Modul Fisika Kelas 12

FISIKA

GELOMB GELOMBANG ANG MEKANI MEKANIK K Menerapkan konsep dan Menerapkan dan prinsip gejala gejala gelombang gelombang dalam menyelesaikan masalah 1. Mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang secara umum

Standar Kompetensi Kompetensi Dasar

A.

Pengertian dan Pembagian Gelombang Gelombang adalah perambatan getaran Pembagian Gelombang 1. Pembag Pembagian ian Gelomb Gelombang ang berdas berdasarka arkan n arah arah getarn getarnya ya Gelo Gelom mbang bang tra transve nsvers rsal al Gelo Gelom mbang bang Lon Long gitu itudina dinall

B.

2.

Pembagian Pembagian Gelombang Gelombang berdasarka berdasarkan n amplitud amplitudo o dan dan faseny fasenya a Gelombang Berjalan Gelombang Diam ( Stasioner)

3.

Pembag Pembagian ian gelomb gelombang ang berdas berdasarka arkan n mediumn mediumnya ya Gelombang Mekanik Gelombang Elektromagnetik

Gelombang berjalan dan diam (stasioner) 1.

Gelo elomban mbang g Berj Berjal alan an

Seutas tali digetarkan di ujung A, getaran merambat ke kanan dengan kecepatan v. Setelah A bergetar selama t detik maka titik P telah bergetar selama: + = gelomba gelombang ng meramba merambatt ke x negatif negatif - = gelombang gelombang merambat merambat ke x positif positif

Jika titik A memiliki memiliki simpang simpangan an y A = A sin

t, maka simpangan di titik p:

y P  A sin 2 ft  kx  Kecep ecepat ata an sudu sudutt

=2

Dengan

dan dan cepat rambat gelombang v = λf

Dimana : Yp = Simpangan gelombang gelombang di titik P ( m,cm ) A = Amplitudo gelombang gelombang ( m,cm ) X = Jarak titik titik P dari dari titik pusat A ( m, cm )

Modul Kelas XII S Se emester I

[email protected]

FISIKA

V k λ f ω t ωt 2.

= Kecepatan rambat gelombang ( m/s, cm/s ) = Bilangan gelombang = Panjang gelombang ( m,cm ) = Frekuensi Gelombang ( Hz ) = Kecepatan sudut ( rad/s ) = Lamanya Lamanya titik titik asal telah bergetar ( s ) = Sudut fase gelombang ( rad)

Gelo Gelomb mban ang g Diam Diam (sta (stasi sione oner) r) Gelombang diam terjadi karena interferensi dua gelombang yang berfrekuensi, pajang gelombang, amplitudo, laju sama tetapi arah berlawanan. Hal ini dapat diperoleh, misalnya karena pantulan gelombang. a. Pantul Pantulan an pada pada ujung ujung bebas bebas

2A cos kx = Amplitudo gelombang stasioner Jarak perut Jarak perut terhadap ujung pantul:

Jarak simpul Jarak simpul terhadap ujung pantul:

n = 0, 1, 2, 3, ….

n = 0, 1, 2, 3, ….

b. Pantul Pantulan an ujun ujung g tetap tetap

2A sin kx = Amplitudo gelombang stasioner

Jarak perut Jarak perut terhadap ujung pantul :

Jarak simpul Jarak simpul terhadap ujung pantul :


n = 0, 1, 2, 3, ….

n = 0, 1, 2, 3, ….

[email protected]

FISIKA

C. Perc Percob obaa aan n Meld Melde e

Sebuah vibrator sebagai sumber getar menggetarkan tali secara terus menerus sedemikian rupa menghasilkan gelombang stationer pada tali. Cepat rambat gelombang tranversal pada tali/dawai dapat ditentukan yaitu sebesar:

Dengan Keterangan : v = cepat rambat gelombang pada dawai bersatuan m/s F = Gaya tegang tali bersatuan newton (N) µ = massa jenis tali bersatuan kg/m m = massa tali bersatuan kg Panjang Panjang gelombang gelombang senar:

Keterangan : λ = panjang gelombang dawai bersatuan m L = panjang tali bersatuan m s = jumlah simpul (simpangan terkecil) D. Laju Laju Rambat Rambat Gelomba Gelombang ng Mekan Mekanik ik a. Laju Laju gelo gelomb mban ang g pada pada gas gas = Konstanta Laplace R = konstanta umum gas T = suhu (Kelvin) M = massa molekul relative gas b. Laju Laju gel gelom omba bang ng pada pada zat zat cair cair B = modulus bulk = massa jenis zat cair c.

Laju Laju gel gelom omba bang ng pada pada zat zat pada padatt E = modulus elastisitas zat = massa jenis zat

SOAL LATIHAN


[email protected]

FISIKA

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Seutas Seutas tali tali berge bergetar tar menu menurut rut pers persama amaan an y = 10 sin sin 628t. Maka frekuensi getaran tali adalah! a. 100 Hz b. 200 Hz c. 300 Hz d. 400 Hz e. 500 Hz Pada Pada saat saat simpa simpanga ngan n getara getaran n harmoni harmoniss sama sama dengan setengah amplitudonya, getaran tersebut punya fase sebesar...... a. 1/3 b. 1/6 c. 1/9 d. 1/12 e. 1/15 Gelomb Gelombang ang stas stasion ioner er terjad terjadii jika ada ada 2 gelomb gelombang ang menjalar dalam arah yang berlawanan asal ….. a. punya punya ampl amplitu itudo do dan frekue frekuensi nsi sama sama b. punya punya ampli amplitud tudo o dan frek frekuen uensi si berbe berbeda da c. puny punya a amp ampli litu tudo do sama sama d. puny punya a frek frekue uens nsii sama sama e. puny punya a fa fase sama sama Sebuah benda yang diikat dengan seutas benang hanya dapat berayun dengan simpangan kecil supaya periode ayuna bertambah besar maka …. (1) (1) ayuna ayunan n dibe diberi ri sim simpa pang ngan an a awa wall yang yang besa besarr (2) (2) massa assa benda enda dita ditam mbah (3) (3) ayun ayunan an dibe diberi ri kec kecep epat atan an awa awall (4) (4) benan benang g peng pengga gant ntung ung diper diperpa panj njan ang g Pernyataan yang benar adalah…. a. 1, 2, dan 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 e. 1, 2, 2, 3, 3, da dan 4 Gelomb Gelombang ang tran transver sversal sal mempu mempunya nyaii period periode e 4 detik sedangkan jarak dua buah titik berurutan yang sama fasenya 8 cm, maka cepat rambat gelombangnya adalah…. a. 1 cm s -1 b. 2 cm s -1 c. 4 cm s -1 d. 8 cm s -1 e. 12 cm s-1 Gelombang tsunami terbentuk di laut dalam dengan panjang gelombang 1 km, menjalar menuju pantai. Ketika gelombang tersebut hampir menc mencap apai ai pan panta tai, i, petu petuga gass BMG BMG menca mencata tatt kecepatan gelombangnya sebesar 72 km/jam dengan panjang gelombang 80 m. Maka kecepatan gelombang tersebut pada saat terbentuk adalah …. a. 50 m/s b. 100 m/s

Modul Kelas XII Se S emester I

7.

c. 150 m/s d. 200 m/s e. 250 m/s Simpan Simpangan gan gelo gelomba mbang ng yang yang meram merambat bat ke ke arah arah sumbu x dinyatakan oleh persamaan y = 2 sin 0,2

