KUMPULAN SOAL DAN PEMBAHASAN FISIKA KELAS X, XI, DAN XII

KUMPULAN SOAL DAN PEMBAHASAN FISIKA

KELAS X, XI, DAN XII

DISUSUN OLEH :

Nama : WITHA SUSILIA PANGGABEAN

NISN : 9994626435

Kelas : XII IPA_1

B. Studi : FISIKA

G. Pembimbing : HOTMA TARIHORAN, S.Pd, MM

SMA NEGERI 1 PINANGSORI

TAHUN PELAJARAN 2016/2017

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur senantiasa kita panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kesehatan kepada kita. Sholawat serta salam semoga senantiasa tercurah kepada Baginda Rasullullah Muhammad SAW beserta keluarga, para sahabat dan umatnya, Amin.

Alhamdulillah penyusun dapat menyelesaikan tugas modul soal dan pembahasan dari guru mata pelajaran Fisika dengan judul “Kumpulan Soal dan Pembahasan Fisika Kelas X, XI, dan XII”.

Namun demikian penyusun menyadari jika adanya kekurangan–kekurangan di dalam modul ini dan oleh karena kekurangan itu untuk dapat terlengkapi melalui diskusi serta bimbingan dan arahan dari guru bidang studi fisika.

Cukup sekian yang dapat penyusun ungkapkan dalam kata pengantar ini, semoga dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Demikian dan terima kasih.

Pinangsori, September 2016

Penyusun

WITHA SUSILIA PANGGABEAN

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ................................................................................... i

DAFTAR ISI .................................................................................................... ii

KELAS X

BAB I Besaran dan Satuan ................................................................................ 1

BAB II Kinematika Gerak ................................................................................. 4

BAB III Gerak Melingkar ................................................................................. 9

BAB IV Dinamika Gerak................................................................................... 12

BAB V Optika Geometris.................................................................................. 16

BAB VI Suhu dan Kalor ................................................................................... 20

BAB VII Listrik Dinamis................................................................................... 24

BAB VIII Gelombang Elektromagnetik............................................................ 27

KELAS XI

BAB I Persamaan Gerak .................................................................................... 30

BAB II Gaya Gesekan........................................................................................ 34

BAB III Gravitasi .............................................................................................. 40

BAB IV Elastisitas ............................................................................................ 44

BAB V Usaha & Energi .................................................................................... 47

BAB VI Impuls, Momentum dan Tumbukan..................................................... 50

BAB VII Momentum Sudut dan Rotasi Benda Tegar ...................................... 54

BAB VIII Fluida Tak Bergerak.......................................................................... 58

BAB IX Fluida Bergerak ................................................................................... 62

BAB X Teori Kinetik Gas.................................................................................. 66

BAB XI Termodinamika.................................................................................... 69

KELAS XII

BAB I Gelombang ............................................................................................ 73

BAB II Gelombang Bunyi ................................................................................. 76

BAB III Cahaya ................................................................................................ 79

BAB IV Listrik Statis ........................................................................................ 82

BAB V Kemagnetan .......................................................................................... 85

BAB VI Induksi Elektromagnetik ..................................................................... 88

Soal-Soal dan Pembahasan

Kelas X

BAB I

BESARAN DAN SATUAN

1. Berikan 7 contoh besaran pokok dan satuanya dengan tepat!

Jawaban :

2. Berikan contoh satuan baku dan satuan tak baku untuk besaran panjang?

Jawaban : Contoh satuan baku : panjang diukur dengan satuan km, m, cm.
Contoh satuan tak baku: Panjang diukur dengan satuan depa, hasta, jengkal

3. Sebuah kubus memiliki panjang rusuk 10 cm. Dengan menggunakan aturan angka penting dan notasi ilmiah, volume kubus tersebut adalah ....

Pembahasan :

Panjang rusuk = 10 cm, mempunyai 2 angka penting sehingga hasil akhir juga mempunyai 2 angka penting V = r³ = 10 x 10 x 10 = 1000 atau, 1,0 x 10³ cm³

4. 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

5. Nyatakan waktu 10 sekon dalam satuan

a. das

b. ms

Pembahasan :

a) 10 sekon = … das

Posisi satuan sekon (s) berada 1 tangga di bawah

posisi satuan das

10 sekon = 10/10¹ das

= 10/10 das

10 sekon = 1 das

b) 10 sekon = … ms

Posisi satuan sekon (s) berada 3 tangga di atas posisi satuan ms

10 sekon = 10x10³ ms

= 10x1000 ms

= 10000 ms

10 sekon = 10⁴ ms

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

Pembahasan :

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

Pembahasan :

8. Jika M dimensi massa, L dimensi panjang, dan T dimensi waktu, maka dimensi tekanan adalah ....

Pembahasan :

9. 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 ?

Pembahasan :

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

10. Massa kosong sebuah tangki adalah 8,56kg, ketika diisi air massanya menjadi 67,4 kg. Tentukan massa air dalam tanki.

Pembahasan :

Diketahui : massa tangki kosong 8,56kg

Massa tangki diisi air 67,4kg

Ditanyakan : massa air ?

Penyelesaian : massa air dalam tangki

= (67,4-8,56)kg

= 58,84 kg = 58,8 kg

BAB II

KINEMATIKA GERAK

1. 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...

Pembahasan :

2. Sebuah partikel bergerak dari atas tanah dengan persamaan posisi Y = (−3t² + 12t

+ 6 ) meter.

Tentukan :

a) Posisi awal partikel

b) Posisi partikel saat t = 1 sekon

c) Kecepatan awal partikel

d) Percepatan partikel

e) Waktu yang diperlukan partikel untuk mencapai titik tertinggi

f) Lama partikel berada di udara

g) Tinggi maksimum yang bisa dicapai partikel

Pembahasan :

a) Posisi awal partikel

b) Posisi partikel saat t = 1 sekon

c) Kecepatan awal partikel

d) Percepatan partikel. Turunkan persamaan kecepatan untuk mendapatkan persamaan percepatan:

e) Waktu yang diperlukan partikel untuk mencapai titik tertinggi
Saat mencapai titik tertinggi kecepatan partikel adalah NOL.

f) Lama partikel berada di udara

Partikel berada diudara selama dua kali waktu untuk mencapai titik tertinggi yaitu 4 sekon.

g) Tinggi maksimum yang bisa dicapai partikel

Tinggi maksimum tercapai saat 2 sekon, masukkan ke persamaan posisi.

3. Mobil dengan kecepatan 72 km/jam direm dengan perlambatan 4 m/s2, maka mobil berhenti setelah menempuh jarak….

Pembahasan :

Mobil direm sampai berhenti, jadi kecepatan akhir (V=0) dimana Kecepatan awal 72 km/jam atau 20 m/s dan percepatan (a) -4 m/s2, jadi jarak tempuhnya adalah

V2 = V02 + 2 a x

1 = 202 – 2 .4 x

8 x =400

X =50 m

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

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

Pembahasan :

5. Seorang gadis tergelincir dari menara yang tingginya 100 m dan 2 detik kemudian Superman dengan kecepatan awal 30 m/s menyusul. Pada ketinggian berapa dari tanah gadis dapat diselamatkan oleh superman…

Pembahasan :

Kecepatan gadis setelah 2 detik

V = vo+ gt

= 0 + 10.2

=20 m/s

Perpindahan gadis setelah 2 detik

V2 = vo2 +2 gx

(20)2 = 0 + 2. 10.x

400 = 20 x

X = 20 m

Jadi jarak pisah mula superman dengan gadis 20m, kemudian superman menyusul dengan kecepatan 30 m/s, maka waktu tempuh superman untuk menyusul gadis adalah

t = jarak pisah / kecepatan relatif superman-gadis

= 20 m /(30-20)m/s

=20 m / 10 m/s

=2 s

Jarak tempuh superman setelah 2 s adalah

h = vo t +1/2 g t2

= 30. 2 + ½. 10. 22

= 60 + 20

=80 m

Jadi ketinggian dari tanah

Y = 100 m – 80 m

= 20 m

6. Sebuah benda bergerak melingkar dengan jari-jari 50 cm. Jika benda melakukan 120 rpm, maka waktu putaran dan kecepatan benda tersebut berturut-turut adalah ………

Pembahasan :

cm = 0,5 m

rpm = 2 Hz

Waktu sekali putaran = periode

7. Mobil bermassa 800 kg bergerak dengan kecepatan awal 36 km/jam, setelah menempuh jarak 150 m kecepatan menjadi 72 km/jam. Waktu tempuh mobil adalah....

