7. Jawaban: c Jika terdapat arus listrik yang mengalir melalui sebuah kawat ( I ) dan menembus secara tegak lurus pada sebuah bahan, medan magnet yang terbentuk arahnya dapat ditunjukkan menggunakan kaidah genggaman tangan kanan, yaitu ibu jari menunjukkan arah arus listrik, sedangkan lipatan keempat jari lainnya menunjukkan arah garis gaya magnet. Arah yang benar ditunjukkan oleh nomor 2) dan 3). 8. Jawaban: b Magnet elementer yang terdapat pada besi akan terpengaruh aliran arus searah (DC) yang dihasilkan baterai. Hal ini mengakibatkan magnet elementer letaknya teratur dan mengarah ke satu arah sehingga besi tersebut akan berubah menjadi magnet. Magnet yang demikian disebut magnet listrik atau elektromagnet. Oleh karena batang terbuat dari besi, magnet listrik dapat dihilangkan dengan menghentikan aliran arus. Besi yang berujung P dan Q dililiti kawat berarus listrik. Kutub magnet yang terbentuk bergantung pada arah arus ujung kumparan. Dengan menggunakan kaidah genggaman tangan kanan, arus searah dengan genggaman tangan dan ibu jari menunjuk medan magnet. Ibu jari menunjuk P, garis gaya magnet keluar dari ujung P sehingga P adalah kutub utara dan Q adalah kutub selatan. Kutub-kutub magnet dapat diubah dengan mengubah arah arus. 9. Jawaban: d Arah gaya magnetik pada kawat berarus listrik dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan gaya Lorentz. Jika arah medan magnet dari utara ke selatan dan arah arus ke arah kiri, berdasarkan aturan tangan kanan gaya magnetik pada kawat berarus listrik mendekati pengamat. 10. Jawaban: b Besar gaya Lorentz ditunjukkan dengan persamaan: F = B I . Berdasarkan persamaan tersebut, gaya Lorentz dapat diperbesar dengan cara-cara berikut. 1) Memperbesar arus listrik yang digunakan. 2) Memperbesar medan listrik yang digunakan. 3) Menambah panjang kawat. 11. Jawaban: d Di sekitar penghantar listrik AB akan timbul medan magnet. Oleh karena titik Q berada di dekat penghantar listrik tersebut, titik Q akan mendapatkan pengaruh gaya magnet dari penghantar AB. Berdasarkan kaidah genggaman tangan kanan, ibu jari menunjukkan arah arus listrik dan lipatan keempat jari yang lain menunjukkan arah medan magnet. Arah medan magnet di titik Q masuk bidang kertas (mendekati kertas). 106
Magnet dan Penerapannya
12. Jawaban: d Diketahui: I = 2 A B = 4,5 × 10 –5 T = 40 cm = 0,4 m Ditanyakan: F Jawab: F = B I = (4,5 × 10 –5)(2)(0,4) N = 3,6 × 10 –5 N Jadi, gaya Lorentz yang dialami kawat sebesar 3,6 × 10 –5 N. 13. Jawaban: b Diketahui: F = 3 N I = 2 A B = 0,3 T Ditanyakan: Jawab: =
= =
5m
Jadi, panjang kawat pada motor listrik 5 m. 14. Jawaban: a Diketahui: B = 7 × 10 3 T F = 3, 5 N = 20 cm = 0,2 m Ditanyakan: I Jawab: F = B I I =
=
×
m
= 0,0025 A = 2,5 mA Jadi, arus yang mengalir pada kawat sebesar 2,5 mA. 15. Jawaban: c Diketahui:
1
B1 B2 I 1 I 2 F 1 Ditanyakan: F 2 Jawab:
=
=
= 2 = 15 cm = 0,15 m =B = 2B = 20 mA = 30 mA = 4,5 N
(4,5
N)
= (3)(4,5 N) = 13,5 N Jadi, gaya Lorentz yang dialami kawat menjadi 13,5 N.
B.
Uraian
1.
Pada motor listrik berlaku: F = B I dengan F (gaya magnet) sebanding dengan B (medan magnet), I (kuat arus listrik), dan l (panjang kawat). Jika motor listrik dialiri arus listrik yang lebih besar akan menimbulkan gaya Lorentz yang lebih besar pula.
2.
3.
4.
Kekuatan magnet pada metode elektromagnet dapat diperbesar dengan cara-cara berikut. a. Menggunakan inti besi lunak. b. Memperbanyak lilitan pada kumparan dan menggunakan kumparan yang lebih panjang. c. Memperbesar arus listrik yang digunakan. Saat sebuah kawat penghantar dialiri arus listrik, di sekitar kawat penghantar tersebut akan timbul medan magnet. Arah medan magnet yang timbul dari kawat penghantar tersebut dapat ditentukan menggunakan kaidah genggaman tangan kanan. Ibu jari menunjukkan arus listrik dan genggaman empat jari yang lain menunjukkan arah medan magnet. Oleh karena arus mengarah dari selatan menuju utara, maka berdasarkan kaidah genggaman tangan kanan, medan magnet yang timbul akan mengarah dari barat menuju timur, berputar mengelilingi kawat penghantar tersebut. Jadi, barat adalah kutub utara dan timur adalah kutub selatan. Dengan demikian, kutub utara jarum kompas akan menyimpang ke kanan (timur). Alat pengangkat sampah logam menggunakan prinsip elektromagnet. Pada elektromagnet, sifat magnet mudah dimunculkan dan mudah dihilang. Saat alat digunakan untuk mengangkat sampah logam, logam pada alat menjadi magnet. Saat melepaskan sampah logam, sifat kemagnetan dihilangkan agar sampah terlepas.
5.
Jika kawat berarus dibuat melingkar-lingkar membentuk kumparan, medan magnet yang dihasilkan oleh tiap-tiap lingkaran kawat saling memperkuat. Jadi, kawat melingkar membentuk kumparan akan menghasilkan medan magnet yang lebih kuat dibandingkan kawat lurus.
6.
Pada elektromagnet dibutuhkan bahan yang lebih mudah berubah menjadi magnet dan lebih mudah hilang sifat kemagnetan. Sifat itu dimiliki oleh inti besi lunak. Besi keras dan baja memiliki magnet elementer yang sulit diubah sehingga kedua bahan itu lebih sulit dijadikan magnet. Selain itu, besi keras dan baja akan cenderung menjadi magnet tetap jadi tidak sesuai digunakan pada peralatan yang memanfaatkan elektromagnet.
7. Diketahui:
= 45 cm = 0,45 m I = 7 mA = 7 × 10 –3 A F = 1,89 N Ditanyakan: B Jawab: B =
=
T = 600 T
−
Jadi, medan magnet yang memengaruhi kawat sebesar 600 T. 8. Diketahui:
= 1,5 m
B = 10 T l 1 = 3 A l 2 = 4I 1 = 12 A
Ditanyakan: a.
F 1
b.
F 2
Jawab: a. F 1 = B I = (10 T)(3 A)(1,5 m) = 45 N b.
F 2 = B I 2
= (10 T)(12 A)(1,5 m) = 180 N 9. Diketahui:
q =6C t = 60 s B=4T F = 12 N
Ditanyakan: Jawab:
I = = = 0,10 A
=
= =
m = 30 m
Jadi, kawat tersebut sepanjang 30 m. 10. Diketahui:
= 50 cm = 0,5 m I = 2 A B = 5 × 10 –3 T Ditanyakan: besar dan arah F Jawab: F = B I = (5 × 10 –3)(2)(0,5) N = 5 × 10 –3 N Arah arus ke bawah, arah medan magnet dari kiri ke kanan. Gaya Lorentz ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Ibu jari sebagai arah arus, jari telunjuk sebagai arah medan magnet, jari tengah sebagai arah gaya Lorentz. Gaya Lorentz keluar bidang gambar. Jadi, gaya Lorentz yang dialami kawat sebesar 4,5 × 10 –3 N keluar bidang gambar.
IPA Terpadu Kelas IX
107
A.
Pilihan Ganda
1.
Jawaban: b Susunan magnet elementer pada suatu magnet letaknya teratur dan searah, sedangkan pada besi atau baja, letak magnet elementernya tidak teratur dan tidak searah. Selain itu, magnet elementer pada besi atau baja membentuk formasi lingkaran tertutup. Hal ini mengakibatkan pengaruh kutub yang satu ditiadakan oleh kutub yang lain.
2.
Jawaban: c Perhatikan gambar berikut untuk mengetahui kutub magnet pada baja yang dililiti kawat. Selatan
Utara
Berdasarkan gambar di atas, diketahui bahwa: 1. Selatan 4. Utara 2. Utara 5. Selatan 3. Selatan 6. Utara Jadi, jawaban yang tepat adalah pilihan c.
6. Jawaban: b Arus mengalir masuk bidang sehingga ibu jari ke atas. Menurut hasil tersebut, ujung P adalah kutub utara sedangkan Q adalah kutub selatan. Paku besar PQ yang menjadi magnet menginduksi paku kecil AB. Ujung A akan memiliki kutub yang berlawanan dengan ujung Q. Jadi, A adalah kutub utara dan B adalah kutub selatan. 7. Jawaban: c Dalam membuat magnet bisa dilakukan dengan beberapa cara sebagai berikut. 1) Menggosokkan sebuah magnet pada bahan magnetik secara terarah dan teratur. 2) Mengaliri arus listrik DC pada bahan magnetik seperti besi atau baja. 3) Mendekatkan magnet pada besi atau baja atau bahan magnetik lain. Cara ini juga disebut dengan induksi. Sementara itu, kegiatan siswa A dan D akan membuat sifat kemagnetan benda hilang. 8. Jawaban: b Tingkat kekuatan magnet yang dibuat dengan cara induksi ditentukan oleh jarak dan kekuatan magnet penginduksi. Semakin dekat jarak magnet penginduksi dengan bahan yang akan diinduksi, magnet yang dihasilkan semakin kuat. Semakin besar kekuatan magnet penginduksi, maka kekuatan magnet yang dihasilkan juga semakin besar. Bentuk dan warna magnet tidak memengaruhi kekuatan magnet yang dibuat dengan cara induksi.
3.
Jawaban: a Garis gaya magnet di antara kutub utara dan selatan yaitu mengarah dari kutub utara ke selatan. Garis gaya magnet yang benar seperti gambar di samping.
4.
Jawaban: b Penentuan kutub pada pembuatan magnet dengan cara menggosok adalah ujung terakhir yang digosok magnet akan memiliki kutub yang berlawanan dengan kutub magnet penggosok. Kutub magnet yang menggosok adalah kutub selatan. Ujung terakhir yang digosok adalah ujung Q sehingga Q menjadi kutub utara. Adapun P menjadi kutub selatan. Magnet dari baja bersifat tetap.
9. Jawaban: d Ketika magnet digerakkan keluar masuk kumparan akan terjadi perubahan jumlah garis gaya magnet. Ketika kutub utara magnet batang digerakkan masuk ke dalam kumparan, jumlah garis gaya-gaya magnet yang terdapat dalam kumparan bertambah banyak. Sementara itu, ketika kutub utara magnet batang digerakkan keluar kumparan, jumlah garis gaya magnet dalam kumparan berkurang. Hal ini akan menimbulkan garis gaya listrik pada kumparan.
5.
Jawaban: d Sebuah besi yang dialiri arus listrik DC akan mengakibatkan (merupakan prinsip elektromagnet) magnet elementer yang terkandung pada besi berubah menjadi searah dan besi tersebut akan berubah menjadi magnet. Sifat kemagnetan besi ini hanya sementara karena magnet elementer besi bisa berubah dengan cepat.
10. Jawaban: d Mengaliri magnet dengan listrik AC dapat menghilangkan sifat kemagnetan sifat kemagnetan. Hal ini karena arus pada listrik AC berubah-ubah. Oleh karena itu, magnet elementer pada magnet yang semula teratur menjadi tidak beraturan. Akibatnya, sifat kemagnetan akan hilang.
108
Magnet dan Penerapannya
11. Jawaban: b Prinsip elektromagnet telah dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Alat-alat yang memanfaatkan elektromagnet antara lain bel listrik, pesawat telepon, dan telegraf.
16. Jawaban: b Arah gaya magnet dan arus dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan gaya Lorentz. Berdasarkan gaya Lorentz, arah gaya magnet dan arus yang benar sesuai pilihan b.
12. Jawaban: d Ada beberapa cara untuk membuat magnet dari besi atau baja yaitu besi atau baja digosok dengan magnet ke satu arah, dialiri arus DC, dan diinduksi. Baja yang digosok-gosok dengan magnet ke segala arah tidak dapat mengubah baja menjadi magnet. Hal ini karena magnet elementer baja tidak terarah sehingga tidak terbentuk kutub magnet.
17. Jawaban: d Arah medan magnet dapat ditentukan dengan genggaman tangan kanan. Pada kawat lurus, ibu jari menunjukkan arah arus, sedangkan genggaman keempat jari menunjukkan arah arus. Dengan demikian, gambar yang benar sebagai berikut.
13. Jawaban: c Arus keluar bidan g gambar, ibu jari ke arah ujung Q sehingga Q = kutub utara dan P = kutub selatan. Arus masuk bidang gambar, ibu jari ke arah ujung P sehingga P = kutub utara dan Q = kutub selatan. Arus masuk bidang gambar, ibu jari ke arah ujung P sehingga P = kutub utara dan Q = kutub selatan. Arus keluar bidang, ibu jari ke arah ujung Q sehingga Q = kutub utara dan P = kutub selatan.
S
U
U
S
P
P
P
P
Q
Q
Q
Q
U
S
S
U
14. Jawaban: b Deklinasi positif dibentuk jika kutub utara jarum kompas menyimpang ke arah kanan. Deklinasi negatif dibentuk jika kutub utara jarum kompas menyimpang ke arah kiri. Inklinasi positif dibentuk jika kutub utara jarum kompas berarah ke bawah. Inklinasi negatif dibentuk jika kutub utara jarum kompas berarah ke atas. 15. Jawaban: a Arah kuat medan mag net dapat dit ent ukan dengan aturan genggaman tangan kanan. Berdasarkan aturan tersebut pilihan b, c, dan d arah medan magnetnya tegak lurus mendekati pembaca. Sementara itu, pilihan a memiliki arah medan magnet tegak lurus menjauhi pembaca.
18. Jawaban: a Untuk menentukan arah medan magnet pada sebuah toroid yang dialiri arus listrik kita menggunakan kaidah genggaman tangan kanan. Pada kaidah genggaman tangan kanan, ibu jari menunjukkan arah arus listrik dan lipatan keempat jari yang lain menunjukkan arah medan magnet. Pada titik P arah arus menuju ke bawah (titik B) sehingga berdasarkan kaidah genggaman tangan kanan, medan magnet akan bergerak melingkari kawat di titik P seperti gambar pada pilihan a. 19. Jawaban: c Sifat kutub-kutub magnet di antaranya sebagai berikut. 1) Kutub-kutub magnet yang sejenis tolakmenolak. 2) Kutub-kutub magnet yang berlainan tarikmenarik. 3) Gaya tarik magnet paling kuat berada di kutub utara dan selatan magnet. 20. Jawaban: a Nilai medan magnet pada solenoid dipengaruhi oleh besar kuat arus listrik, bahan inti dalam solenoid, dan banyak lilitan kawat. Arah arus listrik tidak memengaruhi nilai medan magnet, tetapi memengaruhi kutub-kutub yang terbentuk. 21. Jawaban: c Jumlah garis gaya magnet menunjukkan kuat medan magnet. Semakin kuat suatu medan magnet, jumlah garis gaya magnet juga semakin banyak. 22. Jawaban: c Alat pengambil sampah logam (katrol magnet) menggunakan prinsip elektromagnet. Pada alat tersebut terdapat besi lunak yang jika dialiri arus
IPA Terpadu Kelas IX
109
listrik akan cepat berubah menjadi magnet sehingga sampah logam bisa menempel pada katrol tersebut. Untuk melepaskan sampahsampah logam dilakukan dengan menghentikan arus yang mengalir pada katrol. Oleh karena sudah tidak ada arus yang mengalir pada katrol, besi lunak akan kehilangan sifat kemagnetannya. 23. Jawaban: d Gaya Lorentz dapat dirumuskan sebagai berikut. F = B I
Keterangan: F = gaya Lorentz (N) B = medan magnet (T) I = kuat arus (A) = panjang kawat (m)
Dari rumus tersebut diketahui gaya Lorentz berbanding lurus dengan medan magnet, kuat arus, dan panjang kawat. Jadi, gaya Lorentz dipengaruhi oleh kuat medan magnet, kuat arus listrik, dan panjang kawat. 24. Jawaban: a Elektromagnet adalah peristiwa pembuatan magnet dengan cara mengalirkan arus listrik pada solenoid. Contoh alat yang menggunakan prinsip elektromagnet adalah bel listrik dan pesawat telepon. Gaya Lorentz adalah gaya yang dihasilkan penghantar beraliran listrik yang berada di dalam medan magnet. Contoh penerapan gaya Lorentz yaitu pada motor listrik dan alat ukur listrik. Induksi elektromagnet merupakan peristiwa timbulnya arus listrik karena adanya medan magnet. Fluks magnetik adalah banyaknya medan magnet yang menembus suatu luasan. 25. Jawaban: c C U
28. Jawaban: d Diketahui: I = 2 A F = 8 N = 80 cm = 0,8 m Ditanyakan: B Jawab:
S
26. Jawaban: d Ibu jari searah dengan arah arus (x+), jari tengah searah dengan arah medan magnet (z–) sehingga jari telunjuk yang searah dengan arah medan magnet menunjuk ke y–.
Magnet dan Penerapannya
B = = = 5,0 T Jadi, medan magnet yang memengaruhi kumparan sebesar 5,0 T.
29. Jawaban: b Diketahui: l 1 B1 I 1 F 1
= l 2 = l =B = I = F
B2 =
=
I 2
B I
Ditanyakan: F 2 Jawab:
=
F 2 =
Ibu jari yang menunjukkan arah arus keluar bidang gambar. Jari telunjuk yang menunjukkan arah medan magnet berarah ke kanan. Dengan demikian, jari tengah yang menunjukkan arah gaya Lorentz arahnya ke atas.
