelombangnya.

Yang benar adalah ….

Jawaban: (1) dan (2)

 

 

4.        Sebutkan sifat-sifat gelombang elektromagnetik!

Jawaban : dapat merambat dalam ruang hampa, merupakan gelombang transversal, merambat dalam arah lurus (tak terpengaruh medan listrik dan medan magnetik) serta dapat mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi, dan polarisasi.

 

5.        Gelombang radio dihasilkan oleh?

Jawaban: muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar.

 

6.        Sebuah pemancar radio bekerja pada daerah frekuensi 600 kHz dan 90 MHz. Berapa panjang gelombang siaran yang diterima pesawat radio?

Jawaban :

7.        Urutan spektrum gelombang elektromagnetik mulai dari frekuensi terbesar adalah...

Jawaban : Urutan gelombang elektromagnetik dari frekuensi terbesar: sinar gamma - sinar x - ultraviolet - cahaya tampak - inframerah - gelombang mikro - gelombang radio dan TV.

 

8.        Urutan gelombang elektromagnetik mulai dari frekuensi kecil ke frekuensi yang besar adalah....

Jawaban : infra merah, ultra ungu, sinar x, sinar γ

 

9.        Sebutkan pengertian dari gelombang elektromagnetik…

Jawaban: gelombang elektromagnetik adalah suatu bentuk energi, umumnya dihasilkan oleh electron-elektron yang bergetar.

 

10.    Sebuah gelombang merambat dengan kecepatan 340 m/s. Jika frekuensi gelombang adalah 50 Hz, tentukan panjang gelombangnya!

Jawaban :

Diket :

ν = 340 m/s

f = 50 Hz

λ = ...........

λ = ν / f

λ = 340 / 50

λ = 6,8 meter

 

 

 

 

Soal-Soal dan Pembahasan Kelas XI

BAB I

PERSAMAAN GERAK

1.        Grafik kecepatan (v) terhadap waktu (t) berikut ini menginformasikan gerak suatu benda.

Kecepatan rata-rata benda dari awal gerak hingga detik ke 18 adalah....
Jawaban :

2.        Gerak sebuah benda yang melakukan GLB diwakili oleh grafik s - t di bawah. Berdasarkan grafik tersebut, hitunglah jarak yang ditempuh oleh benda itu dalam waktu:

a.       3 s

b.      10 s

Jawaban :

Diketahui:
so = 2 m

 v = 4 m/s

Ditanya:
a. Jarak yang ditempuh benda pada saat t = 3 s.

b. Jarak yang ditempuh benda pada saat t = 10 s.

Penyelesaian :

a.		s (t) s (3s)		= so + v.t = 2 + 4 x 3 = 14 m
b.		s (t) s (10s)		= so + v.t = 2 + 4 x 10 = 42 m

 

3.        Apa pengertian dari gerak melingkar berubah beraturan?

Jawaban : gerak melingkar berubah beraturan adalah gerak suatu benda dengan bentuk lintasan melingkar dan besar percepatan sudut/anguler (α) konstan.

4.        Sebuah roda dengan jari-jari 20 cm, berputar pada sumbunya dengan kelajuan 6.000/Π rpm. Tentukan: (a). kelajuan sudut, frekuensi, dan periodenya, (b). kelajuan linear sebuah titik atau dop pada roda dan panjang lintasan titik yang ditempuh selama 10 s. (c) jumlah putaran dalam 10 s.

Jawaban :

diketahui : r = 20 cm = 0,2 m ; ω = 6.000/Π rpm = 100/Π rps = 200 rad/s

penyelesaian :

a)      Frekuensi f = ω / 2Π = (200 rad/s)/2Π = 100/Π Hz

b)      Kelajuan linear pada titik luar

v = ω . r = (200 rad/s). (0,2 m) = 40 m/s

c)      Jumlah putaran selama 10 s.

Sudut yang ditempuh selama 10 s adalah Ø = ω . t = 2.000 rad

1 putaran = 2Π rad sehingga jumlah putaran (n) adalah n = 2.000 rad/2Π =(1000/Π ) putaran.

5.        Misalkan kita diberitahukan bahwa percepatan (a) sebuah partikel bergerak dengan laju v seragam dalam lingkaran jari-jari r adalah sebanding dengan perpangkatan r, ditulis rⁿ, dan sebanding dengan perpangkatan v, ditulis v^m.

a)      Tentukan nilai n dan m dan menulis bentuk paling sederhana dari persamaan untuk percepatan.

b)      Tuliskan persamaan dan dimensi percepatan (a)

Jawaban :

a)      agar a (percepatan) memiliki satuan m/s2 maka m = 2, n =1
a = V2/r

b)      a = V2/r; a = (m/s)2/m = (L/T)2/L = L2/T2/L = L/T2

6.        Posisi vector partikel bervariasi dalam waktu sesuai dengan = (3.00i+6.00t²j)m.

a)      Carilah persamaan untuk kecepatan dan percepatan sebagai fungsi waktu

b)      Tentukan posisi dan kecepatan partikel pada t= 1.00 s

 

 

 

Jawaban :

a)      v = dr/dt = d(3.00 I + 6.00t2 j)/dt = (0 + 26.00 t j) = 12t j
a = dv/dt = d(12t j)/dt = 12 j

b)      r(1) = 3.00 i + 6.00 (1)2 j

       = (3.00 I + 6.00 j) m

V(1) = 12 (1) j = 12 j m/s

7.        Kecepatan benda Q dinyatakan dengan v  = (8t + 2) i + 2 j dalam satuan m/s. Tentukan percepatan benda diatas !

Diketahui :           v  = (8t + 2) i + 2 j

Ditanyakan :           a = ...... ?

Jawaban :

 

8.        Apa yang dimaksud dengan persamaan gerak ….

Jawaban : persamaan gerak adalah suatu model yang menjelaskan secara matematis, proses suatu benda/ttk materi bergerak dari titik awal/ttk nol, ke posisi/koordinat yg lain.

 

9.        Apa pengertian gerak parabola jelaskan….!

Jawaban :

Gerak parabola merupakan gerak dua dimensi suatu benda yang bergerak membentuk sudut tertentu (sudut elevasi) dengan sumbu x atau y.

 

10.    Sebuah benda bergerak lurus dengan persamaan kecepatan :

Jika posisi benda mula-mula di pusat koordinat, maka perpindahan benda selama 3 sekon adalah...

Jawaban :

Jika diketahui persamaan kecepatan, untuk mencari persamaan posisi integralkan persamaan kecepatan tersebut terlebih dahulu, di pusat koordinat artinya posisi awalnya diisi angka nol (x_o = 0 meter).

Masukkan waktu yang diminta

Masih dalam bentuk i dan j, cari besarnya (modulusnya) dan perpindahannya

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB II

GAYA GESEKAN

 

1.        Seorang pemain ski meluncur dari keadaan diam pada bidang miring dengan kemiringan 37° (sin 37°

= 0,6). Dengan menganggap koefisien gesekan kinetik 0,10 hitung:

a)      Percepatan pemain ski

b)      Kelajuan pemain ski ketika bergerak selama 6 s

Jawaban :

Komponen gaya berat:

W_x = w . sin θ = m . g sin θ

W_y = w . cos θ = m . g cos θ

Pada sumbu Y orang tidak bergerak, sehingga berlaku hukum Newton I:

∑ F_y = 0 → + N = w_y = m . g cos θ

Pada sumbu X, orang bergerak ke bawah dengan percepatan a sehingga berlaku hukum Newton II:

∑ F_x = m . a → wx – fk = m . a → m . g sin θ - μ_k . m . g cos θ = m . a

Semua ruas dibagi m:

a = g sin θ - μ_k . m . g cos θ = 5,2 m/s²

Gunakan Rumus GLBB:

v_t = v₀ + a . t = 0 + (5,2)(6) = 31,2 m/s

 

2.        Besar gaya gesekan yang bekerja pada benda yang bergerak pada bidang miring kasar jika gaya gesekan udara diabaikan tergantung pada

1)      Berat benda

2)      Sudut miring bidang terhadap horizontal

3)      Kekasaran permukaan bidang

4)      Kecepatan gerak benda

Pernyataan yang benar adalah...

Jawaban : 1, 2, dan 3

 

 

3.        Apa yang dimaksud dengan gaya gesekan.!

Jawaban : gaya sentuh yang muncul jika permukaan dua zat padat bersentuhan secara fisik, dimana arah gaya gesekan sejajar dengan permukaan bidang dan selalu berlawanan dengan arah gerak relatif antara ke dua benda tersebut. 

4.        Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis dari gaya gesekan!

Jawaban :

1)      Gaya gesek statis adalah gesekan antara dua benda padat yang tidak bergerak relatif satu sama lainnya. Seperti contoh, gesekan statis dapat mencegah benda meluncur ke bawah pada bidang miring.

2)      Gaya gesek kinetis (atau dinamis) terjadi ketika dua benda bergerak relatif satu sama lainnya dan saling bergesekan.

5.        Sebuah perusahaan ekspedisi barang, baru saja menurunkan sebuah peti 500 N dari truknya. Seorang pegawainya mengikatkan tali pada peti itu dan kemudian menyeret peti itu. Untuk menarik peti dari keadaan diam sampai tepat akan bergerak diperlukan gaya tarik horizontal 230 N. Begitu peti bergerak, dia hanya memerlukan gaya 200 N. Berapa koefisien gesekan statik dan kinetik antara permukaan peti dan jalan?

