MODUL FISIKA UTS KINEMATIKA
Kinematika dapat dikatakan seba gai bagian dari meka nika yang mempelajari gerak tanpa memperdulikan keberadaan penyebab gerak itu sendiri. Dalam kinematika ada empat besaran yang terlibat terdiri dari sebuah besaran yang merupakan peubah bebas yaitu waktu dan tiga buah besaran yang bergantung pada pa da waktu yaitu posisi, kecepatan, dan percepatan. Jarak adalah panjang lintasan yang telah dilalui. Perpindahan adalah panjang lintasan dari titik awal hingga titik akhir suatu lintasan atau sering disebut panjang perubahan posisi suatu benda.
A. Laju K ata ata Laju berkenaan dengan berapa jauh sebuah benda bergerak dalam selang waktu yang diberikan. Jika orang berjalan sejauh 80 meter dalam waktu 20 detik, kita katakana laju rata-ratanya adalah 4 m/s. Sehingga dapat di rumuskan dengan :
Contoh Soal : 1. Jika K a¶ a¶ Gonggo mengendarai mobil selama 6 jam, dan menempuh jarak 216 jarak 216 km. Berapakah kecepatan rata-rata yang dilakukan oleh ka¶ Gonggo, nyatakan dalam satuan SI«? Diketahui :Waktu tempuh = 6 jam = 6 x 3600 = 21600 detik Jarak yang ditempu h = 216 km = 216000 meter Ditanya : Laju rata-rata = « m/s Jawab :
B. Kece patan Istilah kecepatan dan laju sering digunakan secara saling bertukar dalam bahasa sehari-hari. Tetapi dalam fisika kita membuat perbedaan diantara keduanya. Yang terpenting, kata ³kecepatan´ digunakan untuk menandakan besar kecepatan baik (nilai numerik) seberapa cepat sebuah benda sedang bergerak, maupun arah gerak benda. Kecepatan dapat di definisika sebagai perpindahan di bagi waktu tempuh. K ecepatan ecepatan di bagi menjadi 2 kategori yaitu : 1. Kecepatan Sesaat : K ecepatan ecepatan pada saat waktu t sekon. ecepatan yang di dapat dari perpindahan di bagi 2. Kecepatan rata-rata : K ecepatan waktu tempuh seluruh perjalanan Dari 2 kategori tersebut rumusnya sama yaitu :
Bimbingan Belajar REC (Real
Education Center )
1
D. Gerak L Gerak Lurus Beraturan (GLB) (GLB) Yaitu suatu gerakan yang memiliki kecepatan konstan atau tida k mengalami percepatan. GLB dapat dirumuskan :
K arena arena tidak mengalami percepatan atau dengan kecepatan konstan, GLB dapat digambarkan dengan grafik.
G. Gerak L Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) (GLBB) Yaitu gerak yang memiliki percepatan konstan, artinya setiap detik benda yang bergerak bertambah kecepatannya sama. GLBB dapat dirumuskan :
K arena arena GLBB memiliki percepatan konstan, maka dapat digambar grafik dengan berupa grafik linier.
Bimbingan Belajar REC (Real
Education Center )
3
SOAL LATIHAN KINEMATIKA A. Untuk soal No. 1 s/d 10 pilihlah satu jawaban ( x ) dari lima pilihan yang diberikan. 1.
Sebuah mobil berjalan dari kota A ke kota B yang berjarak 180 km dalam waktu 3 jam. Jika pada satu jam pertama kelajuannya sebesar 90 km/jam, maka kelajuan rata-rata pada dua jam berikutnya adalah « a. 60 km/jam d. 40 km/jam b. 55 km/jam e. 45 km/jam c. 50 km/jam
2.
K ecepatan yang harus dimiliki sebuah bola ketika dilemparkan ke atas agar bola mencapai ketinggian 5 m adalah « a. 5 m/s d. 5 2 m/s b. 10 m/s e. 10 2 m/s c. 20 m/s
3.
Sebuah benda dijatuhkan bebas sedangkan b enda kedua pada waktu dan ketinggian yang sama dilemparkan vertikal kebawah dengan kecepatan awal 4 m/s. Setelah berapa sekonkah jarak antara kedua benda sejauh 12 meter « a. 3 sekon d. 6 sekon b. c.
4 sekon 10 sekon
e.
1 sekon
4.
K ecepatan awal yang harus dimiliki peluru ketika peluru ditembakan vertikal ke atas agar mencapai ketinggian maksimum 10 meter adalah « a. 10 m/s d. 10 2 m/s b. 5 m/s e. 2 m/s c. 20 m/s
5.
Bola A terletak pada keting gian 20 m vertikal diatas bola B. Pada saat yan g bersamaan, A dilepas dan B dilempar vertikal ke atas dengan kelajuan awal bola B 40 m/s. Berapa jarak yang telah ditempuh A ketika bertemu B « a. 3,5 m d. 5,15 m b. 5,5 m e. 1,25 m c. 2,25 m
6.
Jarak kota Bandung dan kota Bogor adalah 130 km. Jika Umam berangkat dari bandung pukul 07.00 menuju kota Bogor dengan memakai sebuah bis dengan kelajuan rata-rata 60 km/jam. Setengah jam kemudian Nida¶ berangkat dari kota Bogor menuju Bandung dengan memakai mobil trevel sewaan sehingga bertemu
Bimbingan Belajar REC (Real
Education Center )
4
Umam
pada jarak 40 km dar i kota Bogor . Nida¶ adalah « a. 50 km/jam b. 40 km/jam c. 30 km/jam
ece patan mo bil trevel yang di tumpangi
&
d. 70 km/jam e. 110 km/jam
7. Jarak Jak ar ta dengan Yogyak ar ta adalah sek itar 600 km. Jik a seseorang mengendarai mo bil dengan k ela juan rata-rata 40 km/jam, mak a Jak ar ta ± Yogyak ar ta ter sebut da pat ditempuh dalam wak tu « a. 15 jam d. 19 jam b. 18 jam e. 16 jam c. 20 jam 8. Setelah melalui sebuah tik ungan, sebuah mo bil bala p bergerak di perce pat dar i 20 m/s men jadi 60 m/s dalam selang wak tu 5 sekon. Perce patan rata-rata mo bil ter sebut dalam selang wak tu itu adalah « a. 5 m/s2 d. 8 m/s2 2 2 b. 10 m/s e. 4 m/s 2 c. 20 m/s 9. Jik a t adalah wak tu dan s adalah posisi, Satuan SI untuk konstanta A yang sesuai dengan per samaan a. b. c.
adalah « d. e.
10. Sebuah per tik el bergerak se pan jang sum bu x dengan per samaan lintasanya dengan x dalam meter dan t dalam detik. Perce patan rata-rata antara t = 2 detik dan t = 4 detik, adalah « a. 30 m/s2 d. 25 m/s2 2 b. 15 m/s2 e. m/s 2 c. 20 m/s B.
Soal no. 11 s/d no. 15 pilihlah Jik a pernyataan benar , alasan benar dan k eduanya menun jukk an hubungan sebab ak i bat Jik a pernyataan benar alasan benar teta pi k eduanya tidak menun jukk an hubungan sebab ak i bat Jik a pernyataan benar dan alasan salah Jik a pernyataan salah dan alasan benar Jik a pernyataan dan alasan k eduanya salah
Untuk
a) b) c) d) e)
11. Sebuah benda yang bergerak dengank elu jan konstan bisa memilik i perce patan. SEBAB ela juan dan perce patan meru pak an besaran vek tor yangdi pengaruhi oleh perubahan pergerak an benda. '
B
Be j
REC (Rea
du a on C en er ) #
!