110
27. Jawaban: c Diketahui: I = 1,5 A B =8T = 20 cm = 0,2 m Ditanyakan: F Jawab: B =BI = (8)(1,5)(0,2) N = 2,4 N Jadi, gaya magnet yang dialami kawat sebesar 2,4 N.
=
F =
F
Jadi, gaya Lorentz yang menjadi
F .
30. Jawaban: d Diketahui: q = 90 µC = 9 × 10 –5 C = 30 cm = 0,3 m t = 15 s B = 40 T Ditanyakan: F Jawab: F = B I
= B
× − (0,3 m) = (40 T) = 7,2 × 10 –5 N Jadi, gaya magnet yang timbul sebesar sebesar 7,2 × 10 –5 N.
B.
Uraian
1.
a.
d. U
3.
S
5.
S
Sudut deklinasi merupakan sudut antara meridian geografi bumi dan meridian magnetik. Sudut deklinasi terbesar 90° dan yang terkecil 0°. Sudut deklinasi terbesar berada di daerah kutub-kutub bumi dan sudut deklinasi terkecil berada di daerah khatulistiwa. Motor listrik merupakan salah satu aplikasi gaya Lorentz. Motor listrik memanfaatkan medan magnet yang memengaruhi arus listrik yang mengalir pada sebuah kawat (kumparan) sehingga menghasilkan gerakan. Semakin besar arus listrik yang mengalir pada kumparan, semakin besar gaya yang dihasilkan untuk menggerakkan motor listrik. Hubungan antara kuat arus dan gaya Lorentz dituliskan dalam persamaan: F = B I
4.
Gaya Lorentz ke kanan. I
6. Pada keadaan netral, kompas menunjuk arah utara dan selatan bumi. Namun, jika di dekatnya ada medan magnet yang kuat, kompas akan menyimpang dari keadaan normalnya. Menurut Oersted, kawat yang berarus listrik akan menghasilkan medan magnet. Jadi, kompas menyimpang karena kawat berarus listrik tersebut menghasilkan medan magnet yang kuat. 7. Diketahui:
= 50 cm = 0,5 m B = 50 T F = 100 N Ditanyakan: I Jawab: F = B I
F
I =
= =
Pertama kita tentukan dahulu kutub-kutub magnet pada besi A dan B menggunakan kaidah genggaman tangan kanan. Genggaman keempat jari menunjukkan arah arus yaitu masuk bidang gambar. Ibu jari menunjukkan kutub utara arahnya ke ujung A. Jadi, A adalah kutub utara, sedangkan ujung B adalah kutub selatan. Oleh karena itu, kutub utara jarum kompas akan berputar menunjuk ujung B. a.
F
I
S
B
b.
2.
Gaya Lorentz meninggalkan bidang gambar.
A
=4A
Jadi, kuat arus listrik yang mengalir pada kawat sebesar 4 A. 8. Diketahui:
= 10 cm = 0,1 m B = 50 T F = 7,5 N t = 15 s Ditanyakan: q Jawab: F = B I
I =
= A
B
b.
Gaya Lorentz ke bawah. B I
= (1,5 A)(15 s) Jadi, muatan elektron yang mengalir selama 15 sekon sebesar sebesar 22,5 C.
Gaya Lorentz meninggalkan bidang. B F
q = I t
= 22,5 C
F
c.
= 1,5 A
9. Diketahui:
F = 9 N = 2 m I = 0,45 A
Ditanyakan: B I
IPA Terpadu Kelas IX
111
Jawab: F = B I
B =
=
= 10 T Untuk menentukan arah medan magnet kita gunakan kaidah tangan kanan. Pada kaidah tangan kanan, ibu jari menunjukkan arah arus listrik, jari telunjuk menunjukkan medan magnet, dan jari tengah menunjukkan gaya Lorentz. Berdasarkan soal tersebut, kita posisikan ibu jari mengarah ke barat dan jari tengah ke bawah sehingga medan magnet yang ditunjukkan oleh jari telunjuk mengarah ke utara. Jadi, medan magnetnya sebesar 10 T ke utara.
112
Magnet dan Penerapannya
10. Diketahui:
B = 80 T I = 20 mA = 0,02 A = 5 cm = 5 × 10 –2 m
Ditanyakan: besar dan arah F Jawab: F = B I = (80)(0,02)(5 × 10 –2) N = 0,08 N Arus arahnya masuk bidang gambar, sedangkan arah medan magnet dari kiri ke kanan. Berdasarkan kaidah tangan kanan, gaya Lorentz ke bawah. Jadi, gaya Lorentz yang dialami kawat sebesar 0,08 N ke bawah.
Induksi Elektromagnetik
Konsep Induksi Elektromagnetik
• • •
Konsep terjadinya GGL Induksi Besaran-Besaran GGL Induksi Prinsip Kerja Dinamo dan Generator
• • • • • • • •
Transformator/Trafo
• • •
Prinsip Kerja Transformator Jenis-Jenis Transformator Besaran-Besaran pada Transformator
Mampu menunjukkan sikap disiplin saat melaksanakan praktikum GGL induksi. Mampu mempelajari dan membongkar transformator dan peralatan sehari-hari sehingga memiliki keterampilan memperbaiki peralatan di rumah. Mampu mengembangkan rasa ingin tahunya untuk memperluas pengetahuan yang dimiliki. Mampu menjelaskan konsep terjadinya GGL induksi. Mampu menentukan besaran-besaran GGL induksi. Mampu menjelaskan prinsip kerja dinamo dan transformator. Mampu menjelaskan prinsip kerja transformator dan jenis-jenis transformator. Mampu mencari bahaya SUTET bagi kesehatan.
IPA Terpadu Kelas IX
113
A.
Pilihlah Gadda
1. Jawaban: a GGL induksi terjadi karena adanya perubahan medan magnet. Perubahan medan magnet dapat terjadi dengan menggerakkan magnet keluar– masuk solenoid atau memutar magnet di dalam solenoid. Jika sebuah magnet diletakkan di dalam atau di luar solenoid tanpa digerakkan seperti gambar 3) dan 4), jarum galvanometer juga tidak bergerak. Hal ini menandakan tidak adanya beda tegangan listrik. Artinya, tidak ada medan magnet yang berubah. 2. Jawaban: a GGL induksi timbul karena adanya perubahan medan magnet. Saat kumparan primer dialiri arus listrik (sakelar ditutup), akan timbul garis gaya magnet pada kumparan primer dan akan menginduksi kumparan sekunder. Oleh karena kumparan sekunder terkena pengaruh garis gaya magnet dari kumparan primer, pada kumparan sekunder akan timbul garis gaya magnet. Pada saat sakelar dibuka, tidak ada arus listrik yang mengalir pada kumparan primer sehingga garis gaya magnet pada kumparan primer dan sekunder akan hilang. Oleh karena itu, timbul perubahan medan magnet dan kemudian timbul GGL induksi. Jika sakelar ditutup atau dibuka saja, tidak akan menimbulkan suatu GGL induksi karena tidak ada perubahan medan magnet. 3. Jawaban: d GGL induksi dirumuskan:
∆ Φ eind = –N = –B v ∆ Berdasarkan persamaan tersebut, GGL induksi dipengaruhi oleh jumlah lilitan kumparan, perubahan garis gaya magnet, kecepatan magnet, dan besar medan magnet. Dengan demikian perlakuan yang memengaruhi GGL induksi adalah perlakuan 2), 3), dan 4). Perlakuan nomor 1) tidak memengaruhi nilai GGL induksi. Perubahan kutub magnet hanya memengaruhi arah kutub GGL induksi tetapi tidak memengaruhi nilainya. 4. Jawaban: a GGL induksi dirumuskan
ε ind = B v
Keterangan: ε ind = GGL induksi B = induksi magnetik = panjang penghantar v = kecepatan gerak penghantar
114
Induksi Elektromagnetik
ε ind sebanding dengan B, , dan v . Oleh karena itu, untuk memperbesar ε ind dapat dilakukan
dengan memperbesar B, , dan v . 5. Jawaban: d Tegangan listrik dapat muncul dari ujung-ujung kumparan jika terjadi perubahan garis-gaya magnet dalam kumparan. Kondisi ini dapat terjadi jika magnet keluar dan masuk kumparan atau berputar di dalam kumparan. 6. Jawaban: c Persamaan yang terkait dengan GGL induksi adalah: ε induksi = Bv B adalah nilai kekuatan magnet. Berdasarkan persamaan itu, jika nilai kekuatan magnet besar, GGL induksi yang dihasilkan juga akan besar. Jadi, magnet A menghasilkan GGL induksi lebih besar dibanding magnet B.
7. Jawaban: a Persamaan yang terkait dengan GGL induksi adalah:
∆ Φ ∆ Berdasarkan persamaan tersebut, nilai perubahan garis gaya magnet yang bernilai nol akan mengakibatkan GGL induksi yang bernilai nol. ε induksi = –N
8. Jawaban: d Persamaan yang terkait dengan GGL induksi adalah: ε induksi = Bv
v adalah nilai kecepatan putaran magnet. Berdasarkan persamaan itu, jika nilai kecepatan putar magnet dalam kumparan diperkecil, nilai GGL induksi akan kecil.
9. Jawaban: a Saat magnet batang dimasukkan ke dalam solenoid akan terjadi interaksi antara garis gaya magnet batang dan garis gaya magnet solenoid. Interaksi antara garis gaya magnet solenoid dengan garis gaya magnet batang akan memperkuat garis gaya magnet. Hal ini karena medan magnet yang terjadi pada saat sebuah magnet dimasukkan ke dalam solenoid merupakan jumlah garis gaya magnet dari solenoid dan garis gaya magnet tersebut. Semakin banyak lilitan yang terkena magnet akan semakin bertambah garis gaya magnetnya.
10. Jawaban: d Generator AC menghasilkan arus bolak-balik, sedangkan generator DC menghasilkan arus searah. Generator AC menggunakan cincin ganda, sedangkan generator DC menggunakan cincin belah. Adapun kumparan, sikat karbon, dan magnet digunakan pada kedua jenis generator tersebut sama. B.
Uraian
1. Gejala ini dijelaskan oleh Faraday sebagai berikut. a. Garis-garis gaya magnet keluar dari kutub utara masuk ke kutub selatan. b. Saat kutub utara magnet mendekati kumparan, jumlah garis gaya yang diterima kumparan semakin besar. c. Saat kutub utara magnet menjauhi kumparan, garis gaya dalam kumparan berkurang. d. Jika kutub utara diam, jumlah garis gaya di dalam kumparan tetap. e. Apabila ujung-ujung kumparan dihubungkan dengan penghantar, akan mengalir arus listrik. 2. GGL induksi dapat dihasilkan karena adanya perubahan medan magnet. Perubahan medan magnet terjadi karena adanya perubahan garis gaya magnet yang dapat dilakukan dengan cara-cara berikut. a. Menggerakkan magnet batang ke dalam dan keluar solenoid. b. Memutar magnet di dalam solenoid atau sebaliknya. c. Membuka-menutup arus pada kumparan primer (sebagai arus primer) untuk menginduksi arus pada kumparan sekunder (arus sekunder).
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: c 1) Kumparan primer
2)
3)
: l il it an y ang t er sambung dengan input listrik AC. Kumparan sekunder : lilitan yang terinduksi listrik AC dan men jadi output dari trafo. Besi lunak : besi yang terdapat di dalam kumparan primer dan sekunder.
3. Persamaan-persamaan yang terkait dengan GGL induksi yaitu:
∆ Φ ∆
ε induksi = –N
ε induksi = Bv
Berdasarkan kedua persamaan itu, cara yang dapat dilakukan untuk memperbesar GGL induksi sebagai berikut. a. Menambah jumlah lilitan kawat pada kumparan (N ). b. Memperbesar perubahan garis gaya magnet ∆ Φ ( ) dengan cara mempercepat putaran ∆ rotor. c. Memperbesar kekuatan magnet ( B). 4. a. b.
Generator DC menghasilkan listrik searah. Generator AC menghasilkan listrik bolak-balik. Generator DC menggunakan cincin belah untuk mengubah tegangan AC menjadi DC. Generator AC menggunakan cincin ganda.
5. Diketahui: ε induksi
v Ditanyakan: B Jawab: ε induksi = Bv B=
=120 volt = 60 cm = 0,6 m = 30 m/s
ε
B = (30 m/s) B = 6 × 10 3 T
Jadi, besar induksi magnet dalam kumparan sebesar 6,3 × 10 3 T.
2. Jawaban: d Transmisi dengan sistem tegangan tinggi mengalirkan arus kecil. Oleh karena itu, energi yang hilang juga kecil. Pendistribusiannya dapat menggunakan kabel berukuran kecil sehingga dapat menghemat biaya. 3. Jawaban: c Salah satu ciri trafo step-down adalah jumlah kumparan primer yang lebih banyak dibanding jumlah kumparan sekunder. Fungsi trafo ini adalah menurunkan tegangan.
IPA Terpadu Kelas IX
115
4. Jawaban: a Diketahui: N p = 1.500 N s = 3.000 V s = 2.000 volt Ditanyakan: V p Jawab:
=
= 1.000 volt Jadi, besar tegangan masuk (primer) adalah 1.000 volt. 5. Jawaban: b Diketahui: I s = 6 A I p = 24 A Ditanyakan: V p : V s Jawab:
=
=
=
Jadi, V p : V s = 1 : 4. 6. Jawaban: a Diketahui: N p = 2.000 N s = 3.000 Ditanyakan: P p : P s Jawab: Pada sebuah transformator ideal, nilai tegangan (V ) dan arus listrik (I ) senantiasa berhubungan. Kedua besaran ini membentuk besaran daya listrik yang senantiasa tetap di kumparan primer dan sekunder. Jadi, perbandingan P p : P s bernilai 1 : 1.
7. Jawaban: c Diketahui: N p : N s = 100 : 1 V s = 220 V
Ditanyakan: η Jawab:
=
=
×
=
100%
× 100%
8. Jawaban: a Diketahui: N p = 60 N s = 300 V s = 220 volt Ditanyakan: V p Jawab:
=
V p = (220 volt)
=
= 44 volt Jadi, besar tegangan V p adalah 44 volt. 9. Jawaban: b Diketahui: V p = 20 V I p = 8 A I s = 2 A
Ditanyakan: N p : N s Jawab:
=
=
N p : N s = 1 : 4
Jadi, trafo tersebut memiliki perbandingan kumparan primer dan kumparan sekunder = 1 : 4. 10. Jawaban: d Diketahui: I p = 3 A
I p = 5 A
N p = 2.700 lilitan
I s = 150 A
N s = 300 lilitan
V p = (100)(220 V) V p = 22.000 volt
116
=
Jadi, efisiensi trafo sebesar 30%.
V p =
× 100%
= 30%
=
η =
Induksi Elektromagnetik
Ditanyakan: I s Jawab:
=
I s =
I = (3 A) = 27 A p
Jadi, arus output trafo sebesar 27 A.
B.
Uraian
4. Diketahui:
1. Diketahui:
V s = 2.000 V
Ditanyakan: N s Jawab:
=
N s = 125 lilitan
N p = 800 V p = 1.000 V
V p = 220 V R = 12,5 Ditanyakan: a) I R
b) Jawab:
2. Trafo merupakan alat yang digunakan untuk menurunkan atau menaikkan tegangan arus bolakbalik. Pada trafo berlaku hukum kekekalan energi sehingga daya listrik yang masuk pada kumparan primer trafo sama dengan daya yang keluar dari kumparan sekunder trafo. Oleh karena itu, apabila tegangan output diturunkan arus output akan lebih besar dibandingkan arus input . Hal ini juga berlaku sebaliknya, jika tegangan output dinaikkan arus output akan lebih kecil dibandingkan arus input . Oleh karena itu, dalam trafo tidak ada keuntungan energi. Trafo hanya memiliki efisiensi trafo. Kenyataannya, energi yang masuk trafo tidak sama dengan energi yang keluar. Hal ini karena ada energi yang hilang yang berubah menjadi energi panas. 3. Diketahui:
N p = 600 N s = 800 V s = 100 volt I p = 4 A
Ditanyakan: P p Jawab:
= =
I R =
V p = (100 V)
b.
= Ω = 1,1 A
= =
I s =
Ω
= 80 A Jadi, arus yang mengalir pada kumparan sekunder 80 A. 5. Diketahui:
W p = x joule η = 75% Ditanyakan: W s Jawab: η=
75% =
=
= 75 volt P p = V p I p
=
× 100% × 100%
Arus yang mengalir pada hambatan 12,5 sebesar 1,1 A.
W s = x
I s jika Ip = 5 A
V s = 13,75 V
Ω
=
V s =
= 1.600 Jadi, jumlah lilitan kumparan sekunder 1.600.
N s =
a.
=
N p = 2.000 lilitan
joule
x joule
Jadi, nilai energi berkurang menjadi
energi
semula.
= (75 volt)(4 A) = 300 watt Jadi, daya listrik di kumparan primer trafo sebesar 300 watt.