Jawaban :

Berat balok → N = w = 500 N

Peti tepat akan bergerak :

∑ F_x = 0 → P – f_{s maks} = 0 → f_{s maks} = p = 230 N

Peti bergerak :

∑ F_x = 0 → P – f_k = 0 → f_k = p = 230 N

Koefisien gesekan statik:

μ_s = 230/500 = 0,46

Koefisien gesekan kinetik:

μ_k = 200/500 = 0,40

 

 

 

6.        Balok bermassa 1 kg sedang diam di atas permukaan bidang datar kasar. Koefisien gesek statis adalah 0,4  dan percepatan gravitasi 10 m/s². Tentukan (a) besar gaya gesek statis (b) besar gaya tarik F minimum agar balok mulai bergerak!

Jawaban :

Pembahasan

Diketahui :

Ditanya :

(a) Besar gaya gesek statis (b) besar gaya tarik (F) minimum

Penyelesaian :

(a) Besar gaya gesek statis (f_s)

7.        Massa balok adalah 4 kg, percepatan gravitasi adalah 10 m/s². Koefisien gesek statis dan kinetis adalah 0,4 dan 0,2. Jika besar gaya F adalah 40 Newton, apakah balok diam atau bergerak ? Jika balok bergerak, tentukan (a) resultan gaya yang mempercepat balok (b) besar dan arah percepatan balok!

 

 

Jawaban :

Diketahui :

Massa (m) = 4 kg

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²

Koefisien gesek statis = 0,4

Koefisien gesek statis = 0,2

Berat balok (w) = m g = (4)(10) = 40 Newton

w_x = w sin 30^o = (40)(0,5) = 20 Newton

w_y = w cos 30^o = (40)(0,5√3) = 20√3 Newton

Gaya normal (N) = w_y = 20√3 Newton

Gaya gesek statis (f_s) = (0,4)(20√3) = 8√3 Newton

Gaya gesek kinetis (f_k) = (0,2)(20√3) = 4√3 Newton

F = 40 Newton

Ditanya : apakah balok diam atau bergerak ? jika bergerak, tentukan resultan gaya yang mempercepat balok dan percepatan balok!

Penyelesaian :

Balok bergerak ke bawah jika F < w_x + f_s. Balok bergerak ke atas jika F > w_x + f_s. F = 40 Newton, w_x = 20 Newton dan f_s = 8√3 = 13,6 Newton  maka disimpulkan balok bergerak ke atas karena F lebih besar dari w_x + f_s.

a)      resultan gaya yang mempercepat balok

Ketika balok bergerak, gaya gesek yang bekerja pada balok adalah gaya gesek kinetis (f_k).

b)      besar dan arah percepatan balok

8.        Sebuah benda yang massanya 50 kg berada pada bidang datar. Pada benda, gaya yang bekerja 200 N mendatar. Berapa percepatan pada benda itu jika

a)      bidang licin;

b)      bidang kasar dengan koefisien gesek = 0,3 (g = 10 m/s2)?

 

 

Jawaban :

Diketahui:
m = 50 kg

μ = 0,3

F = 200 N

g = 10 m/s2

Ditanya:

a)      percepatan benda jika bidang licin = ...?

b)      percepatan benda jika bidang kasar (μ = 0,3) = ...?

Penyelesaian :

a)      Bidang licin

F = m a

maka a = F/m

                  = 200/50

                  = 4 m/s

Jadi, percepatan jika bidang licin = 4 m/s2.

b)      Bidang kasar (μ = 0,3)

N = w

    = mg

    = 50 x 10 = 500 N

Fgesek = μ N

            = 0,3 x 500

            = 150 N

Ftotal  = F – Fgesek

           = 200 – 150

           = 50 N

a = Ttotal/m

   = 50/50

   = 1 m/s

Jadi, percepatan jika bidang kasar = 1 m/s2.

9.        Coba sebutkan keuntungan dari gaya gesekan dalam kehidupan sehari-hari?

Jawaban :

a.       Permukaan ban mobil dan ban sepeda motor dibuat tidak rata supaya dapat mencengkeram permukaan jalan.

b.      Bagian bawah sepatu dan sandal dibuat dari bahan karet dan sejenisnya. Bentuknya dibuat tidak rata agar dapat menahan pemakainya agar tidak terpeleset.

 

10.    Sebutkan isi dari Hukum Gesekan Amontons-Coulomb ….

Jawaban :

1)      Gaya gesekan pada permukaan yang bersentuhan berbanding lurus dengan gaya tegak lurus pada permukaan tersebut. 

2)      Gaya gesekan tidak bergantung pada luas proyeksi permukaan yang bersentuhan 

3)      Gaya gesekan tidak berhubungan dengan kecepatan sliding permukaan. 

4)      Gaya gesekan statis lebih besar daripada gaya gesekan dinamis

 

c.        

BAB III

GRATIVASI

 

1.        Sebutkan bunyi hukum kepler I, II, dan III ….

Jawaban :

Hukum I Kepler

Lintasan setiap planet ketika mengelilingi matahari berbentuk elips, di mana matahari terletak pada salah satu fokusnya.

Hukum II Kepler

Luas daerah yang disapu oleh garis antara matahari dengan planet adalah sama untuk setiap periode waktu yang sama.

Hukum III Kepler

Kuadrat waktu yang diperlukan oleh planet untuk menyelesaikan satu kali orbit sebanding dengan pangkat tiga jarak rata-rata planet-planet tersebut dari matahari.

2.        Tuliskan pengertian energi pontensial dan beri contohnya….!

Jawaban : Energi potensial merupakan energi yang dihubungkan dengan gaya-gaya yang bergantung pada posisi atau wujud benda dan lingkungannya. contoh energi potensial Karet ketapel yang kita regangkan memiliki energi potensial.

 

3.        Apa pengertian dari gravitasi?

Jawaban : Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta. 

 

4.        Dua benda masing-masing bermassa 6 kg dan 3 kg berjarak 30 cm. Maka besar gaya tarik-menarik antara kedua benda tersebut adalah (G = 6,67 x 10 ^–11 Nm²/kg²) ....

Jawaban :

m1 = 6 kg     m2 = 3 kg       R = 30 cm = 3 x 10^–1 m

 

 

5.        Dua buah benda m1 dan m2 masing – masing 4 kg dan 9 kg berada pada jarak 5 cm. Benda m3 = 1 kg diletakkan diantara keduanya. Jika gaya gravitasi yang dialami oleh m3 = 0, maka letak m3 dari m1 berada pada jarak ......

Jawaban :

Langkah pertama yaitu menentukan arah gaya yang terjadi pada m3

 

6.        Dua planet A dan B mengorbit matahari. Perbandingan antara jarak planet A dengan planet B ke matahari RA : RB = 1 : 4. Apabila periode planet A mengelilingi matahari adalah 88 hari, maka periode planet B adalah...

Jawaban :

7.        Planet A dan B masing-masing berjarak rata-rata sebesar P dan Q terhadap matahari. Planet A mengitari dengan periode T. Jika P = 4 Q, maka B mengitari matahari dengan periode...

Jawaban :

 

8.        Perbandingan kuat medan gravitasi bumi untuk dua benda, yang satu dipermukaan bumi dan satu lagi di ketinggian yang berjarak ½ R dari permukaan bumi (R = jari-jari bumi) adalah...

Jawaban :

 

 

 

9.        Benda A dan C terpisah sejauh 1 meter. 

Tentukan posisi benda B agar gaya gravitasi pada benda B sama dengan nol! 

Jawaban :

Agar nol maka F_BA dan F_BC harus berlawanan arah dan besarnya sama. Posisi yang mungkin adalah jika B diletakkan diantara benda A dan benda C. Misalkan jaraknya sebesar x dari benda A, sehingga jaraknya dari benda C adalah (1−x) 

Posisi B adalah ¹/₃ meter dari A atau ²/₃ meter dari B

 

10.    Gaya gravitasi diabaikan dalam tinjauan partikel-partikel elementer karena . . . . .

Jawaban : gaya gravitasinya sangat lemah

 

BAB IV

ELASTISITAS

 

1.        Apa pengertian dari elastisitas itu…

Jawaban : Elastisitas (elasticity) adalah kemampuan (ability) dari benda padat untuk kembali ke bentuk semula segera setelah gaya luar yang bekerja padanya hilang/ dihilangkan.

 

2.        Untuk meregangkan sebuah pegas sejauh 5 cm diperlukan gaya sebesar 20 N. Energi potensial pegas ketika meregang sejauh 10 cm adalah...

Jawaban :

Hitung terlebih dahulu konstanta pegas

k = F / x = 20 N / 0,05 m = 400 N/m

Menghitung energi potensial pegas

Ep = 1/2 k . x²

Ep = 1/2 . 400 N/m . 0,01 m = 2 joule

3.        Karet yang panjangnya L digantungkan beban sedemikian rupa sehingga diperoleh data sebagai berikut:

Beban (W)	2 N	3 N	4 N
Pertambahan Panjang (ΔL)	0,50 cm	0,75 cm	1,0 cm

Berdasarkan tabel tersebut dapat disimpulkan besar konstanta karet adalah...

Jawaban :

k = F/x = 2 N / 0,005 m = 400 N/m

 

4.        Apa bunyi hukum Hooke (elastisitas) ….

Jawaban : “Perubahan bentuk benda elastis akan sebanding dengan gaya yang bekerja padanya sampai batas tertentu (batas elastisitas). Jika gaya yang deberikan ditambah hingga melebihi batas elastisitas benda maka benda akam mengalami deformasi (perubahan bentuk ) permanen”

 

5.        Grafik dibawah menunjukkan hubungan antara gaya (F) dengan pertambahan panjang (Δx) sebuah pegas.

Energi potensial pegas pada saat mengalami pertambahan panjang 14 cm adalah...

Jawaban :

Menghitung energi potensial pegas dari grafik.

