Option atau pilihan pada beberapa soal kami tiadakan demi membuat blog ini lebih ringan dan nyaman untuk anda baca. Selamat belajar
16. Kecepatan benda yang bergerak sebagai fungsi waktu ditunjukkan pada gambar. Pada selang waktu tA - tB, benda ….
A. bergerak dengan percepatan berubahB. bergerak dengan kecepatan konstan
C. berhenti sementara
D. bergerak dipercepat
E. bergerak diperlambat
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun (E)
Berdasarkan grafik, pada saat tA kecepatan benda bernilai negatif sedangkan pada saat tB kecepatan benda sama dengan nol. Dalam selang waktu tA - tB, benda benda bergerak mundur diperlambat.
17. Sebuah balok dengan berat 100 Newton diam pada sebuah bidang datar. Kemudian, dari waktu t = 0 s sampai t = 5 s balok didorong dengan gaya konstan 40 newton sejajar bidang datar. Koefisien gesek kinetik dan statik antara balok dan bidang datar berturut-turut adalah 0,2 dan 0,3. Dalam selang waktu antara t = 5 s sampai t = 10 s balok ….
A. bergerak dengan kecepatan tidak tetap
B. bergerak dengan kecepatan tetap
C. bergerak dengan percepatan tidak tetap
D. bergerak kemudian akhirnya diam
E. bergerak kemudian berhenti sebelum detik ke-10
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun (D)
Pada detik ke-0 sampai detik ke - 5, balok mendapat gaya sehingga mengalami percepatan. Sedangkan pada detik ke- 5 sampai detik ke-10, gaya yang bekerja pada balok hanya gaya gesek sehingga balok mengalami perlambatan sampai berhenti.
Lihat analisa ini...
Gerak balok pada 5 detik pertama (t = 0 s sampai t = 5 s)
\[\\ \\a=\frac{F-u_{k}mg}{m}\\a=\frac{40-(0,2)100}{10}=2ms^{-1}\]Kecepatan balok pada detik ke-5 adalah:\[\\ \\v_{t} = v_{o} + at\\v_{t} = 0 + (2.5)\\v_{t} = 10 m/s\] Gerak balok pada 5 detik kedua (t = 5 s sampai t = 10 s)
Pada detik ke- 5 sampai detik ke-10, gaya yang bekerja hanya gaya gesek sehingga balok mengalami perlambatan. Besar perlambatan yang dialami balok adalah:\[\\ \\\Sigma F = ma\\ -f_{k}=ma\\ -20= 10(a)\\a =-2 ms^{-2}\]Kecepatan balok pada detik ke-10 adalah:\[\\ \\v_{t} = v_{o} + at\\v_{t} = 10 + (-2.5)\\v_{t} = 0 m/s\]Balok berhenti tepat pada detik ke-10.
18. Sebuah balok bergerak dari keadaan diam menuruni suatu bidang miring yang panjang. Bagian pertama bidang miring itu licin dan bagian berikutnya sampai ke dasar bersifat kasar. Setelah bergerak selama beberapa saat di bagian yang kasar, balok berhenti. Pada peristiwa itu ..
- gaya gesek melakukan usaha pada balok
- usaha oleh gaya gravitasi sama dengan minus perubahan energi potensial balok
- energi mekanik balok berkurang
- usaha total pada balok sama dengan nol
- Ketika balok melewati bidang miring yang kasar, gaya gesek menahan gerak balok (gaya gesek melakukan usaha pada balok), sehingga balok mengalami perlambatan dan akhirnya berhenti.
- Balok bergerak turun karena adanya gaya gravitasi. Usaha oleh gaya gravitasi ini menyebabkan energi potensialnya semakin berkurang (ketinggian semakin berkurang) sehingga perubahan energi potensialnya minus.
- Selama melewati bidang miring yang kasar, energi mekanik balok semakin berkurang karena diserap oleh usaha oleh gaya gesek dan diubah menjadi energi panas dan bunyi. Dalam hal ini tidak berlaku hukum kekekalan energi mekanik.
- Usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi dan usaha yang dilakukan oleh gaya gesek saling meniadakan. Dengan demikian, usaha total yang bekerja pada balok sama dengan nol.
