Modul Persiapan Un Fisika.pdf

f Pustaka fathlaila

Nama

: ..................................................................

SMA/ MA : ..................................................................

  FI S I KA

Kajian Ringkas

Arif Alfatah As Srageny

ii

“Sesudah Sesudah kesulitan itu ada kemudahan kemudahan” (Alam Nasyrah: 5) Kajian Ringkas

 F isika

untuk Siswa MA/SMA yang mau Berusaha Su Sukses

Disusun Oleh:

Arif Alfatah As Srageny

PUSTAKA FATHLAILA Hadir Memberi Manfaat Plumbon Kidul RT 02. Mororejo, Tempel, Sleman DIY. HP/WA;; 081329515670 Email; [email protected]

iii

KAJIAN RINGKAS  F ISIKA Hak Cipta © 2017 pada Pustaka Fathlaila Penulis Penyunting Tata Letak Cover

: Arif Alfatah : Abu Falah : Arif : Fatah

Penerbit Pustaka Fathlaila; Plumbon Kidul RT 02. Mororejo, Tempel, Sleman DIY. HP/WA; 081329515670 Email; [email protected]

Distributor

: siapapun yang mau berbagi

Cetakan pertama , 2011 Cetakan kedua , 2012 Cetakan ketiga , 2013 Cetakan keempat , 2014 Cetakan kelima ,2015 Cetakan keenam , 2017 Hak cipta hanya Alloh yang memiliki. Dalam rangka penyebaran ilmu pengetahuan, diperbolehkan mengutip, menjiplak, memperbanyak, memfotocopy sebagian atau seluruh buku ini dalam bentuk apapun tanpa izin tertulis dari penerbit. Dilarang keras mengkomersialkan atau menjualnya dalam bentuk apapun tanpa izin penerbit. © Hak Cipta tidak dilindungi undang-undang Katalog Tidak Dalam Terbitan (KTDT) Kajian Ringkas Fisika/ Arif Alfatah As Srageny Penyunting: Abu Falah, Cet. 6-Sleman; Pustaka Fathlaila, 2017 106 + vi halaman; 21 cm x 32 cm ISBN : 9876543210 1. Kajian Ringkas Fisika I. Judul II. Arif Alfatah As Srageny

iv

PEMBUKA Semesta diciptakan Alloh Subhanahu Wa Ta’alla dalam keadaan yang nyaris sempurna dan seimbang sehingga mengikuti pola keteraturan. Walaupun sering tampak kacau, sesungguhnya gejalagejala alamiah itu terjadi secara teratur mengikuti alur proses kesimbangan. Ilmu Pengetahuan Alam (terutama fisika) adalah ilmu yang berupaya menemukan pola keteraturan dan keseimbangan tersebut dan menampilkannya dalam bahasa rumusan matematis. Tetapi, bukan berarti bahwa perumusan matematika hanya semata-mata berupa persamaan-persamaan. Akan tetapi, tabel, grafik, diagram pun sudah dapat menjelaskan lebih banyak. Alhamdulillahi Robbil’alamin, segala puja dan puji kami panjatkan hanya kehadirat Alloh Subhanahu Wa Ta’ala atas limpahan nikmat, rahmat, dan hidayah-Nya yang tak terkira banyaknya, akhirnya  buku ringkasan yang kami beri judul “KAJIAN RINGKAS F ISIKA” ini bisa selesai dikerjakan. Pembuatan buku ini lebih kami tujukan untuk menghadirkan ringkasan materi fisika sesuai standar kompetensi lulusan (SKL) yang diujikan dalam UN Fisika, yaitu meliputi materi yang telah dipelajari di kelas X sampai XII tingkat MA/SMA. Secara umum, isi dari buku ini meliputi; 1. Konsep Materi Singkat dan Rumus berdasarkan kisi-kisi UN. 2. Beberapa contoh pembahasan UN tahun 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015, dan 2016 yang dikelompokkan sesuai urutan kisi-kisi UN. 3. Kumpulan soal-soal UN tahun 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015, dan 2016 yang dikelompokkan sesuai urutan kisi-kisi UN, serta tambahan soal-soal masuk Perguruan Tinggi Negeri. 4. Paket Prediksi Soal UN 2018. Harapan kami, buku ini bisa sedikit membantu, mengarahkan, dan memberikan kemudahan siswa dalam mempersiapkan diri guna menjelajahi Fisika dan menjemput kesuksesan UN Fisika atau Tes Masuk Perguruan Tinggi Negeri. Kami juga berharap, semoga buku ini bisa memberikan manfaat kepada siapapun yang mengambil manfaat dari buku ini, baik secara langsung maupun tidak langsung. Ucapan terimakasih kami tujukan kepada semua orang yang ikut berperan serta dalam pembuatan buku ini, sehingga dalam proses pembuatannya bisa dengan mudah terselesaikan, tentunya semua kemudahan itu karena nikmat yang diberikan Alloh Subhanahu Wa Ta’ala. Tak lupa kami selipkan pepatah klasik “tiada gading yang tak retak”, begitu juga buku ini yang masih banyak kekurangannya. Sehingga saran dan kritik masukan dari semua saudara sangat kami nantikan dan harapkan untuk perbaikan buku ini sehingga semakin terasa manfaatnya bagi semuanya. Sekian dari penulis. Lembah Ngosit Barat Laut Jogja, Dzulqo,dah 1438 H Penulis;

Arif Alfatah As Srageny

v

DAFTAR ISI PEMBUKA

v

DAFTAR ISI

vi

MATERI DAN SOAL-SOAL UAN FISIKA -

Besaran, Satuan, dan Pengukuran …………………………………………………………….................. Kinematika Gerak Lurus, Melingkar, dan Parabola ...………………………………………………... Dinamika Gerak Lurus dan Melingkar ……………………………………………………….................. Momen Inersia, Torsi, dan Keseimbangan Titik Benda Tegar ....................................... Elastisitas Benda ……………………………………………………………............................................ Usaha dan Energi ………………………………………………........................................................... Impuls dan Momentum ………………………………………………………………............................... Mekanika Fluida …………………………………………………………………........................................ Suhu dan Kalor ………………………………………………………………………..................................... Teori Kinetik Gas …………………………………………………………............................................... Termodinamika Mesin Kalor ………………………………………………………................................ Gelombang Berjalan ……………………………………………………………………............................... Gelombang Elektromagnetik ………………………………………………………………………............... Alat Optik (Mikroskop dan Teleskop) ……………………………………………………………............. Cahaya sebagai Gelombang (Interferensi dan Difraksi) …………………………………............. Gelombang Bunyi (Intensitas dan Efek Doppler) …………………………………………………....... Listrik Statis …………………………………………………………....................................................... Listrik Dinamis ……………………………………………………………................................................ Kemagnetan (Medan Magnetik dan Gaya Lorentz) …………………………………………………... Imbas Elektromagnetik …………………………………………………………..................................... Arus dan Tegangan Listrik Bolak-Balik ……………………………………………………………............ Teori Atom …………………………………………………………………................................................ Pengantar Teori Kuantum ……………………………………………………………………….................... Teori Relativitas Khusus …………………………………………………………….................................. Fisika Nuklir dan Radioaktifitas ………………………………………………………………………............

1 5 10 13 18 21 25 28 31 34 37 40 44 46 48 51 54 60 65 70 73 76 79 83 85

PAKET PREDIKSI SOAL-SOAL UN 2018 -

Paket Prediksi UN Tipe 1……………………………………………...………………………........................ Paket Prediksi UN Tipe 2……………………………………………...………………………........................ Paket Prediksi UN Tipe 3……………………………………………...……………………….......................

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN PENULIS

vi

89 93 97

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami prinsip-prinsip mengukuran besaran fisika secara langsung dan tidak langsung dengan cermat, teliti dan objektif. INDIKATOR: 1. Membaca hasil pengukuran suatu alat ukur dan menentukan hasil pengukuran dengan memperhatikan aturan angka penting. 2. Menentukan besar dan arah vektor serta menjumlah/mengurangkan besaran-besaran vektor dengan berbagai cara. MATERI Pengukuran Pengukuran menggunakan Jangka sorong;

[ 1 ]

yaitu dengan memperhatikan aturan angka penting dituliskan; L = (Lo  L) = (2,510  0,005) cm dimana; L = ½ . skala terkecil jangka sorong = ½ . 0,01 cm = 0,005 cm Besaran dan Vektor 1. Besaran Skalar adalah besaran yang memiliki nilai tetapi tidak punya arah. Contoh; waktu, suhu, massa, jarak, kelajuan, volume, luas, energi, massa jenis 2. Besaran Vektor adalah besaran yang memiliki nilai dan arah. Contoh; perpindahan, kecepatan, percepatan, gaya, usaha, momentum, berat  Komponen vektor-vektor F Fy Fx = F. cos  Fy = F. sin   Fx  Jika 2 vektor membentuk sudut , maka resultannya: R  F12  F22  2 F1 . F2 . cos 

 Jika 2 vektor membentuk sudut , maka selisih vektornya: R  F12  F22  2 F1 . F2 . cos 

Cara pembacaan pengukuran di atas; 1. Perhatikan garis angka pada skala utama yang berhimpit dengan garis angka nol pada skala nonius. Angka tersebut adalah antara 2,5 cm dan 2,6 cm. 2. Perhatikan garis nonius yang tepat berimpit dengan garis pada skala utama. Garis nonius yang tepat berimpit dengan garis pada skala utama adalah garis ke-1, artinya 0,01 cm (misal garis ke-2 maka artinya 0,02). Berarti pembacaannya menjumlahkan cara 1 dan 2, yaitu 2,5 + 0,01 = 2,51 cm Pengukuran menggunakan Mikrometer sekrup;

3. Dua Vektor Identik (cara cepat) o - Dua vektor identik (F1 = F2 = F )membentuk sudut 60 maka resultannya; F 3 o - Dua vektor identik (F1 = F2 = F )membentuk sudut 90 maka resultannya; F 2 - Dua vektor identik (F1 = F2 = F )membentuk sudut o 120 maka resultannya; F  o 0 o 30 o 37 o 45 o 53 o 60 o 90

sin  0 ½ 0,6 ½ 2 0,8

3

½ 1

cos  1

tan  0

½ 3 0,8

1

½ 2 0,6 ½ 0

3 3 0,75 1 1,33

3 -

SOAL-SOAL UAN   1. Vektor F1 = 14 N dan F2 = 10 N diletakkan pada diagram Cartesius seperti pada gambar Y [satuan vektor: j] Cara pembacaan pengukuran di atas; 1. Perhatikan garis skala utama yang terdekat dengan tepi selubung luar. Garis skala tersebut adalah 3 mm. 2. Perhatikan garis mendatar pada selubung luar yang berimpit dengan garis mendatar pada skala utama. Garis mendatar tersebut adalah garis ke-47, artinya 0,47 mm. Berarti pembacaannya menjumlahkan cara 1 dan 2, yaitu 3 + 0,47 = 3,47 mm Misal, hasil pengukuran tunggal (Lo) oleh jangka sorong terbaca 2,51 cm. Dalam pelaporan resmi,

F1

o

60

F2

X [satuan vektor: i]

   Resultan R  F1  F2 dinyatakan dengan vektor satuan adalah …. (UAN 2008) A. 7i + 10 3 j C. 3i + 7 3 j E. 3i + 7j B. 7i + 10j D. 3i + 10j Pembahasan;

[2 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama. Kita uraikan F1 ke sumbu X dan Y; F1 F1.Y

1. Angka nol pada skala nonius berhimpit pada skala utama 3,1. 2. Angka pada skala nonius yang tepat berhimpit pada skala utama adalah 9. Maka, hasil pengukurannya adalah 3,19 cm

F2

60o

4.