"
$
$
%
5
12. Bila sebuah benda bergerak dengan perce patan mak a k ece patannya pasti berubah ak an teta pi k ela juannya bisa teta p. SEBAB Jik a arah perce patan tegak lurus arah k ece patan, sementara besar perce patannya adalah konstan, mak a besar k ece patan ak an teta p sementara arak k ece patannya berubah-ubah.
13. Sebuah benda yang perce patannya tidak nol tidak mungk in mempunyai k ece patan sesaat nol. SEBAB Perce patan suatu benda meru pak an perubahan k ece patan tia p satuan wak tu.
14.
suatu interval wak tu ter tentu besar k ece patan rata-rata sebuah benda yang bergerak ak an selalu sama sengan k ela juan rata-ratanya. SEBAB pindahan suatu benda sama dengan pan jang Untuk selang wak t u ter t entu besar per lintasan yang ditempuh oleh benda ter sebut. Dalam
15. Benda yang perce patannya nol pasti tidak bergerak. SEBAB Jik a perce patannya nol, mak a benda yang semula diam ak an teta p diam. C.
Soal no. 16 s/d no.20 Pilihlah : Jik a (1), (2), dan (3) benar Jik a (1) dan (3) benar Jik a (2) dan (4) benar Jik a hanya (4) yang benar Jik a semuanya benar
Untuk
a) b) c) d) e)
16. Sebuah benda bergerak dalam suatu gar is lurus. Pada gerak ter sebut adalah tidak mungk in« 1. Pada suatu saat benda memilik i k ece patan k e timur dan perce patan k e barat. 2. Pada suatu saat k ece patan benda sama dengan nol teta pi perce patannya tidak nol. 3. Pada suatu interval wak tu benda memilik i perce patan konstan dan k ece patan berubah-ubah 4. Pada suatu interval wak tu benda memilik i k ece patan konstan dan perce patan berubah-ubah. 17. Graf ik disamping menun juk an gerak lurus yang dilak uk an oleh sebuah mo bil. Pernyataan yang benar adalah « 1. 2. 3. 4.
Mo bil bergerak mundur dengan v = 0,6 m/s Mo bil tidak mengalami perce patan Jarak mo bil setelah 7,5 s adalah 4,5 m Saat t = 8 s, mo bil memilik i v = 0,4 m/s
B (
)
0
(
1
2
3
1
Be j 4
3
3
5
REC (Rea
du a on C en er ) 8
6
7
9
9
@
6
2
18. Sebuah mo bil yang sedang diam k emudian mela ju dengan perce patan 2 m/s . Setelah ber jalan selama 10 s, mo bil ter sebut ternyata mela ju dengan k ela juan konstan. Pernyataan yang benar adalah « 1. ece patan mo bil setelah ber jalan 10 s adalah 20,5 m/s 2. ece patan konstan mo bil pada saat t = 11 s adalah 21 m/s 3. Setelah mela ju selama 10 detik, mo bil telah ber jalan se jauh 110 meter 4. Setelah mela ju selama 10 detik, mo bil telah ber jalan se jauh 100 meter T
T
19. Manak ah pernyataan yang benar , jik a sebuah benda yang bergerak pada bidang datar yang licin dengan k ece patan 10 m/s. 1. 2. 3. 4.
Benda ter sebut ak an mengalami perce patan sebesar gaya gravitasi Benda ter sebut ak an mengalami per lam batan sebesar gaya gravitasi Benda ter sebut lama-k elamaan ak an berhenti Benda ter sebut ak an terus bergerak dengan k ece patan 10 m/s selama tidak ada gaya lain yang mempengaruhinya
20. Sebuah a pel yang menggantung di pohon, ti ba-ti ba ter jatuh dar i pohonya dengan 2 k etinggian 10 meter . Gaya gravitasi 10 m/s . Peryataan manak ah yang benar« 1. ece patan mula-mula buah a pel adalah 0 m/s 2. Setelah 0,8 detik, a pel ter sebut berada pada k etinggian 6,8 meter 3. ece patan buah a pel setelah 2 detik adalah 20 m/s 4. ece patan pada saat t = 0,1 detik adalah 1 m/s T
T
T
B A
B
C
A
D
E
F
D
Be j G
F
F
H
REC (Rea
du a on C en er ) Q
I
P
R
R
S
7
MODUL FISIKA UTS DINAMIKA
Dinamika dapat dikatakan sebagai bagian dari mekanika yang mempelajari gerak dengan memperhatikan a pakah penyebab gerak itu sendiri. Mass a adalah ukuran inersia sebuah benda. Berat menyatakan gaya gravitasi pada sebuah benda, dan sama dengan perkalian massa benda m dengan percepatan gravitasi g. Gaya didefinisika sebagai suatu pengaruh yang dapat menghasilkan perubahan kecepatan benda.
A. Gaya Gesekan Yaitu gaya yang ditimbulkan karena adanya gesekan antara benda dengan bidangnya yang arahnya berlawanan dengan arah gerak benda. Gaya gesek dibagi menjadi 2 jenis, yaitu gaya gesek stastis dan gaya gesek kinetis.
B. Hukum Newton Pertama Hukum Newt on I menjelaskan bahwa ³ Sebuah benda diam, akan tetap diam dan sebuah benda bergerak, akan meneruskan gerakannya pada sebuah garis lurus dengan kecepatan konstan, jika tidak ada interaksi dengan lingkungan sekitarnya´.
Contoh Soal : 1. Suatu benda kotak 2 kg diletakan dibidang datar yang kasar. Memiliki koefisien gesek statis antara lantai dengan benda tersebut 0,4. Jika diberi gaya sebesar F, benda tersebut baru tepat akan bergerak. Tentukan besar gaya F 2 tersebut «( g = 10 m/s ) Diketahui : massa = 2 kg K oefisien gesek = 0,4 Ditanya : Gaya F =« N Jawab :
Bimbingan Belajar REC (Real
Education Center )
8
C. Hukum Newton Kedua men jelask an bahwa ³ Percepat an sebuah benda Hukum Newton II berband ing l urus dengan gaya t t al yang beker ja padanya dan berband ing t erbalik dengan massanya. Arah percepa t an searah dengan gaya t t al yang d iber ikan´. h
h
Contoh Soal : 1. Sebuah mo bil sedan yang memilik i massa 2000 k g, ditumpangi oleh r izk i dan tek i. Massa total mo bil sedan k etik a ditumpangi oleh r izk i dan tek i adalah 2150 k g, sedangk an massa tek i 50 k g. arena mo bil sedan ti ba-ti ba mogok, k emudian tek i disuruh mendor ong mo bil ter sebut. Bera pak ah gaya yang harus 2 di ber ik an oleh tek i, agar mo bil ber jalan dengan perce patan 0,2 m/s « ( jik a gaya gesek k inetic = 20 N) : Massa mo bil = 2000 k g Dik etahui Massa Tek i = 50 k g Massa R izk i = massa total ± massa mo bil ± massa Tek i 2150 k g ± 2000 k g ± 50 k g = 100 k g Ditanya : Gaya = «?
Jawab
:
D. Hukum Newton Ketiga Hukum Newton III men jelask an bahwa ³ K apanpun sebuah benda mel akukan gaya pada benda kedua, maka benda akan me l akukan sebuah gaya yang sama dan ber l awanan arah pada gaya yang per t ama´.
Contoh : k erbau mem ber ik an gaya pada ba jak dan secara ber samaan ba jak juga mem ber ik an gaya pada k erbau, k a pal penangk a p ik an mem ber ik an gaya k e pada puk at, dan secara ber samaan puk at juga mem ber gaya pada k a pal ter sebut, orang mem ber ik an gaya pada mo bil dan secara ber samaan mo bil juga mem ber gaya k e pada orang. Pendek k ata setia p gaya selalu mempunyai pasangan dan tidak gaya tunggal yang ber dir i sendir i.