IPA Terpadu Kelas IX
117
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: c Magnet yang dikeluarkan dari kumparan mengakibatkan perubahan jumlah garis gaya magnet yang masuk kumparan akan berkurang. Hal ini karena ketika magnet batang dikeluarkan dari solenoid, garis-garis gaya magnet yang berinteraksi dengan lilitan pada solenoid berkurang jumlahnya. 2. Jawaban: c Posisi magnet di Q menjadikan garis gaya yang masuk ke kumparan semakin besar dibanding ketika di P. Hal ini menjadikan nilai GGL induksi membesar. Setelah magnet di titik R, garis gaya semakin sedikit sehingga GGL induksi mengecil. Jadi, nilai GGL induksi membesar lalu mengecil. 3. Jawaban: b Ketika magnet batang digerakkan masuk ke dalam solenoid akan terjadi interaksi garis-garis gaya magnet antara solenoid dengan magnet batang. Dengan menggunakan kaidah genggaman tangan, ibu jari menunjuk arah utara dan keempat genggaman tangan menunjuk arah arus sehingga diperoleh arah arus dari arah positif. Dengan demikian, jarum galvanometer yang mula-mula diam (di skala nol) akan bergerak ke arah kanan saat magnet batang dimasukkan ke dalam solenoid. 4. Jawaban: a Persamaan yang terkait dengan GGL induksi ∆Φ adalah ε induksi = –N ∆ . ∆Φ Dalam persamaan itu ada besaran yang ∆ menunjukkan peran perubahan garis gaya magnet yang memengaruhi nilai GGL induksi. Nilai berbanding lurus dengan nilai GGL induksi. 5. Jawaban: b Diketahui: Φ 1 = 2.500 weber Φ 2 = 4.000 weber t = 4 s ε ind = 12.000 volt Ditanyakan: N Jawab:
∆ Φ ∆
ε ind = –N
− 12.000 volt = –N −
118
Induksi Elektromagnetik
∆Φ ∆
12.000 volt = –N 48.000 V = –N (1.500 weber/s) (tanda negatif diabaikan) N =
= 32 lilitan Jadi, jumlah lilitan pada solenoid sebanyak 32 lilitan. 6. Jawaban: b Nilai GGL induksi dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti persamaan berikut. ε induksi = B v
Berdasarkan persamaan itu, nilai induksi magnet yang besar akan memengaruhi nilai ε induksi menjadi lebih besar. 7. Jawaban: c Saat magnet digerakkan di dalam kumparan akan terjadi perubahan jumlah garis gaya magnet. Peristiwa ini akan menimbulkan arus induksi. Hal inilah yang disebut dengan induksi elektromagnetik. 8. Jawaban: d Diketahui:
∆Φ = (500 – 100)Wb = 400 Wb ∆t = 10 sekon N = 100
Ditanyakan: ε induksi Jawab:
∆ Φ ∆
ε induksi = –N
= –100
= –4.000 volt Jadi, besar GGL induksi adalah 4.000 volt. 9. Jawaban: b Arus induksi merupakan arus yang dihasilkan dari peristiwa induksi elektromagnetik. Arus induksi pada peristiwa induksi elektromagnetik juga menunjukkan GGL induksi sehingga faktor yang memengaruhi arus induksi sama dengan faktor yang memengaruhi GGL induksi. Pada GGL induksi berlaku: ∆ Φ ε ind= –N ∆ atau ε ind = B v Berdasarkan persamaan GGL induksi tersebut dapat diketahui bahwa: 1) arus induksi sebanding dengan jumlah lilitan;
2) 3)
arus induksi sebanding dengan besarnya medan magnet yang melingkupi solenoid; arus induksi sebanding dengan kecepatan gerak mendekat dan menjauhnya magnet terhadap solenoid.
10. Jawaban: a Diketahui:
= 10 cm = 0,1 m B = 100 T v = 10 m/s
Ditanyakan: ε induksi Jawab: ε induksi = B v = (100 T)(0,1 m)(10 m/s) = 100 volt Jadi, besar GGL induksi yang dihasilkan sebesar 100 volt. 11. Jawaban: a Lampu sepeda dapat menyala lebih terang jika arus yang mengalir pada lampu lebih besar. Arus yang mengalir pada lampu sepeda berasal dari dinamo sepeda. Sepeda yang dikayuh lebih cepat akan mengakibatkan roda putar pada dinamo sepeda berputar lebih cepat. Dengan demikian, as roda akan menggerakkan magnet permanen pada dinamo sepeda sehingga dapat bergerak lebih cepat. Magnet permanen yang bergerak lebih cepat akan menghasilkan garis-garis gaya magnet yang banyak memotong kumparan sehingga akan menimbulkan perubahan medan magnet yang besar. Adanya perubahan medan magnet yang besar akan menghasilkan GGL induksi (arus induksi) yang besar. 12. Jawaban: c Diketahui: ε induksi = 9 volt = 3 m/s v = 10 cm = 0,1 m Ditanyakan: B Jawab: ε induksi = B v B=
=
ε
= 30 T Jadi, nilai medan magnet yang dihasilkan sebesar 30 T. 13. Jawaban: b Medan magnet dihasilkan dari sebuah magnet. Pada generator DC, magnet merupakan bagian stator. Komutator merupakan alat yang berfungsi mengubah arus AC menjadi DC. Rotor adalah bagian generator yang bergerak. Bagian generator DC yang berfungsi sebagai rotor adalah kumparan.
Sikat karbon merupakan bagian generator yang berfungsi sebagai tempat untuk mengalirkan arus listrik induksi dari kumparan. 14. Jawaban: c Bagian dinamo yang bergerak disebut rotor. Rotor pada dinamo sepeda adalah magnet silinder. Stator merupakan bagian dinamo yang diam. Bagian dinamo yang berfungsi sebagai stator adalah kumparan. Terminal keluaran tegangan tidak bergerak demikian pula dengan badan dinamo. 15. Jawaban: b Ciri-ciri trafo step-up: V s > V p dan N s > N p. Berarti pada trafo step-up, lilitan sekunder lebih banyak dibanding lilitan primer. 16. Jawaban: b Transformator berfungsi untuk mengatur nilai tegangan listrik. Trafo step-up berfungsi menaikkan tegangan listrik. Trafo step-down berfungsi menurunkan tegangan listrik. 17. Jawaban: d Transformator step-up merupakan transformator yang berfungsi menaikkan tegangan. Ciri-ciri yang dimiliki transformator step-up yaitu memiliki jumlah lilitan sekunder lebih banyak dibandingkan lilitan primer, tegangan keluaran lebih besar dibandingkan tegangan masukan, dan arus yang keluar ( output ) lebih kecil dibandingkan arus pada masukan (input ). 18. Jawaban: b Jumlah lilitan pada kumparan primer lebih besar dibanding kumparan sekunder. Ciri ini dimiliki oleh trafo step-down yang fungsinya menurunkan tegangan listrik. 19. Jawaban: c Diketahui: N p = 2.700 lilitan N s = 900 lilitan V p = 150 V
Ditanyakan: V s Jawab:
=
=
=3
V s =
= 50 V Jadi, tegangan pada kumparan sekunder sebesar 50 volt.
IPA Terpadu Kelas IX
119
20. Jawaban: d Diketahui: P p = 25 MW I p = 125.000 A
23. Jawaban: d Diketahui: N s = 2.500 N p = 500
V s = 100.000 volt
Ditanyakan: N p : N s Jawab: P p = I p V p 25.000.000 watt = (125.000 A) V p V p =
= 200 V P input = P output V p I p = V s I s I s =
=
= 250 A
=
=
=
=
=
atau
= =
=
Jadi, transformator yang digunakan memiliki perbandingan lilitan primer dan lilitan sekunder sebesar 1 : 500. 21. Jawaban: b Untuk menaikkan tegangan listrik diperlukan trafo step-up . Salah satu cirinya yaitu jumlah lilitan kumparan primer lebih sedikit daripada jumlah lilitan kumparan sekunder. Trafo step-down dengan ciri jumlah lilitan kumparan primer lebih besar daripada kumparan sekunder digunakan untuk menurunkan tegangan listrik. 22. Jawaban: d Transformator hanya dapat bekerja pada listrik AC. Transformator digunakan untuk mengubah tegangan listrik AC. Ciri trafo salah satunya adalah perbedaan jumlah lilitan pada kumparan primer dan sekunder. Trafo step-up dapat menaikkan tegangan listrik PLN.
V p = 100 volt
Ditanyakan: V s Jawab:
=
=
V s = (100 V)(5) = 500 volt Jadi, tegangan sekunder (yang keluar dari terminal output ) sebesar 500 volt.
24. Jawaban: b Diketahui: V p = 25 volt I p = 5 A V s = 10 volt Ditanyakan: I s Jawab: V p I p = V s I s I s =
=
= 12,5 A Jadi, arus listrik pada kumparan sekunder sebesar 12,5 A. 25. Jawaban: c Diketahui: η V s I p I s Ditanyakan: V p Jawab: η=
75% =
= 75% = 40 V =1A =3A
× 100%
×
V p = V
= 160 V Jadi, tegangan masukan pada trafo sebesar 160 volt. 26. Jawaban: c Diketahui: I p = 9 A I s = 18 A
Ditanyakan: V p : V s
120
Induksi Elektromagnetik
100%
Jawab: V p I p = V s I s
=
Jawab:
=
V p : V s = 2 : 1
Jadi, perbandingan tegangan kumparan primer dan kumparan sekunder adalah 2 : 1. 27. Jawaban: a Diketahui: η = 40% V p = 120 V
30. Jawaban: d Diketahui: N p : N s = 3 : 1 η = 80% Lampu = 20 W, 16 V Ditanyakan: I p : I s Jawab:
V s = 6 V
Lampu 12 W, 6 V
η=
12 W = (6 V) I s
80% =
= 2 A × 100%
A
= 0,25 A Jadi, arus listrik yang mengalir di kumparan primer sebesar 0,25 A. 28. Jawaban: c Diketahui: I p : I s = 2 : 3 Ditanyakan: N p : N s Jawab:
=
=
Jadi, perbandingan jumlah lilitan kumparan primer dan kumparan sekunder ( N p : N s) sebesar 3 : 2. 29. Jawaban: a Diketahui: N 1 = 300 N 2 = 600 V 1 = 60 volt Ditanyakan: V 2
=
=
× 100%
× 100%
× 100%
Jadi, I p : I s = 5 : 12
× 100%
4.800 I p = 1.200 A I p =
=
η=
P s = V s I s
=
V p = 3 V s
Ditanyakan: I p Jawab: Arus yang mengalir pada lampu sama dengan arus yang keluar dari kumparan sekunder.
40% =
η=
V 2 = (60 volt) = (2)(60 volt) = 120 volt Besar tegangan V 2 adalah 120 volt.
=
I s =
=
B.
Uraian
1. Diketahui:
∆Φ = 2.000 Wb ∆t = 2 s N = 500
Ditanyakan: ε induksi Jawab: ∆ Φ ε induksi = –N ∆ = –500
= 500.000 volt Jadi, tegangan yang dihasilkan kumparan sebesar 500.000 volt. 2. Kumparan pada generator yang berputar di dalam medan magnet akan menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan. GGL induksi ini menimbulkan arus induksi bolak-balik. Pada generator arus searah, arus induksi bolak-balik tersebut diubah menjadi arus searah dengan menggunakan komutator (cincin belah) yang sudah dihubungkan dengan kumparan tersebut.
IPA Terpadu Kelas IX
121
Komutator terdiri atas 2 sikat yang berfungsi sebagai polaritas positif dan polaritas negatif. Ar us induksi yang berasal dari peristiwa induksi magnetik tadi akan mengalir ke sikat berpolaritas positif menuju sikat berpolaritas negatif. Oleh karena itu, arus listrik yang dihasilkan generator arus searah berupa arus listrik DC. 3. Diketahui:
4. Pada trafo ideal, daya listrik tidak mengalami perubahan sehingga berlaku V p I p = V s I s. Apabila tegangan pada kumparan sekunder ( output ) turun, kuat arus listrik pada kumparan sekunder ( output ) akan lebih besar (naik). Jika tegangan pada kumparan sekunder ( output ) naik, kuat arus listrik pada kumparan sekunder akan turun. Apabila jumlah lilitan pada kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan pada kumparan primer, tegangan pada kumparan sekunder lebih besar dan kuat arusnya menurun (menjadi lebih kecil). Sebaliknya, jika jumlah lilitan pada kumparan sekunder lebih sedikit dibandingkan jumlah lilitan pada kumparan primer, tegangan pada kumparan sekunder lebih kecil (turun) dan kuat arusnya naik (lebih besar). 5. Diketahui:
N p = 250 V p = 500 volt V s = 100 volt Ditanyakan: N s Jawab:
=
N s =
=
= 50 Jadi, jumlah lilitan pada kumparan sekunder sebanyak 50. V p I p N s I s
Ditanyakan: a) b)
122
= 18 V = 0,5 A = 50 lilitan =2A N p V s
Induksi Elektromagnetik
=
N p = 50 lilitan × 4 N p = 200 lilitan
Jumlah lilitan pada kumparan primer sebanyak 200 lilitan.
b)
=
=
=4
V s =
V
V s = 4,5 volt
Jadi, tegangan di kumparan sekunder sebesar 4,5 volt. 7. Diketahui:
V p = 50 V I p = 20 A V s = 25 V
Ditanyakan: I s Jawab: V p I p = V s I s
= 40 A I s = = Jadi, arus listrik pada kumparan sekunder 40 A. 8. Diketahui:
I p : I s = 5 : 3 N p : N s = 4 : 5
Ditanyakan: η Jawab:
=
η =
6. Diketahui:
V p =
=
a)
B =8T = 20 cm = 0,2 m v = 4 m/s
Ditanyakan: ε induksi Jawab: ε induksi = B v = (8 T)(0,2 m)(4 m/s) = 6,4 volt Jadi, GGL induksi yang dihasilkan sebesar 6,4 volt.
Jawab:
= =
=
× 100%
×
V s
=
=
×
× 100% × 100%
× 100%
× 100% = 75%
Jadi, efisiensi trafo sebesar 75%.
9. Diketahui:
N p : N s = 4 : 5
= 20 V
V p
Ditanyakan: V s Jawab:
= =
Jawab: P p = V p I p = (20 V)(2,5 A) = 50 W
= =
V s = 100 V
V s = 25 volt
P s = P p – P hilang
Jadi, tegangan pada kumparan sekunder sebesar 25 volt. 10. Diketahui: N p : N s = 1 : 5 V p = 20 V I p = 2,5 A P hilang = 10 W
Ditanyakan: a) V s b) I s
= 50 W – 10 W = 40 W P s = V s I s I s =
= = 0,4 A
Jadi, tegangan dan kuat arus pada kumparan sekunder ( output ) masing-masing 100 V dan 0,4 A.
IPA Terpadu Kelas IX
123
A.
Pilihan Ganda
S
1. Jawaban: b Garis gaya magnet berasal dari utara ke selatan. Garis gayanya tidak pernah bersilangan. Lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut.
U
S
U
S
U
S
S
S
U
U
2. Jawaban: b Besi termasuk bahan feromagnetik. Susunan magnet elementer pada besi mudah diatur sehingga mudah menjadi magnet. Meskipun demikian, magnet elementer pada besi mudah berubah sehingga kemagnetannya bersifat sementara. 3. Jawaban: c Baja bersifat feromagnetik. Baja sukar dibuat magnet, tetapi sifat kemagnetan baja sukar hilang setelah menjadi magnet. Magnet dari baja tergolong magnet permanen sehingga cocok digunakan sebagai jarum kompas. 4. Jawaban: b Sifat-sifat kutub magnet sebagai berikut. 1) Kutub-kutub magnet yang senama akan tolakmenolak. 2) Kutub-kutub magnet yang tidak senama akan tarik-menarik. Ujung P tertarik ke kutub utara magnet batang. Jadi, P adalah kutub selatan dan Q kutub utara. 5. Jawaban: b Berdasarkan teori kemagnetan, magnet tersusun dari magnet lain yang lebih kecil. Magnet penyusun tersebut memiliki arah kutub yang sama dengan magnet asal. Apabila magnet dipotong-potong menjadi magnet yang lebih kecil, magnet-magnet tersebut memiliki kutub yang sama arahnya dengan magnet semula. Jadi, susunan kutub potongan magnet sebagai berikut.
124
Ulangan Tengah Semester 2
U
S
U
A
B
S C
S
U
U
D E
F
6. Jawaban: d Tembaga adalah bahan yang tidak dapat dibuat menjadi magnet. Dengan demikian, setelah penggosokan maka jarum kompas tidak akan menunjuk ke ujung X ataupun Y saat didekatkan dengan tembaga. 7. Jawaban: b Jika dilihat dari garis gaya magnet pada gambar, kutub P berlawanan dengan kutub X dan kutub Q berlawanan dengan kutub Y. Kemungkinan yang pertama P = utara, Q = selatan, X = selatan, Y = utara. Kemungkinan yang kedua P = selatan, Q = utara, X = utara, Y = selatan. Jawaban yang tepat adalah pilihan b. 8. Jawaban: c Deklinasi positif dibentuk jika kutub utara jarum kompas menyimpang ke arah kanan. Deklinasi negatif dibentuk jika kutub utara jarum kompas menyimpang ke arah kiri. Inklinasi positif dibentuk jika ku tu b ut ar a ja ru m ko mp as be ra ra h ke bawah.Inklinasi negatif dibentuk jika kutub utara jarum kompas menyimpang ke atas. 9. Jawaban: a Garis gaya magnet berasal dari kutub utara dan masuk ke kutub selatan. Gambar garis gaya magnet yang benar sebagai berikut.
U
U
S
U
U
S
S
S
10. Jawaban: d Berdasarkan kaidah genggaman tangan kanan, ujung N menjadi kutub utara sedangkan ujung M menjadi kutub selatan. Oleh karena ujung N dan O tarik-menarik, ujung O adalah kutub selatan. Jadi, kutub M-N-O-P berturut-turut S-U-S-U.
16. Jawaban: d Arah gaya Lorentz ditentukan menggunakan kaidah tangan kanan. Arah arus ditunjukkan ibu jari, medan magnet ditunjukkan jari telunjuk, gaya Lorentz ditunjukkan jari tengah. Dengan demikian, arah gaya Lorentz ke atas.
11. Jawaban: a Ujung magnet yang menempel pada paku adalah kutub utara. Dengan demikian ujung paku A adalah kutub selatan, sedangkan ujung B adalah kutub utara. Adapun ujung C adalah kutub selatan karena menempel pada ujung B, sedangkan ujung D adalah kutub utara. Sifat magnet pada paku adalah sementara karena terbuat dari besi.