( − 2 0 ), x dan y dalam cm, t dalam detik. Pernyataan yang benar adalah …. 1) Frek Frekue uens nsii gelo gelomb mban ang g 2 Hz Hz 2) Panj Panjan ang g gel gelom omba bang ng 50 50 cm cm 3) Cepat Cepat ram rambat bat gelomb gelombang ang 1 m/s m/s 4) Dua titik titik yang yang berj berjara arak k 125 cm sefa sefase se Pernyataan yang benar adalah…. a. 1, 2, dan 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 e. 1, 2, 3, dan 4 8. Seutas Seutas tali tali panja panjang ng 3 m salah salah satu ujun ujungny gnya a diikat diikat dan ujung yang lain digerakan terus meneruskan sehingga membentuk gelombang stasioner. Pada tali terbebtuk 3 gelombang penuh. Bila diukur dari ujung terikat, maka perut ke tiga terletak pada jarak….. a. 1,00 m b. 1,25 m c. 1,50 m d. 2,25 m e. 2,50 m 9. Sebuah Sebuah gelom gelomban bang g meramba merambatt dinyat dinyataka akan n dalam ssatuan ssatuan SI sebagai sebagai berikut berikut y = 0,2 sin (0,2x – 20t) maka…. 1) Gelomb Gelombang ang mera meramba mbatt ke arah arah sumbu sumbu x posi positif tif 2) Y(0, 0) = 0 3) Y(0, 0) = 4 m/s 4) A(0, A(0, 0) = 10 m/s Pernyataan yang benar adalah…. a. 1, 2, dan 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 e. 1, 2, 3, dan 4 10. Persamaan Persamaan gelombang gelombang transve transversal rsal yang merambat merambat sepanjang tali yang sangat panjang adalah y = 6 sin (0,02 x + 4 t). (y dan x dalam cm dan t dalam sekon), maka : 1) Ampl Amplit itud udo o gelo gelomb mban ang g 6 cm cm 2) Panj Panjan ang g gelo gelomb mban ang g 100 100 cm 3) Frek Frekue uens nsii gelo gelomb mban ang g 2 Hz Hz 4) Perjal Perjalan an gel gelomb ombang ang ke x positif positif Pernyataan yang benar adalah…. a. 1, 2, dan 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4

[email protected]

FISIKA

d. 4 e. 1, 2, 2, 3, 3, da dan 4 11. Hubungan Hubungan antara antara cepat cepat rambat rambat bunyi dalam dalam gas dengan kecepatan rata-rata partikel gas adalah… a. Berb Berban andi ding ng luru luruss b. Berb Berban andi ding ng terb terbal alik ik c. Berb Berban andi ding ng lur lurus us kua kuadr drat atis is d. Berb Berban andi ding ng terb terbal alik ik kuad kuadra rati tiss e. Tak ada ada hub hubun unga gan n 12. Berikut Berikut ini adalah cirri-ciri cirri-ciri gelomba gelombang ng stasioner stasioner pada tali 1) Terjad Terjadii karena karena paduan paduan gelo gelomban mbang g dating dating dan dan gelombang pantul 2) Terdap Terdapat at titiktitik-tit titik ik pada pada tali tali yang tidak tidak bergetar 3) Simpan Simpangan gan tali tali tergan tergantun tung g pada posi posisi si dan waktu L 4) Jarak Jarak antara antara simpu simpull sama deng dengan an jarak jarak antar antar perut Pernyataan yang benar adalah…. a. 1, 2, dan 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 e. 1, 2, 2, 3, 3, da dan 4 13. Sebuah Sebuah gelombang gelombang stasion stasioner er dalam dawai dawai yang yang digetarkan dengan frekuensi 10 Hz sedangkan ujungnya dieratkan. Tegangan dawai 32 N dan massa per satuan panjangnya 0,02 kg/m, maka…. 1) Panj Panjan ang g gelom gelomba bang ngny nya a4m 2) Titik Titik yang yang berjara berjarak k 2 m dari dari B amplit amplitudo udonya nya paling besar 3) Titik Titik yang yang berja berjara ra 2 m dari dari B tidak tidak pern pernah ah menyimpang 4) Semua Semua titik titik sama sama ampl amplitu itudo donya nya Pernyataan yang benar adalah…. a. 1, 2, dan 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 e. 1, 2, 2, 3, 3, da dan 4


14. Gelombang y1 = A sin (kx-t) bersuper posisi dengan gelombang y2 = A sin (kx+t) amplitudo gelombang resultannya 1) berg bergan antu tung ng pada pada x 2) nila nilaii maks maksim imum umny nya a 2A 3) nila nilaii mini minimu mumn mny ya nol nol 4) berga bergant ntung ung pada pada wakt waktu u Pernyataan yang benar adalah…. a. 1, 2, dan 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 e. 1, 2, 3, dan 4 15. Seutas Seutas tali salah salah satu ujungnya ujungnya digeraka digerakan n naik turun sedangkan ujung lainnya terikat. Persamaan simpangan gelombang tali adalah y = 8 sin(0,1 )x cos (100 t – 12), y dan x dalam cm cm dan t dalam dalam sekon. Dari persamaan simpangan tersebut : 1) Panj Panjan ang g gel gelom omba bang ng = 20 cm 2) Panj Panjan ang g ta tali = 120 120 cm 3) Frek Frekue uens nsii geta getarn rnya ya = 50 Hz Hz 4) Cepat Cepat ramba rambatt gelom gelomban bangny gnya a = 1,000 1,000 cms cms -1 Yang benar adalah adalah …. a. 1, 2, 2, da dan 3 saj saja b. 1, 2, 3, dan 4 c. 1 dan 3 saja d. 2 dan 4 saja e. 4 saja

[email protected]

FISIKA

GELOMBANG BUNYI DAN CAHAYA Menerapkan Menerapkan konsep dan dan prinsip gejala gejala gelombang gelombang dalam menyelesaikan masalah 1. Mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang bunyi dan cahaya 2. Menerapkan konsep dan prinsip gelombang bunyi dan cahaya dalam teknologi


A.

BUNYI 1. Sumb umber Bunyi unyi Dawai

Pipa organ terbuka

Frekuensi bunyi yang dihasilkan:

=

+1 . 2

=

;


=

n = 0,1,2,3,… nada dasar n = 0 L = panjang dawai v = cepat rambat rambat gelombang gelombang Pada dawai

Pipa organ tertutup

+1 . 2

=

n = 0,1,2,3,… nada dasar n = 0 L = panjang pipa organ v = cepat rambat rambat bunyi bunyi di udara

v = λ . f


+1 . 4

n = 0,1,2,3,… nada dasar n = 0 L = panjang pipa organ v = cepat rambat rambat bunyi bunyi di udara

v = λ . f

v = λ . f

2. Efek fek Dopp Dopple lerr Sumber S dan pendengar P saling mendekati atau menjauh, maka

=

± ±

.

f s : frekuensi sumber f p : frekuensi terdengar v : cepat rambat bunyi di udara vs : kecepatan sumber bunyi vs bernilai (+) jika sumber (s) menjauhi pendengar (p) vp : kecepatan pendengar vp bernilai (+) jika pendegar (p) (p) menuju sumber sumber bunyi (s) 3.

Inte Intensi nsita tas s buny bunyii (I) (I)

=

I = Intensitas bunyi (watt/m 2) P = daya (watt) R = jarak ke sumber bunyi (m)

4

Jika bunyi denga frekuensi sudut bunyi : 1

=

, amplitudo amplitudo A, merambat merambat dengan laju laju v pada medium

, maka intensitas

2

Intensitas ambang pendengar : I o = 10-12 watt/m2


[email protected]

FISIKA

4.

B.

Tara Taraff int inten ensi sita tas s (TI (TI))

Caha Cahaya ya Seb Sebag agai ai Gel Gelom omba bang ng 1. Pengura Penguraian ian (Disper (Dispersi si ) Caha Cahaya ya

Seberkas cahaya cahaya polikromatik diarahkan ke prisma lalu terurai menjadi menjadi cahaya merah, jingga, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Tiap-tiap cahaya mempunyai sudut deviasi yang berbeda. Selisih antara sudut deviasi untuk cahaya ungu dan merah disebut sudut dispersi. Besar sudut dispersi adalah:

Keterangan: Φ = sudut dispersi nu = indeks bias sinar ungu nm = indeks bias sinar merah δu = deviasi sinar ungu δm =deviasi sinar merah 2.