E. Gaya Berat Jik a k ita mele pask an sebuah benda dar i suatu k etinggian mak a benda ter sebut ak an di perce pat k ebawah. Perce patan ini disebut perce patan gravitasi bumi
B U
V
W
U
X
Y
`
X
Be j a
`
`
b
REC (Rea
du a on C en er ) e
c
d
f
f
g
9
dengan notasi g yang arahnya menuju ke pusat bumi. Sesuai dengan hukum kedua, keadaan gerak yang dipercepat ini mengharuskan adanya suatu gaya yang bekerja pada benda tersebut yang disebut gaya gravitasi atau sering kita sebut dengan berat dengan notasi w yang arahnya menuju pusat bumi. Perlu diperhatikan bahwa istilah berat dalam hal ini tidak sama dengan yang kita pakai dalam kehidupan sehari-hari. Gaya Berat dapat dirumuskan :
Contoh Soal : 1. Sebuah benda memiliki massa 20 kg. Berapakah berat benda tersebut« Diketahui : massa = 20 kg Gaya gravitasi = 10 m/s2 Ditanya : Berat benda tersebut = «? Jawab :
F. Gaya Normal Yaitu gaya yang ditimbulkan sebuah benda agar benda tersebut seimbang dalam keadaannya. Gaya norma selalu tegak lurus dengan bidangnya. Berikut adalah contoh gambar gaya normal :
Contoh Soal : 1. Sebuah benda bermassa 1 kg dileta kkan di atas bidang miring. Sudut yang o dibentuk adalah 30 . Berapakah besar gaya normal pada benda tersebut« Diketahui : massa = 1 kg Sudut = 30o Ditanya : Gaya Normal = «? Jawab :
o
Bimbingan Belajar REC (Real
Education Center )
10
SOAL LATIHAN DINAMIKA A. Untuk soal No. 1 s/d 10 pilihlah satu jawaban ( x ) dari lima pilihan yang diberikan. 1.
Seorang anak menarik kursi dengan massa 5 kg dalam arah mendatar dengan gaya 20 N. Jika gaya gesekan kinetik yang bekerja pada kursi tersebut adalah 18 N, maka percepatan yang dialami oleh kursi tersebut adalah « a. 0,5 m/s2 d. 0,9 m/s2 2 2 b. 0,4 m/s e. 0,7 m/s 2 c. 0,8 m/s
2.
Sebuah balok diletakkan ke dinding dengan gaya hori ontal sehingga balok diam. Jika koefisien gesekan statik antar balok dan dinding sebesar 0,4 dan besar gaya hori ontal minimum yang dip erlukan untuk menaha n balok a gar tidak jatuh sebesar 80 N, maka massa balok tersebut adalah « i
i
a. b. c.
2,0 kg 2,4 kg 3,2 kg
d. e.
2,6 kg 2,8 kg
3. Nisa menarik karung berisi beras bermassa 5 kg dengan gaya sebesar 54 N ke atas. Percepatan yang dialami oleh karung tersebut adalah « a. b. c.
2
0,2 m/s 2 0,4 m/s 0,8 m/s2
d. e.
2
0,7 m/s 2 0,6 m/s
4.
Sebuah karung beras bermassa 50 kg sedang bergerak di atas lantai. Jika pada saat tersebut karung beras ditarik oleh seorang tukang dengan gaya 225 N searang dengan gerak karung, sedangkan koefisien gesek statis dan kinetic antara lantai dan karung berturut-turut adalah 0,8 dan 0,5, maka percepatan karung tersebut adalah « 2 a. 1 m/s searah dengan arah gerak karung 2 b. 0,5 m/s searah dengan arah gerak karung 2 c. 0 m/s searah dengan arah gerak karung 2 d. 1 m/s berlawanan arah dengan arah gerak karung 2 e. 0,5 m/s berlawanan arah dengan arah gerak karung
5.
Sebuah benda bermassa 2 kg terletak di lantai. Jika sebuah gaya sebesar 30 N mengangkat benda tersebut selama 2 detik, maka jarak yang ditempuh « a. b. c.
25 m 20 m 10 m
d. e.
30 m 40 m
Bimbingan Belajar REC (Real
Education Center )
11
6. Sebuah balok memilik i massa 5 k g ditek an k e dinding dengan gaya hor izontal sehingga dia diam. Jik a koef isien gesek static 0,4 mak a besar gaya hor izontal minimum yang di per luk an agar tidak jatuh adalah « a. 125 N d. 50 N b. 100 N e. 75 N c. 25 N
7. Gaya rata-rata yang di butuhk an untuk memperce pat sebuah peluru 8 gram dar i k eadaan diam sampai k ece patan 200 m/s dalam jarak 100 cm se pan jang laras sena pan adalah « a. 80 N d. 800 N b. 160 N e. 1600 N c. 16 N 8. Sebuah gelas plastic yang ter isi air setengahnya diletakk an di pinggir atas me ja. Sehelai lem baran plastik diletakk an di bawah gelas ter s ebut. etik a lem baran plastic ditar ik secara ce pat, ternyata gelas plastik prak tis teta p diam diatas me ja tidak jatuh. Per istiwa ini ter masuk penera pan dar i « a. Huk um I Newton d. Huk um ek ek alan Energi b. Huk um II Newton e. Huk um Archimedes c. Huk um III Newton 9. Sebuah bola 0,25 k g yang diam ditendang menggunak an gaya sebesar 200 N. ak i ter sebut ber sentuhan dengan bola pada selang wak tu yang singk at yaitu 0,05 s. Mak a besar k ece patan gerak bola pada sesaat setelah ditendang adalah « a. 50 m/s d. 20 m/s b. 40 m/s e. 10 m/s c. 30 m/s 10. Sebuah kotak beratnya 600 N didor ong se pan jang lantai hor izontal dengan gaya sebesar 150 N se ja jar lantai. otak ternyata bergerak dengan k ece patan konstan dalam kondisi ter sebut koef isien gesek an k inetic antara kotak dan lantai sebesar « a. 0,5 d. 0,3 b. 0,25 e. 0,35 c. 1,25 B.
Soal no. 11 s/d no. 15 pilihlah a) Jik a pernyataan benar , alasan benar dan k eduanya menun jukk an hubungan sebab ak i bat b) Jik a pernyataan benar alasan benar teta pi k eduanya tidak menun jukk an hubungan sebab ak i bat c) Jik a pernyataan benar dan alasan salah
Untuk
d) Jik a pernyataan salah dan alasan benar e) Jik a pernyataan dan alasan k eduanya salah
B p
q
r
p
s
t
u
s
Be j v
u
u
w
REC (Rea
x
y
du a on C en er )
12
11. Massa sebuah benda da pat di bandingk an dengan massa benda lain dengan menguk ur perce patan masing-masing benda pada gaya yang sama. SEBAB Massa sebuah benda tidak bergantung pada lok asi benda. 12. Wak tu jatuh benda yang jatuh bebas bergantung dar i massa benda ter sebut. SEBAB Berat benda berubah terhada p k etinggian. 13. Jik a sebuah benda ditim bang memak ai neraca pegas k etik a berada dalam lif t yang sedang bergerak di perce pat k e atas mak a hasil penim bangan ini lebih k ecil di bandingk an dengan massa sebenarnya. SEBAB Benda yang berada dalam lif t yang sedang bergerak di perce pat k e atas harus menda patk an gaya nor mal dar i lantai lif t yang lebih besar dar i pada gaya beratnya. 14. Seorang anak yang sedang menurunk an mainannya dengan hati-hati dar i atas me ja k e lantai melak uk an k er ja yang berharga positif . SEBAB er ja yang dilak uk an sebuah gaya pada sebuah benda berharga positif jik a arah gaya sama dengan arah per pindahan benda. 15. Sebuah benda bergerak dengan k ela juan konstan, mak a da pat di pastik an resultan gaya yang bek er ja pada benda sama dengan nol. SEBAB Ber dasar ka n Huk um I Newton, jik a resultan gaya yang bek er ja pada sebuah benda yang sama baik di dalam air mau pun di udara. C.