Pembahasan :

Ubah terlebih dahulu v kedalam m/s

36 km/jam = 10 m/s dan 72 km/jam = 20 m/s

Hitung percepatan dengan persamaan: v² = v₀² + 2 a s

20² = 10² + 2 . a . 150

400 = 100 + 300 . a

a = 1 m/s2

Menghitung t:

8. 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).

9. Sebuah benda bergerak sesuai persamaan berikut :

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

Pembahasan :

Turunkan persamaan posisinya (r) untuk mendapatkan persamaan v. Biarkan i dan j nya, setelah itu masukkan waktu yang diminta.

10. 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...

Pembahasan :

BAB III

GERAK MELINGKAR

1. Apa yang dimaksud dengan gerak melingkar ?

Jawaban : Gerak melingkar adalah gerak suatu benda pada lintasan yang berupa lingkaran

2. Sebuah partikel bergerak melingkar dengan kecepatan sudut sebesar 4 rad/s selama 5 sekon. Tentukan besar sudut yang ditempuh partikel!

Pembahasan :

Soal di atas tentang Gerak Melingkar Beraturan. Untuk mencari sudut tempuh gunakan rumus :

θ = ωt

θ = (4)(5) = 20 radian.

3. 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....?

Pembahasan :

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

4. Konversikan ke dalam satuan rad/s :

a) 120 rpm

b) 60 rpm

Pembahasan :

1 rpm = 1 putaran per menit

1 putaran adalah 2π radian atau

1 putaran adalah 360^o

1 menit adalah 60 sekon

a) 120 rpm

b) 60 rpm

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

Pembahasan :

Diketahui:
ω = 10 rad/s

r = 0,5 m

Ditanya: v = ...

penyelesaian :

v = ω . r = 10 rad/s . 0,5 m = 5 m/s.

6. 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...

Pembahasan :

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…?

Pembahasan :

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

Tentukan :

Percepatan gerak benda

Pembahasan :

Percepatan gerak benda

Dari gaya-gaya dengan arah horizontal :

9. Sebuah benda bergerak melingkar dengan percepatan sudut 2 rad/s². Jika mula-mula benda diam, tentukan :

a) Kecepatan sudut benda setelah 5 sekon

b) Sudut tempuh setelah 5 sekon

Pembahasan :

α = 2 rad/s²

ω_o = 0

t = 5 sekon

a) ω_t = ω_o + αt ω_t = (0) + (2)(5) = 10 rad/s

^b)θ = ω_ot + ¹/₂ αt² θ = (0)(5) + ¹/₂ (2)(5)²

10. 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 !

Pembahasan :

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

BAB IV

DINAMIKA GERAK

1. Apa yang dimaksud dengan Dinamika Gerak ….

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

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

Jawaban :

3. 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...

Pembahasan:

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

4. 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...

Pembahasan :

5. Dua balok masing-masing bermassa 2 kg dihubungkan dengan tali dan katrol seperti gambar.

Bidang permukaan dan katrol licin. Jika balok B ditarik mendatar dengan gaya 40 N, percepatan balok adalah...(g = 10 m/s2)A. 5 m/s2

Pembahasan :

Gunakan rumus:

6. Sebuah balok dengan massa 20 kg diletakkan pada bidang miring kasar, ditarik dengan gaya sebesar F dan percepatannya 3 m/s2.

Jika koefisien gesekan ɥ = 1/3 dan g = 10 m/s2, besar gaya F tersebut adalah...(sin 53 = 0,8)

Pembahasan :

Dari hukum II Newton:

F - w sin 53 - fg = m . a

F - 20 kg . 10 m/s2 . 0,8 - 1/3 . w cos 53 = 20 kg . 3 m/s2

F - 160 N - 1/3 . 20 kg . 10 m/s2 . 0,6 = 60 N

F - 160 N - 40 N = 60 N

F - 200 N = 60 N

F = 260 N

7. 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...

Pembahasan :

8. 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..

Pembahasan :

9. 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...

Pembahasan :

10. 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...

Pembahasan :

Hitung terlebih dahulu percepatan kedua benda

Menghitung tegangan tali

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

BAB V

OPTIKA GEOMETRIS

1. 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

2. 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.

3. 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 !

Pembahasan:

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

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

Pembahasan:

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

5. 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).

6. Benda berada di depan cermin cekung yang memiliki jarak fokus 20 cm. Terbentuk bayangan nyata dan diperbesar 5 kali semula. Jarak benda ke cermin sejauh … cm.

Diketahui:

Pembahasan:

Ditanyakan: s

Hubungan antara jarak benda dan jarak bayangan dapat dituliskan dalam persamaan:

Berdasarkan persamaan di atas, jarak benda yang dihasilkan:

Jadi, jarak benda ke cermin sebesar 24 cm.

7. 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 ….

Pembahasan:

Diketahui:

Ditanyakan: sifat bayangan

Penyelesaian :

Jarak bayangan yang dihasilkan:

8. 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 !

Pembahasan :

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

9. Untuk mendapatkan bayangan yang terletak pada jarak 15 cm di belakang lensa positip yang jarak titik apinya 7,5 cm maka benda harus diletakkan di depan lensa tersebut pada jarak...

Pembahasan :

Data:
f = 7,5 cm

s ' = 15 cm

s = .....

10. 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.

Pembahasan ;

Δl = l_o . α . Δt

= 2 . ( 25 x 10 ^-6 ) . (50 – 30 )

= 10 ^-3 m

Δl = 0,1 cm

BAB VI

SUHU DAN KALOR

1. Apa yang dimaksud dengan suhu ….

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

2. 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.

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

Jawaban :

a. Konduksi

b. Konveksi

c. Radiasi

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

Pembahasan :

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

5. 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 !

Pembahasan :

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

6. 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 ?

Pembahasan :

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

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

Pembahasan :

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

8. Sebuah wadah terbuat dari logam yang memiliki kalor jenis 350 J/kg °C. Jika massa wadah adalah 500 gram, tentukan kapasitas kalor dari wadah!
Pembahasan :

Hubungan massa (m), kalor jenis (c) dan kapasitas kalor (C) sebagai berikut:

C =mc

Data:
c = 350 J/kg °C

m = 500 gram = 0,5 kg

C =.......

C = mc

C = 0,5(350)

C = 175 J/°C’

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

Pembahasan :

Diketahui :

Q = 1500 J

ΔT = 32⁰C – 5 ⁰C = 27⁰C = 300K

Ditanya :

C . . . ?

Penyelesaian :

C = Q / ΔT

C = 1500J / 300K

C = 5J/K

Jadi kapasitas kalor benda tersebut sebesar 5J/K.

10. 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

Pembahasan :

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

BAB VII

LISTRIK DINAMIS

1. Apa yang dimaksud dengan Energi Listrik?

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

2. 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.