Ep = 1/2 . F . x = 1/2 . 8 N . 0,14 m = 0,56 joule

6.        Perhatikan grafik hubungan antara gaya (F) terhadap pertambahan panjang (x) berikut!
Manakah yang mempunyai konstanta terbesar?

Jawaban :

A.    k = F/x = 50 / 10 = 5 N/m

B.     k = F/x = 50 / 0,1 = 500 N/m

C.     k = F/x = 5 / 0,1 = 50 N/m

D.    k = F/x = 500 / 0,1 = 5000 N/m

E.     k = F/x = 500 / 10 = 50 N/m

Yang terbesar adalah D = 5000 N/m

 

 

7.        Tiga pegas identik disusun seperti gambar dibawah.

Beban seberat 15 N digantung di ujung bawah pegas menyebabkan sistem pegas bertambah panjang 5 cm. Konstanta masing-masing pegas adalah...

Jawaban :

Menghitung Konstantan gabungan pegas.

Ktot = F / x = 15 N / 0,05 m = 300 N/m.

Menghitung konstanta masing-masing pegas.

K = 3 . 300 N/m = 900 N/m

 

8.        Empat buah pegas masing-masing dengan konstanta c disusun secara paralel. Konstanta pegas dari susunan ini menjadi...

Jawaban :

Konstanta gabungan pegas susunan paralel

Ktot = c + c + c + c = 4c

9.        Empat pegas identik masing-masing memiliki konstanta 300 N/m disusun seperti gambar!
Konstanta gabungan keempat pegas adalah...

Jawaban :

Hitung terlebih dahulu tiga pegas yang disusun paralel (Kp)

Kp = 300 N/m + 300 N/m + 300 N/m = 900 N/m

Hitung konstanta gabungan

Ktot = 900 / 4 = 225 N/m

10.    Gambar di bawah menunjukkan grafik hubungan antara gaya (F) dengan pertambahan panjang pegas (∆x).

Jawaban :

 

BAB V

USAHA DAN ENERGI

 

1.        Coba sebutkan contoh perubahan energi ….

Jawaban :

1)      Energi  listrik   menjadi  energi panas, misalnya pada setrika listrik, kompor listrik, dan solder listrik.

2)      Energi listrik menjadi energi cahaya, misalnya pada lampu.

3)      Energi listrik menjadi energi kimia, misalnya pada penyetruman (pengisian) aki.

4)      Energi cahaya menjadi energi kimia, misalnya fotosintesis.

 

2.        Apa bunyi hukum kekekalan energi …

Jawaban : Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk energi menjadi bentuk energi yang lain.

 

3.        Apa yang dimaksud dengan usaha?

Jawaban : usaha adalah besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga benda tersebut mengalami perpindahan.

 

4.        Sebuah benda yang massanya 5 kg diangkat vertikal sampai ketinggian 2 m. Apabila percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s², hitunglah besarnya usaha untuk memindahkan benda tersebut.

Jawaban :

Diketahui: 
m = 5 kg

h  = 2 m

g = 10 m/s²

Ditanyakan :

W= ..... ? 

Jawab:

W = m.g.h

W = (5 kg)(10 m/s²)(2 m)

W = 100 J

 

5.        Sebuah benda jatuh tanpa kecepatan awal dari ketinggian 7,25 m. Jika diketahui  percepatan gravitasi g = 10 m/s²,  maka  berapakah besar-nya kecepatan pada saat ketinggian benda 6m dari tanah ?

Jawaban :

6.        Sebuah balok ditarik gaya F = 120 N yang membentuk sudut 37^o terhadap arah horizontal seperti diperlihatkan pada gambar berikut ini. Jika balok bergeser sejauh 10 m, tentukan usaha yang dilakukan pada balok!

Jawaban :

 

7.        Balok bermassa 2 kg berada di atas permukaan yang licin dipercepat dari kondisi diam hingga bergerak dengan percepatan 2 m/s².

Tentukan usaha yang dilakukan terhadap balok selama 5 sekon!

Jawaban :

Terlebih dahulu dicari kecepatan balok saat 5 sekon, kemudian dicari selisih energi kinetik dari kondisi awak dan akhirnya:

 

8.        Benda 10 kg hendak digeser melalui permukaan bidang miring yang licin seperti gambar berikut!

Tentukan usaha yang diperlukan untuk memindahkan benda tersebut!

Jawaban :

Mencari usaha dengan selisih energi potensial :

 

9.        Perhatikan grafik gaya (F) terhadap perpindahan (S) berikut ini!

Tentukan besarnya usaha hingga detik ke 12!

Jawaban :

Usaha = Luasan antara garis grafik F-S dengan sumbu S, untuk grafik di atas luasan berupa trapezium

W = ¹/₂(12 + 9) x 6

W = ¹/₂ (21)(6)

W = 63 joule

 

10.    Seorang anak menarik benda bermassa 2 kg dengan gaya 80 N dengan sepotong tali dan membentuk sudut 60⁰.

Usaha yang dilakukan anak tersebut untuk memindahkan benda sejauh 5 meter adalah...

Jawaban :

Diketahui:
m = 2 kg

F = 80 N

θ = 60⁰

s = 5 m

Ditanya: W = ...

Penyelesaian :

W = F . s cos θ = 80 N . 5 m cos 60⁰

W = 400 N . ½ = 200 N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB VI

IMPULS, MOMENTUM DAN TUMBUKAN

 

1.        Di dalam permainan bola kasti, terdapat bola bermassa 0,5 Kg mula - mula bergerak dengan kecepatan 2 m/s. kemudian bola tersebut di pukul dengan gaya F yang berlawanan dengan arah gerak bola sehingga kecepatan bola berubah menjadi 6 m/s. Jika bola yang bersentuhan dengan pemukul selama 0,01 detik, berapa perubahan momentum nya ?

Jawaban :

Diketahui:

m ; 0,5 kg

v1: 2 m/s

v2: 6 m/s = -6 m/s ( karena berlawanan dari pergerakan awal bola )

delta t : 0,01 detik

Di tanya: berapa perubahan momentum, jika bola yang bersentuhan dengan pemukul selama 0,01 detik ?

Penyelesaian :

2.        Bola hitam dan bola hijau saling mendekat dan bertumbukan seperti diperlihatkan gambar di bawah!

Jika koefisien restituti tumbukan adalah 0,5 dan massa masing-masing bola adalah sama sebesar 1 kg, tentukan kelajuan kedua bola setelah tumbukan!

Jawaban :

 

3.        Sebuah peluru karet berbentuk bola bermassa 60 gram ditembakkan horizontal menuju tembak seperti gambar.

Jika bola dipantulkan dengan laju sama, maka bola menerima impuls sebesar....

Jawaban :

Diketahui:
m = 60 gram = 0,06 kg

v1 = 50 m/s

v2 = – 50 m/s

Ditanya: I = ...

Penyelesaian :

I = mv2 – mv1 = 0,06 . (– 50) – 0,06 . 50

I = – 3 – 3 = – 6 N.s

 

4.        Sebuah balok 2 kg yang diam di atas lantai di tembak dengan sebutir peluru bermassa 100 gram dengan kecepatan 100 m/s.

Jika peluru menembus balok dan kecepatannya berubah menjadi 50 m/s, tentukan kecepatan gerak balok!

Jawaban :

Hukum kekekalan momentum :

5.      Apakah pengertian impuls itu….

Jawaban : Impuls adalah hasil kali antara gaya yang bekerja dan selang waktu gaya itu bekerja. Impuls juga sering disebut pukulan.

 

6.        Apakah yang di maksud dengan tumbukan….?

Jawaban : Tumbukan merupakan peristiwa bertemunya dua buah benda yang bergerak. Saat tumbukan selalau berlaku hukum kekekalan momentum tapi tidak selalu berlaku hukum kekekalan energi kinetik.

7.        Pada tumbukan lenting sempurna, berlaku hukum :

Jawaban :

a)      kekekalan momentum

b)      kekekalan energi kinetic

c)      kecepatan sebelum dan sesudah tumbukan

d)     nilai koefisien elastisitas/koefisien restitusi

e)      pada tumbukan lenting sempurna.

 

8.        Bola bertali m memiliki massa 0,1 kg dilepaskan dari kondisi diam hingga menumbuk balok M = 1,9 kg seperti diperlihatkan gambar berikut!

Jika bola m dan balok M bergerak bersama setelah bertumbukan dan panjang tali pengikat bola m adalah 80 cm, tentukan kelajuan keduanya!

Jawaban :

Cari terlebih dahulu kecepatan bola m saat menumbuk balok M

Hukum kekakalan momentum :

 

9.        Tuliskan jenis jenis tumbukan….?

Jawaban :

·      tumbukan lenting sempurna

·      tumbukan lenting sebagian

·      tumbukan tidak lenting sama sekali

 

10.    Benda A dan B masing-masing bermassa 4 kg dan 5 kg bergerak berlawanan arah seperti gambar.

Keduanya kemudian bertumbukan dan setelah tumbukan kedua benda berbalik arah dengan kecepatan A = 4 m/s dan kecepatan B = 2 m/s. Kecepatan benda B sebelum tumbukan adalah...

Jawaban :

Diketahui:
mA = 4 kg

mB = 5 kg

vA = 6 m/s

vA' = – 4 m/s (berbalik arah ke kiri)

vB' = 2 m/s

Ditanya: vB = ...

Penyelesaian :

mA vA + mB vB = mA vA' + mB vB'

4 . 6 + 5 . vB = 4 . (– 4) + 5 . 2

24 + 5 . vB = – 16 + 10

5 . vB = – 6 – 24 = – 30

vB = – 6 m/s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB VII

MOMENTUM SUDUT DAN ROTASI BENDA TEGAR

 

1.        Partikel mempunyai momen inersia 2 kg m² bergerak rotasi dengan kecepatan sudut sebesar 2 rad/s. Tentukan momentum sudut partikel!