F1.X

1 3 =7 3 F1.Y = F1. sin 60 = 14. 2 1 o F1.X = F1. cos 60 = 14. = 7 2 Resultan gaya ke arah sumbu X; X = F2 – F1.X = 10 – 7 = 3 Resultan gaya ke arah sumbu Y; Y = F1.Y = 7 3    Maka, resultan R  F1  F2 dinyatakan;  R  X. i  Y. j  3 i  7 3 j o

Tebal pelat logam diukur dengan mikrometer sekrup seperti gambar 0

1

0

4

3

2

45

mm

Tebal pelat logam adalah …. (UAN 2008) A. 4,85 mm C. 4,96 mm E. 5,00 mm B. 4,90 mm D. 4,98 mm 5.

Untuk mengukur diameter dalam sebuah gelas dengan jangka sorong sperti pada gambar!

2.

Seorang anak berlari menempuh jarak 80 m ke utara, kemudian membelok ke timur 80 m dan ke selatan 20 m. Besar perpindahan yang dilakukan anak tersebut adalah … (UAN 2012 KODE A57) A. 60 m C. 100 m E. 180 m B. 80 m D. 120 m U Pembahasan; Dari soal bisa kita gambarkan, T B Perpindahannya adalah panjang AD; AD  AB2  AE2

B

Diameter dalam gelas adalah …. (UAN 2009) A. 0,80 cm C. 1,67 cm E. 2,27 cm B. 0,88 cm D. 2,20 cm

C

E

 802  602  100 m

3.

S

D

6.

A Perhatikan gambar pengukuran panjang balok di bawah ini!

Hasil pengukuran yang didapat adalah .… (UAN 2010) A. 3,00 cm C. 3,19 cm E. 3,90 cm B. 3,09 cm D. 3,29 cm Pembahasan; Perhatikan gambar untuk tiap skala;

skala utama

1

Kedudukan skala sebuah micrometer skrup yang digunakan untuk mengukur diameter sebuah bola kecil seperti gambar berikut

Berdasarkan gambar tersebut dapat dilaporkan diameter bola kecil adalah …(UAN 2011) A. 11,15 mm D.5,75 mm B. 9,17 mmE. E. 5,46 mm C. 8,16 mm 7.

Gambar di bawah ini menunjukkan hasil pengukuran tebal kertas karton dengan menggunakan mikrometer skrup. 0

1

2

3

4

35 30 25

Hasil pengamatannya adalah …(UAN 2012 KODE A57) A. 4,30 mm C. 4,20 mm E. 4,15 mm B. 4,25 mm D. 4,18 mm

skala nonius

2

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) 8.

Sebuah benda ketebalannya diukur mikrometer skrup seperti gambar. 0

1

2

dengan 0

[ 3 ]

13. Hasil pengukuran diameter suatu tabung dengan mikrometer sekrup adalah 2,70 mm. Gambar yang sesuai dengan hasil pengukuran tersebut adalah ....(UN 2015)

45

A. Hasil pengukuran ketebalan benda adalah …(UAN 2012 KODE B69) A. 2,97 mm C. 2,03 mm E. 1,47 mm B. 2,47 mm D. 1,97 mm

0

1

20 15

B. 0

9.

25

2

1

20

2

15

Tabel suatu pelat diukur dengan mikrometer skrup dan hasilnya terlihat seperti gambar di bawah. 0

1

4

3

2

6

5

10

45

7

40

C.

0

35

Tebal pelat tersebut adalah …(UAN 2012 KODE C71) A. 7,40 mm C. 7,90 mm E. 8,45 mm B. 7,54 mm D. 8,40 mm

1

11. Seorang anak mengukur tebal buku dan menunjukkan skala seperti gambar. Dari skala yang dtunjukkan maka tebal buku adalah .... (UN 2013) A. 9,56 mm 50 B. 8,65 mm 2 3 4 5 6 45 C. 7,55 mm D. 6,95 mm 40 E. 5,65 mm 12. Perhatikan hasil timbangan dengan neraca Ohauss tiga lengan seperti gambar berikut!

25 20

D. 0

10. Sebuah mikrometer digunakan untuk mengukur tebal suatu benda, skalanya ditunjukkan sepertu gambar berikut. Hasil pengukurannya adalah …(UAN 2012 KODE E45) A. 2,13 mm 15 0 B. 2,63 mm C. 2,70 mm 10 D. 2,73 mm E. 2,83 mm

30

2

1

2

15 10

E.

0

1

40

2

35 30

14. Sebuah benda diukur dengan jangka sorong, dari hasil pengukuran diperoleh data 6,66 cm. Manakah dari gambar di bawah ini yang menunjukkan pengukuran panjang benda yang benar? (UN 2016) 7 8 A. cm 0

5

10

7

B.

8 cm

0 100

0

200

300

5 7

C. 0

10

20

30

40

50 60

70

80

1

2

3

4

5

6

7

8

8

90 100

cm 0

0

10

500

400

9

5

10

10

Massa benda yang ditimbang adalah .... (UN 2014) A. 348,0 gram D. 548,0 gram B. 438,0 gram E. 834,0 gram C. 538,0 gram

7

D.

8 cm

0

5

10

[ 4 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama. 7

E.

A. 5 m B. 6 m

8 cm

0

5

10

15. Hasil pengukuran panjang dan lebar sebidang tanah berbentuk empat persegi panjang adalah 15,35 m dan 12,5 m. Luas tanah menurut angka penting adalah …. (UAN 2008) 2 2 2 A. 191,875 m C. 191,87 m E. 192 m 2 2 B. 191,88 m D. 191,9 m 16. Seorang anak berjalan lurus 2 meter ke barat, kemudian belok ke selatan sejauh 6 meter, dan belok lagi ke timur sejauh 10 meter. Perpindahan yang dilakukan anak tersebut dari U posisi awal .… (UAN 2010) A. 12 meter arah barat daya B. 10 meter arah selatan T C. 10 meter arah tenggara B D. 4 meter arah timur E. 3 meter arah tenggara S 17. Sebuah benda bergerak dengan lintasan seperti grafik berikut:

C. 9 m D. 14 m

E. 17 m

21. Fitria melakukan perjalanan napak tilas dimulai dari A ke titik B : 600 m arah utara; ke titik C 400 m arah barat; ke titik D 200 m arah selatan; dan kemudian berakhir di titik E 700 m ke arah timur. Besar perpindahan yang dialami Fitria adalah ……(UAN 2009) A. 100 m C. 500 m E. 1900 m B. 300 m D. 1500 m 22. Sebuah benda bergerak 4 3 m ke arah barat, kemudian melanjutkan perjalanan 4 m ke arah o utara, selanjutnya berbelok 60 ke arah timur sejauh 8 m. Besar resultan perjalanan benda tersebut adalah …. (UN 2014) A. 2 m B. 4 m

C. 4 3 m D. 6 m

E. 8 m

23. Pada acara “Festival Marathon” bulan Oktober 2014 di Jakarta terdapat 4 kategori lari yaitu full marathon (42 km), kategori half marathon (21 km), kategori 10 km dan kategori 5 km dengan lintasan masing-masing kategori sudah ditentukan. Lomba lari marathon ini dimulai dari gedung gelora Bung Karno dan berakhir di Monas. Salah seorang peserta lomba bernama Arif mengikuti lomba lari full marathon dan ia hanya menempuh lintasan dari titik A, B, dan C seperti gambar 2.

C

B

Perpindahan yang dialami benda sebesar …(UAN 2011) A. 23 m C. 19 m E.15 m B. 21 m D. 17 m

A 18. Seorang anak berjalan 4 meter ke Barat kemudian belok ke Selatan sejauh 12 m dan belok lagi ke Timur sejauh 20 m. Perpindahan yang dilakukan anak tersebut dari posisi awal adalah …(UAN 2012 KODE B59) A. 10 m C. 20 m E. 36 m B. 16 m D. 23 m 19. Fatah berjalan sejauh 6 meter ke timur, kemudian 6 meter ke Selatan, dan 2 meter ke Timur. Perpindahan Fatah dari posisi awal adalah …(UAN 2012 KODE C71) A. 20 m C. 12 m E. 8 m B. 14 m D. 10 m 20. Seorang anak berjalan lurus ke arah Barat sejauh 1 m, kemudian belok ke selatan 3 m, dan belok lagi ke timur sejauh 5 m. Besar perpindahan yang dilakukan anak tersebut dari posisi awal adalah .... (UN 2016)

Jika 1 kotak mewakili 1 km, maka perpindahan total yang dilalui Arif adalah .... (UN 2015) A. 26 km C. 12 km E. 8 km B. 20 km D. 10 km 24. Vektor gaya F1, F2, dan F3 terletak pada sebuah diagramkartesius seperti gambar. Resultan ketiga y vektor adalah …. (UN 2013) A.

26 N

B.

76 N

C.

84 N

D.

168 N

E.

204 N

F1  12 N 30o 60o

F3  8 N

F2  10 N

x

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) 25. Ditentukan dua buah vector yang sama besarnya = F. bila perbandingan antara besar jumlah dan besar

3 , maka selisih kedua vector sama dngan sudut yang dibentuk kedua vector itu adalah … (SPMB 2002) o o o A. 30 C. 45 E. 120 o o B. 37 D. 60 26. Hasil pengukuran kapasitas panas C suatu zat pada sebagai fungsi temperatur T dinyatakan oleh persamaan C   T   T3 . Satuan  dan  yang mungkin adalah… (SNMPTN 2009) -2 A. J untuk  dan JK untuk  2 B. JK untuk  dan J untuk  3 C. JK untuk  dan JK untuk  -2 -4 D. JK untuk  dan JK untuk  E. J untuk  dan J untuk 

[ 5 ]

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik, benda tegar, usaha, kelestarian energi, elastisitas, impuls, momentum dan masalah Fluida.. INDIKATOR: Menentukan besaran-besaran fisis gerak lurus, gerak melingkar beraturan, atau gerak parabola MATERI 1. Gerak Lurus Beraturan (GLB) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) Gerak Sifat/ciri Rumus GLB Kecepatan konstan dan S = v. t percepatan nol GLBB Kecepatan berubah dan Gerak percepatan konstan. Horisontal; v = vo + a.t 2 S = jarak/lintasan (m) S = vo.t + ½.a.t 2 2 v = kecepatan (m/s) v = vo + 2. a.S t = waktu (s) 2 a = percepatan (m/s ) Gerak Vertikal; h = ketinggian (m) v = vo + g.t 2 g = percepatan gravitasi h = vo.t + ½.g.t 2 2 2 (m/s ) v = vo + 2. g.h Konsep; - Benda direm sampai berhenti; a negatif dan v nol - Benda dilempar ke atas mencapai tinggi maksimum; g negatif dan v nol - Benda mula-mula diam kemudian bergerak; a positif dan vo nol - Benda jatuh bebas; a positif dan vo nol 2. Gerak Melingkar Beraturan (GMB) dan Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB) Gerak Sifat/ciri Rumus GMB - Kecepatan linier (v) tetap/konstan, dan v = . R arah selalu berubah.  = . t - Besar dan arah kecepatan sudut () 2   2.f  selalu tetap. T - Percepatan tangensial (at) dan percepatan sudut (α) sama dengan nol GMBB - Kecepatan linier (v)  = o + α.t dan kecepatan sudut  = o.t + ½. α.t2 2 2 () berubah  = o + 2. α.S - Percepatan tangensial (at) berubah dan percepatan sudut (α) tetap

[ 6 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

Hubungan antara Roda-roda (Roda Gila); Seporos Bersinggungan Dihubungkan dengan sabuk

SOAL-SOAL UAN 27. Grafik (v – t) menginformasikan gerak sebuah mobil mulai dari diam, kemudian bergerak hingga berhenti selama 8 sekon seperti gambar. v (m.s-1) C

40 A

30

Arah putar kedua roda adalah searah 1  2

v1 v 2  R1 R2

Arah putar kedua roda berlawanan v1  v2 1R1  2R2

Arah putar kedua roda adalah searah v1  v2 1R1  2R2

3. Gerak Parabola Gerak Parabola merupakan perpaduan antara gerak lurus beraturan (GLB-Horisontal) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB-Vertikal).