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

Pembahasan :

W = Vit

W = 200 (0,25) (5×60) = 15 000 joule

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

Pembahasan :

Susunan Seri, daya total seperti contoh di atas akan menjadi 1/2 P, sehingga waktu yang diperlukan menjadi dua kali lebih lama

t = t₁ + t₂

t = 10 menit + 10 menit = 20 menit

5. 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!

Pembahasan :

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

t = 5 menit

6. Perhatikan rangkaian listrik berikut!

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

Pembahasan :

Menentukan arus rangkaian dulu, diawali dari hambatan total:

7. 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)

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

Pembahasan :

Diket:
R = 400 Ω

V = 220 V

I =. . . ?

Penyelesaian :

9. Rangkaian sederhana 3 hambatan identik R seperti gambar.

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

Pembahasan :

10. 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!

Pembahasan :

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

t = 5 menit

BAB VIII

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

1. 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.

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

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

5. Sebutkan spektrum gelombang elektromagnetik berdasarkan kenaikan frekuensi atau penurunan panjang gelombang?

Jawaban: gelombang radio, gelombang mikro, sinar inframerah, sinar tampak (cahaya), sinar ultraviolet, sinar-X, sinar gamma.

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

Pembahasan :

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

Pembahasan :

Diketahui: T = 10^–15 s

v = 3 × 10⁸ m/s

Ditanyakan: Jenis spektrum gelombang elektromagnetik

Penyelesaian :

f = 1/T = 1 / 10^-15= 10¹⁵Hz

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

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

Pembahasan :

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

Pembahasan :

Diket :

ν = 340 m/s

f = 50 Hz

λ = ...........

λ = ν / f

λ = 340 / 50

λ = 6,8 meter

10. 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)

Soal-Soal dan Pembahasan

Kelas XI

BAB I

PERSAMAAN GERAK

1. 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.

2. 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.

3. Seorang anak melempar batu dengan kecepatan awal 12,5 m/s dan sudut elevasi 30^oterhadap horizontal.. jika percepatan gravitasi 10 m/s2, waktu yang diperlukan batu tersebut sampai ke tanah adalah...

Pembahasan :

4. Sebuah benda bergerak lurus dengan persamaan kecepatan :

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

Pembahasan :

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

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

Pembahasan :

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

Ditanyakan : a = …… ?

Penyelesaian :

pers Gerak.jpg Jadi percepatan benda diatas adalah a = 8 m/s²

Besar atau nilai kecepatan nya adalah :

7. 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

Pembahasan :

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 :

s (t)
s (3s)

= so + v.t
= 2 + 4 x 3
= 14 m

s (t)
s (10s)

= so + v.t
= 2 + 4 x 10 = 42 m

8. Diketahui a(t) = (4 − 2t) î + (6t − 3) j, Tentukan Kecepatan (v) dan Percepatan (a)

Pembahasan :

Kecepatan :

Posisi :

9. Sebuah bola berada 3 meter di depan gawang. Apabila bola ditendang oleh penjaga gawang sehingga bergerak dengan kecepatan 2 m/s ke depan, tentukanlah posisi bola setelah 5 sekon dari dari acuan gawang.

Pembahasan :

Diketahui : s₀ = 3 m , v = 2 m/s dan t = 5 s.

Soal : s_t .

Penyelesaian :

s_t= s₀+ v t

s_t= 3 + 2. 5

s_t= 13 m ( bola berada 13 meter di depan gawang )

10. 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)

Pembahasan :

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

BAB II

GAYA GESEKAN

1. Jelaskan kerugian gaya gesekan dalam kehidupan sehari-hari !

Jawaban : Berikut beberapa kerugian yang ditimbulkan oleh adanya gaya gesek dalam kehidupan sehari-hari.

a) Menghambat gerakan

Gaya gesekan menyebabkan benda yang begerak akan terhambat gerakannya. Adanya gesekan antara ban sepeda dan aspal membuat kita harus mengayuh sepeda dengan tenaga yang lebih besar. Hal ini menunjukkan bahwa gaya gesekan menghambat gerakan suatu benda.

b) Menyebabkan aus

Ban sepeda kita menjadi gundul atau sepatu yang kita pakai untuk sekolah bagian bawahnya menjadi tipis diakibatkan oleh gesekan antara ban atau sepatu dan aspal. Jadi, gesekan menyebabkan benda-benda menjadi aus.

2. 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.

3. Balok massanya 20 kg berada diatas lantai kasar kemudian ditarik dengan gaya F arah mendatar.

Jika koefisien gesekan statis µs = 0,4 dan koefisien gesekan kinetis µk = 0,3, besarnya gaya gesekan pada saat balok tepat akan bergerak adalah...(g = 10 m/s²)

Pembahasan :

Diketahui:
m = 20 kg

µs = 0,4

µk = 0,3

Ditanya: fs = ...

Penyelesaian :

Terlebih dahulu hitung gaya normal (N).

N = w = m . g

N = 20 kg . 10 m/s²= 200 N

Menghitung fs

fs = µs N = 0,4 . 200 N = 80 N

4. 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

Pembahasan :

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

5. 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!

Pembahasan :

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

6. 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)?

Pembahasan :

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.

7. Balok massanya 20 kg berada diatas lantai kasar kemudian ditarik dengan gaya F arah mendatar.

Jika koefisien gesekan statis µs = 0,4 dan koefisien gesekan kinetis µk = 0,3, besarnya gaya gesekan pada saat balok tepat akan bergerak adalah...(g = 10 m/s²)

Pembahasan :

Diketahui:
m = 20 kg

µs = 0,4

µk = 0,3

Ditanya: fs = ...

Penyelesaian :

Terlebih dahulu hitung gaya normal (N).

N = w = m . g

N = 20 kg . 10 m/s²= 200 N

Menghitung fs

fs = µs N = 0,4 . 200 N = 80 N

Balok A beratnya 100 N diikat dengan tali mendatar di C (lihat gambar). Balok B beratnya 500 N. Koefisien gesekan antara A dan B = 0,2 dan koefisien gesekan antara B dan lantai = 0,5. Besarnya gaya F minimal untuk menggeser balok B adalah....newton

Pembahasan:

f_AB → gaya gesek antara balok A dan B

f_BL → gaya gesek antara balok B dan lantai

f_AB = μ_AB N

f_AB = (0,2)(100) = 20 N

f_BL = μ_BL N

f_BL = (0,5)(100 + 500) = 300 N

Tinjau benda B

Σ F_x = 0

F − f_AB − f_BL = 0

F − 20 − 300 = 0

F = 320 Newton

9. 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!

Pembahasan :

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 :

c) resultan gaya yang mempercepat balok

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

d) besar dan arah percepatan balok

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

c) bidang licin;

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

Pembahasan :

Diketahui:
m = 50 kg

μ = 0,3

F = 200 N

g = 10 m/s2

BAB III

GRATIVASI

1. 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.

2. Apa pengertian dari gravitasi?

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

3. Berapa usaha yang diperlukan untuk mempercepat gerak sepeda motor bermassa 200 kg dari 5 m/s sampai 20 m/s ?

Pembahasan :

Pertanyaan soal di atas adalah berapa usaha total yang diperlukan untuk mempercepat gerak motor.

W = EK₂ – EK₁

Sekarang kita hitung terlebih dahulu EK₁ dan EK₂

EK₁ = ½ mv₁² = ½ (200 kg) (5 m/s)² = 2500 J

EK₂ = ½ mv₂² = ½ (200 kg) (20 m/s)² = 40.000 J

Energi total :

W = 40.000 J – 2.500 J

W = 37.500 J

4. Berapa besar gaya gravitasi antara bumi dan bulan ?

Pembahasan :

Diketahui :

Massa bumi (m_B) = 5,97 x 10²⁴ kg

Massa bulan (m_b) = 7,35 x 10²² kg

Jarak pusat bumi dan pusat bulan (r) = 3,84 x 10⁸ meter

Konstanta gravitasi umum (G) = 6,67 x 10^-11 N m² / kg²

Ditanya : besar gaya gravitasi antara bumi dan bulan ?