Jawaban:
Diketahui :

Momen inersia partikel = 2 kg m²

Kecepatan sudut = 2 rad/s

Ditanya : momentum sudut partikel!

Penyelesaian :

 

2.        Sebutkan bunyi dari Hukum Kekekalan Momentum Sudut?

Jawaban : “Jika tidak ada resultan momen gaya luar yang bekerja pada sistem (Στ = 0), momentum sudut sistem adalah kekal (tetap besarnya)”.

 

3.        Dua bola masing- masing 2 kg. Bola pertama bergerak ke timur dengan kecepatan  4 m/s dan bola kedua bergerak keutara dengan kecepatan 3 m/s. Tentukan momentum total kedua benda tersebut.

Jawaban :

Besaran yang diketahui :

m_A = 2 kg

m_B  = 2 kg

v_A  = 4 m/s

v_B  = 3 m/s

pA  = m.v

= 2 kg . 4 m/s

= 8 kg m/s

pB = m.v

 = 2 kg . 3 m/s

  = 6 kg m/

m_total= pA + pB

= 8 kg m/s + 6 kg m/s

= 14 kg        

4.        Apa yang dimaksud dengan momen inersia?

Jawaban : Momen inersia yaitu kelembapan suatu benda untuk berputar.

 

5.        Apa yang dimaksud dengan benda tegar?

Jawaban : Benda tegar adalah benda padat yang tidak berubah bentuk apabila dikenai gaya luar.

 

6.        Sebuah silinder tipis berongga dengan diameter 120 cm dan massa 20 kg berotasi melalui pusat sumbunya seperti gambar berikut ini.

Jika kecepatan sudutnya 20 rpm, hitunglah momentum sudutnya!

Jawaban :

Diketahui:

d = 120 cm → R = 60 cm = 0,6 m

m = 20 kg

ω = 20 rpm

Ditanya: L = ... ?

Penyelesaian:

I = m.R² = (20)(0,6)² = 7,2 kgm²

L = I . ω = (7,2)(120) = 864 kgm²/s

 

7.        Apa yang dimaksud dengan momentum sudut....?

Jawaban : Momentum sudut merupakan besaran vektor. Momentum sudut didefinisikan sebagai hasil perkalian silang antara vektor r dan momentum linearnya

 

8.        Sebuah partikel dengan massa 2 gram bergerak melingkar dengan jari-jari lingkaran 2 cm dan kecepatan sudut 10 Rad/s. Tentukan momentum sudut partikel itu terhadap pusat ingkaran!

 

Jawaban :

 

9.        Bola pejal bermassa 10 kg mula-mula diam kemudian dilepaskan dari ujung sebuah bidang miring dan mulai bergerak transalasi rotasi. Jari-jari bola adalah 1 meter, dan ketinggian h = 28 m.

Jawaban :

10.    Sebuah batang dengan massa 2 kg dan panjang 0,5 m diputar dengan sumbu putar melalui salah satu ujungnya dengan kecepatan sudut 24 Rad/s. Kemudian gerakan batang dipercepat dengan percepatan sudut 2 Rad/s^2. Tentukan momentum sudut batang setelah 3 sekon!

Jawaban :

Diketahui: m = 2 kg ; L = 0,5 m

ω0 = 24 Rad/s ; α = 2 Rad/s ; t = 3 sekon

Ditanya: L

 

Penyelesaian :

 

 

 

BAB VIII

FLUIDA TAK BERGERAK

 

1.        Ahmad mengisi ember yang memiliki kapasitas 20 liter dengan air dari sebuah kran seperti gambar berikut!

Jika luas penampang kran dengan diameter D₂ adalah 2 cm² dan kecepatan aliran air di kran adalah 10 m/s tentukan:

a) Debit air

b) Waktu yang diperlukan untuk mengisi ember

Jawaban :

Data :

A₂ = 2 cm² = 2 x 10⁻⁴ m²

v₂ = 10 m/s

a) Debit air

Q = A₂v₂ = (2 x 10⁻⁴)(10)

Q = 2 x 10⁻³ m³/s

b) Waktu yang diperlukan untuk mengisi ember

Data :

V = 20 liter = 20 x 10⁻³ m³

Q = 2 x 10⁻³ m³/s

t = V / Q

t = ( 20 x 10⁻³ m³)/(2 x 10⁻³ m³/s )

t = 10 sekon

 

2.        Seekor ikan berada pada kedalaman 15 meter di bawah permukaan air.

Jika massa jenis air 1000 kg/m³ , percepatan gravitasi bumi 10 m/s² dan tekanan udara luar 10⁵ N/m, tentukan :

 

a)      tekanan hidrostatis yang dialami ikan

b)      tekanan total yang dialami ikan

Jawaban :

a)      tekanan hidrostatis yang dialami ikan

b)      tekanan total yang dialami ikan

 

3.        Seorang anak hendak menaikkan batu bermassa 1 ton dengan alat seperti gambar berikut!

Jika luas penampang pipa besar adalah 250 kali luas penampang pipa kecil dan tekanan cairan pengisi pipa diabaikan, tentukan gaya minimal yang harus diberikan anak agar batu bisa terangkat!

Jawaban :

Hukum Pascal

Data :

F₁ = F

F₂ = W_batu = (1000)(10) = 10000 N

A₁ : A₂ = 1 : 250

 

4.        Air mengalir melalui pipa mendatar dengan luas penampang pada masing-masing ujungnya 200mm² dan 100mm². Bila air mengalir dari panampang besar dengan kecepatan adalah 2 m/s, maka kecepatan air pada penampang kecil adalah ….

Jawaban :

Diketahui:
A₁ = 200 mm²= 2.10^-4m²

A₂ = 100mm²= 10^-4m²

v₁= 2 m/s

ditanyakan v₂ = …. ?

jawaban:
Q₁ = Q₂

A₁v₁ = A₂V₂

v₂ = A₁v₁/A₂ = 2.10^-4.2/10^-4 = 4m/s

 

5.        Didalam tabung gelas terdapat minyak setinggi 20 cm. Dengan mengabaikan tekanan udara luar, tekanan yang terjadi pada dasar tabung adalah 1600 N/m². Jika g = 10 m/s² maka massa jenis minyak adalah...

Jawaban :

 

6.        Sebuah kolam renang dalamnya 5,2 m berisi penuh air. Jika massa jenis air 1 gr/cm³ dan percepatan gravitasi g = 10 m/s², maka tekanan hidrostatis suatu titik yang berada 40 cm di atas dasar bak adalah...

Jawaban :

Tekanan Hidrostatis Ph = ρ g  h

Dengan

h = (5,2 – 0,4) = 4,8 m

ρ = 1 gr/cm³ = 1000 kg/m³

Ph = 1000. 10. 4,8

Ph = 48.000 N/m² = 48.000 Pa = 48 kPa

 

7.        Apa yang dimaksud dengan tekanan….?

Jawaban : Tekanan merupakan besaran yang didefinisikan sebagai gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu bidang persatuan luas bidang itu.

 

8.        Apa yang dimaksud dengan fluida tak bergerak?

Jawaban : Fluida Statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut atau bisa dikatakan bahwa partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam sehingga tidak memiliki gaya geser.

 

9.        Sebutkan contoh fenomena statis sederhana dan tidak sederhana!

Jawaban :

a)      Contoh fluida yang diam secara sederhana adalah air di bak yang tidak dikenai gaya oleh gaya apapun, seperti gaya angin, panas, dan lain-lain yang mengakibatkan air tersebut bergerak.

b)      Contoh fluida statis yang tidak sederhana adalah air sungai yang memiliki kecepatan seragam pada tiap partikel di berbagai lapisan dari permukaan sampai dasar sungai.

 

10.    Massa jenisnya 1200 kg/m³.

Bila diketahui bagian (A) adalah 1 /5 dari benda, maka massa jenis benda tersebut adalah...

Jawaban :

 

 

 

 

BAB IX

FLUIDA BERGERAK

 

1.        Sebuah bak penampungan berisi air setinggi 1 meter (g = 10 m/s2) dan pada dinding terdapat lubang kebocoran (lihat gambar).

Kelajuan air yang keluar dari lubang tersebut adalah...A. 1 m/s

Jawaban :

v = √2gh = √ 2 . 10 m/s2 . (1 - 0,2) m

v = √ 20 m/s2 . 0,8 m = √ 16 m2/s2

v = 4 m/s

 

2.        Air keluar dari ujung pipa dengan debit 3,0 cm³/s. Tentukan kecepatan air pada suatu titik di dalam pipa yang memiliki diameter :

a. 0,50 cm

b. 0,8 cm

Jawaban :

Q = Av = π r² v

v = Q/ (π r²)

a.       d = 0,50 cm, maka r = 0,25 cm

 v = Q/ (π r²) = 3/(3,14 x 0,25 ²) = 15,3 cm/s

b.      d = 0,80 cm, maka r = 0,4

v = Q/ (π r²) = 3/(3,14 x 0,4 ²) = 6 cm/s

 

3.        Perhatikan gambar!

Jika diameter penampang besar dua kali diameter penampang kecil, kecepatan aliran fluida pada pipa kecil adalah....

Jawaban :

Persamaan kontinuitas

Data soal:

V₁ = 4

D₁ = 2

D₂ = 1

V₂ =...?