D

20

B

10 0

1

2

3

4

5

6

E 8

7

t (s)

Jarak yang ditempuh mobil antara t = 5 s sampai t = 8 s adalah …. UAN 2008 A. 60 m C. 35 m E. 15 m B. 50 m D. 20 m Pembahasan; Kita cuplik grafik antara t = 5 s sampai t = 8 s; C

D

E

Besaran-besaran yang umumnya ditanyakan; - Waktu yang diperlukan untuk mencapai ketinggian maksimum (th.maks) v .sin  th.maks = o g - Ketinggian maksimum yang dicapai 2

v2o .  sin   2g - Jangkauan Maksimum yang dicapai v2 .sin 2 Xmaks = o g Besaran penghubung yang memadukan GLB dan GLBB menjadi gerak parabola adalah besaran waktu. Resultan kecepatan (v) ditentukan melalui; hmaks =

v  (v x )2  (v y )2 dengan arah terhadap sumbu x adalah  vy  = arc tan vx

P

Q

Jarak yang ditempuh merupakan luas daerah grafik; S  Luas Trapesium PQDC  Luas Segitiga QDE



PC  QD . PQ QE. QD

 2 2  40  20 . 1 2. 20   2 2  50 m

28. Bola bermassa 1,2 kg dilontarkan dari tanah dengan laju 16 m/s. Waktu yang diperlukan bola untuk tiba kembali di tanah adalah …. (UAN 2009) A. 0,8 s C. 1,6 s E. 3,2 s B. 1,2 s D. 2,8 s Pembahasan; vt  0 2 m = 1,2 kg dan g = 10 m/s B vo = 16 m/s vt = 0 (pada ketinggian maksimal) Waktu untuk mencapai ketinggian maksimal; vo vt = vo – g. tAB 0 = 16 – 10. tAB A tAB = 1,6 s Sehingga, lama waktu bola di udara; t = 2. tAB = 2. 1,6 = 3,2 s

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) 29. Kecepatan (v) benda yang bergerak lurus terhadap waktu(t) seperti diperlihatkan pada grafik v – t. jarak yang ditempuh benda dalam waktu 10 s adalah .…(UAN 2010) V(ms ) A. 5 m 20 B. 24 m C. 80 m D. 250 m t(s) E. 500 m 0 Pembahasan; Kita perhatikan grafik; vo = 0 (diam) saat t = 4 s nilai vt = 20 m/s maka percepatan gerak benda; v t  v o  a. t -1

20  0  a. 4  a  5 m/s2 Untuk t = 10 s, jarak tempuhnya; 1 S  v o . t  a. t2 2 1 2  0. 10  5. 10  2  250 m

[ 7 ]

33. Grafik di samping merupakan grafik sebuah benda yang bergerak lurus. Jarak yang ditempuh benda antara 0 sampai dengan 8 s adalah ……(UAN 2012 v (m/s) KODE A57) A. 72 m 12 B. 64 m C. 48 m D. 24 m E. 12 m t (s) 0

8

4

12

34. Roda yang jari-jarinya 20 cm berputar secara berurutan sehingga menempuh 120 putaran tiap menit. Kecepatan linier suatu titik di tepi roda adalah … (UAN 2012 KODE A57) -1 -1 -1 A. 0,8 m.s C. 12 m.s E. 48 m.s -1 -1 B. 4,8 m.s D. 24 m.s 35. Perhatikan grafik kecepatan v terhadap t untuk benda yang bergerak lurus berikut! v (m/s)

4

8

30. Pengamatan tetesan oli motor yang melaju pada jalan lurus dilukiskan seperti pada gambar! (1)

0

6

2

10

12

t (s)

-4

Jarak yang ditempuh benda selama 12 detik adalah …(UAN 2012 KODE C71) A. 8 m C. 12 m E. 36 m B. 10 m D. 24 m

(2) (3) (4) Yang menunjukkan mobil sedang bergerak dengan percepatan tetap adalah …. UAN 2008 A. 1 dan 2 C. 1 dan 4 E. 2 dan 4 B. 1 dan 3 D. 2 dan 3 31. Grafik kecepatan (v) terhadap waktu (t) berikut ini menginformasikan gerak benda. Jarak tempuh benda 5 detik terakhir adalah …. (UAN 2009) v (m /s) A. 100 m 40 B. 120 m C. 130 m 20 D. 140 m E. 150 m t (s) 3

56

9 10

32. Perhatikan grafik kecepatan (v) terhadap waktu (t) dari sebuah benda yang bergerak lurus. Besar perlambatan yang dialami benda adalah …(UAN 2011)

36. Sebuah benda bergerak melingkar beraturan -1 dengan kelajuan linier 3 m.s dan jari-jari lintasan 1,5 m. Frekuensi benda tersebut adalah … (UAN 2012 KODE C71) 1 A. Hz C.  Hz E. 1,5 Hz  1 B. D. 1,2 Hz Hz 2 37. Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 25 m di 2 atas tanah (g = 10 m/s ). Kecepatan benda itu saat berada pada ketinggian 5 m di atas tanah adalah …. (UN 2013) A. 65 m/s C. 20 m/s E. 5 m/s B. 50 m/s D. 10 m/s 38. Tiga roda A, B, dan C saling berhubungan seperti pada gambar.

rB

rC

rA

-2

A. 2,5 m.s -2 B. 3,5 m.s

-2

C. 4,0 m.s -2 D. 5,0 m.s

-2

E. 6,0 m.s

Jika jari-jari roda A, B, dan C masing-masing 20 cm, 8 cm, dan 4 cm, serta roda B berputar dengan kecepatan sudut 10 rad/s, maka roda C berputar dengan kecepatan sudut sebesar .... (UN 2013)

[ 8 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama. A. 80 rad/s B. 50 rad/s

C. 40 rad/s D. 20 rad/s

E. 10 rad/s

39. Sebuah mobil mula-mula bergerak lurus dengan kecepatan konstan 72 km/jam selama 20 sekon 2 kemudian dipercepat dengan percepatan 3 m/s selama 10 sekon dan diperlambat dengan 2 perlambatan 5 m/s hingga mobil berhenti. Bentuk grafik kecepatan (v) terhadap waktu (t) perjalanan mobil tersebut adalah .... (UN 2014) A. v (m/ s)

Jika ketiga motor menempuh jarak yang sama, maka kecepatan awal P dan kecepatan akhir Q berturut-turut adalah ..... (UN 2015) A. 15 m/s dan 65 m/s D. 70 m/s dan 65 m/s B. 60 m/s dan 50 m/s E. 75 m/s dan 75 m/s C. 65 m/s dan 70 m/s 41. Perhatikan grafik berikut! V(m / s)

5

4

50

20 30 40 50 t (s) v (m/ s)

50 20 20 30 40

C.

t (s)

v (m/ s)

40

20 30 40 50

10

t(detik)

Jarak total yang ditempuh benda adalah .... (UN 2016) A. 10 m C. 25 m E. 80 m B. 20 m D. 40 m 42. Bola A dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan 8 m/s. Setelah 0,8 s kemudian dari titik yang sama bola B dilemparkan juga vertikal ke atas dengan kecepatan 16 m/s. Tinggi yang dicapai bola B saat bertemu dengan bola A adalah .... 2 (percepatan gravitasi 10 m/s ) (UN 2016) A. 0,2 m C. 3,2 m E. 4,0 m B. 3,0 m D. 3,8 m 43. Sebuah meriam menembakkan peluru dengan sudut elevasi seperti gambar.

20

D.

8

5

20

B.

6

t (s)

450

v (m/ s)

2

20 20 30 40 50 t (s) v (m/ s)

E.

V  30 m/s

Jika gravitasi bumi g = 10 m/s dan pengaruh gesekan dengan udara diabaikan, maka jarak maksimum yang dicapai peluru adalah .... (UN 2015) A. 80 m C. 120 m E. 160 m B. 90 m D. 140 m 44. Perhatikan gambar di bawah ini!

35

60o

20 20

30

B

t (s)

40. Tiga motor bergerak lurus berubah beraturan secara bersamaan dengan kecepatan yang berbedabeda seperti ditunjukkan pada tabel berikut: Kecepatan Kecepatan Percepatan Motor 2 Awal (m/s) Akhir (m/s) (m/s ) A 40 60 1 B P 30 -2 C 15 Q 2

A 5 m C Dalam sebuah permainan golf, bola yang massanya 2 0,2 kg (g = 10 m/ ) akan dimasukkan ke dalam lubang C seperti tampak pada gambar. Pemukul menyentuh bola dalam waktu 0,01 sekon dan lintasan B – C ditempuh bola dalam waktu 1 sekon. Gaya diperlukan pemain golf untuk memukul bola supaya tepat masuk ke dalam lubang C adalah .... (UN 2016) A. 20 N C. 120 N E. 200 N B. 80 N D. 180 N

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) 45. Tiga buah roda dihubungkan seperti gambar di bawah.