Inte Interf rfere erens nsii Caha Cahaya ya -

Interferensi maksimum (terang) jika beda lintasan optik = genap x

-

Interferensi minimum (gelap) jika beda lintasan optik = ganjil x a.

Interf Interferen erensi si pada pada celah celah ganda ganda (Young (Young))

-

Terang

-

Gelap

= k

(k = 0,1,2 …)

= (2k (2k – 1)

(k = 0,1,2, …)

D = jarak kedua celah

b.

Interf Interferen erensi si pada pada lapi lapisan san tipis tipis


[email protected]

FISIKA

Interfer ensi maksimum (terang) Interferensi minimum (gelap) 3.

2nd cos r = (k (k - )

2nd cos r = k

k = 1,2,3, …

k = 0, 1,2, …

Lentur Lenturan an (difra (difraksi ksi)) cah cahaya aya

a.

Difr Difrak aksi si Pada Pada Cel Celah ah Tun Tungg ggal al terang : gelap :

b.

= (k + ) = k

k = 0,1,2,3… k = 1,2,3, …

Inte Interf rfer eren ensi si pada pada kisi kisi

d sin θ = k terjadi terang d = tetapan kisi (jarak antar goresan)


d=

[email protected]

FISIKA

N = jumlah goresan persatuan panjang 4.

Pengkut Pengkutuba uban n (Pola (Polaris risasi asi)) Cahay Cahaya a Polarisasi dapat terjadi karena a. Pemantulan b. Pembiasan c. Abso Absorb rbsi si sele selekt ktif if d. Hamburan (a) Polarisasi Polarisasi karena karena Pemantula Pemantulan n dan Pembiasa Pembiasan n

sin = sin sin i p/sin (90-i p) = sin i p/cos i p tan i p p = tan (b) Polarisasi Polarisasi karena karena Absorbsi Absorbsi Selekti Selektif f Biasanya terjadi pada bahan-bahan tertentu seperti polaroid, kaca rayban dan tourmalin yang dapat meneruskan sinar polarisasi tertentu sedang sinar biasa lainnya diserap. Intensitas sinar yang melewati polaroid adalah:

= Dengan = Intensitas cahaya datang = sudut antara sumbu polarisator dengan arah getar gelombang tak terpolarisasi Intensitas cahaya yang melalui analisastor adalah:

1 = 2 (c) Polarisasi Polarisasi karena karena hamburan hamburan (pemutara (pemutaran n bidang bidang getar) getar) Biasanya menggunakan zat optik aktif seperti larutan gula karena adapat memutar bidang getar sejauh sudut (d) Polarisasi Polarisasi karena karena bias bias kembar kembar Sinar alami yang dilewatkan zat anisotropik akan dibias kembarkan menjadi sinar biasa (mengikuti hukum Snellius) dan sinar luar biasa (tak mengikuti hukum Snellius) yang masing-masing terpolarisasi saling tegak lurus.

SOAL LATIHAN


[email protected]

FISIKA

1.

2.

3.

4.

5.

Dawai Dawai pian piano o yang yang panj panjang angnya nya 80 cm dan massanya 16 gram ditegangkan 800 N, maka nada atas ke satu yang dihasilkan adalah…. a. 125 Hz b. 150 Hz c. 300 Hz d. 250 Hz e. 375 Hz Sebuah Sebuah dawa dawaii panjang panjangnya nya 90 90 cm berget bergetar ar denga dengan n nada atas pertama berfrekuensi 300 Hz, maka : (1) cepat rambat gelombang gelombang di dawai dawai 270 m/s (2) frekuensi nada atas atas ke dua dawai dawai 600 Hz (3) frekuensi nada dasar dasar dawai 150 Hz (4) panjang gelombang gelombang di dawai 45 cm Pernyataan yang benar adalah…. a. 1, 2, dan 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 e. 1, 2, 2, 3, 3, da dan 4 Frekuensi bunyi dari suatu sumber bunyi oleh seorang pendengar akan terdengar : (1) bertambah bertambah jika jika sumber sumber dan pendengar pendengar bergerak bergerak searah dengan pendengar di depan dan kelajuan sumber lebih besar daripada kelajuan pendengar (2) bertambah bertambah jika jika sumber sumber diam diam dan pendengar pendengar mendekati sumber (3) berkurang berkurang jika jika pendengar pendengar diam dan sumber sumber bunyi menjauhi pendengar (4) tetap jika sumber sumber bunyi bunyi dan penden pendengar gar diam diam tetapi medium bergerak relatif menuju pendengar Pernyataan yang benar adalah…. a. 1, 2, dan 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 e. 1, 2, 2, 3, 3, da dan 4 Pada Pada suatu suatu hari hari ketika ketika laju laju rambat rambat buny bunyii sebesar sebesar 345 m/s, frekuensi dasar suatu pipa organa yang tertutup salah satu ujungnya adalah 220 Hz. Jika nada atas kedua pipa organa tertutup ini panjang gelombangnya sama dengan nada atas ketiga suatu pipa organa yang terbuka kedua ujungnya, maka panjang pipa organa terbuka itu adalah…. a. 37 cm b. 43 cm c. 63 cm d. 75 cm e. 87 cm Sebuah Sebuah pipa pipa organ organa a terbu terbuka ka ketik ketika a ditiup ditiup menghasilkan frekuensi nada atas ke 2 sebesar 600 Hz. Maka frekuensi pada dasar pipa organa tersebut jika pada salah satu ujungnya ditutup adalah ….


a. 200 Hz d. 120 Hz b. 180 Hz e. 100 Hz c. 150 Hz 6. Nada Nada atas atas pertam pertama a pipa pipa organ organa a terbuk terbuka a yang yang panja ngnya 40 cm beresonansi dengan pipa organa tertutup. Jika pada saat beresonansi jumlah simpul pada kedua pipa sama, maka panjang pipa organa tertutup (dalam cm) adalah a. 20 b. 30 c. 40 d. 50 e. 60 7. Suatu Suatu sumbe sumberr bunyi bunyi 1 kHz berg bergera erak k langsu langsung ng ke arah seorang pendengar yang rehat dengan kelajuan 0,9 kali kelajuan bunyi. Frekuensi yang diterimanya dalam kHz adalah.... a. 10,0 b. 1,9 c. 1,1 d. 0,5 e. 0,1 8. See Seekor kor kelel kelelawa awarr sedang sedang terba terbang ng mende mendekat katii sebuah dinding sambil memancarkan pulsa ultrasonic dengan frekuensi 34 Hz dan panjang gelombang 1 cm. jika dia menangkap gelombang pantul yang frekuensinya 38,25 kHz, maka kelajuan terbang kelelawar tersebut adalah…. a. 14 m/s b. 16 m/s c. 18 m/s d. 20 m/s e. 22 m/s 9. Mobil Mobil A mende mendekat katii pengam pengamat at p (dia (diam) m) denga dengan n kecepatan 30 m/s sambil membunyikan sirine berfrekuensi 504 Hz. Saat itu juga mobil B mendekati p dari arah yang berlawanan dengan A, pada kecepatan 20 m/s sambil membunyikan sirine berfrekuensi 518 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara saat itu 300 m/s maka frekuensi layangan yang di dengar P adalah …. a. 14 Hz d. 5 Hz b. 10 Hz e. 4 Hz c. 7 Hz 10. Seorang Seorang penonton penonton pada pada lomba balap balap mobil mobil mendengar bunyi (deru mobil) yang berbeda, ketika mobil mobil mendekat mendekat dan dan menjauh. menjauh. RataRata- rata mobil balap mengeluarkan bunyi 800 Hz. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m.s -1 dan kecepatan mobil 20 m.s -1, maka frekuensi yang di d engar saat mobil mendekat adalah.... a. 805 Hz b. 810 Hz c. 815 Hz