17. Jawaban: d Kutub utara jarum kompas akan tolak-menolak dengan kutub utara magnet dan tarik-menarik dengan kutub selatan magnet. Jarum kompas yang berada di antara dua magnet dengan masingmasing kutub selatan magnet menghadap kompas mengakibatkan jarum kompas tertarik oleh kutub selatan kedua magnet tersebut. Adanya gaya tarik antardua magnet mengakibatkan jarum kompas tidak menyimpang. Jadi, posisi kutub utara jarum kompas seperti pada pilihan d.
12. Jawaban: a Gaya Lorentz dirumuskan sebagai berikut. F = B I B adalah medan magnet, I adalah besarnya arus listrik, dan l adalah panjang kawat. Untuk memperbesar gaya Lorentz dapat dilakukan dengan cara berikut. 1) Memperbesar arus listrik. 2) Menggunakan magnet yang lebih kuat. 3) Menambah panjang penghantar.
13. Jawaban: Diketahui:
b
I = 2 A B = 3 × 10–4 T = 50 cm = 0,5 m Ditanyakan: F Jawab: F = B l = (3 × 10–4 T)(2 A)(0,5 m) = 3 × 10–4 N Jadi, gaya Lorentz yang dialami kawat sebesar 3 × 10–4 N.
14. Jawaban: c Berdasarkan kaidah penarik gabus, dapat ditentukan arah arus listrik dan medan magnet sebagai berikut. Apabila arah arus listrik searah jarum jam, arah garis gaya medan magnet akan menjauhi kita (masuk kertas ”X”). Ketika arah arus listrik berlawanan arah jarum jam maka arah gaya medan magnet akan keluar kertas (” • ”). Jadi, gambar yang tepat pilihan c. 15. Jawaban: c Besar kecilnya kuat medan magnet pada metode elektromagnet dipengaruhi oleh hal-hal berikut. 1) Arus listrik yang digunakan, semakin besar arus yang digunakan kuat medan magnet yang dihasilkan akan semakin besar. 2) Jumlah lilitan, semakin banyak lilitan yang digunakan akan menghasilkan kuat medan magnet yang lebih besar. 3) Penyekat yang digunakan, jika menggunakan penyekat dari bahan feromagnetik akan menghasilkan kuat medan yang lebih besar.
18. Jawaban: b Pada kawat lurus, arah medan magnet dapat ditentukan dengan kaidah genggaman tangan kanan. Ibu jari menunjukkan arah arus, sedangkan arah genggaman jari-jari menunjukkan arah medan magnet. Jawaban yang benar adalah 1) dan 4). 19. Jawaban: a Kutub-kutub magnet yang mengakibatkan jarum kompas tidak menyimpang atau tetap berada di posisinya yaitu kutub-kutub magnet yang berada di dekat kompas memiliki kutub yang sama. 20. Jawaban: c Membuat magnet dapat dilakukan dengan beberapa cara berikut. 1) Mengalirkan arus DC pada bahan magnetik. 2) Menggosok bahan magnetik menggunakan magnet secara searah. 3) Mendekatkan bahan magnetik dengan magnet. Memanaskan/membakar magnet dan mengalirkan arus AC pada sebuah magnet akan mengakibatkan sifat kemagnetannya hilang. 21. Jawaban: a Generator AC menggunakan cincin ganda, sedangkan generator DC menggunakan cincin belah. Cincin putar berfungsi meneruskan arus listrik yang dihasilkan kumparan secara langsung. Pada saat kumparan berputar setengah putaran, sisi-sisi kumparan melintas kutub magnet yang berlawanan dengan arah semula. Arus listrik yang dihasilkan pun menjadi berubah arah. Dengan demikian, generator AC menghasilkan arus bolak-balik. 22.
Jawaban: a
Kumparan yang sejajar dengan arah medan magnet tidak mengakibatkan perubahan garis gaya magnet sehingga nilai GGL induksi sama dengan nol.
IPA Terpadu Kelas IX
125
23. Jawaban: d Ketika magnet memasuki kumparan, garis gaya magnet di dalam kumparan akan bertambah. Sebaliknya, magnet yang dikeluarkan dari kumparan mengakibatkan perubahan jumlah garis gaya magnet di dalam kumparan akan berkurang. 24. Jawaban: Diketahui:
d
N p : N s = 1 : 100 V p = 20 V
Ditanyakan: V s Jawab: V s V p
=
V s
20 V
N s N p
=
100 1
29. Jawaban: c Bagian generator AC yang berfungsi untuk mengubah arus AC menjadi DC adalah cincin gelincir (komutator). Kumparan pada generator AC berfungsi sebagai rotor dan magnet pada generator AC berfungsi sebagai stator.
V s = 2.000 V
Jadi, tegangan sekundernya sebesar 2.000 V. 25. Jawaban:
c
ε ι nduksi = – N
∆φ ∆t
= – B v
Berdasarkan persamaan di atas, faktor-faktor yang memengaruhi besar kecilnya GGL industri sebagai berikut. 1) Kuat medan magnet (B). 2) Banyak sedikitnya lilitan kumparan (N ). 3)
Kecepatan perubahan garis gaya magnet
∆φ ∆t
.
Sementara itu, luas penampang kawat kumparan tidak memengaruhi GGL induksi. 26. Jawaban: Diketahui:
d ∆Φ = ∆t
(500 – 100) Wb = 400 Wb
= 10 sekon
N = 200
Ditanyakan: ε induksi Jawab: ∆Φ
ε induksi = –N
400 Wb
= –200 10 s = –8.000 volt ∆t Jadi, GGL induksi yang dihasilkan generator sebesar 8.000 volt. 27.
Jawaban: a
Lampu sepeda dapat menyala jika ada arus mengalir. Arus yang mengalir pada lampu sepeda berasal dari dinamo sepeda. Ketika sepeda dikayuh, roda putar pada dinamo sepeda ikut berputar karena saling bersinggungan. Semakin cepat sepeda dikayuh, GGL induksi yang dihasilkan semakin besar. Sebaliknya, ketika sepeda melambat, GGL induksi yang dihasilkan menjadi lebih kecil. Arus induksi yang mengalir pada lampu juga menjadi semakin kecil. Akibatnya nyala lampu menjadi lebih redup.
126
Ulangan Tengah Semester 2
28. Jawaban: d Potensial induksi (GGL induksi) dapat dihasilkan karena adanya perubahan medan magnet. GGL induksi dapat dihasilkan dengan cara sebagai berikut. 1) Menggerakkan magnet keluar masuk solenoid. 2) Memutar magnet dalam suatu solenoid. 3) Memutus menyambung arus primer penginduksi kumparan sekunder. 4) Memutar magnet di dekat solenoid. Magnet dan solenoid yang digerakkan pada arah dan kecepatan yang sama tidak akan menghasilkan GGL induksi. Hal ini karena tidak ada perubahan medan magnet dalam peristiwa tersebut.
30. Jawaban: Diketahui:
c
I = 2 A = 1,5 m B = 20 T Ditanyakan: F Jawab: F = B l = (20 T)(2 A)(1,5 m) = 60 N Arah gaya Lorentz ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Ibu jari menunjukkan arah arus, jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet dan jari menunjukkan arah gaya Lorentz. Gaya Lorentz berarah ke atas.
31. Jawaban: c Untuk memperkuat medan magnet pada solenoid, dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut. 1) Mengalirkan arus listrik yang besar ke solenoid. 2) Menambah jumlah lilitan pada solenoid. 3) Menambahkan inti besi lunak ke dalam solenoid. Jadi, kekuatan magnet paling besar dihasilkan oleh rangkaian pada pilihan c. 32. Jawaban: d Transformator step-down digunakan untuk menurunkan tegangan sehingga tegangan di kumparan sekunder lebih rendah dari tegangan di kumparan primer. Lilitan di kumparan sekunder lebih sedikit dari lilitan di kumparan primer. Sebuah transformator pada praktiknya tidak memiliki efisiensi 100%. Hal ini karena pada penggunaan trafo terjadi beberapa kerugian. Salah satunya adalah perbedaan daya yang masuk dengan daya yang keluar trafo karena terdapat energi yang berubah menjadi energi panas.
33. Jawaban: d Dengan menggunakan kaidah genggaman tangan kanan yaitu lipatan keempat jari menunjuk arah arus dan ibu jari menunjuk arah kutub utara. Pada gambar, arus mengarah ke bawah, dan ibu jari menunjuk arah Q. Jadi, P sebagai kutub selatan dan Q sebagai kutub utara.
37. Jawaban: Diketahui:
34. Jawaban: c Transformator step-up digunakan untuk menaikkan tegangan listrik sehingga tegangan output lebih besar daripada tegangan input . Perbandingan tegangan listrik pada kumparan sama dengan perbandingan jumlah lilitan kumparan. Dengan demikian jumlah lilitan sekunder trafo step-up lebih banyak daripada jumlah lilitan primernya. Oleh karena daya masuk trafo sama dengan daya keluar, arus output trafo step-up lebih kecil daripada arus input -nya.
f = 1
35. Jawaban: Diketahui:
d
N p = 2.000 lilitan
d
ε ind = 1.200 V
N = 4.800 lilitan f = 40 Hz
Ditanyakan: Jawab:
∆Φ
t
40 Hz = 1
→
t
ε ind = –N
Ditanyakan: V lampu Jawab: Tegangan yang melewati lampu adalah tegangan yang keluar dari kumparan sekunder. V p V s
=
N p N s
=
2.000 lilitan 50 lilitan
V s =
12.000 V = 2.000
240 V V s
∆Φ
(1.200 volt)(0,025 s) 4.800
=
∆Φ
6V
Jadi, perubahan garis gaya magnet yang terjadi sebesar 6,25 × 10–3 weber. 38. Jawaban: Diketahui:
b
P p = 12 kW = 12.000 W R = 1 Ω V p = 300 V
Ditanyakan: P hilang Jawab: P p = V pI p P p
I p = V = p
12.000 W 3 00 W
39. Jawaban: Diketahui:
c
N p = 1.500 N s = 500
d
N p = 2.000 lilitan
Ditanyakan: I p : I s Jawab: Pada trafo ideal, daya masuk = daya keluar. P masuk = P keluar V p I p = V s I s I s
= 6,25 × 10–3 weber
= (40 A)2(1 Ω) = 1.600 W Jadi, energi yang hilang sebesar 1.600 W.
N s = 3.000 lilitan
I p
∆t
= 40 A P hilang = I p2R
Jadi, tegangan yang melewati lampu sebesar 6 V. 36. Jawaban: Diketahui:
∆Φ
1.200 volt = (4.800 lilitan) 0,025 s
V p = 240 V N s = 50 lilitan
1
t = 40Hz = 0,025
= =
V s V p
I p = 0,3 A
Ditanyakan: I s Jawab: I s I p I s
0,3 A
=
3.000 2.000
N p N s
= 1.500 500
I s = (0,3 A)(1.500)
N s
= 0,9 A
(500)
N p
=
=
3 2
Jadi, perbandingan arus primer dengan sekunder adalah 3 : 2.
Jadi, arus yang keluar dari trafo sebesar 0,9 A. 40. Jawaban: Diketahui:
a
V s = 12 V N p = 100 N s = 150
Ditanyakan: V p
IPA Terpadu Kelas IX
127
Jawab: V p V s
=
V p =
N p N s N p N s
V s =
100 150
(12 V)
=8V Jadi, tegangan listrik pada lilitan primer sebesar 8 V. B.
Uraian
1. Penambahan inti besi lunak ke dalam solenoid berarus listrik mengakibatkan medan magnet bertambah besar. Hal ini karena inti besi lunak yang berada di dalam solenoid berarus listrik berubah menjadi magnet. Medan magnet dari inti besi lunak tersebut akan memperkuat medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan. Jadi, kuat medan magnet pada solenoid berarus yang diberi inti besi lunak lebih besar daripada kuat medan magnet pada solenoid berarus tanpa inti besi lunak. 2. Bumi merupakan magnet raksasa. Kutub utara magnet bumi berada di kutub selatan bumi. Kutub selatan magnet bumi berada di kutub utara bumi. Kutub magnet yang senama akan tolak-menolak sedangkan kutub magnet yang tidak senama akan tarik-menarik. Kutub utara jarum kompas akan tertarik ke kutub selatan magnet bumi (berada di kutub utara bumi). Kutub selatan jarum kompas akan tertarik ke arah kutub utara magnet bumi (berada di kutub selatan bumi). Dengan demikian, jarum kompas selalu menunjuk ke arah utara selatan. 3. Diketahui:
= 1,5 A ke utara = 2 m F = 600 N ke barat Ditanyakan: B Jawab: Dengan kaidah tangan kanan dapat ditentukan arah medan magnet memasuki bidang. F = B I B =
I
600 N F = (1,5 A)(2 m) = l
200 T
Jadi, medan magnet homogen sebesar 200 T dengan arah masuk bidang. 4.
i
B
F
128
Ulangan Tengah Semester 2
Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Ibu jari menunjukkan arah arus listrik. Jari telunjuk yang tegak lurus dengan ibu jari menunjukkan arah medan magnet. Jari tengah yang ditekuk dan tegak lurus dengan ibu jari dan jari telunjuk menunjukkan arah gaya Lorentz. Medan magnet berarah dari kutub utara ke kutub selatan. Arah gaya Lorentz adalah ke bawah. 5. Prinsip dinamo sepeda sebagai berikut. Dinamo memiliki magnet sehingga menghasilkan medan magnet. Di daerah medan magnet diletakkan kumparan yang dapat berputar. Ketika sepeda dikayuh, putaran ban sepeda memutar kumparan yang berada di dalam medan magnet. Hal ini mengakibatkan terjadinya perubahan garis gaya magnet yang ditangkap kumparan. Perubahan garis gaya ini menimbulkan GGL induksi pada kumparan. GGL induksi tersebut digunakan sebagai sumber tegangan pada lampu sehingga arus listrik mengalir pada lampu dan lampu menjadi menyala. 6. Sebuah magnet batang memiliki gaya magnet. Apabila magnet batang tersebut digerakkan keluar masuk solenoid atau memutar magnet batang tersebut di dalam solenoid akan terjadi interaksi antara gaya magnet dan solenoid secara berubahubah. Akibatnya, garis gaya magnet akan berubahubah juga. Perubahan garis gaya magnet inilah yang mengakibatkan timbulnya GGL induksi pada solenoid. 7. Transformator bekerja menggunakan prinsip induksi elektromagnetik. Pada saat arus AC melewati kumparan, kumparan dan inti besi lunak pada trafo berubah menjadi magnet. Oleh karena arus listrik berubah-ubah (bolak-balik), medan magnet yang ditimbulkan juga berubah-ubah. Perubahan medan magnet ini menghasilkan arus induksi pada kumparan sekunder. Sementara itu, ketika transformator dialiri arus DC pada kumparan sekunder, akan timbul medan magnet yang disebabkan oleh kumparan dan inti besi lunak pada trafo. Akan tetapi, medan magnet tersebut nilainya tetap sehingga tidak dapat menimbulkan arus induksi pada kumparan sekunder. Jadi, transformator tidak dapat bekerja pada listrik DC. 8. Apabila pada motor listrik hanya terdiri dari satu kumparan saja, putaran motor listrik tersebut akan mengalami masalah. Untuk mengatasinya dapat dilakukan dengan menambah jumlah kumparan sehingga kumparan yang awalnya tunggal menjadi ganda. Dua pasang kumparan pada motor listrik tersebut dipasang saling tegak lurus sehingga gerakan putaran motor lebih halus dan dapat
bergerak secara berkesinambungan. Jika ditinjau dari sisi arus, gerakan putaran motor listrik bisa berkesinambungan maka pembalikan arus pada motor tersebut harus dibuat tetap. Hal ini bisa dilakukan dengan menambah jumlah komutator menjadi dua pasang juga. 9. Diketahui:
N p = 100 lilitan V p = 220 V V s = 1.100 V
V s I p I s Ditanyakan: a.
Jawab: a. η =
N s N p N s
100
=
N s =
V s
b.
V p
1.100 V 220 V
(1.100)(100) 220
b.
I p l s 1,0 A
= =
I s =
N p N s N p N s
= 500 lilitan
Jadi, jumlah lilitan sekunder sebanyak 500 lilitan. l s
Vs I s Vp I p
× 100%
= (100 V)(0,2 A) × 100% = 90% Jadi, efisiensi trafo 90%.
b. I s =
η
(900 V)(0,02 A)
Ditanyakan: a. N s
a.
= 900 V = 0,2 A = 0,02 A
b. N p : N s
I p = 1,0 A
Jawab:
V p = 100 V
10. Diketahui:
V p V s
N p N s
=
V p V s
100 V
= 900 V =
1 9
Jadi, N p : N s = 1 : 9. Jadi, perbandingan lilitan primer (N p) dan lilitan sekunder (N s) = 1 : 9.
220 1.100 (220)(1,0 A) = (1.100)
0,2
Jadi, arus sekunder sebesar 0,2 A.
IPA Terpadu Kelas IX
129
Sistem Tata Surya
Anggota Tata Surya
• • •
Bumi, Bulan, dan Satelit Buatan
Matahari Pembagian planet dalam tata surya Benda langit lainnya penyusun tata surya
• • •
• • •
130
Sistem Tata Surya
• • •
Bumi dan pergerakannya Bulan dan pergerakannya Satelit buatan
Struktur Bumi
• • •
Litosfer bumi Atmosfer Permasalahan pencemaran lingkungan
Mampu mensyukuri dan meningkatkan ketakwaan kepada Tuhan yang telah menciptakan alam dan isinya. Mampu memodelkan tata surya sebagai media pembelajaran. Mampu menunjukkan sikap peduli terhadap lingkungan dengan berusaha untuk menanggulangi akibat dari perilaku manusia yang merusak alam. Mampu menjelaskan tata surya dan anggota-anggotanya. Mempu menjelaskan pergerakan bumi, bulan, dan satelit serta fenomena yang ditimbulkan. Mampu menjelaskan struktur/lapisan-lapisan bumi dan permasalahan lingkungan.