C

A B

Roda B dan roda C menyatu dan sepusat. Roda A dan roda C dihubungkan dengan sabuk. Jika RA = 15 cm, RB = 5 cm, dan RC = 30 cm, maka perbandingan kecepatan sudut roda B dan roda C adalah .... (UN 2016) A. 4 : 1 C. 1 : 1 E. 1 : 4 B. 2 : 1 D. 1 : 2 46. Sebuah kipas angin berputar dengan kecepatan 900 rpm. Jika panjang baling-baling 20 cm, besar kecepatan sudut dan kecepatan linier baling-baling tersebut berturut-turut adalah .... (UN 2014) A. 10 rad/s dan 3 m/s D. 30 rad/s dan 6 m/s B. 20 rad/s dan 3 m/s E. 30 rad/s dan 6 m/s C. 30 rad/s dan 3 m/s 47. Gerakan sebuah mobil digambarkan oleh grafik kecepatan-waktu di bawah ini.

v(m / s)

[ 9 ]

49. Seorang anak menjatuhkan sebuah batu dari ketinggian 20 m. Satu detik kemudian ia melemparkan sebuah batu lain ke bawah. Anggap tidak ada gesekan udara dan percepatan gravitasi 2 10 m/s . Jika kedua batu tersebut mencapai tanah bersamaan, maka kelajuan awal batu kedua adalah…. ( SNMPTN 2011) A. 5 m/s C. 15 m/s E. 25 m/s B. 10 m/s D. 20 m/s 50. Besar kecepatan suatu partikel yang mengalami perlambatan konstan ternyata berubah dari 30 m/s menjadi 15 m/s setelah menempuh jarak sejauh 75 m. Partikel tersebut akan berhenti setelah menempuh lagi jarak sejauh….m (SPMB 2003) A. 15 C. 25 E. 50 B. 20 D. 30 51. Tabel di bawah merupakan tabel gerakan sebuah kereta dengan t menyatakan waktu dalam s dan v menyatakan kecepatan dalam m/s. t v

0 0

1 2

2 4

3 6

4 8

5 8

6 8

7 7

8 0

9 -4

10 -4

Perpindahan kereta selama 10 s adalah ….( SPMB 2007) A. 30 m C. 38 m E. 46 m B. 34 m D. 42 m 52. Besar kecepatan suatu partikel yang mengalami perlambatan konstan ternyata berubah dari 30 m/s menjadi 15 m/s setelah menempuh jarak sejauh 75 m. Partikel tersebut akan berhenti setelah menempuh lagi jarak sejauh….m (SPMB 2003) A. 15 C. 25 E. 50 B. 20 D. 30

30

10 20

30

t(s)

Percepatan ketika mobil bergerak semakin cepat adalah …. ( SNMPTN 2011) 2 2 2 A. 0,5 m/s C. 1,5 m/s E. 3,0 m/s 2 2 B. 1,0 m/s D. 2,0 m/s 48. Di bawah ini adalah grafik hubungan antara kecepatan dan waktu dari gerak sebuah benda. v (m/s)

20

4

t (s) 10 2 Jarak yang ditempuh oleh benda selama 10 sekon pertama adalah …. (SNMPTN 2012) A. 104 m C. 98 m E. 8 m B. 100 m D. 64 m

53. Untuk sistem roda seperti pada gambar di bawah, RA = 50 cm, RB = 20 cm, RC = 10 cm A B C

Jika roda A memiliki kelajuan linier 1 m/s maka kecepatan sudut roda C dalam rad/s adalah .... (SPMB 2003) A. 2 C. 20 E. 80 B. 10 D. 40 54. Bila dua buah roda masing-masing berjari-jari R1 dan R2 diputar dengan dihubung pita (ban) di titik sing-gungnya, maka kecepatan sudut (), periode (T), frekuensi (f), dan kecepatan linier (v) mempunyai hubungan dengan jari-jari R sebagai …. (SPMB 2002) (1) 1 /2 = R2 /R1 (3) f1 /f2 = R2 /R1 (2) T1 /T2 = R1 /R2 (4) v1 /v2 = R1 /R2

[ 10 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik, benda tegar, usaha, kelestarian energi, elastisitas, impuls, momentum dan masalah Fluida.. INDIKATOR: Menentukan berbagai besaran dalam hukum Newton dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. MATERI 1. Hukum Newton - Hukum Kesatu Newton semula diam  tetap diam F  0 benda benda semula ber GLB  tetap GLB



- Hukum Kedua Newton F = m. a

keterangan; F = resultan gaya yang bekerja (N) m = total massa sistem (kg) 2 N a = percepatan (m/s ) - Hukum Ketiga Newton fg Faksi  Freaksi 2. Gaya Gesekan Dirumuskan; w fs  s N dan fk  kN

F

- Benda diam (a = 0)  F  fs , maka gaya geseknya  fg  F - Benda tepat akan bergerak  F  fs , maka gaya geseknya  fg  F - Benda bergerak  F  fs , maka gaya geseknya  fg  fk - Arah gaya gesekan selalu berlawanan dengan arah gerak benda. 3. Gaya dan Percepatan Sentripetal - Dalam GMB percepatan totalnya adalah percepatan sentripetal dan pada GMBB benda mengalami dua percepatan yaitu percepatan sudut (α) dan percepatan tangensial (at), serta memiliki hubungan at = α. R, dimana R adalah jari-jari lintasan melingkar. - Percepatan total gerak melingkar (a) merupakan gabungan percepatan sentripetal (as) dengan percepatan tangensial (at). Dituliskan; a = a2s + a2t

fk

B 20 kg

Jika koefisien gesek kinetik antara balok A dan meja 2 0,1, dan percepatan gravitasi 10 m/s maka gaya yang harus diberikan pada A agar sistem bergerak 2 ke kiri dengan percepatan 2 m/s adalah …. (UAN 2009) A. 70 N C. 150 N E. 330 N B. 90 N D. 250 N Pembahasan; Kita analisis gambar gaya-gaya yang bekerja; NA k = 0,1 a mA = 30 kg F mB = 20 kg fk 2 a = 2 m/s 2 w A  mA .g g = 10 m/s Gaya F bisa ditentukan; F  m. a wB  mB .g F  fk  wB  (mA  mB ). a F  k . NA  mB . g  (mA  mB ). a F  k . mA . g  mB . g  (mA  mB ). a F  0,1. 30. 10  20. 10  (30  20). 2 F  330 N 56. Dua buah benda A dan B masingmasing bermassa 6 kg dan 2 kg diikat dengan tali melalui sebuah katrol seperti gambar. -2 Jika gesekan tali dan katrol diabaikan dan g = ms , maka besar tegangan talinya adalah .… (UAN 2010) A. 15N C. 30N E. 55N B. 25N D. 45N Pembahasan; Kita analisis gambar gaya-gaya yang bekerja; mA = 6 kg mB = 2 kg 2 g = 10 m/s a Kita cari dulu percepatan gerak; T F  m. a T wA  wB  (mA  mB ). a mA .g  mB .g  (mA  mB ). a wB  mB .g 6. 10  2. 10  (6  2). a w  m .g A

2

- Percepatan sentripetal; a s = - Gaya Sentripetal; Fs = m.

SOAL-SOAL UAN 55. Perhatikan gambar di bawah. 30 kg T A F

v R

v2 = m. 2 . R R

A

a  5 m/s2 Tegangan tali T bisa ditentukan, dengan meninjau salah satu balok, misal balok A; F  m. a wA  T  mA . a mA .g  T  mA . a 6. 10  T  6. 5 T  30 N

a

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) 57. Sebuah benda diam ditarik oleh 3 gaya seperti gambar. F3 = 36 N

F1 = 12 N F2 = 24 N

Bedasarkan gambar di atas, diketahui: (1) percepatan benda nol (2) benda bergerak lurus beraturan (3) benda dalam keadaan diam (4) benda akan bergerak jika berat benda lebih kecil dari gaya tariknya Pernyataan yang benar adalah …. (UAN 2008) A. 1 dan 2 saja D. 1, 2, dan 3 saja B. 1 dan 3 saja E. 1, 2, 3, dan 4 C. 1 dan 4 saja 58. Dua benda bermassa 2 kg dan 3 kg diikat tali kemudian ditautkan pada katrol yang massanya diabaikan seperti gambar. Bila besar percepatan -2 gravitasi = 10 m.s , gaya tegangan tali yang dialami sistem adalah …(UAN 2011) A. 20 N C. 27 N E. 50 N B. 24 N D. 30 N 59. Sebuah benda yang massanya 10 kg bergerak -1 melingkar beraturan dengan kecepatan 4 m.s . Jika jari-jari lingkaran 0,5 meter, maka : 4 (1) Frekuensi lingkaran Hz  -2 (2) Percepatan sentripetalnya 32 m.s (3) Gaya sentripetalnya 320 N (4) Periodenya 4π s Pernyataan yang benar adalah …(UAN 2011) A. (1), (2), (3) dan (4) D. (2) dan (4) saja B. (1), (2), dan (3) E. (3) dan (4) saja C. (1) dan (3) saja 60. Diketahui m1 = 400 gram dan m2 = 200 gram. Jika permukaan meja licin dan massa katrol diabaikan, maka sistem benda akan bergerak dengan percepatan sebesar …(UAN 2012 KODE A57) -2 A. 5 m.s F6 N -2 B. 10 m.s -2 C. 16 m.s m1 m2 katrol -2 D. 25 m.s Licin -2 E. 40 m.s 61. Agar gaya normal yang bekerja pada balok sebesar 20 N, maka besar dan arah gaya luar yang bekerja pada balok adalah …(UAN 2012 KODE A57) A. 50 N ke bawah B. 30 N ke atas C. 30 N ke bawah D. 20 N ke atas w = 50 N E. 20 N ke bawah

[ 11 ]

62. Dua balok yang masing-masing bermassa 2 kg, dihubungkan dengan tali dan katrol seperti pada gambar. Bidang permukaan dan katrol licin. Jika balok B ditarik dengan gaya mendatar 40 N, -2 percepatan balok adalah … (g = 10 ms ) (UAN 2012 KODE B69) -2 F A. 5 ms B -2 B. 7,5 ms -2 C. 10 ms -2 D. 12,5 ms A -2 E. 15 ms 63. Agar gaya normal yang dialami oleh benda pada gambar di samping ini adalah 20 N, maka gaya F yang bekerja pada balok tersebut adalah …(UAN 2012 KODE B69) N F A. 50 N ke bawah B. 50 N ke atas C. 30 N ke atas D. 20 N ke atas E. 20 N ke bawah w = 40 N 64. Dua benda M1 = 4 kg dan M2 = 6 kg dihubungkan dengan tali dan katrol seperti pada gambar. Jika papan meja licin, maka percepatan gerak sistem 2 adalah …. (g = 10 m/s ). (UAN 2012 KODE C71) -2 A. 2 m.s M1 -2 B. 4 m.s -2 C. 5 m.s -2 D. 6 m.s -2 M2 E. 10 m.s 65. Perhatikan gambar balok berikut ini. Jika massa -2 balok 3 kg, dan percepatan gravitasi 10 m.s maka gaya normal yang di alami balok adalah … (UAN 2012 KODE C71) F1  5 N A. 27 N D. 43 N F2  8 N B. 30 N E. 45 N C. 33 N 66. Berapakah besar gaya normal yang dialami oleh 2 balok bermassa 3 kg (g = 10 m/s ) pada gambar di bawah ini? (UAN 2012 KODE D32) F  14 N A. 44 N D. 16 N B. 42 N E. 14 N C. 30 N 67. Benda m1 = 5 kg terleak pada bidang datar seperti gambar. Benda m2 = 3 kg dan bergerak turun. Jika massa katrol dan massa tali diabaikan, besar 2 percepatan sistem adalah .... (g = 10 m/s ) (UN 2013) 2 T A. 5,50 m/s katrol m1 2 B. 4,50 m/s 2 licin T C. 3,75 m/s 2 D. 1,50 m/s m2 2 E. 1,25 m/s