[email protected]

FISIKA

d. 850 Hz e. 875 Hz 11. Anda sedang sedang bergerak bergerak mendeka mendekati ti sebuah sebuah sumber bunyi S tidak bergerak yang berada jauh di depan Anda dan sedang memancarkan bunyi berfrekuensi tertentu f o ke segala arah. Agak jauh dibelakang Anda terdapat sebuah dinding pemantul D. bunyi yang anda dengar langsung dari S dengan frekuensi f s dan yang berasal dari pantulan di D dengan frekuensi f d sewaktu berinteraksi di telinga anda … a. Tak akan akan menim menimbul bulkan kan layang layangan an karen karena a f s = f d > f o b. Tak akan akan menim menimbul bulkan kan layang layangan an karen karena a f s = f d ≠ f o c. Akan Akan menim menimbul bulkan kan layang layangan an dan dan memen memenuhi uhi f s > f d = f o d. Akan Akan menimb menimbulk ulkan an layan layangan gan dan dan memen memenuhi uhi f s > f o > f d e. Akan Akan menimb menimbulk ulkan an layan layangan gan dan dan memen memenuhi uhi f s > f d > f o 12. Titik A dan B masing-mas masing-masing ing berada berada jarak 4 m dan 9 m dari sebuah sumber bunyi. Jika I A dan I B masing-masing adalah intensitas bunyi di titik A dan di titik B, maka I A : IB adalah …. a. 3 : 2 d. 16 : 81 b. 4 : 9 e. 81 : 16 c. 9 : 4 13. Perhatikan Perhatikan gambar gambar di di bawah bawah

A dan B merupakan sumber bunyi yang memancarkan ke segala arah. Energi bunyi yang dipancarkan oleh A dan B masing-masing 1,2 W dan 0,3 W. agar intensitas bunyi yang diterima C dari A dan B sama besarnya maka C terletak

a. b. c. d. e.

. . . .

Dari A 10 m 9m 8m 7m 1m

Dari B 2m 3m 4m 5m 11 m

14. Sumber bunyi titik titik dengan dengan daya daya 12,56 12,56 watt memancarkan gelombang bunyi yang berupa gelombang sferis (bola). Intensitas ambang pendengaran sama dengan 10 -12 watt/m2. Taraf intensitas bunyi yang didengar oleh pendengar yang berjarak 100 m dari sumber adalah …. a. 20 dB d. 80 dB b. 40 dB e. 92 dB


c. 60 dB 15. Taraf Taraf Intensitas Intensitas bunyi sebuah sebuah mesin rata-ra rata-rata ta 50 dB. Apabila 100 mesin dihidupkan bersama maka taraf intensitasnya a. 20 dB b. 50 dB c. 70 dB d. 75 dB e. 150 dB 16. Sebuah Sebuah sumber mengeluar mengeluarkan kan bunyi dengan dengan -5 2 intensitas 10 watt/m . Jika intensitas ambang bernilai 10-12 watt/m2, tentukan taraf intensitas bunyi tersebut adalah… a. 50 dB b. 70 dB c. 90 dB d. 110 dB e. 140 dB dB 17. Jika sinar sinar putih melewati melewati prisma, prisma, maka deviasi deviasi sinar ungu lebih besar daripada deviasi sinar biru. Hal ini disebabkan karena …. a. Indeks Indeks bias bias ungu ungu lebih lebih keci kecill daripa daripada da indek indekss bias biru b. Indeks Indeks bias bias ungu ungu sama sama deng dengan an indek indekss bias bias biru c. Kecepa Kecepatan tan caha cahaya ya ungu ungu lebi lebih h besar besar dari dari pada pada kecepatan cahaya bias biru d. Frekue Frekuensi nsi ungu ungu lebih lebih kecil kecil daripa daripada da freku frekuensi ensi bias biru e. Indeks Indeks bias bias ungu ungu lebi lebih h besar besar darip daripada ada indeks indeks bias biru 18. Seberkas Seberkas sinar matahari matahari yang yang jatuh jatuh tegak lurus pada salah satu sisi prisma segitiga yang terbuat dari kaca, akan mengalami dispersi warna hanya pada sisi kedua SEBAB Jika gelombang komponen sinar matahari memasuki kaca, kecepatan dan panjang gelombangnya berubah sedangkan frekuensi masing-masing gelombang tetap 19. Salah satu satu pasangan pasangan warna komplemen komplementer ter adalah adalah … a. Mera Merah h den denga gan n hij hijau au b. Biru Biru deng dengan an mage magent nta a c. Biru Biru deng dengan an kuni kuning ng d. Kuni Kuning ng deng dengan an sian sian e. Mera Merah h deng dengan an mag magen enta ta 20. Suatu cahaya cahaya meneran menerangi gi celah ganda ganda yang yang memiliki jarak antar celah 0,10 cm sedemikian hingga terbentuk pola gelap-terang pada layar yang berjarak 60 cm. Ketika pemisahan antar pola terang adalah 0,048 cm, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan tersebut adalah (dalam nm)

[email protected]

FISIKA

a. 200 b. 300 c. 400 d. 600 e. 800 21. Sebuah Sebuah kisi yang yang memiliki memiliki 3000 3000 garis tiap cm digunakan untuk menentukan panjang gelombang cahaya. Sudut antara garis pusat dan garis pada orde I adalah 8 0 (sin 80=0,140). Dari hasil di atas panjang gelombang cahaya itu adalah a. 2,70x10-8 m b. 3,70x10-7 m c. 3,70x10-6 m d. 4,63x10-8 m e. 4,67x10-7 m 22. Cahaya Cahaya tak terpolarisasi terpolarisasi dapat dapat menjadi menjadi terpolarisasi terpolarisasi melalui pemantulan pada bahan optis. Pada gejala tersebut dapat diterangkan hal-hal sebagai berikut …. 1) Jumlah Jumlah sudut sudut data datang ng dan dan sudut sudut bias bias 90o 2) Cah Cahaya aya terpol terpolari arisas sasii sempurna sempurna hanya hanya terdir terdirii atas satu arah getaran 3) Sudut Sudut datan datang g diten ditentuk tukan an oleh oleh indeks indeks bias bias bahan optik 4) Sudut Sudut datan datang g merup merupaka akan n sudut sudut kritis kritis Pernyataan yang benar adalah…. a. 1, 2, dan 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 e. 1, 2, 2, 3, 3, da dan 4


23. Sudut kritis cahaya cahaya suatu zat zat adalah adalah 37o (sin 37o = 0,6) maka sudut terpolarisasi untuk zat tersebut …. a. 41o d. 70o o b. 50 e. 82o o c. 59 24. Jarak lampu lampu sebuah sebuah mobil mobil 122 cm. cm. panjang panjang gelombang rata-rata cahaya yang dipancarkan kedua lampu mobil itu 500 nm. Jika nyala kedua lampu itu diamati oleh seseorang yang diameter pupil matanya 2 mm, maka jarak maksimum mobil dengan orang tersebut supaya nyala kedua lampu masih tampak terpisah adalah …. a. 250 m d. 4000 m b. 400 m e. 5000 m c. 2500 m 25. Suatu layar layar monitor monitor komputer komputer diranca dirancang ng sedemikian rupa sehingga pemakai dengan jarak lihat 120 cm dapat melihat tampilan gambar dengan pada monitor dengan kualitas gambar yang bagus. Jika diameter pupil mata 2 mm, indeks bias mata 1,33 dan panjang gelombang cahaya tampak 6000 Ǻ. maka jarak antar titik-titik penyusun gambar haruslah …. a. 0,20 mm d. 0,45 mm b. 0,27 mm e. 0,50 mm c. 0,33 mm

[email protected]

FISIKA

LISTRIK STATIS Menerapkan konsep kelistrika Menerapkan kelistrikan n dan kemagnetan kemagnetan dalam dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi 1. Memformulasikan gaya listrik, kuat medan listr ik, fluks, potensial listrik, energi potensial listrik serta penerapannya pada keping sejajar


A.