5. 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.

6. 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) ....

Pembahasan :

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

7. Kuat medan gravitasi pada suatu tempat di permukaan bumi adalah 9,9 N/kg. Jika R adalah jari-jari bumi maka kuat medan gravitasi pada ketinggian 2R dari tempat tersebut sebesar....

Pembahasan :

Data:
g₁ = 9,9 N/kg

r₁ = R

r₂ = R + 2R = 3R

g₂ =....

Kuat medan gravitasi atau percepatan gravitasi pada dua tempat berbeda ketinggian,

8. 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 ......

Pembahasan :

Langkah pertama yaitu menentukan arah gaya yang terjadi pada m3

9. Jika berat benda dibumi adalah 500 N, maka berat benda di planet A adalah...

Pembahasan :

Diketahui:
mA = 5 mB

rA = 10 rB

FB = 500 N

Ditanya: FA =...

Penyelesaian :

10. Berapakah gaya total yang dibutuhkan untuk memberi percepatan sebesar 10 m/s² kepada mobil yang bermassa 2000 kg ?

Pembahasan :

BAB IV

ELASTISITAS

1. 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

2. Sebuah batan besi yang panjangnya 2 m, penampangnya berukuran 4 mm x 2 mm. Modulus elastisitas besi tersebut adalah 10⁵ N/mm². Jika pada ujung batang ditarik dengan gaya 40 N. Berapa pertambahan panjang besi tersebut?

Pembahasan :

Diketahui
lo = 2 m = 2.10³ mm

A = 8 mm²

σ = 10⁵ N/mm²

F = 40 N

dari rumus

maka
Δl = [F.lo]/[A.E] = [40.2.10³]/[ 8.10⁵] = 0,1 mm

3. Sebuah pegas yang bersifat elastis memiliki luas penampamg 100 m2. Jika pegas ditarik dengan gaya 150 Newton. Tentukan tegangan yang dialami pegas !

Pembahasan :

Diketahui :

A : 100 m2

F : 150 N

Ditanya :

σ . . . ?

Jawab :

σ : F / A

σ : 150 N / 100 m2

σ : 1.5 N/m2

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

Pembahasan :

5. 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

6. 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...

Pembahasan :

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

7. 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.

8. Apa yang dimaksud dengan modulus elastisitas ?

Jawaban : Modulus Elastisitas adalah perbandingan antara tegangan dan regangan. Modulus ini dapat disebut dengan sebutan Modulus Young

9. 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...

Pembahasan :

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

10. Sobat punya sebuah kawat dengan luas penampang 2 mm², kemudian diregangkan oleh gaya sebesar 5,4 N sehingga bertambah panjang sebesar 5 cm. Bila panjang kawat mula-mula adalah 30 cm, berpakah modulus elastisitas dari kawat tersebut?

Pembahasan :

Diketahui
A = 2 mm² = 2.10^-6 m

F = 5,4 N

Δl = 5 cm = 5.10^-2 m

lo = 30 cm = 3.10^-1 m

Modulus young = [5,4 x 3.10^-1]/[2.10^-6 x 5.10^-2] = 1,62.10⁶ N/m²

BAB V

USAHA DAN ENERGI

1. 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.

2. Apa yang dimaksud dengan usaha?

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

3. 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.

Pembahasan :

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

4. 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.

5. 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...

Pembahasan :

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

6. Seorang anak yang massanya 40 kg berada di lantai3 sebah gedung pada ketinggian 15 m dari atas tanah. Hitung energi potensial anak jika sekarang anak tersebut berada di lantai 5 dan berada 25 m dari tanah !

Pembahasan :

Diketahui :

m= 40 kg

h= 25 m

g = 10 m/s2

ditanya: Ep . . . ?

Jawab :

Ep = m x g x h

Ep = (40)(10)(25)

Ep = 10000 j

7. 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.

Pembahasan :

Diketahui:
m = 5 kg

h = 2 m

g = 10 m/s²

Ditanyakan :

W= ..... ?

Penyelesaian :

W = m.g.h

W = (5 kg)(10 m/s²)(2 m)

W = 100 J

Jadi, besarnya usaha untuk memindahkan benda ke atas setinggi 2 m adalah 100 joule.

8. Jeni membutuhkan usaha sebesar 2.000 joule untuk mempercepat sepedanya yang mula-mula bergerak dengan kelajuan 10 m/s. Jika massa jenis dan sepeda 80 kg, kecepatan akhir sepeda adalah...

Pembahasan :

Menghitung kecepatan akhir jika usaha yang diketahui:

W = ½ m (v₂² – v₁²)

2.000 j = 1/2 . 80 kg (v₂² – (10 m/s)²)

(v₂² – (10 m/s)²) = 2.000 j / 40 kg = 50 j/kg

v₂² = (50 + 100) (m/s)²) = 150 (m/s)²

v₂ = 5√6 m/s

9. Ali mengangkat batu bermassa 10 kg dari tanah sampai ketinggian 1 m. Jika g = 10 m/s² maka usaha yang dilakukan Ali sebesar.....

Pembahasan :

Menghitung usaha yang berkaitan dengan energi potensial.

W = Ep2 - Ep1

W = mgh2 = mgh1

W = mg (h2 - h1) = 10 kg . 10 m/s² (1 m - 0 m)

W = 100 joule

10. Sebuah batu yang massanya 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 100 m. Jika percepatan gravitasi 10 m/s²

2, maka usaha yang dilakukan gaya berat batu sampai ketinggian 20 m aadalah...

Pembahasan :

Diketahui:
m = 2 kg

h1 = 100 m

h2 = 80 m

g = 10 m/s²

Ditanya: W = ...

Penyelesaian :

W = m . g . h2 – m . g . h1

W = 2 . 10 . 80 – 2 . 10 . 100

W = 1600 – 2000 = – 400 J

BAB VI

IMPULS, MOMENTUM DAN TUMBUKAN

1. Sebuah peluru karet berbentuk bola yang ber massa 60 gram di tembak kan ke arah horizontal menuju tembok, ilustrasi nya seperti pada gambar di bawah ini.

Pertanyaan: Jika bola di pantul kan dengan laju yang sama, berapa kah impuls yang di terima bola ?

Pembahasan:

Di ketahui:

m: 60 gram, di konversi kan = 0,06 kg

v: 50 m/s ke arah kiri, sehingga di tulis - 50 m/s

v': 50 m/s ke arah kanan

Di tanya: Berapa kah impuls yang di terima bola ?

Penyelesaian:

Di karena kan impuls = perubahan momentum, jadi dapat di selesai kan seperti di bawah ini:

Jadi besar impuls yang di terima bola adalah 6 N.s dengan arah ke kanan/bernilai positif.

2. Sebuah bola yang ber massa 40 gram di lempar dengan kecepatan v1 = 4 m/s ke kanan, setelah membentur tembok memantul dengan kecepatan v2 = 3 m/s ke kiri,

Berapa kah besar impuls pada bola tersebut ?

Pembahasan:

Di ketahui:

v1: 4 m/s yang memiliki arah ke ke kanan

v2: 3 m/s ke arah kiri, sehingga dapat di tulis kan -3 m/s

m: 40 g = 0,04 kg

Di tanya: berapa kah besar impuls pada bola tersebut ?

Penyelesaian:

Jadi besar impuls pada bola tersebut adalah - 0,28 N.s, jika kalian menulis kan 0,28 N.s, itu di anggap benar selama di tulis kan keterangan arah nya seperti (hasil 0,28 N.s dengan arah ke kiri)

3. 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!