 

4.        Aliran turbulen yaitu aliran yang ditandai dengan adamnya lingkaran-lingkaran tak menentu dan menyerupai pusaran. Aliran turbulen sering Sebuah benda terapung pada suatu zat cair dengan  bagian benda itu tercelup. Bila massa jenis benda 0,6 gr/cm³ , maka massa jenis zat cair tersebut adalah...

Jawaban :

Untuk menghitung massa jenis cairan:

ρ . V = ρ_b . V_b

ρ . 1/3 V_b = 0,6 gr/cm³ . V_b

ρ₂ = 1,2 gr/cm³ = 1200 kg/m³ 

 

5.        Sebuah selang karet menyemprotkan air vertikal ke atas sejauh 4,05 meter. Bila luas ujung selang adalah 0,8 cm², maka volume air yang keluar dari selang selama 1 menit adalah … liter

Jawaban :

Diketahui:

h = 4,05 m

A = 0,8cm² = 8.10^-5m²

t = 1menit = 60 sekon

ditanya: V = ….?

Jawab

Ep = m.g.h = ½ mv²

v = √2.g.h = √2.10.4,05 = 9 m/s

Q = A.v = 8.10^-3.9 = 7,2.10^-4 m³/s

V = Q.t = 7,2.10^-4.60 = 432.10^-4m³ = 43,2 L

 

6.        Air mengalir melalui pipa yang berdiameter 10 cm dengan kelajuan 2 m/s. Berapakah debit air tersebut?

Jawaban :

Diketahui:
d =10 cm

r = 5 cm = 0,05 m

v =2 m/s

Ditanyakan: Q

Penyelesaian :

Q = Av

= (πr²)v

= (3,14)(O,05 m)²(2 m/s)

= 0,0157 m³/s

Jadi, debit air yang mengalir sebesar 0,0157 m³/s.

 

7.        Didalam bejana yang berisia air mengapung segumpal es yang massa jenisnya 0,9 gr/cm³. Volume es yang tercelup ke dalam air 0,18 m³. Volume seluruh es adalah..(massa jenis air 1 gr/cm³)

Jawaban :

Untuk menghitung volume es:

ρ . V = ρ_b . V_b

1 gr/cm³ . 0,18 m³ = 0,9 gr/cm³ . V_b V_b = 0,2 m³ 

 

8.        Pipa saluran air bawah tanah memiliki bentuk seperti gambar berikut!

Jika luas penampang pipa besar adalah 5 m² , luas penampang pipa kecil adalah 2 m² dan kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 15 m/s, tentukan kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil!

Jawaban :

Persamaan kontinuitas

A₁v₁ = A₂v₂

(5)(15) = (2) v₂

v₂ = 37,5 m/s

 

9.        Apa bunyi dari hukum Bernoulli….?

Jawaban : Hukum Bernoulli merupakan persamaan pokok hidrodinamika untuk fluida mengalir dengan arus streamline

 

10.    Sebutkan dan jelaskan jenis aliran fluida?

Jawaban :

1)      Aliran lurus atau laminer yaitu aliran fluida mulus. Lapisan-lapisan yang bersebelahan meluncur satu sama laindengan mulus. Pada aliran partikel fluida mengikuti lintasan yang mulus dan lintasan ini tidak saling bersilangan. Aliran laminer dijumpai pada air yang dialirkan melalui pipa atau selang.

2)      Aliran turbulen yaitu aliran yang ditandai dengan adamnya lingkaran-lingkaran tak menentu dan menyerupai pusaran. Aliran turbulen sering dijumpai disungai-sungai dan selokan-selokan.

 

 

 

 

 

BAB X

TEORI KINETIK GAS

 

1.        A dan B dihubungkan dengan suatu pipa sempit. Suhu gas di A adalah 127^oC dan jumlah partikel gas di A tiga kali jumlah partikel di B.

Jika volume B seperempat volume A, tentukan suhu gas di B!

Jawaban :

2.        Suatu gas ideal mula-mula menempati ruangan yang volumenya V dan suhu T dan tekanan P.

Jika gas dipanaskan kondisinya seperti pada tabung 2, maka volume gas menjadi....(UN Fisika 2014)

Jawaban :

Data soal:

Tekanan menjadi 4/3 mula-mula:

P₁ = 3

P₂ = 4

Suhu menjadi 3/2 mula-mula:

T₁ = 2

T₂ = 3

V₂ = ..... V₁

3.        Suatu gas ideal mula-mula menempati ruang yang volumenya V dan tekanan P. Jika suhu gas menjadi 5/4 T dan volumenya menjadi 3/4 V, maka tekanannya menjadi….

Jawaban :

4.        Dua mol gas menempati ruang 24,08 L. tiap molekul gas memiliki energi kinetik sebesar 3 . 10^-21 Joule. Jika bilangan Avogadro 6,02 . 10²³ partikel maka tekanan gas dalam tangki adalah...

Jawaban :

 

5.             Tuliskan sifat-sifat gas ideal…?

Jawaban :

a.       Gas terdiri atas molekul dalam jumlah besar.

b.        Partikel-partikel gas bergarak dalam lintasan lirus dengan kelajuan tetap dan gerakanya acak karena tumbukan.

c.       Semua tumbukan bersifat lenting sempurna.

d.      Selang waktu tumbukan antar partikel sangat sedikit.

e.       Volume partikel gas sangat kecil dibandingkan volume ruang yang ditempati, sehingga dapat diabaikan.

f.       Pada semua partikel gas berlaku hukum newton tentang gerak.

 

6.        Suatu gas ideal dengan tekanan P dan volume V. Jika tekanan gas dalam ruang tersebut menjadi ¼ kali semula pada volume tetap, maka perbandingan energi kinetik sebelum dan sesudah penurunan tekanan adalah...

Jawaban :

 

7.        Didalam sebuah ruang tertutup terdapat gas dengan suhu 27 ^oC. Apabila gas dipanaskan sampai energi kinetiknya menjadi 5 kali semula, maka gas itu harus dipanaskan sampai suhu...

Jawaban :

8.        Apa yang dimaksud dengan gas…!

Jawaban : Gas merupakan suatu zat yang molekul atau partikelnya bergerak bebas.

9.        Sebutkan dan apa bunyi dari hukum-hukum yang berkaitan dengan kinetik gas?

Jawaban :

1)      Hukum Boyle menyatakan bahwa dalam ruang tertutup pada suhu tetap, tekanan berbanding terbalik dengan volume gas

2)      Hukum Gay-Lussac menyatakan bahwa “Dalam ruang tertutup dan volume dijaga tetap, tekanan gas akan sebanding dengan suhu gas

3)      Penggabungan hukum Boyle Gay-Lussac membentuk hukum Boyle Gay-Lussac yang menyatakan bahwa “Gas dalam ruang tertutup jika suhunya berubah, maka akan diikuti perubahan tekanan dan volume gas”.

 

10.    Suhu gas ideal dalam tabung dirumuskan mutlak dan Ek menyatakan energi kinetik rata-rata molekul gas. Berdasarkan persamaan tersebut...

Jawaban : Dari persamaan energi kinetik gas Ek = 3/2 k T, menunjukkan energi kinetik sebanding dengan suhu. Sehingga semakin tinggi suhu maka energi kinetik makin besar. Energi kinetik makin besar maka gerak partikel makin cepat.

 

BAB XI

TERMODINAMIKA

 

1.        Diagram P−V dari gas helium yang mengalami proses termodinamika ditunjukkan seperti gambar berikut!  Usaha yang dilakukan gas helium pada proses ABC sebesar....

Jawaban :

W = luas daerah di bawah grafik

W_AC = W_AB + W_BC

W_AC = 0 + (2 x 10⁵)(3,5 − 1,5) = 4 x 10⁵ = 400 kJ 

 

2.        Perhatikan faktor-faktor yang dialami gas ideal berikut ini!

1)      terjadi perubahan energi dalam volume tetap

2)      volume tetap

3)      suhu tetap

4)      tidak melakukan usah

Yang terjadi dalam proses isotermik adalah...

Jawaban : Proses isotermis merupakan proses dalam termodinamika dengan suhu tetap yaitu nomor 3.

 

3.        Proses isotermis merupakan proses dalam termodinamika dengan suhu tetap.

Berdasarkan data pada grafik, efisiensi mesin Carnot adalah...A. 10 %

Jawaban :

 

 

4.        Pada termodinamika, gas ideal mengalami proses isotermik jika...

Jawaban : Proses isotermik adalah proses termodinamika dengan suhu yang tetap.

 

5.        Apa yang dimaksud dengan proses isobarik, proses isotermal, proses isokhorik, dan proses adiabatik …

Jawaban :

Ø  Proses isobarik adalah proses perubahan variabel keadaan sistem pada tekanan konstan.

Ø  Proses isotermal adalah proses perubahan gas dengan suhu tetap.

Ø  Proses isokhorik adalah proses perubahan variabel keadaan sistem pada volume konstan.

Ø  Proses adiabatik adalah proses di mana tidak ada kalor yang masuk atau keluar sistem, Q = 0.

 

6.        Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 600 K, untuk menghasilkan kerja mekanik. Jika mesin menyerap kalor 600 J dengan suhu rendah 400 K, maka usaha yang dihasilkan adalah….

Jawaban :

η = ( 1 − Tr / Tt ) x 100 %

Hilangkan saja 100% untuk memudahkan perhitungan :

η = ( 1 − 400/600) = 1/3

η = ( W / Q1 )

1/3 = W/600

W = 200 J

 

s

7.        1,5 m³ gas helium yang bersuhu 27^oC dipanaskan secara isobarik sampai 87^oC. Jika tekanan gas helium 2 x 10⁵ N/m² , gas helium melakukan usaha luar sebesar....