[ 12 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

68. Sebuah benda bermassa 5 kg yang mula-mula diam ditarik ke atas bidang miring yang kasar (k = 0,4) dengan gaya 66 N. Percepatan yang dialami benda o o adalah .... (sin 37 = 0,6 dan cos 37 = 0,8) (UN 2013) 2 A. 4 m/s 2 18 m B. 5 m/s 2 C. 6 m/s 2 D. 8 m/s F 2 E. 10 m/s o 37 69. Seorang dengan massa 60 kg berada di dalam lift 2 yang bergerak ke bawah dengan percepatan 3 m/s . 2 Jika percepatan gravitasi 10 m/s , gaya desakan kaki orang pada lantai lift adalah .... (UN 2014) A. 420 N C. 600 N E. 780 N B. 570 N D. 630 N 70. Perhatikan gambar di bawah!

m1  10 kg

T

F  50 N

m2  10 kg

71. Dua buah balok dihubungkan dengan katrol licin dan massa katrol diabaikan seperti pada gambar. Massa A = mA, massa B = mB dan balok B turun dengan percepatan a. jika percepatan gravitasinya g, maka besar tegangan tali yang terjadi pada balok B adalah .... (UN 2016) A. T = mB. a T A B. T = mA. (a – g) C. T = mA. (g – a) T licin D. T = mB. (a – g) B E. T = mB. (g – a) 72. Mobil melaju pada sebuah tikungan jalan raya di posisi M seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

40 m

M

Koefisien gesekan statik antara roda dan jalan 0,4 2 (percepatan gravitasi 10 m/s ). Agar mobil tidak keluar jalur, kecepatan maksimum yang diperbolehkan adalah .... (UN 2016) A. 10 D. 5 10 C. 4 10

74. Lima buah benda (sebuah balok), masing-masing bermassa 2 kg, 3 kg, 4 kg, 5 kg, dan 6 kg, dihubungkan dengan tali-tali tanpa massa (halus), lalu ditarik mendatar di atas lantai dengan gaya sebesar 40 N seperti gambar di bawah. Koefisien gesek antara masing-masing benda dan lantai 0,1, 2 percepatan gravitasi 10 m/s . Besar tegangan tali penghubung benda 2 kg dan 3 kg adalah…. (UM UGM 2008)

53o

f1 f2 Benda 1 dan benda 2 mengalami gaya gesek f1 = 20 N dan f2 = 5 N. Besar tegangan tali antara kedua o benda bila benda bergerak adalah .... (cos 53 = 0,6) (UN 2015) A. 35,0 N C. 25,0 N E. 7,5 N B. 27,5 N D. 22,5 N

B. 2 10

73. Balok 1 massanya 1 kg dan balok 2 massanya 2 kg terletak di atas lantai licin seperti pada gambar. Jika gaya F = 6 N maka gaya kontak antara kedua balok adalah .... (UMPTN 2001) A. 0 N B. 1 N C. 2 N I D. 6 N II F E. 18 N

E. 6 10

A. 2 N B. 4 N

C. 6 N D. 8 N

E. 10 N

75. Dua balok masingmasing bermassa m dihubungkan dengan 2 seutas tali dan ditempatkan pada bidang miring licin menggunakan sebuah katrol. Jika massa tali dan katrol diabaikan dan sistem bergerak ke kiri maka besar tegangan tali adalah …. (SPMB 2008) 1 A. mg(sin 1  sin 2 ) D. mg(sin 1  sin 2 ) 2 1 B. mg(sin 1  sin 2 ) E. 2mg(sin 1  sin 2 ) 2 C. mg(sin 1  sin 2 )

m 1

m

76. Pada sistem katrol seperti gambar di bawah, berat benda A dan E masing-masing 100 N dan 10 N. Apabila tali AC horisontal dan tali AB sejajar bidang, serta bidang miring dan katrol licin, maka sistem setimbang dicapai untuk berat D sebesar .... (SPMB B 2003) A C

D o

30 E

A. 50,5 N B. 58,5 N

C. 62,5 N D. 72,5 N

E. 81,5 N

[ 13 ]

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik, benda tegar, usaha, kelestarian energi, elastisitas, impuls, momentum dan masalah Fluida. INDIKATOR: Menentukan besaran-besaran fisis dinamika rotasi (torsi, momentum sudut, momen inersia, atau titik berat) dan penerapannya berdasarkan hukum II Newton dalam masalah benda tegar.

Nama benda 1. Silinder pejal 2. Bola pejal 3. Kerucut pejal 4. Setengah bola pejal

Letak titik berat 1 y0  t 2 y0  R 1 y0  t 4 3 y0  R 8

Keterangan V  L. alas  tinggi 4 3 R 3 1 V   L. alas  tinggi 3 V

MATERI TITIK BERAT Titik berat adalah titik tangkap resultan gaya berat, atau dengan kata lain titik tangkap resultan semua gaya berat yang bekerja pada setiap partikel penyusun benda. Pada daerah yang gravitasinya sama, letak titik berat sama dengan massanya. 1. Titik berat kurva homogen (dimensi satu) l x  l x  ... l y  l y  ... x0  1 1 2 2 dan y0  1 1 2 2 l1  l2  ... l1  l2  ... Titik berat kurva homogen (dimensi satu) Nama benda Letak titik berat Keterangan 1 1 1. Garis lurus x0  l , y 0  l 2 2 2. Busur setengah lingkaran

y0 

2R 

R=jari-jari lingkaran

2. Titik Berat benda-benda homogen berdimensi dua (bidang) A x  A 2 x2  ... A y  A 2 y 2  ... x0  1 1 dan y0  1 1 A1  A2  ... A1  A2  ... Titik berat bidang homogen berdimensi dua: Nama benda Letak titik Keterangan berat 1 1. Bidang segitiga t = tinggi segitiga y0  t 3 1 2. Jajar genjang, y0  t belah ketupat, 2 persegi, persegi panjang 1 3. Kulit setengah R= jari-jari bola y0  R bola 2 4R 4. Bidang setengah y0  lingkaran 3 3. Titik Berat benda-benda homogen berdimensi tiga (massa jenis benda sama) V x  V x  ... V y  V2 y 2  ... x0  1 1 2 2 dan y 0  1 1 V1  V2  ... V1  V2  ... Titik berat untuk benda pejal homogen berdimensi tiga berbeda-beda, yaitu misalnya:

GERAK ROTASI 1. Torsi/ Momen Gaya - Perubahan gerak rotasi terjadi karena adanya “gaya pemutar” yang dikenal dengan nama momen gaya. Besar momen gaya didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya yang bekerja dengan lengan yang saling tegak lurus. F O Besarnya torsi; O

F

  F r

α

Besarnya torsi;   r F sin  Keterangan: τ = momen gaya (Nm) F = gaya (N) r = lengan momen (m) 2. Momen Inersia - Inersia berarti lembam atau mempertahankan diri. Momen inersia berarti besaran yang nilainya tetap pada suatu gerak rotasi. Besaran ini analog dengan massa pada gerak translasi atau lurus. - Momen inersia juga didefinisikan sebagai perkalian antara massa partikel dengan kuadrat jarak partikel terhadap poros putar. - Momen inersia partikel: I  mR 2 - Momen inersia sistem partikel: I  (mi ri2 )  m1 r12  m2 r22  m3r32  .... i

- Momen inersia benda tegar homogen: No. Bentuk benda Momen Inersia 2 1. Benda berupa titik I = mR 2. Benda panjang homogen, 1 I  mL2 diputar di salah satu ujung 3 1 3. Benda panjang homogen, I  mL2 diputar tepat di selain 12 ujung 4. Bola berongga (bola sepak) 2 I  mR2 3 5. Bola pejal 2 I  mR2 5 6. Silinder berongga tipis I  mR 2 7. Silinder pejal 1 I  mR2 2 8. Silinder berongga tidak 1 I  m  R12  R22  tipis 2

[ 14 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

3. Dinamika Rotasi - Hubungan momen gaya dan momen inersia; I . - Benda menggelinding dari puncak bidang miring tanpa kecepatan awal (v0 = 0)

C. (2 ; 3,8) cm D. (2 ; 6,2) cm E. (3 ; 3,4) cm Pembahasan; Kita bagi bidang menjadi beberapa bagian dengan titik berat masing-masing; B

h 

y1

v

A

Percepatan benda menggelinding;

a

E

2. g. h 1k

4. -

-

R

x1 x2

D

Dari gambar diketahui; AB = BC = 13 cm AC = DE = 4 cm, sehingga CF = 2 cm Tinggi BF bisa ditentukan dengan dalil phytagoras segitiga BCF; BC2  BF2  CF2

F

BF  BC2  CF2

v Percepatan linear; M F a m1  k  T T - Contoh Kasus pada Katrol Percepatan liniernya; wA  wB WA a WB mA  mB  k.Mkatrol Energi Kinetik dan Momentum Sudut Untuk benda yang menggelinding (rotasi dan trnslasi), maka: 1 1 Ek  Ek translasi  Ekrotasi  mv 2  I2 2 2 Cara cepat; 1 Ek  mv 2 k  1 2 Momentum Sudut; L  I Hukum kelestarian momentum sudut; L1  L2  I11  I22

SOAL-SOAL UAN 77. Benda bidang homogen pada gambar di bawah ini, mempunyai ukuran AB = BC = 13 cm. Koordinat titik beratnya terhadap titik E adalah ….(UAN 2008) A. (1 ; 1,7) cm B. (1 ; 3,6) cm

C

Misal bagian 1 segitiga ABC dengan titik berat (x1,y1) bagian 2 segiempat ACDE dengan titik berat (x2,y2)

Keterangan; v = kecepatan (m/s) 2 a = percepatan (m/s ) k = konstanta inersia benda misalnya untuk silinder pejal momen inersianya 1 I  mR2 maka k = ½ . 2 - Benda menggelinding (berotasi dan bertranslasi) fgesek

F

BF

y2

g . sin  1k

Kecepatan benda menggelinding;

v

1 3

y B 6 A

C

E

D 4

x

BF 



13

2



 22  9  3 cm

Maka, kita uraikan titik berat masing-masing; x1 = ½ ED = ½ 4 = 2 y1 = EA + 13 BF = 6 + 13 .3 = 7 x2 = ½ ED = ½ 4 = 2 y2 = ½ EA = ½ 6 = 3 A1 = luas segitiga ABC = ½. 4. 3 = 6 A2 = luas segiempat ACDE = 4. 6 = 24 Koordinat titik berat total; x . A  x . A 2. 6  2. 24 xo  1 1 2 2  2 A1  A2 6  24 dan y .A y .A 7. 6  3. 24 yo  1 1 2 2   3,8 A1  A2 6  24 Jadi koordinat titik beratnya (2 ; 3,8). 78. Perhatikan gambar bidang homogen berikut ini! E Letak titik berat bidang tersebut dari AB adalah .… (UAN 2010) 6 cm A. 3,5 cm D.5,5 cm D F B. 3,8 cm E.6,0 cm C 1 cm 1 cm G 3 cm C. 4,2 cm B A Pembahasan; 6 cm Bidang kita bagi menjadi 2 bagian, yaitu; segitiga DEF dengan titik berat dari AB y1. segiempat ABCG dengan titik berat dari AB y2.