A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: a Matahari kira-kira mengandung 75% unsur hidrogen dan 20 % unsur helium. Sisanya adalah oksigen, karbon, dan neon. 2. Jawaban: b Bagian-bagian matahari adalah inti matahari, fotosfer, kromosfer, dan korona. Adapun litosfer merupakan lapisan paling atas dari atmosfer bumi. 3. Jawaban: d Kita di bumi biasanya tidak dapat melihat kromosfer dan korona. Alasan yang pertama karena intensitas sinar yang dipancarkan tidak sekuat fotosfer. Alasan yang kedua karena efek atmosfer bumi yang merintangi untuk melihat kromosfer dan korona. 4. Jawaban: d Keterangan gambar: 1 = korona (mahkota matahari) 2 = fotosfer 3 = inti matahari 4 = kromosfer (atmosfer matahari) Granula dan sun spot bukan lapisan penyusun matahari. 5. Jawaban: c Permukaan matahari yang tampak berbentuk gumpalan-gumpalan dinamakan granula. Granula disebabkan oleh semburan gas panas dari inti matahari. 6. Jawaban: c Bumi dapat dihuni karena memiliki atmosfer yang mampu mengatur suhu yang dapat ditoleransi makhluk hidup. Suhu ini memungkinkan organisme perintis hidup dan menciptakan tanah dan batuan. Atmosfer juga memungkinkan terjadinya siklus air. Selain itu atmosfer juga melindungi bumi dari hantaman benda-benda langit. 7. Jawaban: d Bumi terletak di antara planet Venus dan Mars. Bumi memiliki sebuah satelit yaitu bulan. Sementara itu, planet yang terletak di antara Yupiter dan Uranus serta terkenal akan cincinnya adalah Saturnus. 8. Jawaban: a Merkurius berdiameter sekitar 4.879 km. Saturnus berdiameter sekitar 120.536 m
Yupiter merupakan planet terbesar dalam tata surya dengan diameter 142.984 km dan volumenya 1.300 kali volume bumi. Venus berdiameter sekitar 12.104 km. 9. Jawaban: d Planet Mars disebut juga planet merah. Hal ini karena di atmosfernya mengandung banyak besi oksida. 10. Jawaban: b Planet yang tidak memiliki satelit adalah Merkurius dan Venus. Mars memiliki 2 satelit. Saturnus memiliki 17 satelit. Uranus memiliki 15 satelit. 11. Jawaban: b Benda Langit a. b. c.
Satelit Asteroid Meteoroid
d.
Komet
Ciri-Ciri Benda langit yang mengitari planet. Terletak di antara Mars dan Yupiter. Benda langit padat yang beterbangan tidak beraturan. Benda langit yang memiliki ekor.
12. Jawaban: b Planet dalam adalah planet yang terletak antara matahari dan sabuk asteroid. Sabuk asteroid berada di antara planet Mars dan Yupiter. Planet yang termasuk planet dalam adalah Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars. Sementara planet luar memiliki anggota Yupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus. 13. Jawaban: c Komet adalah benda langit yang tersusun dari es sangat padat yang dikelilingi kabut. Saat mendekati matahari, energi matahari menguapkan inti dan bercampur kabut. Kabut tersebut terdorong gaya radiasi matahari membentuk ekor komet. Oleh karena itu, komet disebut sebagai bintang berekor. 14. Jawaban: b Saat komet mendekati matahari, susunan partikel gas pada komet renggang, sehingga terdorong oleh radiasi matahari. Oleh karena itu, ekor komet bertambah panjang dan selalu bergerak menjauhi matahari. 15. Jawaban: d Mars memiliki atmosfer yang sangat tipis sehingga pada siang hari sangat panas karena radiasi matahari langsung menembus permukaan planet dan pada malam hari terasa sangat dingin karena atmosfer tidak mampu menahan radiasi matahari.
IPA Terpadu Kelas IX
131
Kondisi ini sangat berbeda dengan bumi yang memiliki fluktuasi suhu tidak terlalu tinggi. Keadaan ini juga akan mempersulit makhluk bumi beradaptasi. B. Uraian 1. a.
Inti matahari terletak di bagian terdalam matahari dan pusat penghasil energi matahari. Suhunya sekitar 15 juta kelvin. Fotosfer merupakan lapisan matahari yang tampak bercahaya dan memiliki suhu ±6.000°C. K ro m os fe r a da la h a tm os fe r m at ah a ri . Sebagian besar tersusun dari hidrogen. Korona sering digambarkan sebagai mahkota matahari.
b.
c. d.
2. Korona biasanya tidak terlihat dari bumi. Namun, korona bisa terlihat saat gerhana matahari total. Saat terjadi gerhana matahari total, fotosfer tertutup oleh bulan. Akibatnya, terlihat bentuk lingkaran cahaya putih yang indah yang panjangnya berjuta juta kilometer seperti mahkota ke arah ruang angkasa. Hal inilah yang mengakibatkan korona disebut sebagai ”mahkota” matahari. 3. Prominensa timbul dari aktivitas gas pada matahari. Suhu di sekitar bintik matahari sekitar 6.000°C sehingga aliran energi gas dari inti radiatif tidak terhalang. Oleh karena suhu tinggi, massa gas memijar sampai menembus kromosfer dan korona. Pijaran gas panas ini disebut prominensa. 4. Kutub bumi tidak selamanya mengalami musim dingin, akan tetapi juga mengalami musim panas. Hal ini disebabkan kemiringan sumbu bumi sebesar 23
1 2
°. Kemiringan ini menyebabkan musim di
belahan bumi utara dan selatan saling berkebalikan.
A. Pilihlah jawaban yang tepat! 1. Jawaban: a Bentuk bumi bulat pepat pada kutubnya dan menggembung pada khatulistiwa. Hal ini karenakan bumi berotasi. Akibatnya, diameter bumi di kutub dan khatulistiwa berbeda. 2. Jawaban: c Rotasi adalah gerakan planet berputar pada porosnya. Kala rotasi bumi adalah 23 jam 56 menit 4,09 detik atau dibulatkan menjadi 24 jam.
132
Sistem Tata Surya
5. Saat meteoroid menghantam atmosfer bumi, meteoroid bergesekan dengan atmosfer bumi sehingga meninggalkan jejak cahaya yang bersinar. Peristiwa ini disebut dengan hujan meteor atau bintang jatuh. 6. Kala revolusi adalah waktu yang dibutuhkan planet untuk mengelilingi matahari satu kali. Semakin dekat jaraknya dengan matahari, semakin cepat pula kala revolusinya. Semakin jauh jaraknya dengan matahari, semakin lama pula kala revolusinya. Merkurius adalah planet terdekat dengan matahari dengan kala revolusinya 88 hari. Neptunus adalah planet terjauh dari matahari dengan kala revolusi 165 tahun. Jadi, kala revolusi sebuah planet sebanding dengan jaraknya dari matahari. 7. Venus sering terlihat sebelum matahari terbit dan saat matahari hampir tenggelam. Oleh sebab itu, venus disebut bintang fajar atau bintang senja. 8. Pluto memiliki ukuran yang terlalu kecil untuk disebut sebagai planet. Diameter Pluto hanya setengah dari diameter Merkurius. Ukuran Pluto bahkan hampir sama dengan ukuran satelit. Selain itu, Pluto memiliki orbit yang terlalu elips dan memotong orbit Neptunus. 9. Meteorid adalah benda padat yang bergerak tidak beraturan dalam ruang antarplanet. Benda ini berukuran lebih kecil dibanding asteroid. Benda ini bergerak dan dapat mencapai bumi. Meteorid yang terlalu dekat dengan bumi dapat masuk ke atmosfer bumi bahkan sampai ke permukaan bumi. 10. Dalam waktu yang sama, sebuah planet menempuh luas juring yang sama. Jadi, ketika planet dekat dengan matahari, kelajuan revolusinya cepat. Namun, ketika jaraknya jauh dari matahari kelajuan revolusinya akan kecil.
3. Jawaban: a Akibat rotasi bumi: 1) pergantian siang dan malam; 2) perbedaan waktu untuk tempat yang derajat bujurnya berbeda; 3) gerak semu harian matahari dan bintang-bintang; 4) perubahan arah angin; 5) penggembungan bentuk bumi. Sementara itu, opsi b, c, dan d termasuk dampak revolusi bumi.
4. Jawaban: b Revolusi bumi memengaruhi terjadinya pergantian musim, lamanya siang dan malam, lokasi kemunculan benda langit setiap bulan. Pembagian waktu di bumi berdasarkan garis khayal yaitu garis bujur. 5. Jawaban: a Garis bujur adalah garis yang membujur dari arah utara dan selatan bumi dengan melawan kutubkutub bumi. Garis bujur membagi bumi menjadi 24 daerah waktu. Garis lintang adalah garis yang membagi bumi dengan arah melintang dari arah barat dan timur. Garis khatulistiwa adalah garis lintang yang membagi bumi menjadi sama besar. Garis lintang utara adalah garis lintang di sebelah utara khatulistiwa. 6. Jawaban: b Tahun kabisat adalah tahun yang memiliki 366 hari. Angka tahun kabisat dapat dibagi empat. Jumlah tanggal pada bulan Februari ditambah 1 menjadi 29 hari. Tahun 2004 adalah tahun kabisat. 7. Jawaban: d Perhitungan tahun yang berdasarkan lama peredaran bulan baru sampai bulan berikutnya disebut tahun Kamariah atau Hijriah. Tahun Hijriah terdiri atas 12 bulan yaitu Muharam, Safar, Rabiulawal, Rabiulakhir, Jumadilawal, Jumadilakhir, Rajab, Syakban, Ramadan, Syawal, Zulkaidah, dan Zulhijah. 8. Jawaban: b Gerhana bulan terjadi bila bumi berada di antara matahari dan bulan. Ketiganya terletak dalam satu garis lurus. Gerhana bulan penuh biasanya terjadi pada bulan purnama. 9. Jawaban: a Peristiwa pada soal adalah gerhana matahari total. Daerah di bumi yang mengalami gerhana matahari total adalah daerah yang tertutupi oleh umbra bulan. 10. Jawaban: b Bali merupakan daerah WITA (GMT+8), sedangkan Semarang merupakan daerah WIB (GMT+7). Waktu di Bali mendahului 1 jam dari Semarang. Jadi, saat di Bali pukul 07.00 maka di Semarang pukul 06.00. 11. Jawaban: c Setiap tempat yang berjarak 1° ditempuh bumi selama 1.440 menit : 360°° = 4 menit/derajat. Oleh karena Bandung dan Palu berjarak 12°, maka 12° × 4 menit/derajat = 48 menit. Jadi, di Palu menunjukkan pukul 19.48. 12. Jawaban: b Gerhana matahari terjadi saat bulan berada di antara matahari dan bumi. Ketiganya terletak pada satu garis lurus. Gerhana ini terjadi pada bulan
baru. Saat terjadi gerhana matahari, bayangan bulan jatuh di permukaan bumi. Gambar yang tepat ditunjukkan oleh pilihan b. 13. Jawaban: d Pasang naik di bumi terjadi pada daerah yang menghadap matahari atau bulan. Gaya tarik terjadi searah sehingga gayanya lebih besar. 14. Jawaban: d Pergantian musim di belahan bumi utara dan belahan bumi selatan sebagai berikut. 1) 21 Maret sampai 21 Juni, belahan bumi utara mengalami musim semi, sedangkan belahan bumi selatan mengalami musim gugur. 2) 21 Juni sampai 23 September, belahan bumi utara mengalami musim panas, sedangkan belahan bumi selatan mengalami musim dingin. 3) 23 September sampai 22 Desember, belahan bumi utara mengalami musim gugur, sedangkan belahan bumi selatan mengalami musim semi. 4) 22 Desember sampai 21 Maret, belahan bumi utara mengalami musim dingin, sedangkan belahan bumi selatan mengalami musim panas. 15. Jawaban: a Explorer adalah satelit yang digunakan untuk meneliti benda-benda angkasa. Landsat adalah satelit yang digunakan untuk menemukan sumber daya alam di bumi. Telstar dan Palapa sebagai satelit komunikasi.
1. Bumi mengalami rotasi selama 24 jam. Satu kali rotasi menempuh 360°. Setiap jam akan terdapat perbedaan bujur
360 24
°
= 15°.
Perbedaan bujur 2 jam = 2 × 15° = 30°. 2. Gerhana bulan terjadi ketika bulan, bumi, dan matahari terletak dalam satu garis lurus. Bumi membentuk bayangan umbra dan penumbra. Gerhana bulan total terjadi jika bagian bulan memasuki daerah umbra bumi. 3. Gerak semu harian matahari disebabkan oleh rotasi bumi. Bumi berotasi dari barat ke timur. Kita tidak dapat melihat gerakan rotasi bumi. Namun, yang kita saksikan adalah matahari melintas dari timur ke barat sehingga kita menyaksikan matahari terbit dari timur dan terbenam di sebelah barat. Gerak ini disebut gerak semu karena sesungguhnya matahari diam dan bumi yang bergerak dari barat ke timur.
IPA Terpadu Kelas IX
133
4. Umbra adalah bayangan bumi dan bulan yang berbentuk kerucut. Penumbra adalah bayangbayang kabur yang berada di sekitar umbra.
8. Akibat dari revolusi bumi yaitu perbedaan lama siang dan malam, pergantian musim, terjadinya paralaks bintang, dan aberasi cahaya bintang.
5. Jarak antara bulan ke bumi lebih pendek dibandingkan jarak matahari ke bumi. Hal ini mengakibatkan pengaruh gravitasi bulan terhadap air laut di bumi jauh lebih besar dari pengaruh gravitasi matahari terhadap air laut di bumi.
9. Satelit navigasi digunakan di bidang perkapalan dan penerbangan untuk menolong navigator kapal dan penerbang yang menemui masalah akibat cuaca buruk. Contoh: Transit dan Transit 1B.
6. Pasang perbani terjadi jika kedudukan bulan pada kuartir kedua dan keempat. Oleh karena kedudukan matahari, bumi, dan bulan membentuk sudut 90°, gravitasi matahari dan gravitasi bulan bekerja saling menghalangi. Akibatnya, terjadi pasang yang serendah-rendahnya.
10. Pasang air tertinggi terjadi ketika bulan dan matahari menghasilkan gaya tarik segaris. Pasang air tertinggi terjadi saat bulan purnama dan bulan baru. Pasang air terendah terjadi ketika bulan dan matahari menghasilkan gaya tarik yang tegak lurus. Pasang air terendah terjadi saat bulan kuartir awal atau kuartir akhir.
7. Perjalanan total ditambah waktu transit. T = 2,5 jam + 1 jam + 2 jam = 5,5 jam Waktu tiba = 07.00 WIB + 5.30 = 12.30 WIB = (12.30 + 2.00) WIT = 14.30 WIT Jadi, Risa tiba di Manokwari pukul 14.30 waktu setempat.
A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: a Lapisan terluar atau yang berada paling atas disebut kerak bumi. Lapisan kerak bumi dinamakan litosfer. Ionosfer, mesosfer, dan stratosfer terdapat di atmosfer bumi. 2. Jawaban: c Batuan sedimen berasal dari hasil endapan. Jenisnya antara lain batu gamping, batuan konglomerat, dan batu pasir. 3. Jawaban: d Pelapukan biologis adalah pelapukan yang disebabkan oleh makhluk hidup (tumbuh-tumbuhan dan hewan). Contohnya adalah proses penghancuran batuan oleh akar tanaman. 4. Jawaban: a Pengelupasan batuan akibat perbedaan suhu merupakan contoh pelapukan fisika atau pelapukan mekanis. Penyebab pelapukan fisika yang lain yaitu pembekuan air di dalam celah batu dan mengkristalnya air garam di dalam batuan. 5. Jawaban: b Contoh peristiwa oksidasi logam adalah perkaratan. Proses perkaratan akan mengubah struktur kimia logam. Oleh karena itu, oksidasi logam termasuk pelapukan kimiawi.
134
Sistem Tata Surya
6. Jawaban: d Ionosfer mengandung partikel-partikel listrik. Gelombang radio jika mengenai lapisan ionosfer akan dipantulkan kembali ke bumi dengan jangkauan yang lebih luas. 7. Jawaban: d Ozon terdapat di lapisan stratosfer. Ozon sangat penting bagi kesehatan kita karena merupakan perisai bumi dari sinar ultraviolet yang berbahaya. Apabila ozon tipis atau berlubang, sinar ultraviolet membahayakan kehidupan di bumi. Akibatnya, penyakit kanker kulit dan katarak meningkat, serta ekosistem menjadi rusak. 8. Jawaban: c Mesosfer merupakan lapisan atmosfer yang bertemperatur paling dingin. Mesosfer adalah lapisan yang melindungi bumi dari meteor. Meteor dapat hancur ketika memasuki lapisan ini. 9. Jawaban: d Kerusakan lapisan ozon disebabkan oleh banyaknya BPO di atmosfer. Ozon yang rusak akan menjadi salah satu penyebab global warming karena radiasi matahari akan langsung menuju bumi. Selain itu, global warming disebabkan oleh efek rumah kaca. Kadar CO2 yang tinggi di atmosfer, menyebabkan radiasi matahari
terkungkung di dalam atmosfer. Beberapa kegiatan ozon friendly di antaranya reduce , reuse , recycle , replace . Sementara mengubur barang-barang bekas yang tidak ramah lingkungan akan menyebabkan pencemaran tanah. 10. Jawaban: a Peningkatan kadar gas karbon dioksida dapat meningkatkan suhu di seluruh permukaan bumi. Kenaikan suhu di seluruh permukaan disebut pemanasam global. Asam sulfat mengakibatkan hujan asam. Merkuri biasanya terdapat di air. Oksigen diperlukan bagi kehidupan. 11. Jawaban: a Komposisi gas penyusun udara adalah nitrogen (78,00%), oksigen (21,00%), argon (0,90%), karbon dioksida (0,03%). Sebanyak 0,07% mengandung kripton, neon, xenon, hidrogen, helium, dan ozon. 12. Jawaban: b Lapisan atmosfer dari yang paling dekat dengan bumi adalah troposfer–stratosfer–mesosfer– termosfer–eksosfer. Pada lapisan troposfer inilah tempat terjadinya fenomena cuaca seperti hujan, awan, dan guntur. 13. Jawaban: c CFC biasanya digunakan untuk AC, lemari es, dan sprayer (penyemprot). CFC juga digunakan untuk refrigeran alat-alat rumah tangga. Sedangkan alat elektronik seperti mesin cuci tidak memerlukan CFC. 14. Jawaban: c Dampak dari pemanasan global antara lain: 1) mencairnya es di kutub utara dan kutub selatan; 2) kenaikan permukaan air laut; 3) tenggelamnya pulau-pulau kecil; serta 4) perubahan musim dan iklim. 15. Jawaban: d Lapisan ozon bermanfaat untuk menyerap radiasi berahaya dari pancaran sinar matahari. Jika lapisan ozon menipis, radiasi berbahaya dari matahari tidak terserap dengan baik. Akibatnya, radiasi itu bisa sampai ke bumi. Hal-hal yang mungkin terjadi yaitu meningkatnya penyakit kanker kulit, penyakit katarak, serta rusaknya ekosistem di bumi. B. Uraian 1. Penyusun utama kerak bumi atau bagian luar bumi adalah batuan. Kerak bumi disebut litosfer karena litosfer berasal dari kata lithos yang berarti batuan dan sphere yang berarti bola.