Pembahasan:

Cari terlebih dahulu kecepatan bola m saat menumbuk balok M

Hukum kekakalan momentum :

4. Tuliskan bunyi hukum kekekalan momentum ….!

Jawaban : Pada peristiwa tumbukan, jumlah momentum benda-benda sebelum dan sebuah tumbukan adalah tetap.

5. Tumbukan disebabkan menjadi 3 yaitu ….

Jawaban :

- tumbukan lenting sempurna

- tumbukan lenting sebagian

- tumbukan tidak lenting sama sekali

6. Pada tumbukan lenting sempurna, berlaku hukum :

Jawaban :

a) kekekalan momentum

b) kekekalan energi kinetik

c) kecepatan sebelum dan sesudah tumbukan

d) nilai koefisien elastisitas/koefisien restitusi (e) pada tumbukan lenting sempurna.

7. Sebuah bola yang ber massa 40 gram di lempar dengan kecepatan v1 = 4 m/s ke kanan, setelah membentur tembok memantul dengan kecepatan v2 = 3 m/s ke kiri,Berapa kah besar impuls pada bola tersebut ?

Pembahasan :

Di ketahui:

v1: 4 m/s yang memiliki arah ke ke kanan

v2: 3 m/s ke arah kiri, sehingga dapat di tulis kan -3 m/s

m: 40 g = 0,04 kg

Di tanya: berapa kah besar impuls pada bola tersebut ?

Jadi besar impuls pada bola tersebut adalah - 0,28 N.s, jika kalian menulis kan 0,28 N.s, itu di anggap benar selama di tulis kan keterangan arah nya seperti ( hasil 0,28 N.s dengan arah ke kiri )

8. Bola A bermassa 0,4 kg bergerak dengan laju 6 m/s menumbuk bola B bermassa 0,6 kg yang sedang bergerak mendekati bola A dengan laju 8 m/s. Kedua bola bertumbukan tidak lenting sempurna. Laju bola setelah tumbukan adalah...

Pembahasan :

Diketahui:
mA = 0,4 kg

mB = 0,6 kg

vA = 6 m/s

vB = – 8 m/s (mendekati bola A)

e = 0 (tumbukan tidak lenting)

Ditanya: vA = vB = ...

Jawab:
a. Terlebih dahulu gunakan persamaan hukum kekekalan momentum.

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

0,4 . 6 + 0,6.(– 8) = 0,4 . vA' + 0,6 . vB'

2,4 – 4,8 = 0,4 . vA1 + 0,6 . vB'

– 2,4 = 0,4 . vA' + 0,6 . vB'.....(1)

9. Bola pingpong bermassa 5 gram jatuh bebas dari ketinggian tertentu (g = 10 m/s²). Saat menumbuk lantai kecepatan bola 6 m/s dan sesaat setelah menumbuk lantai bola terpantul ke atas dengan kecepatan 4 m/s. Besar impuls yang bekerja pada bola adalah...

Pembahasan:
Diketahui:
m = 5 gram = 0,005 kg

g = 10 m/s²

v1 = 6 m/s

v2 = – 4 m/s (arah ke atas)

Ditanya: I = ...

Jawab:
I = mv2 – mv1 = 0,005 . (– 4) – 0,005 . 6

I = – 0,02 – 0,03 = – 0,05 N.s

10. 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....

Pembahasan:

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

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!

Pembahasan :

Diketahui :

Momen inersia partikel = 2 kg m²

Kecepatan sudut = 2 rad/s

Ditanya : momentum sudut partikel!

Penyelesaian :

2. Sebuah piringan berbentuk silinder pejal homogen mula-mula berputar pada porosnya dengan kelajuan sudut 4 rad/s. Massa dan jari-jari piringan adalah 1 kg dan 0,5 meter. Ketika piringan sedang bergerak rotasi, ke atas piringan diletakan cincin yang mempunyai massa dan jari-jari 0,2 kg dan 0,1 meter sehingga piringan dan cincin berotasi secara bersama-sama. Pusat cincin tepat berada di atas pusat piringan. Tentukan kelajuan sudut piringan dan cincin!

Pembahasan :

Diketahui :

Kelajuan sudut awal = kelajuan sudut silinder pejal = 4 rad/s

Massa silinder pejal = 1 kg

Jari-jari silinder pejal = 0,5 meter

Massa cincin = 0,2 kg

Jari-jari cincin = 0,1 meter

Ditanya : kelajuan sudut akhir = kelajuan sudut cincin dan silinder pejal ?

Penyelesaian :

Rumus momen inersia silinder pejal homogen = I = ½ m r²

Rumus momen inersia cincin = I = m r²

Momen inersia awal = momen inersia silinder pejal :

I = ½ m r² = ½ (1 kg)(0,5 m)² = (0,5 kg)(0,25 m²) = 0,125 kg m²

Momen inersia akhir = momen inersia silinder pejal + momen inersia cincin :

Momen inersia cincin = I = m r² = (0,2 kg)(0,1 m)² = (0,2 kg)(0,01 m²) = 0,002 kg m²

Momen inersia akhir = 0,125 kg m² + 0,002 kg m² = 0,127 kg m²

Hukum kekekalan momentum sudut :

Momentum sudut awal (L_o) = momentum sudut akhir (L_t)(momen inersia awal) (kelajuan sudut awal) = (momen inersia akhir)(kelajuan sudut akhir)

(0,125 kg m²)(4 rad/s) = (0,127 kg m²)(kelajuan sudut akhir)

0,5 kg m²/s = (0,127 kg m²)(kelajuan sudut akhir)

Kelajuan sudut akhir = 0,5 / 0,127

Kelajuan sudut akhir = 4 rad/s

3. Partikel bermassa 1 kg berotasi dengan kelajuan sudut 2 rad/s. Jari-jari lintasan partikel adalah 2 meter. Tentukan momentum sudut partikel!

Pembahasan :

Massa partikel (m) = 1 kg

Kelajuan sudut partikel = 2 rad/s

Jari-jari lintasan partikel (r) = 2 meter

Ditanya : Momentum sudut partikel ?

Penyelesaian :

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. 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)”.

7. 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!

Pembahasan :

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

8. 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!

Pembahasan :

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

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

Ditanya: L

Penyelesaian :

9. Piringan hitam bergerak melingkar dengan kecepatan sudut 32 rad/s. Kemudian, kecepatannya berkurang menjadi 2 rad/s setelah 10 sekon.

a) Berapakah percepatan sudut meja jika dianggap konstan?

b) Jika radius meja putar adalah 10 cm, berapakah besar percepatan tangensial dan percepatan sentripetal sebuah titik di tepi piringan pada saat t = 10?

Pembahasan :

Diketahui: ω 0= 32 rad/s, ω t = 2 rad/s, r = 10 cm, dan t = 10 s.

a) Kecepatan sudut awal diperoleh dari persamaan ω = ω 0 + at.

2 rad/s = 32 rad/s + α (10 s) atau α = –3 rad/s²

Tanda negatif menunjukkan bahwa putaran piringan hitam diperlambat.

b) Percepatan tangensial at sebuah titik yang terletak pada jarak r = 10 cm dari pusat rotasi adalah :

at = α r =(-3 rad/s²)(10 cm) = –30 cm/s² (diperlambat)

Percepatan sentripetal dihitung sebagai berikut

as = ω 2 r = (2 rad/s)²(10 cm) = 40 cm/s²

10. Sebuah partikel yang sedang bergerak rotasi mempunyai momen inersia 4 kg m² dan kelajuan sudut 2 rad/s. Jika kelajuan sudut partikel berubah menjadi 4 rad/s maka momen inersia partikel berubah menjadi…

Pembahasan :

Diketahui :

Momen inersia awal = 4 kg m²

Kelajuan sudut awal = 2 rad/s

Kelajuan sudut akhir = 4 rad/s

Ditanya : momen inersia akhir ?

