50 SOAL DAN PENYELESAIAN CAMPUR SARI FISIKA (2)

Soal dan Penyelesaian Fisika SMA - Beberapa hari yang lalu, saya googling dan tertarik dengan sebuah judul artikel lalu membukanya. Saya dibawa ke sebuah blog yang "sepertinya" dikelola oleh seorang pengajar Fisika.

Pada artikel yang tidak sampai 5 baris itu, ratusan pertanyaan seputar soal fisika ditanyakan oleh pembaca, namun sayang TIDAK satupun dijawab oleh pengelola blog tersebut.

Saya tertarik "mencoba" menjawab pertanyaan tersebut lalu saya copy paste dan saya pilihkan 50 pertanyaan. Semoga salah satu dari pertanyaan tersebut adalah pertanyaan anda dan semoga terjawab dengan baik.

50 SOAL DAN PENYELESAIAN CAMPUR SARI FISIKA (2)

---

26. Empat buah muatan titik diletakkan pada titik titik sudut suatu persegi/ bujur sangkar yang berada di bidang xy. masing- masing muatan tersebut adalah: q di (0,0), 2q di (0,a), 3q di (a,0) dan 4q di (a,a). Tentukan medan E di pusat bujur sangkar tersebut.
Jawaban dari Pak Dimpun:

Karena sisi bujur sangkar memiliki panjang a, maka jarak setiap muatan ke pusat bujur sangkar adalah setengah dari panjang diagonal bujur sangkar.
$$\begin{align*}r&=\frac{1}{2}a\sqrt{2} \\ E_{14}&=E_{4}-E_{1}\\E_{14}&=\frac{k}{r^{2}}(Q_{4}-Q_{1})\\E_{14}&=\frac{k}{\left [ \frac{a\sqrt{2}}{2} \right ]^{2}}(4q-q)\\E_{14}&=\frac{6kq}{a^{2}}=6E\\ \\ E_{23}&=E_{3}-E_{2}\\E_{23}&=\frac{k}{a^{2}}(Q_{3}-Q_{2})\\E_{23}&=\frac{k}{\left [ \frac{a\sqrt{2}}{2} \right ]^{2}}(3q-2q)\\E_{23}&=\frac{2kq}{a^{2}}\\E_{23}&=2E\\ \\E_{tot}&=\sqrt{E_{14}^{2}+E_{23}^{2}}\\E_{tot}&=\sqrt{6E^{2}+2E^{2}}\\E_{tot}&=\sqrt{40E^{2}}\\E_{tot}&=2E\sqrt{10}\\E_{tot}&=2\sqrt{10}\frac{kq}{a^{2}}\end{align*}$$

---

27. Tolong dijawab sesuai dengan rumusnya ya..!. Seorang siswa memutar sebuah batu yang di ikatkan pada ujung seutas tali. Batu diputar secara horizontal. Jika laju berputarnya dijadikan 2 kali semula, maka gaya sentripetalnya menjadi:
Jawaban dari Pak Dimpun:
$$\begin{align*}F&=m.\frac{v^{2}}{r}\\\frac{F_{1}}{F_{2}}&=\frac{v^{2}_{1}}{v^{2}_{2}}\\ \frac{F_{1}}{F_{2}}&=\frac{v^{2}}{(2v)^{2}}\\ \frac{F_{1}}{F_{2}}&=\frac{1}{4}\\ F_{2}&=4F_{1}\end{align*}$$

---

28. Pesawat pembom terbang horizontal pada ketinggian 1080 m dengan kecepatan 288km/jam, menjatuhkan sebuah bom. Tentukan:
a. Berapa lama setelah dijatuhkan bom itu mencapai sasaran di tanah?
b. Beberapa kecepatan bom ketika tiba di sasaran?
c. Berapakah jarak horizontal yang ditempuh bom itu?
Jawaban dari Pak Dimpun:
a. lama bom mencapai sasaran di tanah: $$\begin{align*}t&=\sqrt{\frac{2h}{g}}\\t&=\sqrt{\frac{2.1280}{10}}\\t&=\sqrt{256}=16\;s\end{align*}$$ b. kecepatan bom ketika tiba di sasaran: $$\begin{align*}V_{y}&=\sqrt{2gh}\\v&=\sqrt{2.10.1280}\\v&=\sqrt{25600}=160\;ms^{1}\\\text{dan } V_{x}&=80ms^{-1}\\ V&=\sqrt{V^{2}_{x}+V^{2}_{y}}\\V&=\sqrt{80^{2}+160^{2}}\\V&=\sqrt{32.000}\\V&=80\sqrt{5}\;ms^{-1}\end{align*}$$