2. Batuan malihan (metamorf) adalah batuan beku atau batuan endapan yang mengalami perubahan karena pengaruh suhu, waktu, dan tekanan. Contohnya yaitu batu pualam dan sabak. 3. Pelapukan fisika disebabkan oleh faktor-faktor fisika. Faktor-faktor tersebut adalah perbedaan suhu yang besar dan pembekuan air di dalam celah batu. Pelapukan ini tidak mengubah susunan kimia pada benda. Contoh: pengelupasan batuan akibat perbedaan suhu. 4. Partikel-partikel penyusun atmosfer memiliki massa dan mengalami gaya gravitasi (gaya berat) ke arah pusat bumi. Berat udara pada lapisan atas menimbulkan tekanan pada udara di bawahnya, memampatkan molekul, dan menaikkan massa jenis atau kerapatannya. Oleh karena massa jenis udara di dekat permukaan bumi lebih besar dibandingkan massa jenis di atasnya, tekanannya juga menjadi lebih besar. Sebaliknya, semakin jauh dari permukaan bumi atau semakin tinggi kedudukan atmosfer tekanannya semakin kecil. 5. Cara kita menjaga lingkungan dari pencemaran udara dapat dilakukan dengan beberapa cara sebagai berikut. a. Membuang sampah pada tempatnya dan memilah sampah. Memilah sampah akan menghindari sampah organik bercampur dengan sampah anorganik sehingga mudah dalam daur ulang. Sampah yang bercampur akan menghasilkan polusi udara berupa bau tak sedap. b. Menghindari bepergian yang tidak terlalu penting dengan kendaraan pribadi. Semakin banyak kendaraan bermotor yang beroperasi, maka sumbangan karbon dioksida ke udara juga semakin banyak. c. Meninggikan cerobong asap. Cerobong asap yang tinggi mengurangi asap bercampur dengan udara yang kita hirup sehari-hari. d. Penghijauan. Tanaman hijau akan memproduksi lebih banyak O2 sehingga udara menjadi lebih bersih. 6. Atmosfer memiliki manfaat sebagai berikut. a. Mendukung kehidupan yaitu untuk bernapas, pembakaran, dan fotosintesis. b. Melindungi manusia dari sengatan ultraviolet. c. Menjaga suhu bumi agar tidak terlalu panas pada siang hari dan tidak terlalu dingin saat malam hari. d. Melindungi bumi dari benda-benda langit yang mendekati orbit bumi. e. M e mu ng ki nk an t e rj ad in ya a w an y a ng selanjutnya menghasilkan hujan. 7. Lapisan termosfer disebut dengan lapisan ionosfer karena sebagian proses ionisasi terjadi di lapisan
IPA Terpadu Kelas IX
135
ini. Pada lapisan ionosfer terjadi ionisasi partikel gas yang membentuk suatu plasma yang mengandung ion-ion positif dan negatif. 8. a. b. c. d. 9. a.
Melakukan pengolahan limbah cair pabrik secara tepat. Membuang sampah pada tempatnya. Tidak menggunakan pestisida secara berlebihan. Menjaga lingkungan di daerah pertambangan. Bangunan-bangunan yang dibuat dari pasir akan cepat rusak.
A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: a Teori Heliosentris diungkapkan oleh Nicolaus Copernicus yang menjelaskan bahwa matahari sebagai pusat tata surya. Teori ini berkebalikan dengan teori sebelumnya yaitu Geosentris yang diungkapkan oleh Ptolemaeus. Teori Geosentris menganggap bumi sebagai pusat tata surya. 2. Jawaban: c Hipotesis/teori Nebula dikemukakan oleh Immanuel Kant yang disempurnakan oleh Simon de Laplace. Bunyi hipotesis Nebula sebagai berikut. 1) Matahari dan planet masih berbentuk gas, dan kabut yang pekat. 2) Kabut tersebut berputar dan mengalami pemadatan di pusat lingkaran yang kemudian membentuk matahari. 3. Jawaban: d Inti matahari adalah bagian paling penting di matahari. Di inti matahari terjadi reaksi fusi yaitu penggabungan inti hidrogen menjadi inti helium yang menghasilkan energi matahari. 4. Jawaban: b Bintang dapat menghasilkan cahaya sendiri, sedangkan planet tidak. Bintang terbesar dalam tata surya kita adalah matahari. Planet-planet berukuran lebih kecil daripada bintang. Planetplanet tersebut mengorbit suatu bintang yang membentuk sistem tata surya. Kumpulan dari sistem tata surya yang terdiri atas bintang-bintang dan planet-planet membentuk suatu galaksi. Dengan demikian, bintang dan planet berjumlah sangat banyak.
136
Sistem Tata Surya
b.
Lambat laun hutan dapat mati, dan pada akhirnya air dan bahan makanan pun akan sulit ditemui.
10. Efek rumah kaca disebabkan oleh gas rumah kaca. Cahaya matahari yang mengenai bumi akan dipantulkan kembali oleh bumi ke atmosfer sehingga cahaya diserap oleh gas-gas yang ada di atmosfer. Jika atmosfer mengandung banyak gas rumah kaca, atmosfer akan memantulkan cahaya matahari ke bumi lagi sehingga panas terperangkap dan mengakibatkan naiknya suhu bumi. Hal inilah yang dimaksud dengan efek rumah kaca.
5. Jawaban: a Hukum yang berhubungan dengan peredaran planet yaitu hukum Kepler. Ada 3 hukum kepler. 1) Hukum I Kepler: lintasan planet berevolusi berbentuk elips dan matahari terletak di salah satu fokus elips. 2) Hukum II Kepler: dalam waktu yang sama, planet menempuh bidang yang luasnya sama. 3) Hukum III Kepler: kuadrat waktu revolusi planet berbanding lurus dengan pangkat tiga jarak planet terhadap matahari. 6. Jawaban: b Perihelium merupakan titik terdekat planet dengan matahari. Apelium merupakan titik terjauh planet dengan matahari. Geosentris merupakan teori yang menyatakan bahwa bumi sebagai pusat tata surya. Heliosentris merupakan teori yang menyatakan bahwa matahari sebagai pusat tata surya. 7. Jawaban: d Suhu di dalam inti matahari 15 juta kelvin dan merupakan suhu paling tinggi di antara lapisanlapisan matahari yang lain. Suhu korona sekitar 2 juta kelvin. Suhu kromosfer kurang lebih 10.000°C. Suhu fotosfer kurang lebih 6.000°C. 8. Jawaban: c Benda langit padat yang melayang-layang di angkasa disebut meteorid. Jika meteorid ini memasuki atmosfer bumi, maka akan terjadi gesekan sehingga meteorid terbakar. Meteorid yang terbakar disebut dengan meteor. Jika meteor dapat menjangkau bumi disebut meteorit. 9. Jawaban: d Ceres bukanlah nama satelit melainkan nama salah satu asteroid. Beberapa satelit Saturnus diantaranya Titan, Rhea, dan Tethys.
10. Jawaban: a Planet 4 yaitu Mars. Planet 5 yaitu Yupiter. Benda langit yang lintasannya berada di antara kedua planet tersebut dinamakan asteroid. 11. Jawaban: c Planet Bumi Yupiter Saturnus Mars
Diameter 12.760 142.984 120.536 6.794
km km km km
Berdasarkan data diameter di atas, planet terbesar adalah Yupiter. 12. Jawaban: a Komet merupakan benda langit yang berupa cahaya memanjang menyerupai ekor. Komet yang terkenal adalah komet Halley. Komet Halley muncul 76 tahun sekali. Komet Halley mungkin muncul lagi pada tahun 2062. 13. Jawaban: c Berdasarkan ukuran dan komposisi bahan penyusunnya, planet dibagi menjadi dua yaitu planet terestrial dan planet jovian. Planet terestrial meliputi Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars. Planet jo vi an me li pu ti Yu pi te r, Sa tu rn us , Ur an us , Neptunus. 14. Jawaban: a Rotasi adalah perputaran planet pada sumbunya. Revolusi adalah perputaran planet mengelilingi matahari. Kala rotasi adalah waktu yang diperlukan planet untuk melakukan satu kali berotasi. Kala revolusi adalah waktu yang diperlukan untuk melakukan satu kali berevolusi. 15. Jawaban: b Rotasi bumi mengakibatkan adanya perbedaan waktu, pergantian siang dan malam, dan peredaran semu harian matahari. Adanya pergantian musim merupakan akibat dari revolusi bumi. 16. Daerah lingkaran kutub selatan akan mendapat sinar matahari selama 24 jam sehari saat matahari berada di atas garis . . . . a. 23,5°LU c. 23,5°BT b. 23,5°LS d. 23,5°BB Jawaban: b Daerah lingkaran kutub selatan akan mendapat sinar matahari selama 24 jam sehari saat matahari berada di atas garis 23,5° LS, sedangkan daerah lingkaran kutub utara tidak mendapat sinar matahari selama 24 jam sehari. 17. Jawaban: c Arah rotasi bumi dari barat ke timur, maka pandangan manusia di bumi adalah matahari seolah-olah bergerak dari timur ke barat.
18. Jawaban: c Bulan tidak memiliki atmosfer sehingga mengalami kejadian berikut. 1) Suhu di permukaan bulan dapat berubah sangat cepat. 2) Bunyi tidak dapat menjalar di bulan. 3) Langit di bulan tampak hitam kelam. 4) Tidak ada siklus air di bulan. 19. Jawaban: d Pada saat terjadi gerhana matahari, posisi matahari, bulan, dan bumi terletak sejajar. Posisi tersebut mengakibatkan cahaya matahari yang menyinari bumi terhalang oleh bulan. 20. Jawaban: c Kedudukan matahari tepat di atas katulistiwa setiap tanggal 21 Maret dan 23 September. Pada tanggal tersebut di seluruh tempat di bumi mengalami malam tepat 12 jam dan siang 12 jam. 21. Jawaban: d Setiap perbedaan 15° bujur, terjadi perbedaan waktu 1 jam. Jika berbeda 60°, terjadi perbedaan waktu 4 jam. Waktu di wilayah yang berada di sebelah timur GMT ditambah dengan perbedaan waktu yang diperoleh dari perhitungan. Jadi, waktu di 60° BT adalah pukul 18.00. 22. Jawaban: b Pasang purnama terjadi saat bulan purnama dan bulan baru. Posisi matahari, bumi, dan bulan terletak pada satu garis lurus. Gravitasi matahari dan bulan bekerja pada bumi berlawanan arah sehingga terjadi pasang air laut yang besar. 23. Jawaban: c Gerhana matahari terjadi jika posisi bulan di antara bumi dan matahari. Gerhana matahari parsial atau sebagian terjadi pada bagian bumi yang terkena penumbra bulan. Gerhana matahari total dialami oleh bagian bumi yang terkena umbra bulan. 24. Jawaban: c Gaya gravitasi bulan atau matahari dapat memengaruhi keadaan air laut di bumi. Gaya gravitasi ini dapat mengakibatkan air laut menjadi pasang atau surut. 25. Jawaban: a Litosfer adalah bagian dari daratan bumi yang berupa batu-batuan. Atmosfer adalah lapisan yang udara yang menyelimuti bumi. Fotosfer adalah lapisan matahari yang paling luar dan tampak bercahaya. Hidrosfer adalah bagian bumi yang berupa air. 26. Jawaban: d Satelit adalah benda yang mengorbit atau bergerak mengitari benda langit yang lebih besar. Manfaat satelit sebagai berikut. IPA Terpadu Kelas IX
137
1) 2) 3)
Memperluas jangkauan komunikasi. Membantu pemetaan kandungan sumber alam. Merekam dan mengirimkan informasi cuaca.
27. Jawaban: b Tanah terbentuk karena pelapukan batuan, baik secara mekanik, kimiawi, atau organik. Pelapukan secara organik diakibatkan oleh aktivitas makhluk hidup. Contohnya batuan yang melapuk karena ditumbuhi lumut. 28. Jawaban: a Penyerapan karbon monoksida oleh sel darah merah akan menurunkan kemampuannya mengedarkan oksigen ke seluruh tubuh. Akibatnya dada terasa nyeri, karena kebutuhan oksigen tidak tercukupi. 29. Jawaban: b Pelapukan dapat disebabkan angin. Angin padang pasir dapat menerbangkan butiran pasir dan membenturkannya ke batuan yang lebih besar. Pada saat kekuatan angin berkurang, sebagian pasir rontok dan menghasilkan gundukan pasir yang nantinya tertiup ke daratan subur dan menutupinya. Akibatnya kawasan gurun pasir semakin luas. 30. Jawaban: a Adanya pemanasan global dapat mencairkan es di kutub utara. Akibatnya permukaan air laut akan naik dan meluap. B. Uraian 1. Lidah api atau prominensa merupakan gas panas yang tersembur dari kromosfer. Semburannya dapat mencapai ketinggian ratusan ribu kilometer memasuki daerah korona. Bentuk semburannya mirip dengan lidah yang memanjang sehingga disebut lidah api. 2. a. b.
Inti komet : terdiri atas gumpalan es dan debu yang membeku. Ekor komet: ekor ini memanjang hingga ratusan ribu kilometer dan selalu menjauhi matahari.
3. Satelit buatan adalah benda langit yang mengelilingi planet dan merupakan buatan manusia sehingga segala pergerakannya harus diatur oleh manusia. Contoh: Satelit Palapa, Land Sat, dan GPS. 4. Energi matahari berasal dari reaksi fusi yang terjadi di dalam inti matahari. Reaksi fusi adalah penggabungan inti atom hidrogen menjadi inti atom helium. Reaksi ini akan menghasilkan energi yang sangat besar.
138
Sistem Tata Surya
5. Bukti bahwa bumi itu bulat sebagai berikut. a. Saat kita melihat kapal yang berlayar ke tengah lautan, bagian kapal yang pertama kali akan menghilang dari pandangan mata kita yaitu badannya terlebih dahulu, kemudian tiangnya, lalu seluruh kapal. b. Kapal yang berlayar terus ke satu arah maka akan kembali ke tempat semula. c . F o to y an g di am b il d ar i lu ar a ng ka sa membuktikan bentuk bumi bulat. 6. Bulan melakukan 3 gerakan yaitu berputar pada porosnya, mengitari bumi, dan bersama-sama bumi mengitari matahari. Kala rotasi bulan sama dengan kala revolusi terhadap bumi yaitu 29,5 hari. Hal tersebut mengakibatkan bagian yang menghadap bumi selalu sama. 7. Pasang purnama terjadi saat bulan purnama. Pasang perbani terjadi pada bulan kuartil pertama dan kuartir ketiga. 8. Kota A di 45° BB mengalami perbedaan 3 jam dengan GMT. Oleh karena berada di barat, kota tersebut memiliki waktu GMT – 3 sehingga menunjukkan pukul 18.00. Kota B di 15° BT mengalami perbedaan 1 jam dengan GMT. Oleh karena berada di timur, kota tersebut memiliki waktu GMT + 1 sehingga menunjukkan pukul 22.00. 9. Chloro Fluoro Carbon yang sampai di lapisan stratosfer akan melepaskan atom klor yang dapat merusak lapisan ozon. Mekanismenya sebagai berikut. Gas CFC bersifat sangat stabil sehingga CFC tidak dapat bereaksi dengan lapisan troposfer. Ketika sampai di lapisan stratosfer, senyawa CFC bereaksi dengan radiasi sinar matahari menghasilkan radikal bebas klor dan fluor. Radikalradikal bebas inilah yang akan memutuskan ikatanikatan gas yang lain di atmosfer, termasuk ozon. Molekul-molekul ozon akan terurai menjadi gas oksigen dan radikal bebas oksigen. Dengan adanya reaksi ini, lapisan ozon di atmosfer semakin menipis. 10. Tanah adalah hasil pelapukan batuan yang terjadi melalui proses kimia dan fisika. Suatu permukaan batuan yang sering mengalami kontak dengan air akan mudah ditumbuhi lumut. Lumut akan mengambil mineral yang ada dalam batuan dan mengeluarkan mineral baru yang menempel pada batuan. Partikel mineral baru ini bersama debu dan bahan organik akan membentuk tanah.
adanya gaya aksi dan reaksi antara bola dan tangan.
Pilihan Ganda
1.
Jawaban: a
Massa batu = (500 + 250 + 100 + 100) g = 950 g = 0,95 kg 2.
Jawaban: c
Udara termasuk zat gas. Sifat-sifat zat gas sebagai berikut. 1) Susunan molekul tidak teratur. 2) Letak molekul sangat berjauhan. 3) Gerak molekul sangat bebas. 4) Bentuk dan volume tidak tetap. Sementara itu, pernyataan 1) dan 4) tergolong sifat benda padat. 3.