Jawab :

Hukum kekekalan momentum sudut menyatakan bahwa :

Momentum sudut awal (L_o) = momentum sudut akhir (L_t)

(momen inersia awal)(kelajuan sudut awal) = (momen inersia akhir)(kelajuan

sudut akhir)

(4 kg m²)(2 rad/s) = (momen inersia akhir)(4 rad/s)

Momen inersia akhir = 2 kg m²

BAB VIII

FLUIDA TAK BERGERAK

1. 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.

2. 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...

Pembahasan :

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

3. Perbandingan diameter pipa kecil dan pipa besar dari sebuah alat berdasarkan hukum Pascal adalah 1 : 25. Jika alat hendak dipergunakan untuk mengangkat beban seberat 12000 Newton, tentukan besar gaya yang harus diberikan pada pipa kecil!

Pembahasan :

D₁ = 1

D₂ = 25

F₂ = 12000 N

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 ….

Pembahasan :

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...

Pembahasan :

6. 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!

Pembahasan :

Hukum Pascal

Data :

F₁ = F

F₂ = W_batu = (1000)(10) = 10000 N

A₁ : A₂ = 1 : 250

7. Kecepatan fluida ideal pada penampang A1 = 20 m/s. Jika luas penampang A1 = 20 cm² dan A2 = 5 cm² maka kecepatan fluida pada penampang A2 adalah...

Pembahasan :

8. Seorang anak mengisi ember dengan air sampai penuh. Sepotong kayu yang massanya 200 gram dicelupkan sampai kedalaman 20 cm. Jika massa jenis air pada ember sebesar 1000 kg/m³. Tentukan tekanan hidrostatis yang bekerja pada kayu sebesar?

Pembahasan :

p = r.g.h

= 1000. 10. 0,2

= 2. 103 N/m²

9. Sebuah bejana berisi alkohol dengan volume 1 liter dan massa jenisnya 0,8 gr/cm³. Jika luas alas bejana 50 cm² dan percepatan gravitasi 9,8 m/s². Tentukan tekanan hidrostatik pada dasar bejana !

Pembahasan :

V = 1 liter = 1 dm³ = 10-3 m³

ρ = 0,8 gr/cm³ = 800 kg/m³

A = 50 cm² = 5 .10-3 m²

p = ρ g h

= 800. 9,8. 0,2

= 1568 Pa

10. Piston besar pada pengangkat hidrolik mempunyai penampang berbentuk lingkaran yang jari-jarinya 20 cm. Berapakah besar gaya yang harus diberikan pada piston kecil yang jari-jarinya 2 cm agar dapat mengangkat mobil yang masanya 1500 kg? (g = 9,8 m/s2)

Pembahasan :

w = F2 = m2.g

F2 = 1500 x 9,8 = 14.700 N

r1 = 2 cm ; r2 = 20 cm

F2 = 147 N

BAB IX

FLUIDA BERGERAK

1. 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.

2. Apa yang dimaksud dengan Hukum Bernoulli?

Jawaban : Hukum Bernoulli adalah hukum yang berlandaskan pada hukum kekekalan energi yang dialami oleh aliran fluida. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah tekanan (p), energi kinetik per satuan volume, dan energi potensial per satuan volume memiliki nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus.

3. 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)

Pembahasan :

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

4. 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...

Pembahasan :

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. 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!

Pembahasan :

Persamaan kontinuitas

A₁v₁ = A₂v₂

(5)(15) = (2) v₂

v₂ = 37,5 m/s

6. 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

Pembahasan :

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

7. 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

Pembahasan :

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

v = √ 20 m/s2 . 0,8 m = √ 16 m2/s2

v = 4 m/s

8. Tangki air dengan lubang kebocoran diperlihatkan gambar berikut!

Jarak lubang ke tanah adalah 10 m dan jarak lubang ke permukaan air adalah 3,2 m. Tentukan:

a) Kecepatan keluarnya air

b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air

c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah

Pembahasan :

a) Kecepatan keluarnya air

v = √(2gh)

v = √(2 x 10 x 3,2) = 8 m/s

b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air

X = 2√(hH)

X = 2√(3,2 x 10) = 8√2 m

c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah

t = √(2H/g)

t = √(2(10)/(10)) = √2 sekon

9. Perhatikan alat-alat berikut:

1) gaya angkat pesawat

2) semprotan obat nyamuk

3) kapal laut tidak tenggelam di laut

4) pengukuran suhu dengan thermometer

Yang berkaitan dengan penerapan asas Bernoulli adalah....

Jawaban : 1 dan 2

10. Gaya angkat yang terjadi pada sebuah pesawat diketahui sebesar 1100 kN.

Pesawat tersebut memiliki luas penampang sayap sebesar 80 m². Jika kecepatan aliran udara di bawah sayap adalah 250 m/s dan massa jenis udara luar adalah 1,0 kg/m³ tentukan kecepatan aliran udara di bagian atas sayap pesawat!

Pembahasan :

Data soal:

A = 80 m²

ν_b = 250 m/s

ρ = 1,0 kg/m³

F = 1100 kN = 1100 000 N

ν_a =......

Kecepatan aliran udara di atas sayap pesawat adalah 300 m/s

BAB X

TEORI KINETIK GAS

1. Apa yang dimaksud dengan gas…!

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

2. 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.

3. 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.

4. 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….

Pembahasan :

5. 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...

Pembahasan :

6. Sebuah tabung bervolume 590 liter berisi gas oksigen pada suhu 20°C dan tekanan 5 atm. Tentukan massa oksigen dalam tangki ! (Mr oksigen = 32 kg/kmol)

Pembahasan :

Diketahui :

V = 5,9 . 10^-1 m³

P = 5 . 1,01 . 10⁵ Pa

T = 20°C = 293 K

Ditanyakan :

m = ….?

Penyelesaian :

PV = nRT dan n = M / Mr sehingga :

PV = mRT / Mr

m = PVMr / RT

= 5. 1,01 . 10⁵ .0,59 . 32 / 8,314 . 293

= 3,913 kg

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...

Pembahasan :

8. 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!

Pembahasan :

9. 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...

Pembahasan :

Gunakan rumus:

P1 . V1 / T1 = P2 . V2 / T2

P . ~~V / T~~ = P2 . 3/4 V / 5/4 T

P2 = 5/3 P

10. Sebuah tabung bervolume 590 liter berisi gas oksigen pada suhu 20°C dan tekanan 5 atm. Tentukan massa oksigen dalam tangki ! (Mr oksigen = 32 kg/kmol)

Jawaban :

Diketahui :

V = 5,9 . 10^-1 m³

P = 5 . 1,01 . 10⁵ Pa

T = 20°C = 293 K

Ditanyakan :

m = ….?

Penyelesaian :

PV = nRT dan n = M / Mr sehingga :

PV = mRT / Mr

m = PVMr / RT

= 5. 1,01 . 10⁵ .0,59 . 32 / 8,314 . 293

= 3,913 kg

BAB XI

TERMODINAMIKA

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

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

2. 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….

Pembahasan :

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

3. 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.

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

Pembahasan :

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

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

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

Pembahasan :

6. 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....

Pembahasan :

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

7. 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.

8. Suatu gas memiliki volume awal 2,0 m³ dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume akhirnya menjadi 4,5 m³. Jika tekanan gas adalah 2 atm, tentukan usaha luar gas tersebut!