---

29. Sebuah satelit komunikasi mengorbit bumi dengan periode 24 jam dalam orbit yang tampak stasioner ketika dilihat dari permukaan bumi. Orbitnya disebut orbit sinkronis karena satelit-satelit bergerak berkeliling pada laju yang sama dengan laju rotasi bumi. Hitunglah ketinggian satelit tersebut
Jawaban dari Pak Dimpun:
$\small \\F=F_{s}\\ G\frac{Mm}{R^{2}}=m\omega ^{2}R\\ \\ G\frac{Mm}{R^{2}}=\frac{4\pi ^{2}mR}{T^{2}}\\R=\sqrt[3]{\frac{GMT^{2}}{4\pi^{2}}}\\ R=\sqrt[3]{\frac{6,67.10^{-11}.6.10^{24}.(24.3600)^{3}}{4\pi^{2}}}\\R=42.239.728\;m\\R\approx 42.240\;km$
Ketinggian satelit dari bumi
$\\\small h=(422340-6371)\;km\\h=35.869\;km\approx 36.000\;km$

---

30. Mau bertanya dong, terdapat sebuah jarum dengan panjang 3,5 cm diletakkan perlahan di permukaan air apabila tegangan permukaan air adalah $\small 0,050Nm^{-1}$, hitunglah massa jarum agar tidak tenggelam
Jawaban dari Pak Dimpun:
$$\small \\\gamma =\frac{F}{2L}=\frac{mg}{2L}\\ m=\frac{2\gamma L}{g}\\m=\frac{2.0,05.3,5.10^{-2}}{10}\\m=0,35.10^{-3}\;kg\\m=0,35\;mgram$$

---

31. Saya mau tanya: sebuah benda di jatuhkan dengan kecepatan awal 20 m/s dan waktu yang dibutuhkan untuk tiba di tanah 2 sekon. Berapakah ketinggian benda tersebut ???
Jawaban dari Pak Dimpun:
$$\small h=v_{o}t+\frac {1}{2}gt^{2}\\h=20.2+\frac {1}{2}.10.2^{2}\\h=60\;m$$

---

32. Tolong rincian jawabannya ya mas. Sebuah benda terletak 75 cm di depan cermin cekung yang jari-jari kelengkungannya 60cm. Tentukan letak bayangan benda dan sifat-sifat bayangannya. Tolong dong!
Jawaban dari Pak Dimpun:
$$\begin{align*}f&=\frac {R}{2}=\frac {60}{2}=30\;cm\\\ s'&=\frac {s.f}{s-f}\\\ s'&=\frac {75.30}{75-30}\\ s'&=\:+50\;cm\end{align*}$$ Sifat bayangan: Nyata, terbalik, diperkecil.

---

33. Soal Pengayaan - Diketahui vektor A panjangnya 5 satuan membentuk sudut $\small 37^{o}$ terhadap sumbu X positif, vektor B panjangnya 12 satuan membentuk sudut $\small 53^{o}$ terhadap sumbu X positif, vektor C panjangnya 8 satuan terhadap sumbu Y, vektor D panjangnya 10 satuan membentuk sudut $\small -127^{o}$ terhadap sumbu X positif. Tentukan besar dan arah vektor resultan.
Jawaban dari Pak Dimpun:

$$\begin{align*}V_{y}&=\sqrt{2gh}\\v&=\sqrt{2.10.1280}\\v&=\sqrt{25600}=160\;ms^{1}\\\text{dan } V_{x}&=80ms^{-1}\\ V&=\sqrt{V^{2}_{x}+V^{2}_{y}}\\V&=\sqrt{80^{2}+160^{2}}\\V&=\sqrt{32.000}\\V&=80\sqrt{5}\;ms^{-1}\end{align*}$$

---

34. $\small 6 m^{3}$/menit= …… liter/detik
Jawaban dari Pak Dimpun: $$\begin{align*}\frac {6 m^{3}}{menit}&=\frac {6.10^{3}ltr}{60det}\\\frac {6 m^{3}}{menit}&=100\frac {liter}{detik}\end{align*}$$

---

35. Di manakah anda pikir berat anda akan lebih besar di puncak gunung yang tinggi atau di rumah anda..?
Jawaban dari Pak Dimpun:
Semakin tinggi posisi benda, maka medan gravitasi semakin kecil sehingga berat benda semakin kecil. Dengan demikian, berat benda di puncak gunung lebih kecil daripada di dataran rendah. Rumah saya ada di puncak gunung, sehingga berat badan saya di puncak gunung sama dengan di rumah saya (heheee...)