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) E

1 3

y1 EH

F

A

H G

y2

D C

B A Kita uraikan titik berat masing-masing; y1 = AG + 13 EH = 3 + 13 .6 = 5 y2 = ½ AG = ½ 3 = 1,5 A1 = luas segitiga DEF = ½. DF. EH = ½. 8. 6 = 24 A2 = luas segiempat ACDE = AB. AG = 6. 3 = 18

Koordinat titik berat bidang terhadap AB; y . A y . A 5. 24  1,5. 18 yo  1 1 2 2   3,5 A1  A 2 24  18 79. Batang AB homogen panjang 6 m dengan massa 4 kg diletakkan seperti pada gambar! 2m

O

4m

B A Bila batang di putar dengan sumbu putar melalui titik O, momen inersianya adalah …. (UAN 2008) 2 2 2 A. 12 kg.m C. 7 kg.m E. 4 kg.m 2 2 B. 10 kg.m D. 6 kg.m Pembahasan; M = 4 kg dan L = 6 m Momen inersia batang homogen; 1 1 2 I  . M. L2  . 4.  6   12 kg.m2 12 12 80. Sebuah tongkat homogen dengan panjang 40 cm bermassa 3 kg. F

O 5 cm 2 kg Pada salah satu ujung tongkat diberi beban, sedangkan ujung lainnya sebagai tumpuan. Jika F = 280 N, maka momen gaya pada titik O adalah…. (UAN 2009) A. 0 Nm C. 8 Nm E. 28 Nm B. 6 Nm D. 14 Nm Pembahasan; Kita analisis gaya yang bekerja; F 

O r1 r2



w bt  mbt . g r3

w  m. g

[ 15 ]

F = 280 N (berlawanan arah putar jarum jam) wbt = mbt. g = 3. 10 = – 30 N(searah putar jarum jam) w = m. g = 2. 10 = – 20 N (searah putar jarum jam) r1 = 5 cm  0,05 m r2 = ½.40 cm  0,2 m r3 = 40 cm  0,4 m Momen gaya pada titik O adalah; O  F. r  F. r1  wbt . r2  w. r3

 280. 0,05   30  . 0,2   20 . 0,4  0 Nm

Y (cm) 81. Sebuah bidang E homogen ABCDE seperti 8 D pada gambar! 5 Letak titik ordinat bidang yang diarsir terhadap sisi AB AA adalah ….(UAN 0 2 2009) 4 4 cm A. 1 cm C. 3 15 13 5 3 B. 3 cm D. 5 cm 8 5

C

B 4 E. 5

X (cm)

6 cm 13

82. Perhatikan gambar! Letak titik berat bidang tersebut terhadap AB adalah .…(UAN 2011) A. 5 cm B. 9 cm C. 11 cm D. 12 cm E. 15 cm 83. Dari gambar di samping, letak titik berat bidang homogen yang diarsir terhadap sumbu x adalah …. (UAN 2012 KODE A57) y (cm) A. 4,0 cm 6 B. 3,5 cm C. 3,0 cm 3 D. 2,5 cm E. 2,0 cm x (cm) 0

6

3

84. Perhatikan gambar bidang homogen! 3 cm

1,25 cm

1,25 cm

2 cm

Q 12,5 cm Letak titik berat sisitem benda arah sumbu y dari titik Q adalah … (UAN 2012 KODE E45) A. 1,00 cm C. 2,00 cm E. 3,25 cm B. 1,75 cm D. 3,00 cm

[ 16 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

85. Sebuah tongkat yang panjangnya L, hendak diputar agar bergerak rotasi dengan sumbu putar pada batang tersebut. Jika besar gaya untuk memutar tongkat F (newton), maka torsi maksimum akan diperoleh ketika; (1) F melalui tegak lurus di tengah batang (2) F melalui segaris dengan batang (3) F melalui tegak lurus di ujung batang (4) F melalui ¼ L dari sumbu putar Pernyataan yang benar adalah ….(UAN 2009) A. 1 dan 2 C. 2 dan 4 E. hanya 3 B. 2 dan 3 D. hanya 1 86. Sebuah katrol dari benda pejal dengan tali yang dililitkan pada sisi luarnya ditampilkan seperti gambar. Gesekan katrol dengan tali dan gesekan disumbu putarnya diabaikan. Jika beban bergerak turun dengan -2 percepatan tetap a m.s , maka nilai momen inersia katrol setara dengan ….(UAN 2010) -1 -1 A. I = F . α . R D. I = F . α . R -1 -1 B. I = F . α . R E. I = F . α . R C. I = F . α . R 87. Sebuah batang yang sangat ringan, panjangnya 140 cm. Pada batang bekerja tiga gaya masing-masing F1 = 10 N, F2 = 20 N, dan F3 = 40 N dengan arah posisi seperti pada gambar. Besar momen gaya yang menyebabkan batang berotasi pada pusat massanya adalah ….(UAN 2011) A. 40 N.m B. 39 N.m C. 28 N.m D. 14 N.m E. 3 N.m 88. Sebuah katrol dari benda pejal dengan tali yang dililitkan pada sisi luarnya ditampilkan seperti gambar. gesekan katrol diabaikan. Jika momen inersia katrol I =  dan tali ditarik dengan gaya tetap F, maka nilai F setara dengan … (UAN 2012 KODE A57 dan UN 2014) A. B. C. D. E.

200 g

400 g

Besar momen inersianya adalah .... (UN 2013) -3 2 -2 2 A. 20. 10 kg.m D. 55. 10 kg.m -3 2 -2 2 B. 25. 10 kg.m E. 80. 10 kg.m -2 2 C. 11. 10 kg.m 91. Sebatang kayu yang massanya diabaikan, dikerjakan gaya pada titik A, B, dan C seperti gambar. Bila titik B dipakai sebagai poros, maka momen gaya sistem adalah .... (UN 2014) F1  12 N A. 1,28 Nm F3  8 N 37o B. 1,60 Nm C. 2,88 Nm A B C D. 4,48 Nm 20 cm 20 cm 40 cm E. 5,44 Nm F2  4 N 92. Letak koordinat titik berat homogen terhadap titik O pada gambar berikut adalah .... (UN 2014) 3 3 y(cm) A. ( 4 ,3 ) 5 5 8 1 1 B. ( 4 ,3 ) 6 3 3 1 C. ( 4 ,3 ) 4 3 1 1 2 D. ( 3 ,4 ) 3 3 x(cm) 2 E. ( 3,3 ) O 2 6 4 3 93. Koordinat titik berat bangun luasan seperti gambar di bawah terhadap titik O adalah .... (UN 2015)

3m



O F

20 cm

45o

D

C

B

F1  10 N

25 cm

R

89. Bidang AB yang massanya diabaikan diletakkan mendatar dan dikerjakan tiga buah gaya seperti F2  10 2 N gambar.

53o

90. Dua buah bola yang dihubungkan dengan kawat (massa kawat diabaikan) disusun seperti gambar.

12 m

F=..R 2 F=. .R -1 F =  . ( . R) -1 F =  .  . (R) -1 F = R . ( . )

A

Resultan momen gaya yang bekerja pada batang o jika diputar pada poros di D adalah .... (sin 53 = 0,8) (UN 2013) A. 2,4 N.m C. 3,0 N.m E. 3,4 N.m B. 2,6 N.m D.3,2 N.m

10 cm

10 cm

F3  20 N

A. 6 ; 4,70 B. 6 ; 5,65

12 m C. 6 ; 6,5 D. 6 ; 6,71

E. 6 ; 7,5

1 94. Sebuah silinder pejal ( I  M.R2 ) dengan massa 3 kg 2 bergerak menggelinding tanpa tergelincir mendekati bidang miring kasar yang mempunyai sudut elevasi  dengan sin  = 0,6. Jika percepatan 2 gravitasi 10 m/s dan kecepatan awal benda itu 10

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) m/s, maka panjang lintasan miring itu yang ditempuh benda sebelum berhenti adalah .... (UN 2014) A. 9,5 m C. 11,5 m E. 13,5 m B. 10,5 m D. 12,5 m 95. Perhatikan gambar berikut! Katrol terbuat dari silinder pejal  1 2  I  MR  . Jika M = 5 kg dan m = 2   2 kg sedangkan R = 10 cm, maka percepatan putaran katrol adalah .... (UN 2015) 2 2 A. 10 m/s C. 6 m/s 2 2 B. 8 m/s D. 5 m/s 96. Perhatikan gambar! Empat partikel bermassa m, dihubungkan dengan tak bermassa. Jika sistem partikel Y diputar dengan poros Y maka besar momen inersia sistem partikel m adalah .... (UN 2016) 2 a A. 3 m.a 2 B. 4 m.a 2 C. 5 m.a 2 D. 8 m.a 2 E. 15 m.a

Dengan merentangkan tangan momen inersia menjadi lebih besar. (SPMB 2003) 100. yoyo

R M

6 cm

m

A. 0,01 Nm B. 0,02 Nm

2

E. 4 m/s

m 2a

2a

m

97. Batang AB yang panjangnya 1,2 m massanya diabaikan dipengaruhi tiga buah gaya FA = 10 N, FB = FC = 20 N seperti gambar. FA FC 30o B A P C Jika jarak AB = 2 AC, AC = 2AP, maka besar momen gaya terhadap titik P adalah .... (UN 2016) A. 12 Nm C. 18 Nm E. 24 Nm B. 15 Nm D. 21 Nm 98. Perhatikan gambar berikut ini! Y 2 cm 6 cm 4 cm 2 cm 0 2 cm

Keping yoyo (200 gram) bergerak ke bawah melepaskan diri dari lilitan talinya. Jika keping yoyo dianggap roda pejal dan posisi benang seperti pada gambar di bawah serta 2 percepatan grafitasi bumi 10 m/s , maka momen gaya yang bekerja pada yoyo. (SPMB 2002) C. 0,20 Nm E. 2,00 Nm D. 1,00 Nm

101. Batang tidak bermassa panjangnya 2R dapat berputar di sekitar sumbu vertikal melewati pusatnya seperti ditunjukkan oleh gambar. Sistem berputar dengan kecepatan sudut  ketika kedua massa m berjarak sejauh R dari sumbu. Massa secara silmultan ditarik sejauh R/2 mendekati sumbu oleh gaya yang arahnya sepanjang batang.

masing-masing batang ringan

m a

[ 17 ]

X

Berapakah kecepatan sudut yang baru sistem? (SNMPTN 2009) A. /4 C.  E. 4 B. /4 D. 2

FB 102. Sebuah bola pejal massa 2 kg menggelinding pada 0 bidang miring dengan kemiringan 37 terhadap horisontal dari ketinggian 7 m. Pertanyaan berikut yang betul adalah ....( SPMB 2005) (1) kecepatan bola ketika sampai pada dasar bidang miring adalah 10 m/s (2) energi kinetik rotasi bola ketika sampai pada da-sar bidang miring adalah 40 J (3) percepatan bola menggelinding adalah 4,3 2 m/s (4) energi kinetik total bola ketika sampai pada dasar bidang miring adalah 100 J

2 cm

Letak koordinat titik berat bidang berbentuk huruf H adalah .... (UN 2016) A. (3 ; 4) D. (4 ; 3) B. (3,5 ; 2,5) E. (4 ; 4) C. (3,5 ; 4) 99. Dengan merentangkan tangan, kecepatan putar penari balet yang sedang berputar menjadi semakin rendah. SEBAB

103. Sebuah batang XY yang beratnya 10,0 N bertumpu pada tembok di X.

Batang ditahan secara horizontal oleh gaya F yang o bekerja di Y dan membentuk sudut 60 terhadap

[ 18 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

arah vertikal seperti ditunjukkan oleh gambar. Berapa besar F? (SPMB 2007) A. 20,0 N C. 8,66 N E. 4,33 N B. 10,0 N D. 5,00 N 104. Beban bermassa 20 kg ditempatkan pada jarak 1,5 m dari kaki B (lihat gambar) pada sebuah meja datar bermassa 100 kg yang panjangnya 6 m. Gaya yang bekerja pada kaki A untuk menahan beban dan meja adalah .... (SPMB 2004)

1,5 m

A A. 150 N B. 350 N

C. 550 N D. 750 N

B

E. 950 N

105. Seutas tali ABCD digantungkan pada titik A dan D. pada titik B digantungkan beban seberat 12 N sedang pada titik C digantungkan beban seberat W. Jika terhadap horizontal sudut yang dibentuk adalah o o o AB 60 , BC 0 dan CD 30 , tentukan besar W agar sistem dalam kesetimbangan …..( SPMB 2005) A. 4 N D A B. 8 N 60 30 B C C. 12 N D. 16 N w E. 20 N 106.