(1 atm = 1,01 x 10⁵ Pa)

Pembahasan :

Data :

V₂ = 4,5 m³

V₁ = 2,0 m³

P = 2 atm = 2,02 x 10⁵ Pa

Isobaris → Tekanan Tetap

W = P (ΔV)

W = P(V₂ − V₁)

W = 2,02 x 10⁵ (4,5 − 2,0) = 5,05 x 10⁵ joule

9. ²⁰⁰⁰/₆₉₃ mol gas helium pada suhu tetap 27^oC mengalami perubahan volume dari 2,5 liter menjadi 5 liter. Jika R = 8,314 J/mol K dan ln 2 = 0,693 tentukan usaha yang dilakukan gas helium!

Pembahasan :

Data :

n = ²⁰⁰⁰/₆₉₃ mol

V₂ = 5 L

V₁ = 2,5 L

T = 27^oC = 300 K

Usaha yang dilakukan gas :

W = nRT ln (V₂ / V₁)

W = (²⁰⁰⁰/₆₉₃ mol) ( 8,314 J/mol K)(300 K) ln ( ^{5 L} / _{2,5 L} )

W = (²⁰⁰⁰/₆₉₃) (8,314) (300) (0,693) = 4988,4 joule

10. 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 usaha

Yang terjadi dalam proses isotermik adalah...

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

Soal-Soal dan Pembahasan

Kelas XII

BAB I

GELOMBANG

1. 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!

Pembahasan :

Diketahui : λ = 1,5 m, v = 3.108 m/s

Ditanya : f = ..?

Penyelesaian :

f = 2. 108 Hz = 200 MHz

2. 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...

Pembahasan :

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

3. 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...

Pembahasan :

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)

4. Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis dari gelombang …

Jawaban :

1) Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatannya tegak lurus dengan arah rambatannya. Satu gelombang terdiri atas satu lembah dan satu bukit, misalnya seperti riak gelombang air, benang yang digetarkan, dsb.

2) Gelombang longitudinal adalah gelombang yang merambat dalam arah yang berimpitan dengan arah getaran pada tiap bagian yang ada. Gelombang yang terjadi berupa rapatan dan renggangan. Contoh gelombang longitudinal seperti slingki / pegas yang ditarik ke samping lalu dilepas.

5. Sebuah gelombang yang merambat pada tali memenuhi persamaan y = 0,03 sin π (2t – 0,1x) di mana y dan x dalam meter dan t dalam sekon, maka:

(1) Panjang gelombangnya 20 m.

(2) Frekuensi gelombangnya 1 Hz.

(3) Cepat rambat gelombangnya 20 m/s.

(4) Amplitudo gelombangnya 2 m.

Pernyataan yang benar adalah ….

Jawaban : (1), (2), dan (3)

6. 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)

7. Diketahui:

y₁ = 0,2 sin 4 π $\left ( t- \frac{x}{4} \right )$

y₂ = 0,2 sin 4 π $\left ( t+ \frac{x}{4} \right )$ , ujung bebas

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

Pembahasan :

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 $\frac{\pi}{\lambda}$ = π , sehingga λ = 0,5 m

Kedudukan perut kedua kita tentukan dengan persamaan x = (n-1) $\frac{\lambda}{2}$

x = (2-1) $\frac{0,5}{2}$ = 0,25 m

Kedudukan simpul ketiga kita tentukan dengan persamaan x = (2n-1) $\frac{\lambda}{4}$

x = (2 . 3–1) $\frac{\lambda}{4}$ = $\frac{5}{4}$ . 0,5 m = 1,25 m

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

8. Suatu gelombang permukaan air yang frekuensinya 500 Hz merambat dengan kecepatan 350 m/s. tentukan jarak antara dua titik yang berbeda sudut fase 60°!

Pembahasan :

9. Periode suatu gelombang adalah 0,02 s dengan panjang gelombang sebesar 25 meter. Hitunglah cepat rambat gelombangnya!

Pembahasan :

Diket :

Periode T = 0,02 s

Panjang gelombang λ = 25 m

Cepat rambat ν =.........

λ = T ν

ν = λ / T

ν = 25 / 0,02

ν = 1250 m/s

10. Persamaan gelombang transversal yang merambat pada suatu dawai y = 3 sin π (120 t – 0,4 x). Jika x dan y dalam cm dan t dalam detik, maka panjang gelombangnya adalah ….

Pembahasan :

BAB II

GELOMBANG BUNYI

1. Sifat dari gelombang ultrasonik yang di gunakan dalam pemeriksaan organ tubuh dengan alat ultrasonografi adalah sifat….

Jawaban : Gelombang ultrasonik dapat dimanfaatkan untuk mengamati atau memeriksa organ tubuh manusia yakni dengan cara dipantulkan (refleksi) sebagian jika melewati bidang batas dua medium ynag memiliki massa jenis berbeda dan sebagian lag diteruskan. Di dalam tubuh manusia yang diberi pancaran gelombang gelombang ultrasonik, gelombang tersebut akan dipantulkan jika mengenai jaringan-jaringan dalam tubug=h, cairan, dan juga oleh tulang.

2. 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.

3. Oleh karena gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal, gelombang bunyi dapat mengalami peristiwa….

Jawaban : Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal, gelombang bunyi dapat mengalami peristiwa interferensi, pemantulan (refleksi), pembiasan, dan difraksi

4. 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!

Pembahasan :

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

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

Pembahasan :

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

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

Pembahasan :

Gunakan persamaan:

TIn = TI1 + 10 log n

TI100 = 60 dB + 10 log 100

TI100 = 60 dB + 10 . 2 dB

TI 100 = 80 dB

7. 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....

Pembahasan :

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

8. 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....

Pembahasan :

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

9. 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

Pembahasan :

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

10. Suatu dawai panjang 0,8 meter. Jika tegangan dawai diukur sedemikian sehingga kecepatan gelombangnya 200 m/s, frekuensi nada dasarnya adalah...

Pembahasan :

BAB III

CAHAYA

1. 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.

2. Cahaya dapat tepolarisasi karena …

Jawaban : pemantulan, pembiasan dan pemantulan, bias kembar, absorbsi Selektif, hamburan, dan pemutaran bidang polarisasi.

3. 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.

4. Seberkas cahaya melewati celah tunggal yang sempit, menghasilkan interferensi minimum orde 3 dengan sudut deviasi 30^o. Jika cahaya yang dipergunakan mempunyai panjang gelombang 6000 Ǻ, maka lebar celahnya adalah...

Pembahasan :

Diketahui:
n = 3

θ = 30^o

λ = 6.000 Ǻ = 6.000 . 10^-10 m

Ditanya: d

Jawab:
d sin θ = n λ

d . sin 30^o = 3 . 6000 . 10^-10 m

d . ½ = 18 . 10^-7 m = 3,6 . 10^-6m

5. Gambar berikut menggambarkan diagram Young, d adalah jarak antar celah, P2 adalah garis terang orde 2. Jika panjang gelombang yang digunakan adalah 400 nm (1 nm = 10^-9 m), maka jarak antar celah adalah...

Pembahasan :

Diketahui:
n = 2

θ = 30^o

λ = 400 nm = 400 . 10^-9 m = 4 . 10^-7 m

Ditanya: d = ...

Jawab:
d sin θ = n λ

d sin 30^o = 2 . 4 . 10^-7 m

d . ½ = 8 . 10^-7 m

d = 16 . 10^-7 m = 1,6 . 10^-3 mm

6. Seberkas cahaya jatuh tegak lurus pada kisi yang terdiri dari 5.000 goresan tiap cm. Sudut deviasi orde kedua adalah 30^o. Panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah......