Soal no. 16 s/d no.20 Pilihlah : Jik a (1), (2), dan (3) benar Jik a (1) dan (3) benar Jik a (2) dan (4) benar Jik a hanya (4) yang benar Jik a semuanya benar
Untuk
a) b) c)
d) e)
16. Sebuah gaya hor izontal F = 50 N dik er jak an pada balok 2 k g yang semula diam di me ja hor izontal yang koef isien gesek an k inetik nya 0,2. Setelah balok bergeser se jauh 10 m, mak a ... 1. er ja yang dilak uk an gaya F adalah 500 Joule 2. er ja yang dilak uk an gaya gesek adalah -40 Joule 3. Energi mek anik yang hilang ak i bat gesek an adalah 40 Joule 4. Energi k inetik kotak ter sebut adalah 200 Joule
B
Be j
REC (Rea
du a on C en er )
13
17. Besar dan arah gaya gesek yang bek er ja pada benda tegar yang bergerak pada per muk aan bidang mir ing k asar tergantung pada ... 1. Berat benda 2. Sudut mir ing bidang terhada p hor izontal 3. ek asaran per muk aan 4. ece patan gerak benda n
n
18. Sebuah balok ber massa m ter letak dalam k eadaan diam pada sebuah bidang hor izontal. Pada balok ter sebut bek er ja gaya gravitasi dan gaya nor mal ... 1. edua gaya ter sebut mempunyai besar yang sama 2. edua gaya ter sebut meru pak an pasangan aksi reaksi 3. edua gaya ter sebut arahnya ber lawanan 4. Perce patan balok ter sebut sama dengan perce patan gravitasi n
n
n
19. Berat badan seseorang ditim bang dengan memak ai neraca pegas k etik a dia berada didalam sebuah lif t. Jik a hasil penim bangan ter sebut lebih besar dar i berat dia sesungguhnya, mak a yang paling mungk in adalah ... 1. 2. 3. 4.
Lif t sedang bergerak k ebawah dengan k ece patan konstan Lif t sedang memulai gerak k e atas dar i k eadaan berhenti Lif t sedang bergerak k e atas dengan per lam batan Lif t sedang bergerak k e bawah dengan per lam batan
20. Sebuah benda ber massa 8 k g diletakk an di atas bidang hor izontal yang licin. emudian di dor ong dengan gaya 16 N. Mak a yang bendar adalah ... n
1. ece patan benda ter sebut adalah 100 m/s 2. Benda tidak ak an bergerak 3. Setelah 0,8 detik, benda ter sebut bergerak se jauh 5 meter 4. Perce patan benda ter sebut adalah 2 m/s2 n
B
Be j
REC (Rea
du a on C en er ) k
j
l
l
m
14
MODUL FISIKA UTS KERJA DAN ENERGI
Massa adalah ukuran inersia sebuah benda. Berat menyatakan gaya gravitasi pada sebuah benda, dan sama dengan perkalian massa benda m dengan percepatan gravitasi g. Gaya didefinisika sebagai suatu pengaruh yang dapat menghasilkan perubahan kecepatan benda.
A. Definisi Kerja Kerja dilakukan pada sebuah benda oleh suatu gaya ketika gaya menggerakkan benda tersebut melalui suatu perpindahan S. Jika arah suatu gaya tetap membuat suatu sudut U dengan arah gerak, maka kerja yang dilakukan oleh gaya ini adalah :
Ket : Benda yang ditarik oleh gaya F yang membentuk sudut U terhadap perpindahan S.
Benda diam, belum tentu tida k dikenai gaya, t etapi kerja oleh gaya-gayanya pasti nol. Misalkan sebuah benda yang digantung menggunakan seutas tali, maka kerja oleh gaya berat W dan oleh tegangan tali T masing-masing sama dengan nol, artinya W dan T tidak melakukan kerja pada benda . Ket : Pada benda yang tergantung ada gaya berat W dan tegangan tali T.
Ket : Satuan kerja sama dengan satuan energi, yaitu Joule. Contoh Soal : 1. Sebuah benda yang diletakkan di bidang datar, di beri gaya sebesar 6 N. K emudian benda tersebut berpindang s ejauh 2 meter. Berapakah kerja yang dilakukan ... Diketahui : Gaya = 6 Newton Perpindahan = 2 meter Ditanya : K erja = « Joule Jawab :
Bimbingan Belajar REC (Real
Education Center )
15
B. Energi K inetik Sebuah benda bergerak melak uk an suatu gaya pada benda k edua dan menggerakk annya melalui suatu jarak. Sebuah yang sedang bergerak memilik i k emampuan untuk melak uk an k er ja dan dengan demik ian da pat dik atak an memilik i energi. Energi gerak disebut energi k inetik .
er ja total yang dilak uk an pada sebuah benda adalah sama dengan perubahan energi k inetik nya. Contoh Soal : 1. Bera pa banyak k er ja yang di butuhk an untuk memperce pat mo bil 1000 k g dar i 20 m/s k e 30 m/s ...? Dik etahui : massa mo bil = 1000 k g = 20 m/s = 30 m/s : er ja = ... Joule Ditanya : Jawab
C. Energi Potensial Energi Potensial Yaitu energi yang dik aitk an dengan gaya yang bergantung pada posisi atau konf igurasi sebuah benda atau benda-benda disek elilingnya. Semak in tinggi benda berada di atas tanah, semak in besar EP gravitasi yang
dimilik inya. Jik a k ita mensubtitusik an mak a k ita da pat memper oleh rumus :
Atau
Contoh : 1. Bera pak ah energi potensial benda yang memilik i massa 2 k g, jik a ter letak 2 pada k etinggian 1 meter dar i tanah ( g = 10 m/s ) ... : massa benda = 2 k g Dik etahui
B o
o
Be j
REC (Rea
du a on C en er )
z
z
{
16
Gravitasi etinggian : Energi Potensial :
Ditanya
Jawab
2
= 10 m/s = 1 meter = ... Joule
jadi k arna adanya simpangan Energi Potensial Pegas adalah energi yang ter pada pegas, energi ini diak i batk an k arena adanya gaya pulih suatu pegas.
Jik a k ita mensubtitusik an antara rumus gaya pada pegas, rumus Hukum newton II dengan rumus energi k inetik , mak a dida pat rumus Energi Potensial Pegas yaitu :
Catatan : S = x = arak
Dar i
uraian diatas dida patk an rumu Energi Potensial Pegas yaitu :
Contoh : 1. Sebuah pegas mempunyai konstanta 500 N/m. Pegas ditek an se jauh 20 cm lalu dile pask an. Bera pak ah Energi potensial pegas ...? : jarak : 20 cm = 0,2 meter Dik etahui : 500 N/m onstanta pegas : Energi Potensial pegas : ... Joule Ditanya
B |
}
~
|
Be j
REC (Rea
du a on C en er )
17
D. Kekekalan Energi Mekanik Kekekalan energi mekanik ada jik a tak ada gaya gesek atau jik a hanya gaya konservatif yang bek er ja, mak a energi total dalam sisem tidak ak an ber tam bah atau pun ber ku rang. Ar tinya energy tidak berubah atau energy k ek al. Sehingga da pat di rumusk an :
E. Daya
Yaitu la ju k er ja yang dilak uk an atau la ju energy yang ditransf or masi. Daya da pat dirumusk an sebagai ber ik ut :
Contoh : 1. Seorang pelar i santai 70 k g ber lar i menaik i deretan anak tangga yang pan jang dalam 4 detik. Tinggi ver tical tangga adalah 4,5 meter . Bera pak ah daya pelar i 2 ter sebut selama 4 detik «( g = 9,8 m/s ) : massa = 70 k g Dik etahui Wak tu = 4 detik Tinggi = 4,5 meter : Daya =« Ditanya Jawab :
B
Be j
REC (Rea
du a on C en er )
18
SOAL LATIHAN KERJA DAN ENERGI A. Untuk soal No. 1 s/d 10 pilihlah satu jawaban ( x ) dari lima pilihan yang diberikan. 1.