15 cm Posisi pusat massa dari benda homogen berbentuk 15 cm seperti gambar berikut berada di sekitar.... (SPMB 2004) A. xo=7,5cm, yo=5,8cm dari sudut kanan bawah B. xo=9,2 cm, yo=7,5 cm dari sudut kiri bawah C. xo=5,8 cm, yo=7,5 cm dari sudut kiri bawah D. xo=7,5cm, yo=9,2cm dari sudut kanan bawah E. xo=9,2 cm, yo=5,8 cm dari sudut kiri bawah

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik, benda tegar, usaha, kelestarian energi, elastisitas, impuls, momentum dan masalah Fluida.. INDIKATOR: Menjelaskan pengaruh gaya pada sifat elastisitas bahan atau menentukan besaran-besaran terkait pada konsep elastisitas. MATERI 1. Modulus Young/Elastisitas Elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya segera setelah gaya luar yang diberikan kepada benda itu dihilangkan (dibebaskan). F. L E= A. L Keterangan; 2 E = Modulus Young/Elastisitas (N/m ) F = gaya/berat (N) 2 A = luas penampang (m ) L = panjang benda mula-mula (m) L = pertambahan panjang (m) 2. Hukum Hooke F = k. x Keterangan; k = konstanta pegas (N/m) x = pertambahan panjang pegas (m) 3. Susunan Pegas Konstanta Gabungan Susunan Pegas Seri (ks); 1 1 1 k1 = + + ......... k s k1 k 2 k2 Konstanta Gabungan Susunan Pegas Paralel (kp); kp = k1 + k2 + ......... k1 k2 4. Periode dan Frekuensi Getaran Pegas m 1 k T  2 dan f  k 2 m Keterangan; T = periode (s) f = frekuensi (Hz) m = massa benda (kg) SOAL-SOAL UAN 107. Grafik (F – x) menunjukkan hubungan antara gaya dan pertambahan panjang pegas. Besar energi potensial F (N) pegas berdasarkan grafik di atas adalah ….(UAN 2008) 40 A. 20 joule B. 16 joule C. 3,2 joule D. 1,6 joule x (m) 0,08 E. 1,2 joule

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) Pembahasan F = 40 N dan x = 0,08 m Besar konstanta pegas; F 40 F  k.  x  k   500 N/m  x 0 ,08 Sehingga, energi potensial pegas; 1 1 2 E P  k.  x 2  . 500.  0 ,08   1,6 joule 2 2 108. Tiga buah pegas identik disusun pada gambar di samping ini! Jika beban 300 gram k3 k2 digantung pada pegas k1, pegas akan bertambah panjang 4 cm. Besarnya k1 konstanta susunan pegas (g = 10 m/s) adalah ….(UAN m 2009) A. 225 N/m D. 25 N/m B. 75 N/m E. 5 N/m C. 50 N/m Pembahasan m = 300 gram  0,3 kg x = 4 cm  0,04 m g = 10 m/s Besar konstanta susunan pegas; F  k.  x

m. g  k.  x

 k

m. g 0 ,3. 10   75 N/m x 0 , 04

109. Tiga pegas tersusun seperti pada gambar berikut. Jika tetapan pegas K1 = 4 K, maka nilai konstanta pegas (K’) susunan pegas adalah ….(UAN 2010) 3 A. D. 3K 4K 3K B. E. 4K 4 4K C. 3 110. Data pada tabel percobaan merupakan hasil percobaan yang terkait dengan elastisitas benda. Dalam percobaan digunakan bahan ban dalam -2 sepeda motor. (Percepatan gravitasi 10 = m.s ) No Beban (kg) Panjang karet (cm) 1 0,20 05,0 2 0,40 10,0 3 0,60 15,0 4 0,80 20,0 5 1,00 25,0 Berdasarkan tabel di atas dapat disimpulkan bahwa karet memiliki konstanta elastisitas ….(UAN 2010) -1 -1 A. 122 N.m D. 56 N.m -1 -1 B. 96 N.m E. 40 N.m -1 C. 69 N.m

[ 19 ]

111. Empat buah pegas identik masing-masing -1 mempunyai knsotanta elastisitas 1600 N.m , disusun seri-paralel (lihat gambar). Beban W yang digantung menyebabkan sistem pegas mengalami pertambahan panjang secara keseluruhan sebesar 5 cm. Berat beban W adalah ….(UAN 2011) A. 60 N C. 300 N E. 600 N B. 120 N D. 450 N 112. Untuk meregangkan sebuah pegas sejauh 5 cm diperlukan gaya sebesar 20 N. Energi potensial pegas ketika meregang sejauh 10 cm adalah … (UAN 2012 KODE A57) A. 2 joule C. 20 joule E. 100 joule B. 4 joule D. 50 joule 113. Dari percobaan menentukan elastisitas karet dengan menggunakan karet ban diperoleh data seperti tabel berikut. Dapat disimpulkan nilai konstanta terbesar adalah percobaan … (UAN 2012 KODE A57) Gaya (N) Pertambahan Panjang (m) -2 A 7 3,5. 10 -2 B 8 2,5. 10 -2 C 6 2,0. 10 -2 D 9 4,5. 10 -2 E 10 3,3. 10 114. Sebuah tali karet diberi beban 300 gram dan digantung vertikal pada sebuah statif. Ternyata -2 karet bertambah panjang 4 cm (g = 10 ms ). Energi potensial karet tersebut adalah …(UAN 2012 KODE B69) -2 -2 A. 7,5 . 10 joule D. 3,0 . 10 joule -2 -2 B. 6,0 . 10 joule E. 1,5 . 10 joule -2 C. 4,5 . 10 joule 115. Tabel berikut menunjukkan hasil pengukuran pertambahan panjang (x) pada percobaan pengukuran konstanta elastisitas karet dengan menggunakan lima bahan karet P, Q, R, S, dan T. Karet m (kg) x (cm) P 2 1 Q 1 1 R 5 0,1 S 0,5 0,1 T 0,25 1 Konstanta elastisitas karet terbesar dimiliki oleh bahan …(UAN 2012 KODE B69) A. P C. R E. T B. Q D. S 116. Sebuah pegas diberi beban 2 kg seperti gambar berikut. Jika pegas mengalami pertambahan -2 panjang 5 cm, dan gravitasi bumi g = 10 m.s , maka

[ 20 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

energi potensial elastis pegas tersebut adalah … (UAN 2012 KODE C71) A. 4,0 J B. 3,0 J C. 2,5 J D. 1,0 J E. 0,5 J 117. Perhatikan data hasil percobaan lima jenis karet ban A, B, C, D, E yang ditarik dengan gaya F sehingga panjangnya bertambah. Karet ban yang konstanta pegasnya terkecil adalah …(UAN 2012 KODE C71) Gaya (N) Perubahan panjang (m) A 1 0,05 B 2 0,025 C 1 0,025 D 2 0,05 E 2 0,25 118. Grafik hubungan gaya (F) terhadap perubahan panjang dari percobaan elastisitas pegas di bawah ini, yang memiliki konstanta elastisitas terbesar adalah .... (UN 2013) F (N) A.

16 8

X (cm) 2

4

F (N)

B.

16 8

X (cm) 2

F (N) 16 8

X (cm) 4

10

8

119. Di bawah ini adalah grafik hubungan gaya (F) dengan pertambahan panjang dari suatu benda F/A elastis R Q

P U

T S L / L O Dari grafik dapat disimpulkan .... (UN 2014) A. P adalah titik patah B. Q adalah batas daerah elastis C. S daerah deformasi plastik D. T daerah deformasi plastis E. U daerah deformasi elastis

120. Tiga pegas identik dengan konstanta pegas 300 N/m disusun seperti pada gambar dan diberi beban B = 2 200 gram, (g = 10 m/s ). Pertambahan panjang susunan pegas tersebut adalah .... (UN 2015) A. 0,01 m B. 0,02 m k k C. 0,04 m D. 0,05 m k E. 0,08 m B 121. Grafik di bawah menyatakan hubungan antara gaya (F) terhadap pertambahan panjang (L) dari tiga buah pegas P, Q, dan R.

F

F (N) C.

E.

P

Q

R

5

X (cm) F (N) D.

2

4

18 9

X (cm) 2

L Berdasarkan grafik tersebut, pernyataan yang benar adalah.... (UN 2016) A. pegas P memiliki konstanta pegas paling besar B. pegas Q memiliki konstanta pegas paling kecil C. pegas R memiliki konstanta pegas paling besar D. pegas P, Q, dan R memiliki konstanta sama besar E. pegas Q memiliki konstanta pegas lebih kecil daripada pegas R.

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) 122. Sebuah benda yang massanya 0,150 kg bergerak harmonik sederhana pada sebuah ujung pegas yang meniliki konstanta pegas 200 N/m. ketika benda berada 0,01 m dari posisi setimbangnya, kelajuan benda menjadi 0,2 m/s. energi total benda ketika posisinya 0,005 m dari posisi setimbangnya adalah …. (SPMB 2005) A. 0,003 J C. 0,030 J E. 0,073 J B. 0,013 J D. 0,053 J 123. Sebuah benda bermassa 4 kg bergerak harmonik sederhana. Energi potensial (U) benda sebagai fungsi posisi x selama bergerak ditunjukkan oleh gambar di bawah.

Periode gerak harmonik benda adalah …. (SPMB 2007)

2 s 25  2 B. s 5 8 C. s 25 A.

4 s 5 2 2 E. s 5 D.