Pembahasan :

7. Suatu berkas sinar sejajar mengenai celah yang lebarnya 0,4 mm secara tegak lurus. Di belakang celah diberi lensa positif dengan jarak titik api 40 cm. Garis terang pusat (orde nol) dengan garis gelap pertama pada layar di bidang titik api lensa berjarak 0,56 mm. Panjang gelombang sinar adalah ….

Pembahasan :

Diketahui :

Jarak titik api = jarak celah ke layar = l = 40 cm.

Gelap pertama m = 1

Ditanya : λ ….

Penyelesaian :

$http://chart.apis.google.com/chart?cht=tx&chl=%5Cfrac%20%7Bdp%7D%7Bl%7D$ = mλ

$\frac {(0,4 \text{ x }10^{-3}m)(0,5 \text { x }10^{-3}m)}{0,4m}=1\lambda$

λ = 5,6 x 10^-7 m

8. Diketahui jarak dua celah ke layar 1,5 m dan panjang gelombang yang digunakan 4 . 10^-7 m. Jarak antara terang pusat dan terang ketiga 0,6 cm. Jarak antar dua celah adalah...

Jawaban :

Untuk menghitung jarak antar 2 celah gunakan:

d = 3 . 10^-4 m

9. 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...

Pembahasan :

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

10. Seberkas cahaya monokromatis dijatuhkan pada dua celah sempit vertikal berdekatan dengan jarak d = 0,01 mm. Pola interferensi yang terjadi ditangkap pada jarak 20 cm dari celah. Diketahui pada jarak antara garis gelap pertama di sebelah kiri ke garis gelap pertama di sebelah kanan adalah 7,2 mm. Panjang gelombang berkas cahaya adalah…

Pembahasan :

BAB IV

LISTRIK STATIS

1. Apa manfaat listrik statis dalam kehidupan sehari-hari…

Jawaban :

1) Penangkal Petir

2) Generator Van de Graaff

3) Alat penggumpal asap

4) Pengecatan mobil

5) Mesin fotokopi

2. 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.

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

Pembahasan :

W = q ΔV

W = 10μC x 100 kvolt = 1 joule

4. 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 !

Pembahasan :

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...

Pembahasan :

Membandingkan 2 buah gaya listrik:

F2 = 4F

6. Dua buah muatan berjarak r satu sama lain, tarik-menarik dengan gaya F. Jika jarak antara muatan dijadikan dua kali semula di dalam medium yang sama, gaya tarik-menariknya akan menjadi…semula.

Pembahasan :

7. 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 !

Pembahasan :

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.

8. Dua muatan listrik terpisah seperti gambar.

Kuat medan pada titik P adalah...A. 9,0 x 10⁹ N/C

Pembahasan :

Jika tanda muatan berbeda berarti besar medan listrik di P:

Ep = Eb – Ea

Ep = k (Qb / r₁²- Qa / r₂²)

Ep = 9,0 x 10⁹ (2 / 2² - 2,5 / 5²)

Ep = 9,0 x 10⁹(1/2 - 1/10)

Ep = 3,6 x x 10⁹N

9. Apa yang dimaksud dengan muatan listrik…?

Jawaban : Muatan listrik adalah muatan dasar yang dimiliki suatu benda, yang membuatnya mengalami gaya pada benda lain yang berdekatan dan juga memiliki muatan listrik. Simbol Q sering digunakan untuk menggambarkan muatan.

10. 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...

Pembahasan :

Pembahasan soal gaya listrik

BAB V

KEMAGNETAN

1. Jelaskan pengertian dari medan magnet…

Jawaban : Medan magnet adalah daerah di sekitar magnet yang menyebabkan sebuah muatan yang bergerak di sekitarnya mengalami suatu gaya. Medan magnet tidak dapat dilihat, namun dapat dijelaskan dengan mengamati pengaruh magnet pada benda lain, misalnya pada serbuk besi.

2. Sebutkan manfaat Gaya Lorentz dalam kehidupan sehari-hari…

Jawaban : Alat ukur listrik, Pengeras suara, Galvanometer digunakan untuk mengukur arus listrik yang kecil, motor listrik.

3. Jelaskan pengertian mengenai Gaya Lorentz…

Jawaban : Gaya Lorentz adalah gaya (dalam bidang fisika) yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet, B. Jika ada sebuah penghantar yang dialiri arus listrik dan penghantar tersebut berada dalam medan magnetik maka akan timbul gaya yang disebut dengan nama gaya magnetik atau dikenal juga nama gaya lorentz.

4. 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.

5. 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!

Pembahasan :

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

6. 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 ).

Pembahasan :

Kuat medan magnet dari solenoida, lokasi di ujung solenoid

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

Kuat arus i2 dan arahnya adalah...

Pembahasan :

8. 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...

Pembahasan :

9. 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!

Pembahasan :

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. Apa pengertian dari induksi elektromagnetik…

Jawaban: Induksi elektromagnetik adalah peristiwa timbulnya arus listrik akibat adanya perubahan fluks magnetic. Fluks magnetic adalah banyaknya garis gaya magnet yang menembus suatu bidang. Seorang ilmuwan dari Jerman yang bernama Michael Faraday memiliki gagasan bahwa medan magnet dapat menghasilkan arus listrik.

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

Pembahasan :

3. Sebuah generator listrik AC menghasilkan tegangan sesuai persamaan berikut:

Tentukan Frekuensi Sumber Listrik…

Pembahasan :

Frekuensi sumber listrik

4. 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!

Pembahasan :

GGL maksimum yang dihasilkan generator

Perbandingan sesudah direparasi dengan sebelum direparasi

5. Perhatikan gambar dibawah.

Kawat PQ panjang 20 cm digerakkan ke kanan dengan kecepatan 6 m/s. Jika induksi magnet B = 0,5 Wb m⁻² maka kuat arus yang melalui hambatan R adalah....

Pembahasan :

ε = B l ν = 0,5 x 0,2 x 6 = 0,6 volt

I = ε / R = 0,6 / 2 = 0,3 A

6. Sebuah kumparan memiliki jumlah lilitan 1000 mengalami perubahan fluks magnetik dari 3 x 10⁻⁵ Wb menjadi 5 x 10^{− 5} Wb dalam selang waktu 10 ms. Tentukan ggl induksi yang timbul!

Pembahasan :

Data dari soal

Jumlah lilitan N = 1000

Selang waktu Δ t = 10 ms = 10 x 10⁻³ sekon

Selisih fluks Δ φ = 5 x 10^−
5− 3 x 10^{− 5} = 2 x 10^{− 5} Wb

7. Kumparan dengan 10 lilitan mengalami perubahan fluks magnetik dengan persamaan:
φ = 0,02 t³ + 0, 4 t² + 5

dengan φ dalam satuan Weber dan t dalam satuan sekon. Tentukan besar ggl induksi saat t = 1 sekon!

Pembahasan :

8. Sebuah kumparan dengan induktansi 5 mH mengalami perubahan kuat arus yang mengalir dari 0,2 A menjadi 1,0 A dalam waktu 0,01 sekon. Tentukan besarnya tegangan yang timbul akibat peristiwa tersebut!

Pembahasan :

Data dari soal :

Induktansi kumparan L = 5 mH = 5 x 10⁻³ H

Perubahan arus Δ i = 1,0 − 0,2 = 0,8 A

Selang waktu Δ t = 0,01 sekon

9. 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”.

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

Pembahasan :

Search This Blog

Adianto Tanjung

KUMPULAN SOAL DAN PEMBAHASAN FISIKA KELAS X, XI, DAN XII

Comments

Post a Comment

Popular posts from this blog

MAKALAH KEWIRAUSAHAAN Evaluasi dan Pengembangan Usaha

mAKALAH Cabang Olahraga Lempar

MAKALAH Kerajaan Hindu-Budha di Indonesia