19. Pada peristiwa tumbukan tidak elastik antara dua kelereng, sebagian energi kinetik kelereng pertama berubah menjadi kalor dan diserap oleh kelereng kedua.
SEBAB
Hukum kekekalan energi menjamin bahwa kalor yang dilepaskan kelereng pertama sama dengan kalor yang diserap kelereng kedua.
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun (E)
Pada tumbukan tidak elastik, sebagian energi kinetik saat terjadi tumbukan diubah menjadi energi kalor dan bunyi. Energi kalor dan energi bunyi tersebut tidak diserap oleh masing-masing kelereng tetapi dibuang ke udara. (pernyataan salah).
Pada tumbukan tidak elastik, tidak berlaku hukum kekekalan energi kinetik, karena kedua kelereng hanya melepas kalor dan bunyi(alasan salah)
20. Sebuah balok plastik homogen mengapung si suatu bejana air. Seperlima bagian balok berada di atas permukaan air. Jika volume balok V dan massa air sebanyak V tersebut adalah 12 g maka massa balok adalah … g.
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun
Volume benda yang tercelup \[\\ V_{a}=(1-\frac{1}{5})Vb\\V_{a}=\frac{4}{5}Vb\] Volume benda tercelup sama dengan volume air yang didesaknya.\[\\F=mg\\ \rho _{a}.V_{a}=m_{b}\\ \frac{m_{a}}{V_{a}}V_{a}=m_{b}\\\frac{m_{a}}{V}\frac{4}{5}V=m_{b}\\m_{b}=\frac{4}{5}.12\\m_{b}=9,6kg\]
21. Sebuah balon yang awalnya berisi gas 1 liter ditambahkan gas yang sama sehingga volume balon menjadi 1,2 liter dan massa gas di dalam balon menjadi satu setengah kalinya. Jika suhu gas tetap maka rasio pertambahan tekanan terhadap tekanan awalnya adalah ….
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun
Persamaan umum gas ideal adalah:\[\\ PV = nRT\\ PV= \frac{m}{M_r} RT\] Karena terjadi pada suhu tetap dan jenis gas yang digunakan sama (Mr sama) maka berlaku hubungan kesetaraan:\[\\ \\PV \approx m\\ \frac{P_{1}V_{1}}{P_{2}V_{2}}= \frac{m_{1}}{m_{2}}\\\frac{P_{1}.1}{P_{2}.1,2}= \frac{m_{1}}{1,5m_{1}}\\\frac{P_{1}}{P_{2}}= \frac{1,2}{1,5}=\frac{4}{5}\] Rasio pertambahan tekanan terhadap tekanan awalnya adalah:\[\\ \\\frac{\Delta P}{P_{1}}=\frac{P_{2}-P_{1}}{P_{1}}\\ \frac{\Delta P}{P_{1}}=\frac{P_{2}}{P_{1}}-1\\ \frac{\Delta P}{P_{1}}=\frac{5}{4}-1=\frac{1}{2}\\\frac{\Delta P}{P_{1}}=0,25\]
22.Untuk menaikkan suhu n mol gas ideal secara isokhorik sebesar ∆T diperlukan kalor sebesar 20nR joule dengan R = 8,31 adalah nominal konstanta umum gas ideal. Jika gas tersebut dipanaskan pada tekanan tetap dengan pertambahan suhu sebesar ∆T maka kalor yang diperlukan adalah 30nR joule. Jika suhu gas setelah dipanaskan adalah 310 K maka suhu awalnya adalah … K.
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun
Proses isokhorik (volume tetap, W = 0):\[\\Q = W+ \Delta U\\ Qv = 0 + \Delta U\\ \Delta U = 20nR\]Proses isobarik (tekanan tetap) usaha luar yang dihasilkan adalah:\[\\ W = P.\Delta V= nR\Delta T\]Sehingga perumusan hukum I Termodinamika pada peristiwa isobarik adalah:\[\\ \\Q = W+\Delta U\\ Q_p = nR\Delta T+\Delta U\\ 30nR = nR\Delta T+ 20nR\\ 10nR = nR\Delta T\\ \Delta T = 10K\] Perubahan suhu:\[\\ \\T_2 = T_1-\Delta T\\310= T_1-10\\T_1 = 310-10= 300K\]Jadi, suhu awal gas ideal tersebut adalah 300 K (E).