Diantara benda berikut yang memiliki energy kinetik terbesar adalah « a. Benda bermassa 4 kg dan laju 1 m/s b. Benda bermassa 3 kg dan laju 2 m/s c. Benda bermassa 3 kg dan laju 3 m/s d. Benda bermassa 2 kg dan laju 3 m/s e. Benda bermassa 1 kg dan laju 4 m/s
2.
Jika anda bersepeda menuruni bukit tanpa mengayuh dan besar kecepatan tetap, maka terjadilah perubahan energy dari « a. K inetik menjadi potensial d. Potensial menjadi kalor b. K inetik menjadi kalor e. Potensial menjadi kinetik dan c. Potensial menjadi kinetik kalor
3.
Energi kinetik seseorang yang berlari besarnya setengah dari energy kinetik saorang anak yang massanya setengah dari orang tersebut. Jika selisih kelajuan mereka adalah 3 m/s. maka kelajuan oran g tersebut adalah « a. 1 m/s d. 4 m/s b. c.
4.
2 m/s 3 m/s
e.
5 m/s
Sebuah sepedah motor beserta pengendaranya memiliki massa total 200 kg. mempunyai kelajuan 20 m/s diawal jalan mendaki. Sepedah tersebut mengalami perlambatan, sehingga di akhir jalan mendaki kelajuannya menjadi 10 m/s. Jika beda ketinggian 50 m, usaha oleh mesin adalah « 4 4 a. 6 x 10 J d. 9 x 10 J 4 5 b. 7 x 10 J e. 10 J 4 c. 8 x 10 J
5. Seorang anak memindahkan buku 0,5 kg dari lantai keatas lemari yang tingginya 2 m. Usaha minimum yang harus dilakukan anak tersebut adalah « a. 1 J d. 15 J b. 5 J e. 20 J c. 10 J 6.
Seorang anak memindahkan buku 0,5 kg dari lantai keatas meja yang tingginya 50 cm. Berapa usaha minimum yang harus dilakukan anak tersebut « (g = 10 m/s2) a. 0,5 J d. 2,0 J b. 1,5 J e. 2,5 J c. 1,0 J
Bimbingan Belajar REC (Real
Education Center )
19
7. Sebuah gaya hor izontal 50 N dik er jak an pada kotak 4 k g yang semula diam diatas me ja hor izontal yang koef isien gesek an k inetik nya 0,25 dan static 0,4. Setelah bergerak se jauh 5 meter , energy k inetic kotak ter sebut adalah « a. 100 J d. 400 J b. 200 J e. 500 J c. 300 J 8. Sebuah balok 0,2 k g berada pada per muk aan yang licin terhubungk an dengan pegas (k = 100 N/m). Jik a pegas ditar ik se jauh 10 cm dar i posisi k esetim bangan dan k emudian dile pask an. Mak a k ece patan balok k etik a berada dititik k esetim bangan adalah « a. 10 J d. 0,005 J b. 5 J e. 0,05 J c. 0,5 J 9. Sebuah benda ber massa 0,4 k g ter ik at pada sebuah pegas yang konstantanya 20 N/m. Benda ter sebut k emudian ber osilasi secara har monik sederhana. Ada titik setim bang benda ter sebut memilik i k ece patan 1 m/s. Energi total gerak har monik ter sebut adalah « a. 0,5 J d. 0,2 J b. 0,4 J e. 0,1 J c. 0,3 J 10. Sebuah mo bil ber massa total 2000 k g, mempunyai k ela juan 25 m/s diawal jalan yang medak i. Mo bil ter sebut mengalami per lam batan sehingga pada ak hir jalan mendak i k ela juannya men jadi 5 m/s. Jik a k etinggian awal dan ak hir adalah 100 meter , usaha oleh mesin mo bil ter sebut adalah « a. 0,8 MJ d. 1,4 MJ b. 1,0 MJ e. 1,6 MJ c. 1,2 MJ
B.
Soal no. 11 s/d no. 15 pilihlah Jik a pernyataan benar , alasan benar dan k eduanya menun jukk an hubungan sebab ak i bat Jik a pernyataan benar alasan benar teta pi k eduanya tidak menun jukk an hubungan sebab ak i bat Jik a pernyataan benar dan alasan salah Jik a pernyataan salah dan alasan benar Jik a pernyataan dan alasan k eduanya salah
Untuk
a) b) c) d) e)
11. Seorang anak yang sedang menurunk an mainannya dengan hati-hati dar i atas me ja k e lantai melak uk an k er ja yang berharga positif SEBAB er ja yang dilak uk an sebuah gaya pada sebuah benda berharga positif jik a arah gaya sama dengan per pindahan benda
B
Be j
REC (Rea
du a on C en er )
20
12.
Usaha
yang dilak uk an oleh gaya resultan selalu sama besar dengan perubahan energy k inetic benda SEBAB Usaha yang dilak uk an gaya gravitasi sama dengan negatif dar i perubahan energy potensial gravitasi benda
13. Wak tu jatuh benda yang ter jatuh bebas bergantung dar i massa benda ter s ebut SEBAB Berat benda berubah terhada p k etinggian 14. Jik a dua benda memilik i momentum yang sama ta pi massanya berbeda, mak a benda yang ber massa lebih besar memilik i energi k inetik yang lebih besar SEBAB Energi k inetik suatu benda adalah berbanding lurus dengan k uadrat momentumnya 15. Jik a k edua benda ber tum buk an dan tidak ada gaya eksternal yang bek er ja, mak a momentum total k edua benda teta p SEBAB Energi k inetik total pada benda yang ber tum bukk an selalu teta p C.