Jawaban :

Data :

V₁ = 1,5 m³

T₁ = 27^oC = 300 K

T₂ = 87^oC = 360 K

P = 2 x 10⁵ N/m²

W = PΔV

Mencari V₂ :

^V₂/_T2 = ^V₁/_T1

V₂ = ( ^V₁/_T1 ) x T₂ = ( ^1,5/₃₀₀ ) x 360 = 1,8 m³

W = PΔV = 2 x 10⁵(1,8 − 1,5) = 0,6 x 10⁵ = 60 x 10³ = 60 kJ

 

8.        Sebuah mesin pendingin memiliki reservoir suhu rendah sebesar −15°C. Jika selisih suhu antara reservoir suhu tinggi dan suhu rendahnya sebesar 40°C, tentukan koefisien performansi mesin tersebut!

Jawaban :

Data mesin

T_r = − 15°C = (− 15 + 273) K = 258 K

T_t − T_r = 40°C

C_p =....

 

9.        Sebutkan pengertian dari termodinamika…

Jawaban: Termodinamika adalah cabang dari ilmu fisika yang mempelajari tentang proses perpindahan energi sebagai kalor dan usaha antara sistem dan lingkungan.

 

10.    Tiga mol gas memuai secara isotermal pada suhu 27⁰C sehingga volumenya berubah dari 0,02 m³ menjadi 0,04 m³. Usaha yang dilakukan gas tersebut adalah...  (ln 2 = 0,693)

Pembahasan :

Dik:

n = 10 mol

T = 47 ⁰C = 320 K

V₂ = 2V₁

Dit = W = ?

Jawab:

W = 26604,8 J . Ln 2

W = 26604,8 J . 0,693 = 18437 J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Soal-Soal dan Pembahasan Kelas XII

BAB I

GELOMBANG

 

1.        Diberikan grafik dari suatu gelombang berjalan seperti gambar di bawah!

Jika jarak P ke Q ditempuh dalam waktu 5 sekon, tentukan persamaan dari gelombang di atas!

Jawaban :

Bentuk umum persamaan gelombang adalah:

atau

dengan perjanjian tanda sebagai berikut :

Tanda Amplitudo (+) jika gerakan pertama ke arah atas

Tanda Amplitudo (-) jika gerakan pertama ke arah bawah

Tanda dalam kurung (+) jika gelombang merambat ke arah sumbu X negatif / ke kiri

Tanda dalam kurung (-) jika gelombang merambat ke arah sumbu X positif / ke kanan

 ambil data dari soal panjang gelombang (λ) = 2 meter, dan periode (T) = 5/2 sekon atau frekuensi (f) = 2/5 Hz, masukkan data ke pola misal pola ke 2 yang dipakai didapat

2.        Sebuah gelombang transversal memiliki frekuensi sebesar 0,25 Hz. Jika jarak antara dua buah titik yang berurutan pada gelombang yang memiliki fase sama adalah 0,125 m, tentukan cepat rambat gelombang tersebut, nyatakan dalam satuan cm/s!

Jawaban :

Data dari soal:

f = 0,25 Hz

Jarak dua titik yang berurutan dan sefase:

λ = 0, 125 m

ν = .....

ν = λ f

ν = (0,125)(0,25) = 0,03125 m/s = 3,125 cm/s

 

3.        Sebuah pemancar radio bekerja pada gelombang 1,5 m. Jika cepat rambat gelombang radio 3.108 m/s, pada frekuensi berapakah stasion radio tersebut bekerja!

Jawaban :

Diketahui : λ = 1,5 m, v = 3.108 m/s

Ditanya : f = ..?

Penyelesaian :

f = 2. 108 Hz = 200 MHz

 

4.        Pada permukaan air laut terdapat dua gabus yang terpisah satu sama lain sejauh 60 cm. Keduanya naik turun bersama permukaan air laut sebanyak 20 kali dalam 10 sekon. Bila salah satu dipuncak gelombang yang lain di lembah gelombang sedangkan diantara dua gabus terdapat satu bukit, maka periode gelombang dan cepat rambat gelombang adalah...

Jawaban :

Menghitung periode

T = t/n = 10 / 20 = 0,5 s

Menghitung cepat rambat gelombang

v = λ . f atau v = λ / T

v = 40 cm / 0,5 s = 80 cm /s (λ = 2 . 60 cm / 3 = 40 cm)

 

5.        Sebuah gelombang berjalan mempunyai persamaan simpangan y = 0,5 sin 0,5π (100t - 0,25 x), t dalam sekon dan x dan y dalam cm. cepat rambat gelombang tersebut adalah...

Jawaban :

Hitung frekuensi

f = ω / 2π = 50π / 2π = 25 Hz

Hitung λ

λ =  2π / k =  2π / 0,5 . 0,25 π = 16 cm

Menghitung v

v = λ . f = 16 cm . 25 Hz = 400 cm/s

 

6.        Dua gabus berjarak 3 meter terapung di puncak gelombang air laut. Terdapat dua lembah antara keduanya dan energi gelombang membutuhkan waktu 6 sekon untuk berpindah dari gabus satu ke gabus yang kedua. Kecepatan rambat dan panjang gelombangnya berturut-turut adalah...

Jawaban :

Menghitung cepat rambat gelombang.

v = λ . f = 1,5 m . 1/3 Hz = 0,5 m/s

Menghitung panjang gelombang

2 gelombang panjangnya 6, berarti 1 gelombang panjangnya 3 m

 

7.        Diketahui:

y₁ = 0,2 sin 4 π

y₂ = 0,2 sin 4 π , ujung bebas

Ditanyakan: jarak perut kedua dan simpul ketiga = . . . ?

Jawaban :

Dengan menggunakan persamaan y_s = 2A cos kx sin ωt kita dapatkan persamaan gelombang stasionernya adalah:

y = 0,4 cos π x sin 4 πt

k = 2 = π , sehingga λ = 0,5 m

Kedudukan perut kedua kita tentukan dengan persamaan x = (n-1)

x = (2-1)  = 0,25 m

Kedudukan simpul ketiga kita tentukan dengan persamaan x = (2n-1)

x = (2 . 3–1)  = . 0,5 m = 1,25 m

Jadi, jarak antara perut kedua dan simpul ketiga adalah 1 meter.

 

8.        Sebutkan pengertian dari gelombang …

Jawaban : Gelombang didefinisikan sebagai getaran yang merambatkan energi dari satu tempat ketempat yang lain, baik melalui medium ataupun tidak.

 

9.        Sebutkan sifat-sifat umum gelombang …

Jawaban :

Sifat umum gelombang , antara lain :

a. dapat dipantulkan (refleksi)

b. dapat dibiaskan (refraksi)

c. dapat dipadukan (interferensi)

d. dapat dilenturkan (defraksi)

e. dapat dipolarisasikan (diserap arah getarnya)

 

10.    Sebutkan dan jelaskan pengertian macam-macam gelombang berdasarkan medium dan arah rambatnya …

Jawaban :

Macam gelombang berdasarkan mediumnya :

a)      Gelombang mekanik yaitu gelombang yang merambat memerlukan medium.
Contohnya, gelombang tali, gelombang bunyi.

b)      Gelombang elektromagnetik yaitu gelombang yang merambat tanpa memerlukan medium. Contohnya gelombang cahaya dan gelombang elektromagnetik.

Macam gelombang berdasarkan arah rambatnya :

a)      Gelombang Transversal yaitu gelombang yang arah rambatnya tegak lurus terhadap arah getarnya. Contohnya gelombang tali.

b)      Gelombang Longitudinal yaitu gelombang yang arah rambatnya berhimpit atau sejajar dengan arah getarannya. Contohnya : Gelombang bunyi.

 

BAB II

GELOMBANG BUNYI

 

1.        Sebutkan macam-macam bunyi berdasarkan frekwensinya ...

Jawaban :

Berdasarkan frekwensinya bunyi dapat dikelompokkan menjadi 3 yaitu :

a)      Bunyi Ultrasonik mempunyai frekwensi lebih dari 20000 Hz

b)      Bunyi audiosonik frekwensinya antara 20 Hz sd 20000 Hz

c)      Bunyi imfrasonik frekwensinya dibawah 20 Hz

Dari ketiga kelompok bunyi diatas hanya bunyi audiosonik yang dapat didengar oleh manusia.

2.        Sebutkan pengertian dari efek Doppler ...

Jawaban : Efek Doppler adalah peristiwa naiknya atau turunnya frekwensi bunyi yang terdengar pengamat ketika sumber atau pengamat mendekati atau menjauhi.

 

3.        Sebutkan sifat-sifat dasar dari bunyi .....

Jawaban :

Sifat-sifat dasar gelombang bunyi:

a)      Gelombang bunyi memerlukan medium

b)      Gelombang bunyi mengalami pemantulan

c)      Gelombang bunyi mengalami pembiasan

d)     Gelombang bunyi mengalami pelenturan.

e)      Gelombang bunyi mengalami perpaduan

 

4.        Seutas dawai mempunyai panjang sebesar 150 cm menghasilkan nada dasar 120 Hz. Maka cepat rambat gelombang bunyi tersebut adalah ...... 