Listrik Statis Gaya Listrik (Coulumb)

F = k Arah : Muatan sejenis tolak-menolak, muatan berlainan jenis tarik-menarik

Medan Listrik

Potensial Listrik

Daerah yang jika ditempati muatan listrik, muatan tersebut akan mengalami gaya listrik.

Merupakan besaran skalar.

E=

Potensial oleh beberapa muatan adalah jumlah aljabar potensial oleh masing-masing muatan.

E = k

+

V = k

-

Ep = - k Usaha luar untuk Usaha luar untuk memindahkan muatan q dari A ke B W = Δ Ep W = q . ΔV

k=

Q = muatan listrik (Coulomb)

= 8,85 x 10 -12 C2 /Nm2 K = 9 x 10 9 Nm2 /C2

r = jarak (meter)

o

E nergi Potensial Usaha Luar Merupakan besaran skalar. Ep = q . V

B. Fluk Fluks s Lis Listr trik ik Fluks Listrik didefinisikan sebagai perkalian medan listrik (E) dengan luasan yang dilaluinya (A):

Φ=EA

dengan: Φ = fluks listrik (N m 2 /C) E = medan listrik A = luasan (m2 )


[email protected]

FISIKA

karena medan listrik ini berbanding lurus dengan jumlah garis gaya per luas s atuan, maka fluks ini akan berbanding lurus dengan jumlah garis gaya medan yang melewati luasan tersebut. sehing seh ingga ga : Φ = E .n A = E A cos θ = En A

dengan: En = E . n adalah komponen dari vektor medan listrik yang tidak tegak lurus, atau normal terhadap permukaan tersebut. C.

Kapasitor 1. Kapa Kapasit sitor or Kep Kepin ing g Sejaj Sejajar ar :

a.

b.

c.

Kapa Kapasi sita tass K Kap apas asit itor or (C) (C) C = kapasitas (Farad) K = tetapan dielektrik medium C= -12 2 C /Nm2 o = permivitas ruang hampa = 8,85 x 10 A = luas keping (m2) d = jarak antar keping (cm) Muat Muatan an yang yang ters tersimp impan an (Q) (Q) V = beda potensial (volt) Q = C.V Q = muatan yang tersimpan (Coulomb) Ener Energi gi yan yang g ter tersi simp mpan an

W=

C.V2

W = usaha (joule)

2. Rangkaian Kapasitor : a. Ran Rangkai gkaian an Ser Seri

Beda potensial V = V 1 + V2 Muatan yang tersimpan Q 1 = Q2 = Qs


b.

Rang Rangka kaia ian n par paral alel el

Beda potensial : V = V1 = V2 Muatan yang tersimpan Q = Q2 + Q1

[email protected]

FISIKA

SOAL LATIHAN UAN 2004 1. Pada titik-titik titik-titik sudut dari sebuah sebuah segitiga segitiga sama sisi ditempatkan muatan-muatan listrik sebesar Q 1 = +1 µC, Q 2 = +2 µC, dan Q 3 = 3 µC, panjang sisisisi segitiga tersebut 30 cm. besarnya gaya yang bekerja pada muatan pertama adalah …. a. 0,26 N d. 0,50 b. 0,30 N e. 0,62 N c. 0,45 N 2. Pada Pada titik titik sudu sudutt A, B, B, C dan dan D sebua sebuah h bujur bujur sangkar ABCD dengan panjang a, berturut-turut ditempatkan muatan +q, -q, -q, -q. muatan +q mengalami resultan gaya dari muatan lain sebesar ( a.

√ 2

b.

2 + √ 2

c.

√ 2

e.

√

+

Perh Perhat atika ikan n gamb gambar ar d dii bawa bawah h! 





A

P

B

Muatan listrik di A, B dan P berturut-turut 36 µC, 100 µC dan 10 µC. jarak A dan B = 16 cm. resultan gaya coulomb di p = 0, maka jarak AP adalah …. a. 3,6 cm d. 8,0 cm b. 4,2 cm e. 12,0 cm c. 6,0 cm Tiga Tiga muat muatan an lis listr trik ik tit titik ik q1, q 2, dan q3 yang identik secara berurutan diletakkan pada titik pojok suatu bujur sangkar. Jika F 12 adalah sebesar gaya antara q1 dan q2 serta F13 adalah besar gaya antara q 1 dan q3, maka F12 /F13 adalah …. a. b. c.

2 21/2

q1 5.



q2 2 cm



d.

( )1/2

e.

1

P 1 cm



Pada gambar di atas q 1 = + 9 µC, q 2 = -1 µC. Bila konstanta k = 9 x 10 9 Nm2C-2 maka besar dan arah kuat medan listrik di P adalah …. a. 9 x 107 N/C menuju q1 b. 9 x 107 N/C menuju q2 c. 1,8 x 107 N/C menuju q1 d. 1,8 x 107 N/C menuju q2


e. 0 Dua buah buah parti partikel kel A dan dan B masi masingng-mas masing ing bermuatan bermuatan listrik listrik +20 C dan +45 µC µC terpisah terpisah dengan jarak 15 cm. Jika C adalah titik yang terletak diantara A dan B sedemikian sehingga kuat medan di C sama dengan nol, maka letak C dari A (dalam cm) adalah …. a. 2 d. 6 b. 3 e. 9 c. 4 Pada setiap setiap titik titik sudut sebuah sebuah segitig segitiga a sama sama sisi sisi dengan sisi 2√ 3 terdapat muatan positif q. kuat medan dan potensial listrik di pusat segitiga ini, dengan k sebagai tetapan, berturut-turut adalah ….

√

16 cm

4.

7.

) x, maka x adalah ….

d.

3.

6.

a.

kq dan dan 0

b.

kq dan dan

kq

c.

kq dan dan

kq

d.

0 dan kq

e.

0 dan kq

8.

Potens Potensial ial di di suatu suatu titik titik yang yang berj berjarak arak r dari muatan q adalah 600 volt. Intensitas medan di titik tersebut 100 N.C. Jika nilai k=9.109 Nm2 /C2, maka besar muatan q adalah.. a. 2,25 x 10-9 C b. 4,4 x 10-8 C c. 7 x 10-8 C d. 10-7 C e. 1,5 x 10-9 C 9. Ketika Ketika muata muatan n negati negatiff bergera bergerak k searah searah dengan dengan medan listrik, maka medan tersebut melakukan usaha negatif terhadap muatan dan energi potensialnya naik SEBAB Jika muatan negatif bergerak berlawanan arah medan listrik, maka medan listrik tersebut melakukan usaha positif dan energi potensial turun 10. Sebuah Sebuah bola logam logam yang berjari-ja berjari-jari ri 20 cm diberi muatan hingga potensialnya 200 volt, maka potensial di suatu titik yang berada 10 cm dari pusat bola adalah …. a. 50 volt d. 200 volt b. 100 volt e. 400 volt c. 150 volt 11. Untuk memindah memindahkan kan muatan muatan positif yang besarny besarnya a 10 C dari suatu titik yang potensialnya 10 volt ke suatu titik lain dengan potensial 60 volt, diperlukan usaha sebesar…. a. 500 500 volt volt ampe ampere re b. 500 joule c. 100 jo joule

[email protected]