Soal no. 16 s/d no.20 Pilihlah : Jik a (1), (2), dan (3) benar Jik a (1) dan (3) benar Jik a (2) dan (4) benar Jik a hanya (4) yang benar Jik a semuanya benar
Untuk
a) b) c) d) e)
16. Sebuah gaya hor izontal F = 50 N dik er jak an pada balok 2 k g yang semula diam di me ja hor izontal yang koef isien gesek an k inetik nya 0,2. Setelah balok bergeser se jauh 10 m, mak a « 1. er ja yang dilak uk an gaya F adalah 500 J 2. er ja yang dilak uk an gesek adalah -40 J 3. Energi mek anik yang hilang ak i bat gesek an adalah 40 J 4. Energi k inetik kotak ter sebut adalah 200 J 17. Sebuah gaya hor izontal F = 50 N dik er jak an pada kotak 4 k g yang semula diam di me ja hor izontal yang koef isien gesek an k inetik nya adalah 0,25 dan koef isien gesek an statistic 0,4. Setelah kotak ber pindah se jauh 5 m, mak a « 1. er ja yang dilak uk an gaya F adalah 250 J 2. er ja yang dilak uk an gaya total adalah 200 J 3. Energy k inetik kotak ter sebut adalah 200 J 4. Energi mek anik yang hilang ak i bat gesek an adalah 50 J
B
Be j
ª
REC (Rea
du a on C en er ) ®
«
¬
®
¯
21
18. Pada tum buk an yang tidak elastic ber lak u : 1. ek ek alan momentum 2. ek ek alan massa 3. ek ek alan energi 4. ek ek alan energi mek anik 19. Sebuah benda jatuh bebas dan tempat yang tingginya 80 m. Jik a energi potensialnya mula-mula besarnya 4000 joule (dengan per muk aan tanah 2 sebagai acuan) dan g = 10 m/s , mak a « 1. Massa benda itu 5 k g 2. Benda sampai di tanah 4 sekon 3. Te pat sebelum sampai di tanah k ece patan benda itu 40 m/s 4. Te pat sebelum sampai di tanah energi k inetik nya 4000 Joule 20. Sebuah balok yang massanya 20 k g, di bawa oleh seorang anak se jauh 2 2 meter , dengan perce patan 2 m/s , pernyataan yang benar « 1. Usaha yang telah dilak uk an sebesar 60 J 2. Usaha yang telah dilak uk an sebesar 50 J 3. Usaha yang telah dilak uk an sebesar 75 J 4. Usaha yang telah dilak uk an sebesar 80 J
B °
±
²
°
³
´
µ
³
Be j ¶
µ
µ
·
REC (Rea
du a on C en er ) º
¸
¹
»
»
¼
22
MODUL FISIKA UTS MOMENTUM DAN IMPULS A. Momentum Mo mentum biasa dikatakan sebagai hasil kali massa benda dan kecepatannya. Momentum biasanya diwakili oleh symbol P. Bila kita misalkan m mewakili massa sebuah benda dan v mewakili kecepatannya, maka momentumnya adalah
Contoh Soal : 1. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Memiliki massa 1000 kg. berapakah momentum mobil tersebut « Diketahui : massa = 1000 kg K ecepatan = 5 m/s Ditanya : Momentum = « ? Jawab :
B. Kekekalan Momentum Pada Tumbukan Jika ada dua buah yang saling bertumbukan, baik keduanya bergerak maupun salah satu benda yang bergerak, maka kedua benda tersebut memiliki momentum. Sebagai contoh ilustrasi berikut.
Dari ilustrasi berikut kekekalan dapat dirumuskan menjadi :
Adapun jenis-jenis elistisitas pada tumbukan : 1. Lenting sempurna e = 1 2. Lenting sebagian e = 0,5 3. Tidak lenting e = 0
Bimbingan Belajar REC (Real
Education Center )
23
Contoh : 1. Dua buah bola, masing-masing memilik i massa 2 k g. Benda A memilik i k ece patan 2 m/s, sedangk an benda B memilik i k ece patan 4 m/s. edua benda ter sebut ber tum buk an dan tum buk an yang dihasilk an yaitu lenting sempurna, bera pak ah k ece patan masing-masing bola setelah ber tum buk an « : = 2 k g Dik etahui = 2 k g = 2 m/s = 4 m/s : = « ? Ditanya : Jawab arena lenting sempurna bear ti e = 1
Per samaan «1
Per samaan «2
Eliminasi
C. Impuls Impuls adalah perubahan momentum
B ½
¾
¿
½
À
Á
Â
À
Be j Ã
Â
Â
Ä
REC (Rea
du a on C en er ) Ç
Å
Æ
È
È
É
24
SOAL LATIHAN MOMENTUM DAN IMPULS A. Untuk soal No. 1 s/d 6 pilihlah satu jawaban ( x ) d ari lima pilihan yang diberikan.
1. Sebuah sedan yang massanya 1 ton menabrak mobil truk yang sedang diam di tepi jalan sehingga sesaat tabrakan truk dan sedan bergerak bersama-sama dengan kecepatan 5 m/s. Jika massa truk 2 kali massa mobil sedan, maka kecepatan mobil sedan sebelum tabrakan adalah « a. 15 m/s d. 25 m/s b. 10 m/s e. 30 m/s c. 20 m/s 2. Sebuah mobil massanya 1000 kg bergerak dengan kecepatan 30 m/s bertabrakan secara sentral dari arah yang berlawanan dengan sebuah truk yang massanya 9000 kg yan bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Jika setelah tabrakan keduanya bersatu, maka kecepatan setelah tabrakan adalah « a. 14 m/s d. 17 m/s e. 18 m/s b. 15 m/s c. 16 m/s
3. Sebuah balok yang massanya m bergerak pada bidang datar yang licin menumbuk pegas yang tetapan pegasnya k sehingga pegas memendek sejauh x. Momentum balok sebelum tumbukan adalah « a. (mx2)/k d. kx2 e. x(mk)1/2 b. nol c. kx2/2m
4. Sebuah sedan yang massanya 2000 kg menabrak mobil truk yang sedang diam di tepi jalan sehingga sesaat setelah tabrakan truk dan sedan bergerak bersama-sama dengan kecepatan 10 m/s. Jika massa truk dua kali lipat massa sedan, maka kecepatan sedan sebelum tabrakan adalah « a. 15 m/s b. 10 m/s c. 25 m/s d. 20 m/s e. 30 m/s
Bimbingan Belajar REC (Real
Education Center )
25
5. Sebuah bola dengan momentum P menum buk sebuah dinding dan memantul secara elastic sempurna. Perubahan momentum bola adalah « a. 0 d. -P e. -2P b. P c. 2P 6. Sebuah benda ber massa 5 k g bergerak dengan k ece patan 4 m/s. Benda ter sebut menum buk balok yang diam diatas lantai licin. Setelah tum buk an k edua benda bergerak menyatu dengan k ece patan 1 m/s. Massa balok yang diam ter sebut adalah « a. 5 k g d. 20 k g b. 10 k g e. 25 k g c. 15 k g B.
Soal no. 7 s/d no. 8 pilihlah Jik a pernyataan benar , alasan benar dan k eduanya menun jukk an hubungan sebab ak i bat Jik a pernyataan benar alasan benar teta pi k eduanya tidak menun jukk an hubungan sebab ak i bat Jik a pernyataan benar dan alasan salah Jik a pernyataan salah dan alasan benar Jik a pernyataan dan alasan k eduanya salah
Untuk
a) b) c) d) e)
7. Jik a dua benda memilik i momentum yang sama ta pi massanya berbeda, mak a benda yang ber massa lebih besar memilik i energi k inetik yang lebih besar SEBAB Energi k inetik suatu benda adalah berbanding lurus dengan k uadrat momentumnya 8. Jik a k edua benda ber tum buk an dan tidak ada gaya eksternal yang bek er ja, mak a momentum total k edua benda berubah SEBAB Energi k inetik total pada benda yang ber tum bukk an selalu berubah
B Ê
Ë
Ì
Ê
Í
Î
Ï
Í
Be j Ð
Ï
Ï
Ñ
REC (Rea
du a on C en er ) Ô
Ò
Ó
Õ
Õ
Ö
26
MODUL FISIKA UTS FLUIDA
Fase cair dan gas tidak mempertahankan suatu bentuk yang tetap, keduanya mempunyai kemampuan untuk mengalir dengan demikian kedua-duanya sering secara kolektif disebut sebagai Fluida
A. Massa Jeni s K erapatan suatu benda, ( persatuan volume :
), didefinisikan sebagai massa
Contoh Soal : 1. Berapakah massa bola Derek besi padat yang mempunyai jari-jari 18 cm, jika kerapatan besi adalah = 7800 kg/m3 « Diketahui :Jari-jari = 18 cm = 0,18 m kerapatan = 7800 kg/m3 Ditanya : Massa = « kg Jawab :
B. Tekanan dalam Fluida Tekanan didefiniskan sebagai gaya persatuan luas, dengan gaya F dianggap bekerja secara tegak lurus terhadap luas permukaan A :
Contoh : 1. R i ki memiliki massa 150 kg. K edua kakinya menutupi luasan 500 cm3, maka tekanan yang diberikan R i ki adalah « Diketahui : massa = 150 kg 3 3 A = 500 cm = 0,05 m Ditanya : Tekanan = « Pa
Bimbingan Belajar REC (Real
Education Center )
27
C. Gaya Apung Gaya a pung ter jadi k arena tek anan dalam sebuah f luida naik sebanding dengan k edalaman. Demik ian tek anan k e atas pada per muk aan bawah benda yang tenggelam lebih besar dar i pada tek anan k e bawah pada bagian per muk aannya. Ada pun sifat-sifat pada benda yang dicelu pk an didalam f luida : 1. Tera pung, jik a massa jenis benda lebih k ecil dar i massa jenis f luida 2. Melayang, jik a massa jenis benda sama dar i massa jenis f luida 3. Tenggelam, jik a massa jenisa benda lebih besar dar i massa jenis f luida
Contoh : 1. Sebuah batu memilik i massa 70 k g ter letak di atas dasar sebuah danau. Volumenya 3 x 104 cm3. Bera pa besar gaya a pung yang di per luk an untuk 2 mengangk atnya«(g = 9,8 m/s ) : massa = 70 k g Dik etahui 2 Gravitasi = 9,8 m/s 4 3 -2 3 Volume danau = 3 x 10 cm = 3 x 10 m Massa jenis air = 1000 k g/m3 : Gaya a pung =« Ditanya Jawab :
D. Kontinuitas Persamaan Kontinuitas menyatak an bahwa untuk f luida tak da pat mampat dalam tabung ter tutu p, per ka lian k ece patan alir dan luas penampang lintang tabung ber tahan konstan.