Jawaban :

L = 150 cm = 1,5 m

f0 = 120 Hz

Nada dasar dawai

L = ½ λ

λ = 2L = 2 x 1,5 = 3 m

V = λ x f = 3 x 120 = 360 m/s

Jadi cepat rambat gelombang bunyi tersebut adalah 360 m/s 

 

5.        Dawai digetarkan hingga membentuk 4 simpul gelombang penuh. Jika frekuensi yang dihasilkan sebesar 150 Hz dan cepat rambat gelombang sebesar 240 m/s, maka panjang dawai tersebut adalah

Jawaban :

Gelombang bunyi menghasilkan 4 simpul = nada atas kedua (λ = 2/3 L atau L = 3/2 λ)

f = 150 Hz

v = 240 m/s

λ = v/f = 240/150 = 8/5 m 

L = 3/2 λ = 3/2 x 8/5 = 2,4 m

Jadi panjang dawai tersebut adalah 2,4 m 

 

6.        Seorang penonton pada lomba balap mobil mendengar bunyi (deru mobil) yang berbeda, ketika mobil mendekat dan menjauh. Rata- rata mobil balap mengeluarkan bunyi 800 Hz. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m.s^-1 dan kecepatan mobil 20 m.s^-1, maka frekuensi yang di dengar saat mobil mendekat adalah....

Jawaban :

Penerapan efek Doppler, pendengar dalam posisi diam berarti V_p = NOL, sumber mendekati pendengar berarti tanda untuk V_s adalah negatif.

 

7.        Sebuah pabrik memiliki 100 mesin yang identik. Jika sebuah mesin memiliki taraf intensitas bunyi sebesar 70 dB, tentukan nilai taraf intensitas bunyi yang terdengar jika semua mesin di pabrik tersebut dinyalakan bersamaan!

Jawaban :

Untuk menentukan Taraf Intensitas bunyi oleh banyak sumber yang identik gunakan persamaan berikut:

dimana TI₁ adalah TI sebuah sumber bunyi dan n adalah banyaknya sumber bunyi. Sehingga

8.        Sebuah sumber bunyi memiliki taraf intesitas 60 dB. Ketika 100 sumber bunyi yang sama berbunyi secara serentak, taraf intensitas yang dihasilkan adalah...

Jawaban :

Gunakan persamaan:

TIn = TI1 + 10 log n

TI100 = 60 dB + 10 log 100

TI100 = 60 dB + 10 . 2 dB

TI 100 = 80 dB

 

9.        Suatu sumber bunyi bergerak dengan kecepatan 60 m/s meninggalkan pengamat yang berada dibelakangnya bergerak searah dengan sumber bunyi dengan kecepatan 10 m/s. Jika cepat rambat bunyi diudara 340 m/s dan frekuensi sumber bunyi 800 Hz, maka frekuensi bunyi yang didengar pengamat adalah...

Jawaban :

Gunakan persamaan efek Doppler:

vp = 700 Hz

 

10.    Taraf intensitas satu ekor lebah yang berdengung adalah 10 dB. Jika bunyi dengung masing-masing lebah dianggap identik dan intensitas ambang pendengaran manusia 10⁻¹² Wm⁻² maka intensitas bunyi dengung 1000 lebah adalah....

Jawaban :

Hitung terlebih dahulu TI 1000 lebah

TI = TI 1 + 10 log n = 10 dB + 10 log 1000 = 40 dB

Menghitung I 1000 lebah

TI = 10 log (I / Io)

40 dB = 10 log (I / 10^-12)

log (I / 10^-12) = 4

I / 10^-12 = 10⁴

I = 10⁴ . 10^-12 = 10^-8 Wb

 

 

BAB III

CAHAYA

 

1.        Sebutkan pengertian dari cincin newton ...

Jawaban : Cincin Newton adalah fenomena terbentuknya cincin pelangi atau goresan-goresan melingkar yang ditimbulkan proses pembiasan cahaya dari suatu lapisan tipis ke medium (kaca, lensa lengkung) yang mengakibatkan perbedaan diameter goresan-goresan sehingga terbentuklah cincin newton.

 

2.        Apa yang dimaksud dengan difraksi .....

Jawaban : Difraksi adalah istilah yang digunakan untuk menjelaskan respon cahaya dengan sinar yang melengkung mengitari halangan kecil pada arah rambatnya, dan radiasi gelombang yang menyebar keluar dari sebuah rana/celah kecil.

 

3.        Apa yang dimaksud dengan dispersi ...

Jawaban : Dispersi adalah peristiwa penguraian cahaya polikromatik (putih) menjadi cahaya-cahaya monokromatik (me, ji, ku, hi, bi, ni, u) pada prisma lewat pembiasan atau pembelokan cahaya.

4.        Gambar disamping merupakan sketsa lintasan sinar pada peristiwa interferensi celah ganda S1 dan S2.

Titik A dan titik B adalah dua garis gelap berurutan dan panjang gelombang yang digunakan 6000 Ǻ (1 Ǻ = 10^-10 m. Jarak antar kedua celah adalah...

Jawaban :

Jarak dua gelap berurutan berlaku:

d = 1,5 mm

 

5.        Seberkas sinar monokromatis dengan panjang gelombang 5000 Ǻ (1 Ǻ = 10^-10 m) melewati celah tunggal menghasilkan pola difraksi orde terang pertama seperti pada gambar.

Lebah celahnya sebesar...

Jawaban :

Pada difraksi celah tunggal berlaku:

d sin Ɵ = n λ

d sin 30 = 1 . 5 . 10^-4 mm

d . 1/2 = 5 . 10^-4 mm

d = 0,001 mm

 

6.        Sebuah kisi memiliki 12.500 garis/cm. Seberkas sinar monokromatis datang tegak lurus pada kisi. Bila spektrum orde pertama membentuk sudut 30⁰ dengan garis normal pada kisi, maka panjang gelombang sinar tersebut adalah...

Jawaban :

Untuk menentukan panjang gelombang pada kisi gunakan:

1/N sin θ = n . λ

1/12.500 . 1/2 = 1 λ

λ = 1/25.000 = 4 . 10^-5 cm = 4 . 10^-7 m = 4000 angstrom

 

7.        Sebuah kisi mempunyai konstanta kisi 4 . 10⁵ /m. Terang orde kedua didifraksikan pada sudut 37⁰ (tan 37⁰ = ¾) terhadap normal. Panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah...

Jawaban :

Untuk menghitung panjang gelombang cahaya jika sudut deviasi diketahui:

1/N sin θ = n . λ

1/4 . 10^-5 . 0,6 = 2 . λ

λ = 0,75 . 10^-6 m = 7,5 . 10^-7 m

 

8.        Jika seberkas cahaya monokromatis diarahkan pada sebuah kisi yang mempunyai 10⁴ garis/cm, garis terang pertama terjadi pada sudut deviasi 30⁰, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah...

 

Jawaban :

1/N sin θ = n . λ

1/(10⁴ grs/cm) . 1/2 = 1 . λ

λ = 0,5 . 10^-4 cm = 5 . 10^-7 m = 5000 Ǻ

 

9.        Seberkas sinar monokromatis dengan panjang gelombang 5.000 Ǻ datang tegak lurus pada kisi. Jika spektrum orde kedua membentuk sudut 30⁰, jumlah garis per cm kisi adalah...

1/N sin θ = n . λ

1/N . 0,5 = 2 . 5 . 10^-7 m

1/N = 20 . 10^-7 m

N = (10⁷ / 20) garis/m = 5 . 10⁵ garis /m = 5000 garis / cm

 

10.    Perhatikan diagram difraksi celah ganda (kisi) dengan data berikut ini.

Jika panjang gelombang berkas cahaya 6000Å dan jarak antar celah 0,6 mm, maka jarak antara terang pusat dengan gelap pertama pada layar adalah....

Jawaban :

 

 

 

 

BAB IV

LISTRIK STATIS

 

1.        Gambar berikut adalah susunan tiga buah muatan A, B dan C yang membentuk suatu segitiga dengan sudut siku-siku di A.

Jika gaya tarik-menarik antara muatan A dan B sama besar dengan gaya tarik-menarik antara muatan A dan C masing-masing sebesar 5 F, tentukan resultan gaya pada muatan A !

Jawaban :

Karena kedua gaya membentuk sudut 90°cari dengan rumus vektor biasa :

 

2.        Tiga buah muatan membentuk segitiga sama sisi seperti gambar berikut. Jarak antar ketiga muatan masing-masing adalah 10 cm.

Jika Q₁ = + 1 C, Q₂= Q₃ = − 2 C dan k = 9 x 10⁹ N m² C^{− 2} tentukan besar resultan gaya Coulomb pada muatan Q₁ !

Jawaban :

Tipe soal mirip soal nomor 4, dengan sudut 60° dan nilai masing-masing gaya harus dicari terlebih dahulu.

Angka 18 x 10¹¹ N namakan saja X untuk mempermudah perhitungan selanjutnya.

 

3.        Dua buah muatan listrik diletakkan terpisah seperti gambar.

Muatan di A adalah 8 µC dan gaya tarik menarik yang bekerja pada kedua muatan adalah 45 N. Jika muatan A digeser ke kanan sejauh 1 cm dan k = 9 . 10⁹  Nm²/C², maka gaya tarik menarik yang bekerja pada kedua muatan sekarang adalah...

Jawaban :

 

4.        Dua muatan listrik P dan Q yang terpisah sejauh 10 cm mengalami gaya tarik menarik 8 N. Jika muatan Q digeser 5 cm menuju muatan P, maka gaya listrik yang terjadi adalah...

Jawaban :

Membandingkan dua persamaan gaya Coulomb:

F2 = 8 N . 4 = 32 N

 

5.        Dua buah muatan listrik identik tetapi bermuatan tidak sama diletakkan terpisah seperti gambar. F adalah gaya elektrostatis kedua muatan.

Jika jarak kedua muatan dijadikan ½ r, maka gaya elektrostatis yang bekerja pada tiap muatan adalah...