Jawaban: d
Diketahui: T°R = 60°R Ditanyakan: T K Jawab: T °C = =
T°R ( )(60) = 75
T K = T°C + 273 = (75 + 273) K = 348 K Jadi, suhu air sama dengan 348 K. 4.
Jawaban: b
Diketahui:
∆T = (57 – 27)°C = 30°C
c = 900 J/kg°C Q = 270 kJ = 270.000 J Ditanyakan: m Jawab: m = =
∆
= 10 kg
Jadi, massa aluminium yang dipanaskan sebesar 10 kg. 5.
Jawaban: b
Bola yang dilempar memiliki percepatan tertentu sehingga bola memiliki gaya. Saat menangkap bola, tangan memberikan gaya tertentu sehingga bola berhenti. Bola bereaksi dengan memberikan gaya yang sama sehingga tangan terasa panas. Dengan demikian, peristiwa tersebut terjadi karena
6. Jawaban: Diketahui:
c
m = 10 g = 0,01 kg v = 1,2 m/s Ditanyakan: E k Jawab: E k =
mv 2
=
(0,01)(1,2) 2 J
=
J
= 0,0072 J Jadi, energi kinetik kelereng saat bergerak sebesar 0,0072 J. 7. Jawaban: b Persamaan yang sesuai adalah w l b = F l k. Jika anak A adalah w dan anak B adalah F , agar setimbang maka l b harus lebih besar dibanding l k. Jadi, posisi yang benar adalah B bergeser ke Q atau titik tumpu digeser ke Q. 8. Jawaban: Diketahui:
c
9. Jawaban: Diketahui:
a
h = 45 cm = 0,45 m ρ = 1 g/cm3 = 1.000 kg/m3 g = 9,8 m/s2 Ditanyakan: p Jawab: p = ρ g h = (1.000 kg/m3)(9,8 m/s2)(0,45 m) = 4.410 N/m2 Jadi, tekanan hidrostatis di mulut ikan sebesar 4.410 N/m2. n = 2,5 PQ = 75 cm T = 4 s Ditanyakan: v Jawab: PQ = nλ λ =
= 30 cm
IPA Terpadu Kelas IX
139
λ =
v =
= 7,5 cm/s Jadi, cepat rambat gelombang tersebut 7,5 cm/s. 10. Jawaban: c Bunyi memerlukan medium untuk merambat. Bunyi dapat merambat di zat gas, cair, maupun padat. Tanah termasuk zat padat. Kecepatan bunyi paling cepat saat merambat di zat padat dan paling lambat saat merambat di zat gas. 11. Jawaban: Diketahui:
a
s1 = 12 cm s 1′ = 36 cm s2 = 18 cm Ditanyakan: s 2′ Jawab:
cm
= s 2′ = =
= 9 cm
−
−
= = 18 cm
Jawaban: b
Diketahui:
R 1 = 3 R 2 = 6 Ditanyakan: I Jawab: =
+
R p = Ω = 2
=
Ω Ω
Ω
r = 1 Ω V = 9 V
Ω
+
= + Ω
Ω
R total = r + R p = (1 + 2) I =
Ω = 3 Ω
= Ω = 3 A
Jadi, kuat arus total pada rangkaian tersebut 3 A. 14.
Jawaban: b
Diketahui:
t = 20 menit = 1.200 s P = 350 W V = 220 V Ditanyakan: W
140
Latihan Ujian Sekolah
= 55 volt
Jadi, besar tegangan V p adalah 55 volt.
12. Jawaban: c Batang kaca mula-mula netral. Setelah digosok dengan kain sutra, batang kaca menjadi bermuatan positif karena elektron dari batang kaca pindah ke kain sutra (kain I).
=
V p = (220 volt)
Jadi, jarak bayangan yang terbentuk 18 cm dari lensa.
13.
b
N p = 25 V s = 220 volt N s = 100 Ditanyakan: V p Jawab:
+
=
15. Jawaban: b Pada besi PQ, kutub magnet ditentukan dengan kaidah genggaman tangan kanan. Arah arus masuk bidang gambar sehingga ibu jari menunjuk ke ujung P. Ujung P menjadi kutub utara dan ujung Q menjadi kutub selatan. Saat P didekatkan E akan tolak-menolak, jika didekatkan F akan tarikmenarik. Saat Q didekatkan E akan tarik-menarik, jika didekatkan F akan tolak-menolak. 16. Jawaban: Diketahui:
′ + ′
f =
Jawab: W = P t = (350 W)(1.200 s) = 420.000 J = 420 kJ Jadi, energi yang terpakai sebesar 420 kilojoule.
17. Jawaban: b Planet Yupiter adalah planet terbesar. Planet ini tersusun dari hidrogen dan helium cair. Planet yang memiliki suhu paling panas adalah planet Venus. Planet yang atmosfernya banyak mengandung oksida besi adalah planet Mars sehingga disebut juga planet merah. 18. Jawaban: d Molekul senyawa merupakan gabungan atom-atom unsur yang berbeda jenis. Gambar 2) merupakan gabungan antara 3 atom sejenis dengan 1 atom berbeda jenis. Gambar 4) merupakan gabungan 3 atom yang berbeda jenis. Gambar 1) merupakan molekul unsur karena tersusun dari 8 atom sejenis. Gambar 3) merupakan molekul unsur karena tersusun dari 2 atom sejenis. Dengan demikian, molekul senyawa ditunjukkan oleh gambar nomor 2) dan 4). 19. Jawaban: b Kekerasan merupakan kemampuan zat untuk bertahan terhadap goresan. Pisau bersifat lebih keras daripada kapur tulis. Oleh karena itu, ketika kapur tulis digores dengan pisau akan meninggalkan bekas goresan pada kapur tulis. Sebaliknya, jika kapur tulis digoreskan pada pisau tidak akan
meninggalkan bekas goresan setelah serbuk kapur tulis dibersihkan. 20.
Jawaban: d
Suatu benda disebut mengalami perubahan kimia jika terbentuk zat baru yang berbeda dari zat semula. Pembuatan yoghurt termasuk perubahan kimia. Yoghurt dibuat dari susu melalui proses fermentasi atau peragian. Komposisi di dalam yoghurt berbeda dengan komposisi di dalam susu. Yoghurt merupakan zat baru hasil fermentasi dari susu. Sementara itu, penumbukan beras menjadi tepung beras termasuk perubahan fisika karena hanya terjadi perubahan bentuk dan ukuran. Pengadukan gula pasir di dalam air juga termasuk perubahan fisika karena terjadi pelarutan. Pemanasan batang besi termasuk perubahan fisika. Pada perubahan fisika tidak dihasilkan zat baru. 21. Jawaban: a Beberapa sifat asam antara lain berasa asam, menimbulkan korosi pada logam, dan mengubah kertas lakmus biru menjadi merah. Membirukan kertas lakmus, terasa licin di kulit, dan merusak kulit merupakan sifat basa. 22. Jawaban: a Dampak penggunaan methanil yellow dalam makanan terhadap kesehatan adalah mengakibatkan gagal ginjal sehingga ginjal tidak mampu menyaring darah. Diare dan kulit terasa terbakar disebabkan oleh formalin. Kerusakan transmisi dalam sistem saraf disebabkan oleh MSG. 23. Jawaban: c Ciri-ciri pecandu alkohol di antaranya mata merah dan berjalan sempoyongan. Sementara itu, suka menyendiri dan pupil mata mengecil merupakan ciri-ciri pecandu narkoba. 24.
Jawaban: b
Tanaman pada gambar adalah bunga cocor bebek dengan tunas-tunas adventif di tepian daunnya. Tunas tersebut dapat tumbuh menjadi tumbuhan jika daun tersebut menyentuh tanah. Dengan demikian, ciri makhluk hidup yang ditunjukkan pada gambar adalah berkembang biak.
Predasi juga terjadi antara harimau dengan kijang dan serigala dengan kelinci. Sementara itu, kompetisi merupakan persaingan dua jenis makhluk hidup karena memiliki kebutuhan yang sama, misalnya untuk mendapatkan makanan yang sama. Kompetisi dapat dilihat dari hubungan antara harimau dengan singa dan kelinci dengan kijang. Simbiosis mutualisme merupakan hubungan dua individu yang saling menguntungkan. Simbiosis komensalisme merupakan hubungan dua individu dalam hal ini individu yang satu diuntungkan dan individu lain tidak diuntungkan serta tidak dirugikan. 27. Jawaban: a Sampah plastik merupakan sampah anorganik yang tidak dapat diuraikan oleh organisme. Oleh karena itu, pengelolaan sampah plastik dilakukan dengan mendaur ulang sampah tersebut. Sampah plastik yang ditimbun dalam tanah akan mengakibatkan pencemaran tanah. Sampah plastik yang dibuang ke sungai dapat mencemari perairan. Sampah plastik yang dibakar dapat mengakibatkan pencemaran udara. 28. Jawaban: a Peningkatan jumlah sepeda motor dan mobil dapat mengakibatkan kemacetan, terutama di daerah perkotaan yang rawan kemacetan. Hal ini dapat menimbulkan peningkatan polusi udara. Kadar polutan seperti CO dan CO 2 meningkat sehingga dapat mengganggu kesehatan manusia. Hal ini berarti ketersediaan udara bersih berkurang. Sementara itu, peningkatan sarana transportasi tidak menimbulkan pencemaran air. 29. Jawaban: a Bagian yang ditunjuk oleh nomor 1 adalah tulang belikat yang termasuk tulang pipih. Bagian yang ditunjuk oleh nomor 2 adalah tulang pengumpil yang termasuk tulang pipa. Bagian yang ditunjuk oleh nomor 3 adalah tulang hasta yang termasuk tulang pipa. Bagian yang ditunjuk oleh nomor 4 adalah tulang pergelangan tangan yang termasuk tulang pendek.
Ciri-ciri hewan yang disebutkan pada soal termasuk kelompok Aves. Pisces berdarah dingin dan kulitnya bersisik. Amphibia bergerak menggunakan kaki dan kulitnya tipis berlendir. Adapun Mammalia kulitnya berambut.
30. Jawaban: c Bagian yang ditunjuk huruf X adalah usus halus. Di dalam usus halus terjadi pencernaan lemak menjadi asam lemak dan gliserol dengan bantuan enzim lipase. Adapun penyerapan air dan garam mineral terjadi di dalam usus besar. Pencernaan protein dengan bantuan enzim pepsin terjadi di dalam lambung. Pencernaan makanan secara mekanis dan kimiawi terjadi di mulut dan lambung.
26. Jawaban: a Hubungan antara singa dan kijang merupakan hubungan antara pemangsa dan hewan yang dimangsa. Hubungan seperti ini disebut predasi.
31. Jawaban: d Pada saat otot diafragma berkontraksi, diafragma mendatar. Keadaan ini mengakibatkan rongga dada dan paru-paru mengembang sehingga tekanan
25.
Jawaban: d
IPA Terpadu Kelas IX
141
udara di dalam paru-paru rendah. Akibatnya, udara dari luar masuk ke paru-paru (inspirasi). 32. Jawaban: c Darah yang mengandung banyak karbon dioksida mengalir dari seluruh tubuh menuju ke serambi kanan (2), selanjutnya darah tersebut dipompa ke bilik kanan (3). Jadi serambi kanan dan bilik kanan berisi darah yang mengandung banyak karbon dioksida. Sementara itu, darah yang mengandung banyak oksigen mengalir dari paru-paru menuju serambi kiri (1), selanjutnya darah tersebut dipompa ke bilik kiri (4). Jadi, serambi kiri dan bilik kiri berisi darah yang mengandung banyak oksigen. 33. Jawaban: a Tiga tahap pembentukan urine sebagai berikut. 1) Filtrasi → penyaringan darah membentuk urine primer, terjadi di glomerulus. 2) Reabsorpsi → penyaringan kembali zat dalam urine primer sehingga terbentuk urine sekunder, terjadi di tubulus kontortus proksimal. 3) Augmentasi → penambahan kembali zat sisa ke dalam urine sekunder dan membentuk urine sesungguhnya, terjadi di tubulus kontortus distal. 34.
Jawaban: b
Bagian yang ditunjuk oleh huruf Y adalah nodus Ranvier. Bagian ini berfungsi mempercepat jalannya impuls. Badan sel bertugas meneruskan impuls ke neurit, sedangkan neurit bertugas meneruskan impuls ke saraf lainnya. Dendrit berfungsi menerima impuls dan membawa impuls ke badan sel saraf. 35.
37. Jawaban: d Penambahan CaCO 3 dalam percobaan bertujuan menambah kandungan karbon dioksida dalam air. Pembentukan karbon dioksida ditunjukkan dalam reaksi berikut. CaCO3 + H2O → Ca(OH)2 + CO2 Dengan demikian, kandungan CO 2 dalam percobaan B lebih banyak daripada percobaan A. Akibatnya, proses fotosintesis yang berlangsung pada percobaan B lebih cepat dibandingkan dengan percobaan A. Hal ini ditandai dengan dihasilkannya gelembung udara yang lebih banyak. 38. Jawaban: d Adaptasi fisiologis merupakan upaya penyesuaian fungsi alat-alat tubuh makhluk hidup terhadap lingkungannya. Adaptasi ini tidak mudah diamati karena berkaitan dengan fungsi tubuh. Contoh adaptasi fisiologi yaitu ikan air tawar sedikit minum dan mengeluarkan banyak urine. Belalang kayu berada di tangkai kayu dan tupai melakukan hibernasi pada musim dingin merupakan adaptasi tingkah laku. Kaki burung pelikan memiliki selaput di antara jari-jarinya merupakan adaptasi morfologi. 39. Jawaban: P = Gamet = F1
36. Jawaban: c Tanaman melon tergolong tanaman yang tumbuh merambat dengan sulur-sulurnya. Apabila bibit tanaman melon didekatkan pada bilah bambu, sulur yang tumbuh akan bergerak melilit bilah bambu. Hal ini agar tanaman melon dapat tumbuh ke arah atas dan dapat memperoleh cahaya matahari dalam jumlah cukup untuk melakukan fotosintesis.
142
Latihan Ujian Sekolah
% Cc
><
& Cc
C c
=
%
C c C
c
C
CC cokelat
Cc cokelat
c
Cc cokelat
cc putih
&
Jawaban: d
Jaringan tumbuhan yang memiliki ciri-ciri tersebut adalah jaringan parenkim. Jaringan parenkim memiliki banyak ruang antarsel yang berfungsi sebagai tempat pertukaran zat dan penyimpanan makanan cadangan. Sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis merupakan fungsi dari jaringan yang berklorofil, seperti jaringan spons dan jaringan bunga karang. Mengedarkan makanan ke bagian lain merupakan fungsi dari jaringan floem. Melindungi jaringan di bawahnya merupakan fungsi jaringan epidermis.
c
Perbandingan fenotipe F 1 = cokelat : putih = 3 : 1 Jumlah F1 yang dihasilkan =
× 180
= 135 tanaman Jadi, kemungkinan tanaman yang menghasilkan buah berbiji cokelat sebanyak 135 tanaman. 40. Jawaban: a Keju terbuat dari susu yang difermentasi oleh Propioni bacterium. Taoco dibuat dari kedelai dengan memanfaatkan jamur Aspergillus oryzae. Yoghurt merupakan hasil fermentasi susu menggunakan Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Mentega terbuat dari susu dengan memanfaatkan Streptococcus lactis.
A.
Pilihlah jawaban yang tepat!
1. Jawaban: c Agar neraca seimbang, massa beban di kedua sisi timbangan harus sama. Massa benda = 1,3 kg = 1.300 g Massa bandul = 1 kg + 200 g = 1.000 g + 200 g = 1.200 g Agar neraca seimbang, massa bandul timbangan harus sama dengan massa benda, yaitu 1.300 g. Massa bandul lebih kecil daripada massa benda. Dengan demikian, massa yang harus ditambahkan pada bandul timbangan di piring Y: ∆m = 1.300 g – 1.200 g = 100 g Jadi, yang harus dilakukan agar neraca seimbang adalah menambah beban 100 gram pada piring Y. 2. Perhatikan gambar berikut! Jawaban: c
Gambar 1 adalah gambar batu. Batu termasuk benda yang berwujud padat sehingga memiliki bentuk dan volume tetap. Gambar 2 adalah gambar air keluar dari mulut kran. Air termasuk benda yang berwujud cair sehingga bentuknya berubah-ubah sesuai wadahnya. Adapun volume minyak goreng tidak berubah (tetap). Gambar 3 adalah gambar asap dari pembakaran sampah. Asap berwujud gas sehingga memiliki bentuk dan volume yang berubah-ubah. Jadi, tabel yang benar adalah tabel C. 3. Jawaban: c Diketahui: T °C = 25°C Ditanyakan: T °F Jawab: Pada soal ditunjukkan suhu zat cair pada termometer Celcius sebesar 25°C sedangkan pada termometer Fahrenheit belum diketahui (Y). Konversi suhu skala Celcius ke Fahrenheit menggunakan persamaan berikut. T °F =
T °C + 32 =
(25) + 32 = 45 + 32 = 77
Jadi, nilai Y pada termometer Fahrenheit adalah 77°F.
4. Jawaban: Diketahui:
c
m = 100 g T 1 = –5°C T 2 = 60°C
L = 80 kal/g c es = 0,5 kal/g°C c air = 1 kal/g°C
Ditanyakan: QCD Jawab: Proses dari C ke D adalah proses menaikkan suhu air dari 0°C menjadi 60°. Kalor yang diperlukan dirumuskan: QCD = m c air ∆T air = (100 g)(1 kal/g°C)(60°C – 0°C) = 6.000 kal Jadi, kalor yang diperlukan untuk proses dari C ke D sebesar 6.000 kalori. 5. Jawaban: Diketahui:
c
m = 4 kg F 1 = 30 N F 2 = 10 N F 3 = –20 N Ditanyakan: a Jawab: Berdasarkan soal terdapat tiga gaya dengan F 1 dan F 2 searah, sedangkan F 3 berlawanan arah. Berdasarkan arah-arah gaya maka besarnya resultan gaya sebagai berikut. ΣF = F 1 + F 2 + F 3 = 30 N + 10 N + (–20 N) = 20 N Besarnya percepatan benda ΣF = ma Σ a = = = 5 m/s2
Jadi, percepatan benda 5 m/s 2. 6. Jawaban: Diketahui:
a
E k = 45 joule A
E k = 80 joule B
Ditanyakan: v : v B A Jawab: Hubungan antara energi kinetik dan kecepatan dituliskan melalui persamaan: E k = A
mv 2
IPA Terpadu Kelas IX
143
Berdasarkan persamaan di atas, energi kinetik berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan. Oleh karena itu, perbandingan antara kecepatan A dengan kecepatan B dituliskan melalui persamaan berikut.