Contoh : 1. Jar i- jar i aor ta k urang lebih 1 cm dan darah mengalir melaluinya dengan la ju k urang lebih 30 cm/s. Hitung la ju rata-rata dalam darah pem buluh k a piler , -4 setia p k a piler mempunyai diameter k urang lebih 8 x 10 cm, ada jutaan pem buluh sehingga tampang lintang totalnya k urang lebih 2000 cm2 « : = Dik etahui = 0,01 meter = 0,3 m/s = 0,2 m2 : = « m/s Ditanya Jawab :
B ×
Ø
Ù
×
Ú
Û
Ü
Ú
Be j Ý
Ü
Ü
Þ
REC (Rea
du a on C en er ) á
ß
à
â
â
ã
28
E. Prinsip Hukum Bernouli Hukum Bernouli menyatak an bahwa bilamana k ece patan f luida tinggi, tek anannya rendah, dan bilamana k ece patanya rendah, tek anannya tinggi. asus k husus lain per samaan Bernoulli di per oleh bila f luida dialir ka n teta pi tidak ter da pat perubahan k etinggian yaitu . emudian per samaannya da pat ditulis men jadi :
Pr insi p bernoulli pada peswat da pat dir incik an sebagai ber ik ut yaitu : 1. Jik a tek anan pada bagian saya p lebih besar dar i tek anan bagian atas, mak a pesawat ak an naik (dan sebalik nya) 2. Jik a k ece patan angin pada bagian atas lebih besar dar i pada k ece patan angin bagian bawah, mak a pesawat ak an naik (dan sebalik nya). F.
Berat Semu Berat semu da pat dinyatak an sebagai :
Dengan
: = Gaya a pung (Gaya Archimedes) W = Berat benda di udara
B ä
å
æ
ä
ç
è
é
ç
Be j ê
é
é
ë
REC (Rea
du a on C en er ) î
ì
í
ï
ï
ð
29
SOAL LATIHAN FLUIDA A. Untuk soal No. 1 s/d 10 pilihlah satu jawaban ( x ) dari lima pilihan yang diberikan. 1.
2.
Sebuah balok persegi panjang dengan panjang 5 3 (massa jenis air = 1 gr/cm ). Jika massa balok tercelup dalam air setinggi « a. 2 m d. b. 4 m e. c. 6 m
m dan lebar 2 mmengapung di air 400 kg, maka bagian balok yang 8m 5m
Selang air yang elastis dengan luas penampang 3 cm2 mengalirkan air dengan kecepatan 0,9 m/s. Jika kecepatan air akan diperbesar menjadi 1,2 m/s maka luas penampang bagian ujung dib uat menjadi « a. 1,75 cm2 d. 2,5 cm2 2 2 b. 2 cm e. 2,75 cm 2 c. 2,25 cm
3.
Mobil yang massanya 2500 kg diangkat dengan pesawat hidrolik. Luas bidang 2 untuk menempatkan mobil tersebut 8 m . Jika luas penampang pipa tekanannya 2400 cm2. Gaya minimal yang harus diberikan untuk mengangkat mobil tersebut adalah « a. 25 N d. 50 N b. 30 N e. 75 N c. 35 N
4.
Berat benda di udara adalah 3 N dan ketika dicelupkan dalam air beratnya 1 N. Maka gaya apung yang dialami benda besarnya « a. 5 N d. 2 N b. 4 N e. 1 N c. 3 N
5.
Berapa persen kira-kira dari volume seluruhnya sebuah gun ung es yang men yembul 3 ke udara jika diketahui massa jenis es = 0,92 gr/cm dan massa jenis air laut = 1,03 gr/cm3 « a. b. c.
6.
2% 11% 15%
d. e.
98% 85%
4
Jika tekanan dipermukaan suatu danau adalah 9 x 10 dikedalaman 25 m dari permukaan danau tersebut adalah « a. b. c.
5
2,5 x 10 Pa 5 5,0 x 10 Pa 3,4 x 105 Pa
d. e.
Pa, maka tekanan
5
5,8 x 10 Pa 5 4,2 x 10 Pa
Bimbingan Belajar REC (Real
Education Center )
30
3
3
7. Sebuah rak it bervolume 2 m yang di buat dar i k ayu dengan berat jenis 800 k g/m . Bera pa orang dengan massa 60 k g da pat ber dir i di atas rak it ter sebut tan pa k ak i merek a basah pada saat air tenang « a. 4 orang d. 8 orang b. 5 orang e. 7 orang c. 6 orang 3
8. Wak tu yang di butuhk an untuk mengisi bak air bervolume 30 m melalui saluran yang memilik i penampang seluas 0,1 m3 dengan la ju air 2 m/s adalah « a. 50 sekon d. 200 sekon b. 100 sekon e. 250 sekon c. 150 sekon
9. Sebuah benda dicelu pk an dalam air , massa jenis air = 1 gr /cm , ternyata muncul bagian k e per muk aan. Benda ter sebut k em bali dicelu pk an dalam zat cair ter tentu (x) dan ternyata muncul bagian dar i benda ter sebut k e per muk aan. Bera pa massa 3
jenis zat cair (x) ter sebut « a. 1 gr /cm3 b. 2 gr /cm3 3 c. 3 gr /cm
d. 4 gr /cm3 e. 5 gr /cm3
10. Sebuah benda bervolume 200 cm3 melayang di dalam minyak, massa jenis minya = 3 800 k g/m . Massa jenis benda ter sebut adalah « 3 3 a. 900 k g/m d. 500 k g/m 3 3 b. 700 k g/m e. 600 k g/m 3 c. 800 k g/m
B.
Soal no. 11 s/d no. 15 pilihlah a) Jik a pernyataan benar , alasan benar dan k eduanya menun jukk an hubungan sebab ak i bat b) Jik a pernyataan benar alasan benar teta pi k eduanya tidak menun jukk an hubungan sebab ak i bat c) Jik a pernyataan benar dan alasan salah d) Jik a pernyataan salah dan alasan benar e) Jik a pernyataan dan alasan k eduanya salah
11. Dalam f luida distr i busi tek anan tidak merata SEBAB Tek anan hidr ostatik dalam f luida ber tam bah seir ing dengan per tam bahan k edalaman. 12. Semak in dalam seorang menyelam air , tek anan yang dirasak an orang itu ak an semak in besar pula SEBAB Gaya a pung k eatas ak an semak in k ecil k etik a orang itu menyelam semak in dalam
B ñ
ò
ó
ñ
ô
õ
ö
ô
Be j ÷
ö
ö
ø
REC (Rea
du a on C en er ) û
ù
ú
ü
ü
ý
31
13. Logam besi jik a dimasuk an k edalam air ak an tenggelam SEBAB Besi memilik i massa jenis lebih besar di bandingk an air 14. Dengan asumsi ra pat massa air laut adalah konstan, mak in dalam orang menyelam k e dalam laut, mak in besar gaya tek an k e atas yang dialami orang ter sebut SEBAB Tek anan di dalam zat cair terhada p suatu benda berbanding lurus dengan k edalaman dar i per muk aan zat cair 15. Sebuah benda yang melayang di dalam f luida mengalami tek anan yang sama antara bagian atas dan bawah, sehingga tidak mengalami gaya angk at SEBAB Gaya angk at muncul ak i bat perbendaan tek anan f luida C.