Jawaban :

Membandingkan 2 buah gaya listrik:

F2 = 4F

 

6.        Tuliskan Pemanfaatan listrik statis dalam kehidupan sehari-hari…!

Jawaban :

a.       Penangkal Petir 

b.      Generator Van de Graaff

c.       Alat penggumpal asap

d.      Pengecatan mobil

e.       Mesin fotokopi

 

 

 

 

 

7.        Jelaskan pengertian listrik statis…?

Jawaban :

Listrik statis (elektrostatic) adalah kumpulan muatan listrik dalam jumlah besar, yang statis (tidak mengalir), namun apabila terjadi pengosongan muatan tersebut waktunya sangat singkat.

 

8.        8 buah muatan listrik 4 diantaranya sebesar + 5 C dan 4 lainnya adalah − 5 C tersusun hingga membentuk suatu kubus yang memiliki sisi sepanjang r.

Tentukan besar potensial listrik di titik P yang merupakan titik berat kubus !

Jawaban :

 

9.        Tentukan besarnya usaha untuk memindahkan muatan sebesar positif sebesar 10 μC dari beda potensial 230 kilovolt ke 330 kilovolt !

Jawaban :

W = q ΔV

W = 10μC x 100 kvolt = 1 joule

 

10.    Sebuah bola berongga memiliki muatan sebesar Q Coulomb dan berjari-jari 10 cm.

Jika besar potensial listrik pada titik P adalah (kQ / x ) volt, tentukan nilai x !

Jawaban :

Untuk mencari potensial suatu titik yang berada di luar bola, V = (kq)/r dimana r adalah jarak titik tersebut ke pusat bola atau x = (0,1 + 0,2) = 0,3 meter.

 

BAB V

KEMAGNETAN

 

1.        Sebuah toroida berjari-jari 20 cm dialiri arus sebesar 0,8 A. Jika toroida mempunyai 50 lilitan, tentukan induksi magnetik pada toroida!

Jawaban :

jari-jari, a = 20 cm = 2 × 10^-1 m

arus listrik, I = 0,8 A

banyak lilitan, N = 50

Induksi magnetik pada toroida adalah:

 

2.        Coba  jelaskan arah medan magnetik yang disebabkan oleh kawat berarus dapat ditentukan dengan 2 cara ..

Jawaban :

a)      Dengan Menggunakan Jarum Kompas

Suatu jarum kompas yang ditempatkan dalam suatu medan magnetik akan mensejajarkan dirinya dengan garis medan magnetik. Kutub utaranya akan menunjukkan arah medan magnetik di titik itu.

Sekarang amati jarum sebuah kompas yang digerakkan pada titik sekitar kawat berarus. Jarum kompas tampak bergerak sesuai dengan arah garis singgung lingkaran yang berpusat pada kawat.

Dari sini dapat disimpulkan bahwa arah garis medan magnetik akibat kawat berarus adalah sejajar garis singgung lingkaran-lingkaran yang berpusat pada kawat dengan arahnya ditunjukkan oleh kutub utara kompas.

b)      Dengan Aturan Tangan Kanan

Genggam kawat dengan tangan kanan Anda sedemikian sehingga ibu jari Anda menunjukkan arah arus. Arah putaran genggaman keempat jari Anda menunjukkan arah medan magnetik.

 

3.        Apa yang dimaksud dengan kuat medan magnet …

Jawaban : Kuat medan magnet adalah besarnya medan magnet yang terbentuk pada titik-titik tertentu ketika sebuah perantara dialiri arus listrik.

 

 

 

4.        Apa yang dimaksud dengan medan magnet?

Jawaban : Medan magnet adalah sebuah medan atau ruang yang terbentuk karena adanya gaya yang dihasilkan oleh pergerakan arus listrik pada sebuah media.

 

5.        Perhatikan gambar!

Suatu penghantar dialiri arus listrik I = 9 A. Jika jari-jari kelengkungan R = 2π cm dan µ₀ = 4π . 10^-7 Wb/A.m maka besar induksi magnetik dititik P adalah...

Jawaban :

6.        Tentukan besar kuat medan magnet di titik P yang berada pada poros suatu penghantar melingkar pada jarak 8 cm jika kuat arus yang mengalir pada kawat adalah 1 A!

Jawaban :

 

7.        Suatu solenoid panjang 2 meter dengan 800 lilitan dan jari-jari 2 cm. Bila solenoid itu dialiri arus sebesar 0,5 A, tentukanlah induksi magnet pada ujung solenoid. (µo = 4π .10^–7 Wb.A^–1.m^–1 ).

Jawaban :

Kuat medan magnet dari solenoida, lokasi di ujung solenoid

8.        Jika kawat PQ sejajar kawat RS, i1 = 6 A, a = 20 cm, µ0 = 4π . 10^-7 Wb/A.m menghasilkan gaya tolak sebesar 4,8 . 10^-5 N/m.

Kuat arus i2 dan arahnya adalah...

Jawaban :

 

9.        Suatu solenoida yang panjangnya 2 m memiliki 800 lilitan dan jari-jari 2 cm. Jika solenoida dialiri arus 0,5 A, tentukan induksi magnetik:

a.       di pusat solenoida,

b.      di ujung solenoida!

Jawaban :

panjang solenoida, l = 2 m

banyak lilitan, n = 800

arus listrik, I = 0,5 A

a.       Induksi magnetik di pusat solenoid

b.      Induksi magnetik di ujung solenoida

10.    Jelaskan sifat-sifat dari kemagnetan benda Diamagnetik, Para magnetik, Feromagnetik!

Jawaban :

·         Benda magnetik : bila ditempatkan dalam medan magnet yang tidak homogen, ujung-ujung benda itu mengalami gaya tolak sehingga benda akan mengambil posisi yang tegak lurus pada kuat medan. Benda-benda yang demikian mempunyai nilai permeabilitas relatif lebih kecil dari satu. Contoh : Bismuth, tembaga, emas, antimon, kaca flinta.

·         Benda paramagnetik : bila ditempatkan dalam medan magnet yang tidak homogen, akan mengambil posisi sejajar dengan arah kuat medan. Benda-benda yang demikian mempunyai permeabilitas relatif lebih besar dari pada satu. Contoh : Aluminium, platina, oksigen, sulfat tembaga dan banyak lagi garam-garam logam adalah zat paramagnetik.

·         Benda feromagnetik : Benda-benda yang mempunyai effek magnet yang sangat besar, sangat kuat ditarik oleh magnet dan mempunyai permeabilitas relatif sampai beberapa ribu. Contoh : Besi, baja, nikel, cobalt dan campuran logam tertentu (almico)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB VI

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

 

1.        Sebuah magnet batang digerakkan menjauhi kumparan yang terdiri atas 600 lilitan. Fluks magnetik yang memotong berkurang dari 9.10^-5 weber menjadi 4.10^-5 weber dalam selang waktu 0,015 sekon. Besar GGL induksi yang terjadi antara kedua ujung kumparan adalah....

Jawaban :

2.        Sebuah kumparan menembus medan magnet homogen secara tegak lurus sehingga terjadi GGL induksi. Jika kumparan diganti dengan kumparan lain yang mempunyai lilitan 2 kali jumlah lilitan kumparan semula dan laju perubahan fluksnya tetap, maka perbandingan GGL induksi mula-mula dan akhir adalah...

Jawaban :

3.        Perhatikan gambar rangkaian RLC berikut ini.

Kuat arus maksimum dari rangkaian adalah...

 

Jawaban :

4.        Sepotong kawat menembus medan magnet homogen secara tegak lurus dengan laju perubahan fluks 3 Wb/s. Jika laju perubahan fluks diperbesar menjadi 6 Wb/s maka perbandingan GGL induksi sebelum dan sesudah laju perubahan fluksnya adalah...

Jawaban :

5.        Fluks magnetik kumparan pertama mempunyai 200 lilitan berubah sebesar 0,06 Wb dalam waktu 0,4 s. Pada kumparan kedua, fluks magnetiknya berubah sebesar 0,08 Wb dalam waktu 0,2 s. Bila jumlah lilitan kedua diganti separuh jumlah lilitan kumparan pertama maka perbandingan GGL induksi kumparan pertama dan kedua adalah...

 

 

Jawaban :

6.        Apa pengertian dari induksi elektromagnetik…

Jawaban: Induksi elektromagnetik adalah peristiwa timbulnya arus listrik akibat adanya perubahan fluks magnetik.

 

7.        Coba sebutkan bunyi hukum faraday tentang induksi elektromagnetik..

Jawaban : “ggl induksi yang timbul pada ujung-ujung suatu penghantar atau kumparan adalah sebanding dengan laju perubahan fluks magnetic yang dilingkupi oleh loop penghantar atau kumparan tersebut”.

 

8.        Coba sebutkan bunyi hukum lenz tentang induksi elektromagnetik..

Jawaban : Hukum Lenz menyatakan bahwa: “ggl induksi selalu membangkitkan arus yang medan magnetnya berlawanan dengan asal perubahan fluks”.

 

9.        Seseorang bekerja mereparasi sebuah generator listrik. Kumparan diganti dengan yang baru yang memiliki luas penampang 2 kali lipat dari semula dan jumlah lilitan 1,5 kali dari jumlah semula. Jika kecepatan putar generator diturunkan menjadi 3/4 kali semula, tentukan perbandingan GGL maksimum yang dihasilkan generator dibandingkan sebelum direparasi!

Jawaban :

GGL maksimum yang dihasilkan generator

Perbandingan sesudah direparasi dengan sebelum direparasi

 

10.    Data tabel disamping adalah nilai lilitan dan tegangan pada dua transformator ideal.

Nilai pada tabel yang kosong adalah...

Jawaban :

Menghitung V2

V1 / V2 = N1 / N2

1 / V2 = 100 / 200

V2 = 2 V

Menghitung N2

V1 / V2 = N1 / N2

4 / 8 = 400 / N2