23. Bunyi seorang pembawa acara talk show menghirup helium untuk mengubah suaranya. Setelah menghirup helium, nada suaranya naik. Hal tersebut dikarenakan….
- amplitudo meningkat
- panjang gelombang tetap
- frekuensi menurun
- kecepatan meningkat
Nada adalah frekuensi yang teratur. Nada meningkat berarti frekuensi meningkat. (pernyataan 3 salah)
Helium (He) lebih renggang dari oksigen sehingga kecepatan suara yang melalui medium helium lebih besar. [ 4 benar)].
Berdasarkan persamaan: v = f λ, karena kecepatan (v) dan frekuensi (f) berubah maka panjang gelombang (λ) akan tetap. [ 2 benar]
24. Jika panjang gelombang cahaya yang digunakan pada percobaan Young digandakan maka jarak antar pola terang yang berturutan menjadi setengah kalinya.
SEBAB
Interferensi maksimum pada percobaan Young terjadi jika beda panjang lintasan gelombang cahaya merupakan kelipatan bulat panjang gelombangnya.
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun (D)
Persamaan umum interferensi celah ganda (percobaan Young) adalah:$ \\p\frac{d}{l}=n\lambda$ Jarak antar pola (p) sebanding dengan panjang gelombang cahaya (λ) sehingga bila panjang gelombang cahaya diperbesar dua kali (digandakan) maka jarak antar pola juga ikut naik dua kali. [pernyataan salah]
Interferensi maksimum terjadi jika harga m merupakan bilangan bulat (n=1,2,3,...) sedangkan interferensi minimum terjadi ketika harga m merupakan kelipatan 1/2 (n = 1/2, 3/2, 5/2, ...). [alasan benar]
25. Sebuah lensa tebal memiliki permukaan bikonveks dengan jari-jari kelengkungan masing-masing 30 cm dan 50 cm. Jika indeks bias lensa 1,5 maka jarak fokus lensa ketika berada di udara adalah … cm.
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun
Jarak fokus lensa bikonveks (cembung-cembung) yang terletak di udara memenuhi rumus: \[\\ \frac{1}{f}=(\frac{n_{l}}{n_{m}}-1)\left ( \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}}\right )\] dengan:
n : indeks bias lensa = 1,5
R1 : jari-jari kelengkungan permukaan lensa depan = +30 cm
R2 : jari-jari kelengkungan permukaan lensa belakang = −50 cm
Mengapa R2 bernilai negatif padahal lensa cembung. Dilihat dari arah datangnya sinar, permukaan lensa belakang merupakan lensa cekung sehingga berharga negatif. Perhatikan gambar berikut ini!
Dengan demikian, jarak fokus lensa bikonveks di udara adalah:\[\\ \\\frac{1}{f}=(1,5-1)\left ( \frac{1}{30} - \frac{1}{50}\right )\\\frac{1}{f}=(1,5-1)\left ( \frac{1}{30} - \frac{1}{50}\right )\\\frac{1}{f}=\frac{1}{150}\\f=150cm\]
26.Sebuah bola konduktor dengan jari-jari R memiliki rongga berbentuk bola yang berjari-jari a dihitung dari pusat bola konduktor, dengan a > R/2. Di pusat bola konduktor diletakkan sebuah muatan titik +Q dan bola konduktor itu diberi muatan +Q. Jika k = 1/(4πεo ) dengan εo adalah permitivitas listrik dalam udara maka besar kuat medan listrik di sebuah titik yang berjarak R/2 dari pusat bola konduktor adalah ….
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun
Karena di pusat bola konduktor terdapat muatan +Q, maka kuat medan listrik di suatu titik di dalam bola konduktor dipengaruhi muatan tersebut. \[\\ \\E=k\frac{Q}{r^{2}}\Rightarrow r=\frac{R}{2}\\E=k\frac{Q}{\left (\frac{R}{2} \right )^{2}}=4k\frac{Q}{R^{2}}\]
27. Sebuah rangkaian listrik diperlihatkan pada gambar.
Agar beda potensial antara titik A dan B 3,0 volt maka beda tegangan X yang harus dipasang adalah… volt.