Soal no. 16 s/d no.20 Pilihlah : Jik a (1), (2), dan (3) benar Jik a (1) dan (3) benar Jik a (2) dan (4) benar Jik a hanya (4) yang benar Jik a semuanya benar
Untuk
a) b) c)
d) e)
16. Sebuah balok dengan massa jenis 800 k g/m3 menga pung di per muk aan air . Uk uran balok adalah 50 cm x 20 cm. Mak a « 3 1. Volume balok yang tercelu p adalah 0,04 m 2. Berat air yang di pindahk an balok adalah 400 N 3. Gaya k e atas yang dialami balok adalah 400 N 4. Massa balok 40 N 17. Dik etahui sebuah pompa hidr olik mempunyai perbandingan penampang terhada p adalah 100, dengan dan massa benda B yang ter letak di penampang adalah 100 k g. Beban di ber ik an pada penampang dan besarnya da pat diubah-ubah, sedangk an adalah gaya yang dihasilk an pada penampang . Pernyataan- pernyataan ber ik ut yang benar adalah « 1. Perubahan menyebabk an perubahan tek anan pada dan perubahan tek anan ini ak an diterusk an k e 2. yang harus di ber ik an pada agar da pat menahan benda B adalah 10 N. 3. Tek anan di ak an sama dengan tek anan di 4. haruslah lebih besar dar i 1000 N agar massa B da pat terangk at dar i k eadaan diam 18. Tiga buah benda pada A, B dan C yang volumenya sama dimasuk an k edalam be jana ber isi air . Benda A tenggelam dalam air sedangk an benda B melayang dan benda C menga pung. adalah berat benda A, adalah berat benda B, adalah berat benda C. adalah gaya a pung pada benda A.
B þ
ÿ
þ
¡
¢
£
¡
Be j ¤
£
£
¥
REC (Rea
du a on C en er ) ¨
¦
§
©
©
32
adalah gaya a pung pada benda B, dan adalah gaya a pung pada benda C. Mak a dalam hal ini « 1. 2. 3. 4.
19. Dua buah benda padat A dan B yang massanya sama dimasuk an k edalam be jana ber isi air . Benda A tenggelam sedangk an benda B menga pung. Mak a dalam hal ini « 1. Berat benda A lebih besar dar i pada berat benda B 2. Gaya a pung pada benda A lebih besar dar i pada gaya a pung pada benda B 3. Volume benda A lebih besar di bandingk an bagian volume benda B yang tercelu p 4. R a pat massa benda A lebih besar di bandingk an ra pat massa benda B
B
Be j
REC (Rea
du a on C en er ) !
"
"
#
33
MODUL FISIKA UTS GETARAN DAN GELOMBANG A. Gerak Selaras Harm onis Sederhana Sebuah benda yang bergetar memiliki gerak selaras sederhana (GSS) jika gaya pemulih adalah sebanding dengan pergeseran, maka :
Tetapan gaya k adalah perbandingan gaya pemulih terhadap pergeseran, k = F/x. Pergeseran maksimum disebut amplitude. Periode T adalah waktu yang diperlukan untuk satu siklus penuh, dan frekuensi f adalah jumlah siklus per sekon, mereka dihubungkan dengan :
Periode T getaran untuk sebuah massa m pada ujung pegas diberikan oleh :
Energi mekanik total pada osilator selaras sederhana adalah sebanding dengan kuadrat amplitudonya. Maka energi kinetiknya dapat ditulis :
m
B. Bandul Sederhana Periode pada bandul dapat dirumuskan :
Kecepatan gelo mbang pada dawai adalah kecepatan ketika puncak gelombang atau bagian sembarang yang lain dari bentuk gelombang bergerak.
K eterangan : = Tegangan dalam dawai
Bimbingan Belajar REC (Real
Education Center )
34
C. Intensitas Bunyi atau Intensitas bunyi ber ka itan dengan amplitude gelom bang. -12 2 K arena telinga manusia da pat mendeteksi intensitas bunyi dar i 10 W/m sampai 2 lebih dar i 1 W/m ,tingk at intensitas dinyatak an dalam sk ala logar itma. Tingkat intensitas TI ,dinyatak an dalam deci bel, didef inisik an dalam Intensitas : K enyar ingan
Dengan
-12
intensitas acuan Io biasanya diam bil 10
2
W/m .
D. Efek Dopler
Efek Dopler menun juk pada perubahan k etinggian nada bunyi k arena gerak sum ber atau pengamat. Jik a merek a saling mendek at satu sama lain k etinggian nada ak an tinggi. Jik a merek a saling bergerak men jauh satu sama lain, k etinggian nada ak an lebih rendah.
B $
%
&
$
'
(
)
'
Be j 0
)
)
1
REC (Rea
du a on C en er ) 4
2
3
5
5
6
35
SOAL LATIHAN GETARAN DAN GELOMBANG A. Untuk soal No. 1 s/d 10 pilihlah satu jawaban ( x ) dari lima pilihan yang diberikan. 1. Sebuah benda melakukan gerak harmonis dengan amplitude A. Pada saat kecepatanya sama dengan setengah maksimum, simpangannya adalah « a. nol d. 0,5 A b. 0,5 A e. 1 A c. 0,5 A 2. Sebuah gelombang transversal memiliki periode 4 titik yang berurutan dan sama fasenya adalah 8 cm, adalah « a. 1 cm/s d. b. 2 cm/s e. c. 3 cm/s
detik. Jika jarak antara dua buah maka cepat rambat gelombang itu 4 cm/s 5 cm/s
3. Cepat rambat bunyi di u dara pada suhu tertentu 300 m/s. Jika pendengar dia m sedangkan sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar dengan kecepatan 60 m/s, frekuensi bunyi 108 hert , maka frekuensi yang di dengar pendengar adalah « a. 90 hert d. 92 hert b. 91 hert e. 93 hert c. 94 hert 7
7
7
7
7
7
4. Energi total getaran selaras adalah : a. Berbanding lurus dengan amplitudo b. Berbanding lurus dengan kuadrat periodenya c. Berbanding lurus dengan kuadrat amplitudonya
d.
Berbanding terbalik dengan periodanya e. Berbanding terbalik dengan kuadrat amplitudonya
-4
5. Pada jarak 4 meter dari pengeras suara terdengar suara dengan intensitas 1/16 x 10 2 W/m . Pada jarak 10 meter dari pengeras suara tersebut tingkat intensitas bunyi ini menjadi « a. 20 dB d. 50 dB b. 30 dB e. 60 dB c. 40 dB 6. Sebuah mobil ambulan bergerak dengan kelajuan 35 m/s sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 500 H . K elajuan bunyi di udara 340 m/s. Jika di belakang mobil ambulan tersebut seorang pengendara motor bergerak dengan kelajuan 20 m.s searah dengan gerak mobil ambulans, maka frekuensi bunyi sirine yang terdengar oleh pengendara motor adalah « 7
Bimbingan Belajar REC (Real
Education Center )
36