FISIKA

d. 600 joule e. 5 joule 12. Dua keping keping penghantar penghantar seluas seluas 1 m2 diletakkan sejajar satu sama lain pada jarak 20 cm. Penghantar yang satu diberi potensial +40 volt dan penghantar yang lain -40 volt. Besar gaya yang dialami sebuah muatan q = 2 x 10 -2 C yang berada diantara kedua bidang tersebut adalah …. a. 0 d. 8 b. 2 e. 16 c. 3 13. Sebuah Sebuah elektron elektron dengan dengan massa massa 9,11 9,11 x 10-31 kg dan muatan listrik -1,6 x 10 -19 C, lepas dari katoda menuju ke anoda yang jaraknya 2 cm. jika kecepatan awal elektron 0 dan beda potensial antara anoda dan katoda 200 V, maka elektron akan sampai di anoda dengan kecepatan …. a. 2,3 x 105 m/s b. 8,4 x 106 m/s c. 2,3 x 107 m/s d. 3 x 107 m/s e. 2,4 x 108 m/s 14. Bola yang yang bermassa bermassa 1 g dan bermuat bermuatan an 10-6 C, dilepaskan pada ketinggian 20 m di atas permukaan bumi dalam medan listrik seragam E = 3 x 104 N/C yang berarah ke atas. Anggaplah percepatan gravitasi 10 m/s 2. Setelah bergerak sejauh 10 meter dari keadaan diam, bola tersebut akan bergerak dengan kecepatan …. a. 10 m/s m/s arah arahny nya a ke bawa bawah h b. 20 m/s m/s arah arahny nya a ke bawa bawah h c. 10 m/s m/s ara arahn hnya ya ke atas tas d. 20 m/s m/s ara arahn hnya ya ke ata atass e. 30 m/s m/s ar arahny ahnya a ke ke atas atas 15. Diantara Diantara faktor-fakt faktor-faktor or yang mempeng mempengaruhi aruhi kapasitas suatu kapasitor keping sejajar ialah …. a. Banyak Banyaknya nya muat muatan an dan dan beda beda poten potensia siall antar antar keping b. Jarak Jarak antar antara a keping keping dan dan zat zat dielekt dielektrik rik c. Luas Luas kepi keping, ng, dan beda beda potens potensial ial antar antar keping keping d. Jarak Jarak antark antarkepi eping ng dan dan beda beda poten potensia siall antar antar keping e. Banyak Banyaknya nya muatan muatan dan luas luas kepi keping ng 16. Sebuah Sebuah kapasitor kapasitor terbentuk terbentuk dari dari dua lempeng lempeng aluminium yang luas permukaanya masing-masing 1 m2, dipisahkan oleh selembar kertas parafin tebalnya 0,1 mm dan konstanta dielektriknya 2. Jika = 9 x 10 -12 C2N-1m-2, maka kapasitor ini adalah …. a. 0,35 µF b. 0,25 µF c. 0,18 µF


17.

18.

19.

20.

d. 0,10 µF e. 0,05 µF Kapasitor Kapasitor keping keping sejajar sejajar yang yang tebalnya tebalnya d mempunyai kapasitansi Co. ke dalam kapasitor ini dimasukkan dua buah dielektrik yang masingmasing tebalnya d/2 dengan konstanta dielektrik k 1 dan k 2, sehingga kapasitasnya menjadi … a. K 1k 2Co/(k 1+k 2) b. 2k1 k 2Co/(k 1+k 2) c. 4k1k 2Co/(k 1+k 2) d. K 1k 2Co/2(k 1+k 2) e. K1k2 K1k2Co Co/4 /4(k (k1+ 1+k2 k2)) Sebuah Sebuah kapasitor kapasitor mempunyai mempunyai kapasitas kapasitas sebesar sebesar 5 µF bila diantara keping-kepingnya dan 30 µF bila diantara keping-kepingnya ditempatkan lembaran porselin. Konstanta dielektrik porselin sama dengan …. a. 0,17 d. 35 b. 6 e. 150 c. 25 Untuk menyimpa menyimpan n muatan sebesar sebesar 1C digunaka digunakan n kapasitor yang berkapasitas 2,5 µF yang dihubungkan paralel pada beda potensial 200 V. Jumlah kapasitor yang diperlukan adalah …. a. 80 b. 2 . 103 c. 2,5 . 103 d. 4 . 103 e. 4 . 108 Tiga Tiga buah buah kapasi kapasitor tor C1, C2 dan C3 dengan kapasitas masing-masing 2 µF, 3 µF, dan 6 µF disusun seri, kemudian dihubungkan ke sumber tegangan 6 volt. Besar muatan yang tersimpan pada kapasitor C2 adalah … a. 66 µF b. 18 µF c. 6 µF d. 1,8 µF e. 0,6 µF

[email protected]

FISIKA

MEDAN MAGNET, INDUKSI ELEKTROMAGNET DAN ARUS BOLAK BALIK Menerapkan konsep kelistrika Menerapkan kelistrikan n dan kemagnetan kemagnetan dalam dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi 1. Menerapkan induksi magnetik dan gaya magnetik pada beberapa produk teknologi 2. Mem Memfor formula mulasik sikan an konsep konsep indu induksi ksi Farada Faraday y dan arus arus bolak-balik serta penerapannya


A.

Medan Magnet Induksi magnetik (kuat magnetik (kuat medan magnet) disuatu titik adalah kerapatan garis gaya (fluks) magnet dititik tersebut. Φ = fluks magnet (Weber) B= A = luas bidang yang yang dilingkupi (m2) B = Induksi magnet Weber . m-2 (tesia) Arah induksi magnetik oleh listrik dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan

1.

Induksi magnetik magnetik oleh kawat kawat lurus lurus berarus berarus listrik listrik a. Kawa Kawatt luru luruss sang sangat at pan panja jang ng

Bp =

b.

µo = permeabilitas ruang hampa µo = 4 x 1010-7 7 wb/ wb/A Am Bp = induksi magnet di P(wb. m -2) I = kuat arus arus listrik (Amper (Ampere e) A = Jarak (meter)

Kawat Kawat lurus lurus denga dengan n panja panjang ng tert tertent entu u

Bp =


(cos

+ cos )

[email protected]

FISIKA

2.

Induksi Induksi magne magnetik tik oleh oleh kawat kawat melingk melingkar ar berarus berarus a. di pusa pusatt kaw kawat at melin melingk gkar ar P Bp a = jari - jari kawat kawat melingkar melingkar

Bp = r

b.

Di luar luar lingkar lingkaran, an, pada pada sumbu sumbunya nya Bp =

a 3.

0 Bo

Induksi Induksi magnet magnetik ik oleh oleh sole solenoi noida da beraru berarus s

a.

Dipu Dipusa satt sumb sumbu u kump kumpara aran n Bp =

b.

N = jumlah lilitan l = panjang soelnoida

Sala Salah h sat satu u uju ujung ngny nya a Bp =

4.

Peng Pengar aruh uh Medan Medan Magn Magnet et (1) Terhad Terhadap ap Magnet Magnet Perman Permanen en Kutub Utara magnet ditolak, kutub selatan ditarik F L (2) Terhadap Terhadap Muatan Muatan Listrik Listrik Berger Bergerak ak Mengalami gaya Lorenz

B

FL = q v B Sin v

(3) Terhadap Terhadap Muatan Muatan Listrik Listrik Berarus Berarus Mengalami gaya Lorenz

FL

B

FL = I L B Sin I 



Arah gaya Lorenz untuk q positif atau dapat ditentukan dengan tangan kiri. Untuk q negative, dibalik

(4) Terhadap Terhadap kumparan kumparan berarus berarus Kumparan tipis seluas A terdiri N lilitan berarus I terletak dalam medan magnet homogen B. Jika bidang kumparan membentuk sudut θ terhadap B, akan timbul momen kopoel:


[email protected]

FISIKA

(5) Intera Interaksi ksi Kawat Kawat Sejaj Sejajar ar Kawat sangat panjang - Arusnya searah : tarik menarik menarik Arusnya berlawanan : tolak menolak Gaya tolak/tarik persatuan panjang I1

I2 F

=

F a

(6) Lintasan Lintasan muatan muatan listrik dalam dalam medan medan magnet magnet homogen homogen Jika v // B (v: kecepatan partikel): gerak lurus Jika v B: lintasan melingkar FS = FL

Periode putar

B. Imba Imbas s Elekt Elektrom romag agne nett 1.

Gaya gerak gerak listrik listrik (GGL) induksi induksi pada pada kumparan kumparan melingkupi melingkupi Fluks berubah berubah Gambar GGL Induksi (ε)

Ε=-N

Kuat arusinduksi :

i=

2.