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun
Rangkaian hambatan listrik di atas dapat disederhanakan menjadi:
Rangkaian ini sebenarnya adalah jembatan Wheatstone, karena perkalian
silang hambatannya bernilai sama maka hambatan yang ada di tengah tidak
dilalui arus listrik, maka hambatan yang ada di tengah (5 Ω)
tidak dilalui arus listrik sehingga dapat diabaikan.Dengan demikian, rangkaian tersebut dapat disederhanakan lagi menjadi:
Diketahui tegangan antara titik A dan B adalah 3 volt, maka:\[\\ \\V_{AB} = I.R_{AB}\\ 3V = I.6\\ I = 0,5 A\\\\ V_{CA} = I.R_{CA}\\ V_{CA} = 0,5 A.2\\ V_{CA} = 1 V\]
Beda tegangan X sama dengan beda tegangan antara titik C dan B.\[\\ \\X = V_{CB}\\ X= V_{CA} + V_{AB}\\ X= 1 V+ 3 V= 4 V\] Beda potensial antara titik C dan B (VCB), baik yang melalui atas (hambatan 2 Ω + 6 Ω) maupun yang melalui bawah (hambatan 1 Ω + 3 Ω) besarnya sama karena tersusun paralel.
Jadi, beda potensial X yang harus dipasang adalah 4 volt (C).
28 Seorang siswa menginginkan arus listrik 1,6 A. Ia menghubungkan transformator yang efisiensinya 80% dan jumlah lilitannya 100 dan 200 dengan sumber arus 1 A dari baterai. Ternyata ia tidak mendapatkan arus listrik yang diharapkan. Ia mendapatkan arus listrik ….
A. 2 A karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus
B. 1,6 A karena ia menghubungkan lilitan 100 dengan sumber arus
C. 0,5 A karena ia menghubungkan lilitan 100 dengan sumber arus
D. 0 A karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus
E. 2 A karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: D
Pada transformator, arus induksi akan terjadi pada kumparan sekunder apabila kumparan primer dihubungkan dengan sumber arus listrik bolak-balik (AC). Penggunaan baterai (sumber arus searah - DC) tidak menghasilkan induksi pada kumparan sekunder, arus listrik 0 A
29. Menurut model atom Bohr, jika elektron pada atom hidrogen bertransisi dari keadaan n ke keadaan (n − 1) maka perubahan radius atom hidrogen adalah sebanding dengan ….
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun
Jari-jari atom hidrogen pada keadaan n menurut model atom Bohr adalah:\[\\ r_n = n^2. r_o\] Sedangkan jari-jari atom hidrogen pada keadaan n − 1 adalah:\[\\ r_{(n-1)} = (n-1)^2 r_o\] Dengan demikian, perubahan jari-jari atom hidrogen yang bertransisi dari keadaan n ke keadaan (n − 1) adalah:\[\\ \\\Delta r = r_n-r_{n-1}\\\Delta r= \left [n^2-({n-1})^2 \right ]ro \\\Delta r =\left [n^2-(n^2-2n+1) \right ] ro \\\Delta r = (2n-1)ro \\\Delta r\sim 2n − 1\]
30. Sebuah pesawat ruang angkasa bergerak menjauhi bumi dengan kelajuan v yang mendekati laju cahaya. Seorang pengamat A di dalam pesawat mengamati suatu benda bermassa m dan bergerak dengan laju konstan u terhadap pesawat. Pengamat B diam di bumi. Menurut B massa benda lebih besar daripada m.
SEBAB
Laju cahaya sama menurut kedua pengamat.
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: B
Menurut teori relativitas, massa suatu benda akan mengalami pertambahan jika bergerak dengan kecepatan relativistik (mendekati kecepatan cahaya).
- Karena benda yang bermassa m tersebut begerak terhadap pesawat sedangkan pesawatnya bergerak relativistik, maka benda tersebut juga bergerak secara relativistik. Sehingga menurut pengamat B yang diam di bumi, masa benda tersebut akan mengalami pertambahan. [pernyataan betul]
- Menurut postulat II Einstein, kecepatan cahaya adalah mutlak, tidak bergantung pada kerangka acuan. Artinya, nilai kecepatan cahaya selalu sama pada semua kerangka acuan. [alasan benar]