---

36. Kenapa percepatan sentripetal pada gerak melingkar percepatannya tidak bertambah?
Jawaban dari Pak Dimpun:
Percepatan sentripetal pada gerak melingkar berfungsi mempertahankan agar lintasan gerak benda tetap lingkaran dengan jari-jari yang tetap.

---

37. Matahari mempunyai massa $\small 1,99×10^{30}$kg, sebagian besar matahari adalah gas hidrogen dengan hanya sejumlah kecil unsur-unsur yang lebih berat. Atom hidrogen mempunyai massa $\small 1,67×10^{-27}$kg. Perkirakan jumlah atom hidrogen di matahari. TERIMA KASIH.
Jawaban dari Pak Dimpun:
$$\small N=\frac {1,99×10^{30}}{1,67×10^{-27}}\\N=1.2x10^{57}$$

---

38. Dua benda 5kg dan 6 kg pada jarak 1 m.jika tetapkan gravitasi universal G,maka gaya tarik-menarik kedua benda adalah
Jawaban dari Pak Dimpun:
$$\\\small F=G.\frac {m_{1}.m_{2}}{R^{2}}\\F=G.\frac {5.6}{1^{2}}\\F=30G\;N$$

---

39. Neptunus adalah planet dalam tata surya, Jarak Neptunus dengan Matahari 30 SA berapa jarak ini dalam km
Jawaban dari Pak Dimpun:
1 SA = 150 juta km, 
maka 30 SA = 30x150jutakm = $\small 4,5.10^{9}\;km=4,5\;triliun.km$

---

40. Sebuah benda pada t = 0 s memiliki koordinat (2,5) dan pada t = 2 s berada pada (8,5). Hitung besar kecepatan rata-rata benda tersebut
Jawaban dari Pak Dimpun:
$$\begin{align*}v&=\frac {\Delta r}{\Delta t}\\v&=\frac {\sqrt {(x_{2}-x_{1})^{2}+(y_{2}-x_{1})^{2}}}{t_{2}-t_{1}}\\v&=\frac {\sqrt {(8-2)^{2}+(5-5)^{2}}}{2-0}\\v&=3\;ms^{-1}\end{align*}$$

---

41. Diketahui sebuah penghantar panjangnya 10 km,luas penampangnya $\small 25 mm^{2}$, hambatannya 500 Ohm. Hitunglah hambatan jenis penghantar tersebut…?
Jawaban dari Pak Dimpun:
$$\\\small R=\rho .\frac {L}{A}\\ \rho = \frac {R.A}{L}\\ \rho =\frac {500.25.10^{-6}}{10.10^{3}}\\ \rho =1,25.10^{-6}\Omega.m$$

---

42. Sebuah pesawat ulang alik yang berada di bulan adalah sebesar 600 N. Hitung berapa berat pesawat ulang-alik tersebut jika di bawa ke bumi??. (keterangan = gravitasi di bulan 1/6 gravitasi bumi ..???
Jawaban dari Pak Dimpun:
W di Bumi = 6x W di bulan = 6x600=36000 N

---

43. Sebuah piringan mempunyai berat 20 N dan berjari-jari 15 cm, diputar dengan kecepatan 600 rpm. Tentukan:
a. Kecepatan sudut,
b. percepatan sentripetal
c. Kecepatan linier
Jawaban dari Pak Dimpun:
a. Kecepatan sudut: $$\\\small \omega =600rpm\\\omega =\frac {600x2\pi}{60}\\\omega =20\pi\;\frac {rad}{s}$$ b. percepatan sentripetal: $$\\\small a=\omega ^{2}.R=(20\pi)^{2} x 0,15\\a=60\pi^{2}\;ms^{-2}$$ c. Kecepatan linier: $$\small v=\omega .R\\v=20\pi.0,15\\v=3\;ms^{-1}$$