=
=
=
=
=
Jadi, kedua pengisap seimbang jika F 2 sebesar 400 N.
Jadi, perbandingan kecepatan benda A dan benda B adalah 3 : 4. 7. Jawaban: d Dalam gambar ditunjukkan penerapan pesawat sederhana jenis tuas. Pada tuas, keuntungan mekanisnya dapat diselesaikan dengan persamaan:
Dengan M sebagai keuntungan mekanis, l k sebagai lengan kuasa, dan l b sebagai lengan beban. Berdasarkan persamaan tersebut, besar kemungkinan mekanis masing-masing sebagai berikut. M 1 =
−
=
1,4
M 2 =
= = −
1,5
M 3 =
−
M 4 =
−
=
=
= 400 N
=
=
menunjukkan 1 10. Jawaban: Diketahui:
getaran adalah P–Q–R–Q–P–Q.
c
t = 1,5 s v = 340 m/s Ditanyakan: s Jawab: Waktu 1,5 sekon digunakan bunyi/suara teriakan untuk mencapai tebing lalu kembali ke telinga pendengar, sehingga bunyi menempuh perjalanan 1,5 s. Dengan menerapkan persamaan hubungan antara kecepatan bunyi, jarak, dan waktu, maka: 2s = vt = =
255 m
Jadi, jarak antara tebing dengan anak 255 m. 11. Jawaban: Diketahui:
3
=
3
a
F 1 = 20 N A1 = 0,01 m 2 A2 = 0,2 m2 Ditanyakan: F 2 Jawab: Apabila kedua pengisap seimbang, besar F 2 dapat ditentukan dengan prinsip hukum Pascal. Adapun perhitungannya sebagai berikut.
Latihan Ujian Nasional
9. Jawaban: c Satu getaran merupakan gerak dari titik P kembali ke P lagi atau dari R kembali ke R. Dengan demikian, 1 getaran yaitu gerak dari P–Q–R–Q–P atau R –Q–P–Q–R. Jarak PQ = QR = RQ = QP merupakan seperempat getaran. Gerak yang
s=
Jadi, berdasarkan perhitungan keuntungan mekanis di atas, pesawat sederhana yang memiliki keuntungan mekanis sama adalah 3) dan 4).
144
=
F 2 =
=
8. Jawaban: Diketahui:
M =
c
sn = 60 cm = 0,60 m s ′ = – sn = –0,60 m s = 25 cm = 0,25 m Ditanyakan: P = +
P =
+ − = 4 – 1 = 2 dioptri
Jadi, kekuatan lensa kaca mata yang digunakan 2
dioptri.
12. Jawaban: c Batang kaca dan kain sutra akan bermuatan listrik ketika saling digosokkan. Batang kaca menjadi bermuatan positif sedangkan kain sutra bermuatan negatif. Hal ini disebabkan elektron batang kaca berpindah ke kain sutra. Jadi, pilihan yang benar adalah pilihan c.
13. Jawaban: c Hukum Kirchhoff menyatakan bahwa jumlah arus yang masuk ke suatu cabang sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik cabang itu. Dengan demikian, persamaan menurut gambar sebagai berikut. I = I 1 + I 2 + I 3 I 2 = I 4 + I 5 8 A = 1 A + (2 A + I 5) + 3 A 8 A = 6 A + I 5 I 5 = 8 A – 6 A =2A Jadi, kuat arus I 5 sebesar 2 A.
15. Jawaban: d Magnet dapat dibuat dengan cara induksi, menggosok, dan dengan mengaliri arus listrik searah. Pada soal, batang AB dijadikan magnet dengan cara dialiri arus listrik searah. Setelah menjadi magnet, batang AB menginduksi batang di sekitarnya sehingga ikut menjadi magnet. Dengan menggunakan kaidah genggaman tangan kanan, ujung B menjadi kutub utara sedangkan ujung A menjadi kutub selatan. Hasil induksi magnet ditunjukkan gambar berikut. 2
S
U
3 S
4 A U
B S
U
5
6
S
U
Jadi, kutub magnet pada nomor 1, 3, dan 6 berturutturut selatan, selatan, dan utara. 16. Jawaban: c Konsep awal untuk dapat menjawab soal ini adalah pengetahuan mengenai pengaruh jumlah lilitan terhadap tegangan listrik yang dihasilkan output transformator. Persamaan yang terkait adalah =
.
N 1 = 150 N 2 = 600 V 1 = 220 V Ditanyakan: V 2 Jawab:
=
V 2 =
14. Jawaban: c Energi listrik tiap-tiap alat: W 1 = (10 W)(4)(10 jam/hari) = 400 Wh/hari W 2 = (100 W)(1)(10 jam/hari) = 1.000 Wh/hari W 3 = (300 W)(1)(2 jam/hari) = 600 Wh/hari W 4 = (300 W)(1)(2 jam/hari) = 600 Wh/hari W total = W 1 + W 2 + W 3 + W 4 = (400 + 1.000 + 600 + 600) Wh = 2.600 Wh/hari = 2,6 kWh/hari W 1 bulan = (2,6 kWh/hari)(30 hari) = 78 kWh Jadi, energi listrik yang digunakan selama 1 bulan sebesar 78 kWh.
1
Diketahui:
=
= 880 volt Jadi, beda tegangan ujung-ujung penghambat 880 volt. 17. Jawaban: b Revolusi bumi mengakibatkan pergantian musim, perubahan lamanya siang dan malam, gerak semu tahunan matahari, serta pergantian rasi yang berbeda setiap periode tertentu. Adanya gerak semu harian matahari dan perbedaan waktu berbagai wilayah adalah akibat rotasi bumi. 18. Jawaban: b Molekul merupakan gabungan dari dua atau lebih atom yang berbeda jenis. Molekul senyawa ditunjukkan oleh nomor 1) dan 3). Apabila atom penyusun molekul sejenis disebut molekul unsur, contoh ditunjukkan gambar nomor 2). Gambar nomor 4) merupakan atom yang memperlihatkan inti atom dan elektron. 19. Jawaban: a Ketika larutan basa diuji dengan kertas lakmus merah, warna kertas lakmus akan berubah menjadi biru. Apabila larutan basa diuji dengan kertas lakmus biru, warna kertas lakmus biru akan tetap biru. Hasil ini terlihat pada pengujian larutan P dan Q. Larutan yang tidak mengubah warna lakmus merah adalah larutan asam, misal larutan R. Selain itu, larutan asam mengubah warna kertas lakmus biru menjadi merah, misal larutan S. 20. Jawaban: c Natrium hipoklorit (NaClO) termasuk senyawa karena tersusun dari beberapa unsur berbeda, yaitu Na, Cl, dan O. Atom merupakan bagian terkecil unsur yang masih mempunyai sifat unsur tersebut. Unsur adalah gabungan dari beberapa atom sejenis, misal unsur aluminium tersusun dari atom aluminium. Campuran merupakan gabungan dari beberapa zat tunggal yang masih menunjukkan sifat tiap-tiap zat penyusunnya, misal campuran air dengan gula.
IPA Terpadu Kelas IX
145
21. Jawaban: c Perubahan kimia adalah perubahan zat yang menghasilkan zat baru yang memiliki sifat yang berbeda dari zat sebelumnya. Peristiwa perubahan kimia terdapat pada nomor 2) dan 4). Selulosa pada kayu dibakar menghasilkan zat baru, yaitu arang (karbon). Karbohidrat pada singkong berubah menjadi alkohol pada tapai. Air saat dipanaskan berubah wujud menjadi uap. Besi yang dipanaskan membara karena suhu tinggi dan kembali ke wujud semula jika didinginkan. Perubahan nomor 1) dan 3) termasuk perubahan fisika.
25. Jawaban: c Ciri-ciri yang diperoleh seorang siswa tersebut merupakan ciri-ciri kelompok kelas Crustacea. Sementara itu, ciri-ciri kelas Insecta di antaranya mempunyai tiga pasang kaki, tubuh beruas-ruas, dan hidup di darat. Ciri-ciri kelas Myriapoda di antaranya mempunyai satu pasang atau dua pasang kaki dalam setiap ruas abdomennya, mempunyai antena, dan hidup di darat. Ciri-ciri kelas Arachnida di antaranya tubuh tidak beruasruas, tidak mempunyai antena, mempunyai empat pasang kaki, dan hidup di darat.
22. Jawaban: b Natrium klorida merupakan senyawa garam dapur yang dimanfaatkan sebagai pengawet alami, misal ikan. Glukosa merupakan pemanis alami makanan. Natrium benzoat adalah bahan kimia yang digunakan sebagai pengawet buatan untuk makanan. Monosodium glutamat merupakan penyedap buatan yang menambah cita rasa makanan.
26. Jawaban: c Apabila tikus kebun dibasmi, populasinya semakin menurun. Penurunan populasi tikus ini akan mengakibatkan penurunan populasi pemangsa tikus kebun, yaitu burung rajawali, burung hantu, dan serigala. Namun, penurunan populasi tikus kebun tersebut dapat mengakibatkan meningkatnya populasi tumbuhan yang dimakannya yaitu rumput dan beri hitam. Peningkatan populasi rumput akan mengakibatkan peningkatan populasi hewan pemakan rumput yaitu kelinci. Sementara itu, peningkatan populasi beri hitam akan mengakibatkan peningkatan populasi pemakan beri hitam, yaitu tikus.
23. Jawaban: a Penyalahgunaan kokain terhadap pemakainya menimbulkan pengaruh di antaranya perasaan gembira, suka bicara, dan detak jantung meningkat, demam, mual, dan halusinasi. Gejala mata merah, otot kuat, gembira, dan sulit berkonsentrasi dalam berpikir merupakan pengaruh yang timbul karena mengonsumsi zat halusinasi, misal LSD. Hilang rasa nyeri, sulit berkonsentrasi, mual, dan gembira merupakan pengaruh yang timbul akibat opium. Gejala susah tidur, denyut nadi tidak teratur, mata merah, dan tertawa merupakan gejala akibat konsumsi ganja. 24. Jawaban: a Gambar pada soal menunjukkan bahwa suatu tumbuhan diukur menggunakan auksanometer. Pengukuran dilakukan selama 25 hari. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa tumbuhan bertambah tinggi 10 cm dan jumlah daun bertambah banyak. Perubahan yang terjadi pada tinggi tumbuhan dan jumlah daun menunjukkan ciri makhluk hidup yaitu tumbuh. Sementara itu, bergerak merupakan ciri makhluk hidup yang dapat merubah posisi awal. Manusia dan hewan dapat bergerak aktif (berpindah tempat), sedangkan pada tumbuhan bergerak pasif (tidak berpindah tempat). Iritabilitas merupakan ciri makhluk hidup yang menunjukkan bahwa makhluk hidup peka terhadap rangsang. Fotosintesis merupakan proses membuat makanan yang dilakukan oleh tumbuhan dengan bantuan energi cahaya matahari.
146
Latihan Ujian Nasional
27. Jawaban: b Sampah organik yang dibiarkan menumpuk dapat mengganggu lingkungan karena menimbulkan pencemaran lingkungan. Usaha untuk mengurangi banyaknya sampah organik yaitu dengan menggiatkan program 3R (reuse, reduce, recycle). Reuse adalah menggunakan kembali barangbarang bekas, seperti botol dan kaleng minuman bekas diolah menjadi vas bunga. Reduce adalah mengurangi pemakaian barang-barang, sebagai contoh menghemat pemakaian plastik saat berbelanja dan menghemat pemakaian kertas. Recycle adalah mendaur ulang barang-barang bekas, sebagai contoh sampah-sampah kertas dan plastik didaur ulang untuk menghasilkan produk baru seperti kerajinan. Dengan berbagai usaha tersebut sampah organik akan banyak berkurang sehingga pencemaran semakin sedikit. Sementara itu, menggalakkan prokasih dan menggunakan bahan organik sebagai pembungkus makanan hanya mencegah pencemaran dan tidak mengurangi pencemaran. Mendorong penduduk membuang sampah di tempat sampah merupakan usaha untuk menjaga kebersihan lingkungan dan tidak mengurangi pencemaran.
28. Jawaban: a Air menjadi kebutuhan vital bagi penduduk. Air digunakan untuk berbagai keperluan. Kebutuhan air akan meningkat seiring pertambahan jumlah penduduk. Pada sisi yang lain, jumlah penduduk yang besar akan berdampak pada tingginya jumlah sampah. Sampah-sampah yang tidak tertangani dapat mengurangi kualitas air. 29. Jawaban: c Bagian yang ditunjuk oleh huruf S adalah osteosit (sel tulang). Osteosit dibentuk oleh osteoblas yang bertanggung jawab dalam sintesis komponen organik matriks tulang. Osteosit merupakan sel pembentuk tulang yang terperangkap dalam matriks tulang. Sementara itu, saluran Havers adalah suatu kesatuan sel-sel tulang dan matriks tulang yang mengelilingi suatu pembuluh darah serta saraf. Diafisis merupakan bagian tengah tulang pada tulang pipa. Epifisis merupakan bagian ujung-ujung tulang pada tulang pipa. 30. Jawaban: a Bagian yang ditunjuk oleh huruf P adalah rongga mulut. Rongga mulut menyekresikan enzim ptialin. Enzim ptialin berfungsi merombak amilum menjadi maltosa dan glukosa. Sementara itu, enzim yang berfungsi mengubah protein menjadi asam amino adalah enzim tripsin yang dihasilkan oleh pankreas. Enzim yang mengubah lemak menjadi asam lemak dan gliserol adalah enzim lipase yang disekresikan pankreas. Enzim yang mengubah maltosa menjadi glukosa adalah enzim maltase yang diproduksi di usus halus. 31. Jawaban: a Bagian yang ditunjuk oleh huruf R adalah alveolus. Alveolus merupakan tempat pertukaran udara antara CO2 dengan O 2 secara difusi. Dinding alveolus mengandung kapiler darah. Melalui kapiler darah O2 berdifusi masuk ke sel darah merah, sedangkan CO2 dan H2O dilepaskan dari dalam sel darah merah. Sementara itu, proses pelepasan gas CO2 dan air terjadi di hidung. Pengaturan suhu udara pernapasan dan pengaturan kelembapan udara pernapasan berlangsung di rongga hidung yang dilakukan oleh selaput lendir. 32. Jawaban: a Ciri-ciri pembuluh darah arteri antara lain dinding elastis dan tebal, aliran darah keluar jantung, letak agak tersembunyi di dalam tubuh, jumlah katup satu pada pangkal jantung, serta aliran darah cepat. Sementara itu, pembuluh darah yang mengalirkan darah masuk ke jantung dan terletak lebih dekat ke permukaan kulit merupakan ciri-ciri pembuluh darah vena.
33. Jawaban: c Gambar pada soal menunjukkan organ-organ sistem ekskresi. Ginjal berfungsi menyaring darah dan menghasilkan urine. Urine yang dihasilkan kemudian disalurkan menuju kantong kemih melalui ureter (X). Urine disimpan sementara di dalam kantong kemih sampai kantong kemih penuh. Selanjutnya melalui uretra, urine dikeluarkan dari tubuh saat buang air kecil. 34. Jawaban: d Bagian yang berfungsi mengatur denyut jantung adalah medula oblongata (sumsum lanjutan). Medula oblongata ditunjuk oleh huruf T. Sementara itu, huruf Q adalah lobus frontalis yang berfungsi mengendalikan gerakan otot rangka dan tempat terjadinya proses intelektual. Huruf R adalah lobus oksipitalis yang berfungsi sebagai pusat penglihatan. Huruf S adalah otak kecil yang berfungsi sebagai pusat keseimbangan. 35. Jawaban: c Gambar pada soal merupakan penampang melintang akar tanaman Dicotyledoneae. Bagian yang ditunjuk oleh huruf Y adalah jaringan xilem. Jaringan xilem berfungsi mengangkut air dan garam mineral dari dalam tanah menuju bagian tumbuhan, terutama daun. Jaringan yang memperkukuh berdirinya batang tanaman adalah jaringan penguat yang terdiri atas kolenkim dan sklerenkim. Jaringan yang berfungsi menyimpan makanan cadangan adalah jaringan dasar yaitu jaringan parenkim. Adapun jaringan yang berfungsi mengangkut hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh adalah jaringan floem. 36. Jawaban: a Bunga pukul empat (Mirabilis jalapa) mekar pada sore hari seiring terbenamnya matahari. Gerakan tersebut termasuk gerak fotonasti yaitu gerak tumbuhan karena pengaruh rangsang cahaya. Pada gerak ini, arah rangsang berupa cahaya tidak memengaruhi arah gerak tumbuhan. Fototaksis adalah gerak pada tumbuhan yang dipengaruhi rangsang cahaya. Tigmonasti merupakan gerak pada tumbuhan yang terjadi karena adanya rangsang berupa sentuhan atau getaran, contohnya gerakan mengatupnya daun tanaman putri malu saat disentuh. Adapun fototropisme merupakan gerakan tumbuhan ke arah cahaya, misalnya gerak ujung batang tanaman ke arah cahaya matahari. 37. Jawaban: a Bagian daun yang terkena sinar matahari diberi kode K dan M. Bagian daun K dan M akan berwarna biru tua apabila diuji dengan larutan iodin. Hal ini menunjukkan bahwa pada bagian daun K dan M terjadi fotosintesis. Adapun bagian daun L meru-
IPA Terpadu Kelas IX
147