I = Kuat arus I nduksi (ampere) ε = GGL Induksi (volt) R = hambatan (ohm)

GGL pada pada peng penghan hantar tar memo memoton tong g fluks fluks magne magnett : Ε = - Blv sin sin

l =

panjang panjang kawat konduktor TU (m) v = kecepatan (ms-1) = sudut antara kecepatan (v) dengan medan magnet (B)


[email protected]

FISIKA

3.

GGL induks induksii pada pada kumpar kumparan an beraru beraruss

Ε=-L

L = induksitansi diri (Henry) 

Induktansi diri kumparan (induktor) : = permeabilitas inti (teras) kumparan N = jumlah jumlah lilitan lilitan L= A = luas penampang kumparan (m 2) l = panjang kumparan

L=N 

Energi yang tersimpan pada induktor (W = Joule):

W= 4.

Li2

Generator GGL Induksi yang dihasilkan : ε = NBA ω sin Dimana: ε = GGL Induksi (volt) N = Jumlah lilitan kumparan B = Induksi magnetik (Tesla) A = Luas penampang penampang kumparan (m 2) ω = kecepatan sudut (rad/s) = ωt

5.

Tran Transf sfor orma mato torr (Tra (Trafo) fo) Jika pada kumparan primer mengalir arus yang berubah-ubah, maka fluks magnet yang terjadi juga berubah, sehingga pada kumparan kumparan sekunder timbul tegangan tegangan (GGL induksi)



Efisiensi trafo () 

=

x


Ps = daya sekunder (watt) Pp = daya primer (watt) Np = jumlah lilitan primer Ns = jumlah lilitan sekunder

[email protected]

FISIKA



Untuk trafo ideal  = 100 %

=

=

Vp = tegangan primer (volt) Vs = tegangan sekunder (volt)

C. Arus Arus Bola Bolak k Bal Balik ik 1. Sumb Sumber er Teg Tegan anga gan n AC AC  

-



im =

, persamaan arus AC



Ө = beda fase arus dan tegangan

i = im sin (ωt ±

Nilai efektif : nilai AC yang setara dengan DC yang menimbulkan kalor pada waktu dan pada hambatan yang sama (biasa di tunjukkan oleh alat ukur listrik).

Vef = -

V = Vm sin ωt Persamaan tegangan AC : Beban pada rangkaian AC dinyatakan dalam Z (impedansi)

Ief =

dan

Daya

P = Vef Ief cos

P = daya yang diserap beban Z (w att) Cos Ө = factor daya

Cos Ө = 2. Sifa Sifatt Komp Kompon onen en : R, R, L, L, C : Hambatan (R)

Induktor (L)

Kapasitor (C)

Hambatan (R)

Reaktansi induktif (X L) ; XL = ω L

Reaktansi kapasitif X C ; Xc =

i=

i=

i=

sudut fase Ө = 0 arus dan tegangan tegangan sefase sefase fasor :

sudut fase Ө = 90o arus lebih lambat dari pada tegangan sebesar 90 o = ( ) fasor :

v I

sudut fase Ө = 90o arus lebih cepat dari pada tegangan tegangan sebes sebesar ar 90o 90o ( ) fasor :

i

v i


v

[email protected]

FISIKA

3.

Rang Rangka kaia ian n ser serii RLC RLC :

impedansi (hambatan rangkaian):

Z=

Kuat arus rangkaian: = Beda potensial : VR = i . R VL = i . X L

V=

2

Vc = i . Xc Jika XL > Xc arus tertinggal sebesar θ Jika XL < Xc arus mendahului sebesar θ Resonansi Resonansi terjadi jika : XL =  

4.

Frekuensi resonansi :

f R R =


[email protected]

FISIKA

SOAL LATIHAN 1. Dua kawa kawatt pengha penghanta ntarr yang yang sejajar sejajar dan dan sangat sangat panjang berarus listrik terpisah sejauh 20 cm. bila kawat pertama dialiri arus 3 A dan kawat kedua di aliri arus i dengan arah arus yang sama dan kedua kawat berarus menghasilkan induksi megnetik di titik P yang berada tepat di tengah kedua kawat sebesar 4 x 10 -6 Tesla. Maka nilai I dalam ampere adalah …. d. 2 a. e. 4 b. 2.

3.

4.

5.

6.

c. 1 Kawat

lingkaran dengan jari-jari 3 meter dialiri

arus 6 Ampere. Maka besar induksi magnet pada pusat lingkaran (P) adalah (dalam tesla) …. a. x 10-5 b. x 10-7 c. 4 x 10-5 d. 4 x 10-7 e. 7 x 10-7 Kawat Kawat lurus lurus panjan panjang g dan kawat kawat melin melingka gkarr dialiri dialiri arus sama besar 4A. keduanya didekatkan tanpa bersentuhan seperti gambar dibawah. Jari-jari lingkaran 4 cm. besar induksi magnet total yang timbul dipusat lingkaran (titik P) adalah …. a. 3,14 x 10-5 tesla b. 4,14 x 10-5 tesla c. 4,28 x 10-5 tesla  P d. 5,28 x 10-5 tesla e. 8,28 x 10-5 tesla Sebuah Sebuah soel soelnoi noida da yang yang panja panjang ng 40 cm mempun mempunyai yai 1.000 lilitan dan dialiri arus 5 A. bila o = 4 10-7 Wb A -1m-1, maka besar induksi magnetic pada salah satu ujungnya adalah …. a. 2,5 x 10-3 Wb m-2 b. 2,57 x 10-3 Wb m-2 c. 5 x 10-3 Wb m -2 d. 5 x 10-3 Wb m-2 e. x 10-2 Wb m-2 Sebuah Sebuah kawa kawatt panja panjangn ngnya ya 20 cm cm berada berada tega tegak k lurus di dalam medan magnetik. Jika rapat fluks magnetiknya 0,1 tesla dan arus mengalir di dalam kawat itu 30 A, maka gaya yang dialami kawat itu adalah …. a. 6,7 x 10-4 N b. 1,7 x 10-4 N c. 6 x 10-1 N d. 15 N e. 60 N Sebuah Sebuah antip antiprot roton on berger bergerak ak vertica verticall ke atas ketik ketika a memasuki medan magnet homogen yang mengarah ke utara. Gaya magnet pada saat itu mengarah ke ….


a. Timur b. Barat c. Utara d. Selatan e. Atas 7. Dua Dua buah buah par parti tike kell massa massany nya a m1 : m2 = 2 : 1 dan q1 : q2 = 2 : 1. Kedua partikel bergerak melingkar dalam bidang yang tegak lurus medan magnet homogen. Bila besar momentum kedua partikel sama, maka perbandingan jari-jari orbit partikelpartikel itu r1 : r2 adalah …. a. 4 : 1 b. 2 : 1 c. 1 : 1 d. 1 : 2 e. 1 : 4 8. Sebu Sebuah ah elek elektr tron on berm bermua uata tan n 1,6 1,6 x 10 10-19C dan -31 bermassa 9,1 x 10 kg memasuki medan magnet 10-4 T dalam arah tegak lurus sehingga bergerak melingkar. Maka periode putarnyabadalah… a. 3,6 x 10-7 s b. 3,6 x 10-6 s c. 3,6 x 10-5 s d. 3,6 x 10-4 s e. 3,6 x 10-3 s 9. Dua kawa kawatt berarus berarus list listrik rik seja sejajar jar arah arah arusny arusnya a berlawanan masing-masing 1 A dan 3 A ( o = 4 x 10-7 Nm/A). jika panjang kedua kawat masingmasing sama dengan 1 m dan jarak antara dua kawat 150 cm, maka besar gaya tiap satuan panjang yang dialami kawat berarus 1 A adalah… a. 7 x 10-7 N b. 6 x 10-7 N c. 4 x 10-7 N d. 2 x 10-7 N e. 1 x 10-7 N 10. Kawat Kawat PQ sepanjang sepanjang 50 cm digerakka digerakkan n ke kanan dengan kecepatan tetap dalam suatu medan magnetik magnetik homogen B = 0,05 Tesla. Tesla. Bila hambatan hambatan R = 10 , maka nilai dan araj arus listrik yang melalui hambatan R adalah …. a. 0,05 A, A, ke ke at atas b. 0,05 0,05 A, ke bawah wah c. 0,25 A, A, ke ke at atas d. 0,25 0,25 A, ke bawah wah e. 0,50 A, A, ke ke at atas 11. Tegangan Tegangan maksimum maksimum pada pada regenerato regeneratorr listrik bolak-balik (AC) bergantung pada …. 1) Kecepa Kecepatan tan sudu sudutt perput perputara aran n rotorn rotornya ya 2) Besar Besar induk induksi si magne magnetic tic yang yang digu digunak nakan an 3) Juml Jumlah ah lilit lilitan an rotor rotornya nya 4) Luas Luas bida bidang ng lilitan lilitan rotorn rotornya ya Pernyataan yang benar adalah….