---

44. Sebuah satelit penelitian bermassa 200kg mengorbit bumi dengan jejari 30.000 km diukur dari pusat bumi. Berapa besar gaya gravitasi bumi yang bekerja pada satelit. Berapa persenkah gaya itu dibandingkan berat satelit di permukaan bumi. Tolong dijawab ya pak.
Jawaban dari Pak Dimpun:
$\small \\\frac{g_{1}}{g_{2}}=\left ( \frac{R_{2}}{R_{1}} \right )^{2}\\ \\\frac{g_{1}}{g_{2}}=\left ( \frac{30.10^{6}}{6,4.10^{6}} \right )^{2}= 22\\ \frac{9,8}{g_{2}}=22\\ g_{2}=0,445\;ms^{-2}\\ \\ W_{2}=m.g_{2}\\W_{2}=200.0,445=89\;N\\ W_{1}=m.g_{2} \\W_{1}=200.9,8=1960\;N\\ \%\;berat\; = \frac{89}{1960}x100\%=4,5\%$

---

45. Kereta api bergerak dengan kecepatan $\small 50 ms^{-1}$ bila mendapat percepatan $\small 1,50 ms^{-2}$, berapa kecepatannya setelah 20 menit ?
Jawaban dari Pak Dimpun:
$\\\small V_{t}=V_{o}+a.t\\V_{t}=50+1,5(20.60)\\V_{t}=650m/s$

---

46. Seorang siswa bersepeda dengan kecepatan 10 m/s menempuh jarak 0,5 km lalu direm sehingga kecepatan berkurang setiap sekon sebesar 0,5 m/s berapa waktu yang dibutuhkan sehingga sepeda tersebut sejak direm sampai berhenti?
Jawaban dari Pak Dimpun:
$\\\small t= \frac {V_{t}-V_{o}}{a}\\t=\frac {0-10}{-0,5}\\t=20\;s$

---

47. Konversikan satuan berikut ke dalam radian:
a. $\small \frac {1}{6}$putaran
b. $\small \frac {3}{4}$putaran
Jawaban dari Pak Dimpun:
a. $\small \frac {1}{6}$ putaran=$\small \frac {1}{6}x2\pi=\frac {\pi}{3}\;rad$
b. $\small \frac {3}{4}$ putaran=$\small \frac {3}{4}x2\pi= {1,5\pi}\;rad$

---

48. Dua muatan listrik $\small q_{a} = 6\mu C, q_{b} = -2\mu C$, berjarak 6,0 cm satu sama lain. Bila muatan $\small 1\mu C$ di letakkan di tengah $\small q_{a}$ dan $\small q_{b}$, maka resultan gaya yang di alami oleh muatan $\small 1\mu C$ adalah……
Jawaban dari Pak Dimpun:
$\small \\F=F_{a}+F_{b}\\F=k\frac{q_{a}.q_{c}}{r^{2}_{1}}+k\frac{q_{b}.q_{c}}{r^{2}_{2}}\\ r_{1}=r_{2}=r \\F=k\frac{q_{c}}{r^{2}}({q_{a}+q_{b}})\\F=\frac{9.10^{9}.10^{-6}}{(3.10^{-2})^{2}}(6+2)10^{-6}\\F=80N$

---

49. Apa perbedaan antara Usaha, Energi, dan Daya?
Jawaban dari Pak Dimpun:
Usaha adalah besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga benda tersebut mengalami perpindahan
Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja
Daya adalah laju energi yang dihantarkan atau kerja yang dilakukan per satuan waktu.

---

50. Dua buah vektor masing- masing $\small F_{1}$= 4 N dan $\small F_{2}$= 4N mengapit sudut $\small 60^{o}$ satu sama lain. Tentukan besar resultan kedua vektor tersebut
Jawaban dari Pak Dimpun:
$\\\small F=\sqrt{F^{2}_{1}+F^{2}_{2}+2F_{1}F_{2}\cos \theta }\\F=\sqrt{4^{2}+2^{2}+2.4.2\cos 60^{o}}\\F=\sqrt{28}\;N$

kembali ke: 50 SOAL JAWAB SOAL FISIKA bagian 1