[email protected]

FISIKA

a. 1, 2, dan 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 e. 1, 2, 2, 3, 3, da dan 4 12. Kumparan Kumparan dengan dengan luas luas penampa penampang ng 100 cm cm 2, hambatan 4 ohm jumlah lilitan 400, berada dalam medan magnet yang arahnya sejajar sumbu kumparan. kumparan. Besarnya Besarnya induksi induksi magnetik magnetik berubahberubah-4 ubah sesuai persamaan: B = 10 sin 2000 t (dalam satuan SI). Maka besar kuat arus induksi maksimum yang timbul pada kumparan tersebut adalah …. a. 0,1 A b. 1 A c. 2 A d. 10 mA e. 200 mA 13. Sebuah Sebuah toroida toroida ideal, hampa, hampa, mempunya mempunyaii 1000 lilitan dan jari-jari rata-ratanya 0,5 m. kumparan yang terdiri atas 5 lilitan dililitkan pada toroida tersebut. Penampang lintang toroida 2 x 10 -3 m2 dan arus listrik pada kawat toroida berubah dari 7 A menjadi 9 A dalam satu detik maka di dalam kumparan kumparan timbul timbul GGL GGL imbas yang yang besarnya besarnya … (dalam V) a. 4 b. 8 c. 12 d. 28 e. 36 14. Pada kumparan kumparan mengali mengalirr arus dengan dengan persamaan persamaan I = sin t. Jika koefisien koefisien induksi induksi diri kumparan kumparan 4H, maka maka GGL induks induksii diri diri yang yang terja terjadi di dalam dalam kumparan tersebut sesudah selang waktu

detik

adalah …. a.

volt

b.

volt

c.

volt

d. 2 volt e. 4 volt 15. Sebuah Sebuah trafo trafo memiliki perban perbanding dingan an lilitan lilitan kumparan Np:Ns = 10:1 dihubung-kan ke listrik 100 V untuk menyalakan sebuah lampu 7,5 W. Jika efisiensi trafo 75 %, Maka arus listrik pada kumparan kumparan primer adalah… adalah… a. 0,1 A b. 0,25 A c. 0,5 A d. 1 A e. 1,5 A


16. Baterai Baterai 12 volt dan sebuah sebuah generat generator or AC dengan dengan tegangan efektif 12 volt disusun seri. Maka harga tegangan minimal yang dihasilkan pada suatu saat adalah … a. 0 b. 3,49 volt c. 4,8 volt d. 24 volt e. 28,92 volt 17. Jarum suatu suatu ampere ampere meter yang diperg dipergunaka unakan n mengukur arus pada rangkaian arus bolak-balik menunjukkan 5 mA. Ini berarti arus yang mengalir pada rangkaian …. a. Tetap 5 mA b. Beru Beruba bah h ant antar ara a 0 dan dan 5 mA c. d.

Beru Beruba bah h ant antar ara a 0 dan dan 5 √ 2 mA Beru Beruba bah h an anta tara ra -5 -5 mA dan dan 5 mA mA

e. Beru Beruba bah h anta antara ra -5√ 2 dan 5√ 2 mA 18. Reaktansi Reaktansi kapasitif kapasitif sebuah sebuah kapasitor kapasitor pada pada frekuensi 50 Hz adalah 200 ohm. Nilai kapasitas kapasitor adalah … a. b. c. d. e.

 .

 .  .  .  .

F F F F F

19. Gambar Gambar dibawah dibawah ini menunjukka menunjukkan n diagram diagram fasor suatu rangkaian arus bolak-balik. Jika frekuensi arus bolak-balik tersebut 50 Hz maka : a.

Hambatannya

mΩ

b.

Indu Indukt ktan anssinya inya

mH

c.

Kap Kapasit asitan ansi siny nya a

d.

Hambatannya

mF

e.

Indu Indukt ktan anssinya inya

mH

500 mA

mΩ 12 V

20. Jika sebuah sebuah voltmeter voltmeter V dan amperemet amperemeter er A berturut-turut menunjukkan 220 volt dan 4,4 ampere dan bila diukur nilai hambatan dengan dengan ohmmeter 60 ohm. Besar reaktansi induktifnya. a. 20 ohm b. 60 ohm c. 40 ohm d. 50 ohm e. 60 ohm 21. Kumparan Kumparan yang hambatannya hambatannya tidak tidak diabaikan diabaikan dipasang dipasang pada pada sumber teganga tegangan n bolak-balik bolak-balik 150 volt, arus yang mengalir 6A. Jika dipasang pada

[email protected]

FISIKA

sumber searah 120 volt arusnya juga 6A. Frekuensi sumber bolak-balik 50 Hz, maka induktansi kumparan …. a. 0,3 H b. 0,6 H c. 0,7 H d. 0,8 H e. 0,9 H 22. Sebuah Sebuah rangka rangkaian ian R – L seri dihubungk dihubungkan an dengan dengan sumber tegangan tegangan bolak-balik 100 volt. Angka yang ditunjukkan oleh voltmeter V terhadap R dan amperemeter A pada rangkaian berturut-turut 80 volt dan 2A. besar reaktansi induktif adalah … a. 10 ohm b. 60 ohm c. 40 ohm d. 50 ohm e. 70 ohm 23. Rangkaian Rangkaian R – L seri seri dihubung dihubungkan kan dengan dengan sumber arus bolak-balik dengan R = 30 Ω dan VR = 60 volt dan tegangan tegangan sumber generator 100 V. Maka nilai reaktansi induktif adalah …. a. 40 Ω b. 50 Ω c. 60 Ω d. 80 Ω e. 100 Ω 24. Untuk menaikkan menaikkan pergeser pergeseran an fase pada rangkaia rangkaian n R – C seri seri yang dipasang dipasang pada sumber tegangan tegangan bolak-balik dilakukan hal-hal berikut : 1. Menaikk Menaikkan an frek frekuen uensi si sumb sumber er tega teganga ngan n 2. Menu Menuru runk nkan an harg harga aC 3. Mena Menaik ikka kan n hamb hambat ata an R Langkah-langkah yang tepat dari pernyataan diatas a. 1 saja b. 2 saja c. 3 saja d. 1 dan 2 saja e. 1,2,3 25. Pada sebuah sebuah rangka rangkaian ian seri seri RLC, hambatan hambatan R = 6

Ω, induktor 0,1 H dan kapasitor    F dihubungkan dengan tegangan bolak-balik yang kecepatan angulernya 200 rad s -1. Impedansi rangkaian tersebut adalah … a. b. c. d. e.

14 √ 14 10 14 100 1124


[email protected]

Modul Fisika Kelas 12

Recommend Documents