124. Terdapat empat buah pegas identik. Dua buah pegas pertama dihubungkan secara seri dan dua pegas yang kedua dihubungkan secara paralel. Jika masing-masing sistem pegas diberikan beban yang sama besar dan dibiarkan bergetar, maka perbandingan frekuensi getar dua pegas pertama dan dua pegas pegas kedua adalah …. (SPMB 2006) A. 4 : 1 C. 1 : 2 E. 1 : 1 B. 2 : 1 D. 1 : 4 125. Suatu gaya dikenakan pada sebuah pegas sehingga setiap penambahan gaya sebesar 10 N terjadi penambahan panjang pegas sebesar 20 cm. Setelah dibebaskan dari gaya, salah satu ujung pegas digantungkan pada paku di dinding dan ujung yang lain digantungi benda bermassa 0,5 kg. Saat benda ditarik sejauh 15 cm dan dilepaskan, benda akan mengalam gerak osilasi kecil. Periode osilasi benda sekitar…. (SPMB 2006) A. 0,3 s C. 0,9 s E. 1,5 s B. 0,6 s D. 1,2 s

[ 21 ]

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik, benda tegar, usaha, kelestarian energi, elastisitas, impuls, momentum dan masalah Fluida.. INDIKATOR: 1. Menentukan hubungan usaha dengan perubahan energi dalam kehidupan sehari-hari atau menentukan besaran-besaran yang terkait. 2. Menentukan besaran-besaran fisis yang terkait dengan hukum kelestarian energi mekanik. MATERI KONSEP USAHA DAN ENERGI 1. Usaha dan Energi - Usaha; W=F.s Jika gaya membentuk sudut θ dengan sumbu x, maka: W  F cos .s Keterangan; W = usaha (joule (J)) F = gaya (N) s = perpindahan (m)  = sudut antara gaya F dengan perpindahan s 7 (1 J = 0,24 kalori, 1 kalori = 4,2 J, 1 erg = 10 J) - Energi Kinetik; 1 Ek  m.v 2 2 - Energi Potensial Gravitasi dan Pegas; 1 Ep  m.g.h dan Ep = . k. x 2 2 2. Hubungan Usaha dan Energi Kinetik Usaha yang dilakukan suatu gaya dapat mengubah energi kinetik benda. 1 W  Ek  m  v22  v12  2 Dalam hal ini benda bergerak pada bidang datar atau ketinggian benda tetap. 3. Hubungan Usaha dan Energi Potensial Gravitasi Usaha yang diperlukan untuk memindahkan benda dengan kecepatan tetap dari satu tempat ke tempat lain yang lebih tinggi atau lebih rendah hanya bergantung pada selisih energi potensial.

W  EP  mg h2  h1  HUKUM KELESTARIAN ENERGI MEKANIK Jika ada resultan gaya pada benda, maka usaha yang dilakukan gaya tersebut akan mengubah energi mekanik benda. Wluar  Em  Em2  Em1 Jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada sistem gerak mekanik maka berlaku hukum Kelestarian Energi Mekanik; EmA = EmB

Ek A + EpA = EkB + EpB

[ 22 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bbagi sesama.

- Benda dijatuhkan, maka ; Ek bertambah Em tetap Ep berkurang - Benda dilempar ke atas, maka ; Ek berkurang Em tetap Ep bertambah SOAL-SOAL UAN 126. Data perubahan kecepatan sebuah benda yang bergerak lurus disajikan seperti berikut; Massa Kecepatan Kecepatan No Benda Awal Akhir (kg) (m/s) (m/s) 1 8 2 4 2 8 3 5 3 10 5 6 4 10 0 4 5 20 3 3 Usaha yang paling besar dilakukan oleh benda nomor….(UAN 2009) A. 1 C. 3 E. 5 B. 2 D. 4 Pembahasan; Usaha merupakan perubahan energi kinetik benda, dituliskan; 1 W  m.  v 22  v12  2 Sehingga, usaha yang paling besar; 1 W  m.  v 22  v12  No m v1 v2 2 1 8 2 4 48 joule 2 8 3 5 64 joule 3 10 5 6 55 joule 4 10 0 4 80 joule 5 20 3 3 0 joule 127. Gambar berikut memperlihatkan balok besi yang diarahkan pada sebuah paku. Dari gambar tersebut, ketika balok besi mengenai paku secara tegak lurus, maka usaha yang dilakukan balok besi terhadap paku adalah – …. (anggap g = 10 ms 2 ) ….(UAN (UAN 2010) A.12 J C.8 J E. 4 J B. 10 J D. 5 J Pembahasan; m = 2 kg h2 = 45 cm  0,45 m h2 = 5 cm  0,05 m Usaha merupakan perubahan energi potensial; W  m. g. h2  h1   2. 10. (0,45  0,05)  8 J

128. Benda A dan B bermassa sama. Benda A jatuh dari ketinggian h meter dan benda B jatuh dari 2h meter. Jika A menyentuh tanah dengan kecepatan v -1 m.s , maka benda B akan menyentuh tanah dengan energi kinetik sebesar …. (UAN 2008) 3 m.v 2 4 1 D. m.v 2 2

A. 2.m.v 2

C.

B. m.v 2

E.

Pembahasan; Kita perhatikan gambar di bawah; hA = h hB = 2h hB

1 m.v 2 4

B

A hA

Pada benda A, energi potensial diubah menjadi energi kinetik; Ep A  Ek A 1 m. g. hA  m. v A 2 2 1 v2 g. h  .v A 2  h 2 2g Pada benda B, juga berlaku energi potensial diubah menjadi energi kinetik; EpB  EkB m. g. hA  EkB m. g. 2h  EkB  v2  m. g. 2    EkB  2g 

 Ek B  m. v 2

1 129. Perhatikan gambar di samping! Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 20 m. jika 20 m 2 percepatan gravitasi bumi 15 m 2 10 m/s , maka kecepatan benda pada saat berada 15 m di atas tanah adalah…. (UAN 2009) A. 2 m/s C. 10 m/s E. 20 m/s B. 5 m/s D. 15 m/s Pembahasan; 2 h1 = 20 m , h2 = 15 m , dan g = 10 m/s v1 = 0 (jatuh bebas) Dengan hukum kelestarian energi mekanik; Ep1  Ek 1  Ep2  Ek 2 1 1 m. g. h1  m. v12  m. g. h2  m. v 22 2 2 1 2 1 2 g. h1  v1  g. h2  v 2 2 2 1 2 1 10. 20   0   10. 15  v 22 2 2 v 2  10 m/s

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) -1

2

130. Perhatikan gambar berikut! [g = 10 m.s ] -1 v = 2 m.s

(g = 10 m/s ), maka EpQ : EkQ adalah .… (UAN 2010) A. 16 : 9 C. 3 : 2 E. 2 : 1 B. 9 : 16 D. 2 : 3

1m x Kecepatan bola ketika tiba di tanah adalah …. UAN 2008 A. 5 6 ms -1 C. 2 6 ms -1 E. 2 3 ms-1 B. 3 6 ms -1

D. 2 5 ms -1

131. King Fatah mengendarai mobil bermassa 4.000 kg di -1 jalan lurus dengan kecepatan 25 m.s . Karena melihat kemacetan dari jauh dia mengerem mobil sehingga kecepatan mobilnya berkurang secara -1 teratur menjadi 15 m.s . Usaha oleh gaya pengereman adalah ….(UAN 2011) A. 200 kJ C. 400 kJ E. 800 kJ B. 300 kJ D. 700 kJ 132. Sebuah mobil bermassa 2.000 kg bergerak dengan -1 kecepatan 25 m.s dalam arah horizontal. Tiba-tiba pengemudi mengurangi kecepatan mobil menjadi -1 10 m.s . Usaha yang dilakukan pengemudi selama proses tersebut adalah …(UAN 2012 KODE A57) 5 5 A. 1,225 . 10 J D. 6,25 . 10 J 5 5 B. 1,025 . 10 J E. 5,25 . 10 J 5 C. 7,25 . 10 J 133. Sebuah benda massa 2 kg bergerak dengan -1 kecepatan 2 ms . Beberapa saat kemudian benda -1 itu bergerak dengan kecepatan 5 ms . Usaha total yang dikerjakan pada benda adalah … (UAN 2012 KODE B69) A. 4 J C. 15 J E. 25 J B. 9 J D. 21 J 134. Sebuah benda bermassa 4 kg mula-mula diam, kemudian bergerak lurus mendatar dengan -2 percepatan 3 m.s . Usaha yang diubah menjadi energi kinetik setelah 2 detik adalah …(UAN 2012 KODE C71) A. 72 joule C. 24 joule E. 8 joule B. 36 joule D. 12 joule 135. Sebuah mobil dengan massa 1 ton, bergerak dari keadaan diam. Sesaat kemudian kecepatannya 5 -1 m.s . Besar usaha yang dilakukan oleh mesin mobil tersebut adalah ……(UAN 2012 KODE E45) A. 1.000 J C. 5.000 J E. 25.000 J B. 2.500 J D. 12.500 J 136. Perhatikan gambar benda A yang jatuh bebas dari titik P berikut ini! Jika EpQ dan EkQ masing5m masing ada energi potensial dan energi kinetic di titik Q

A P Q

[ 23 ]

1,8 m

137. Sebuah bola bermassa 0,1 kg dilempar mendatar -1 dengan kecepatan 6 ms dari atap gedung yang tingginya 5 m. jika percepatan gravitasi di tempat -2 tersebut 10 ms , maka energi kinetic bola pada ketinggian 2 m adalah …(UAN 2011) A. 6,8 joule C. 3,8 joule E. 2 joule B. 4,8 joule D. 3 joule 138. Benda bermassa 5 kg dilempar vertikal ke atas -1 dengan kecepatan awal 10 m.s . Kecepatan benda pada ketinggian 2,5 m di atas posisi saat melempar adalah … (UAN 2012 KODE A57) -1 -1 A. 2 m.s D. 5 2 m.s -1

-1

B. 3 2 m.s

E. 10 2 m.s

-1

C. 4 2 m.s

139. Pemain ski es meluncur dari ketinggian A seperti gambar berikut: A 50 m

B 10 m

Jika kecepatan awal pemain ski = nol, dan -2 percepatan gravitasi 10 ms , maka kecepatan pemain pada saat ketinggian B adalah … (UAN 2012 KODE B69) -1 -1 A. 2 ms D. 20 2 ms -1 -1 B. 5 2 ms E. 25 2 ms -1 C. 10 2 ms 140. Perhatikan gambar! Sebuah benda mula-mula diam dilepas dari puncak bidang miring licin yang panjangnya 6 cm seperti gambar di samping. Setelah benda meluncur sejauh 4 m dari puncak bidang miring, maka kecepatan benda adalah … (g = -2 10 m.s ) (UAN 2012 KODE C71) -1 A. 10 m.s -1 B. 2 5 m.s -1 C. 2 10 m.s 6m -1 D. 4 5 m.s -1 30 o E. 4 10 m.s 141. Sebuah benda bermassa 2 kg mula-mula bergerak dengan kecepatan 72 km/jam. Setelah bergerak sejauh 400 m, kecepatan benda menjadi 144 2 km/jam dan (g = 10 m/s ). Usaha total yang dilakukan benda pada saat itu adalah .... (UN 2013) A. 20 J C. 1200 J E. 2400 J B. 60 J D. 2000 J

[ 24 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

142. Sebuah bola yang massanya 2 kg jatuh bebas dari posisi A seperti pada gambar.

A

A.

2 m/s

D. 20 13 m/s

B. 5 7 m/s

E. 25 14 m/s

C. 10 11 m/s 146. Perhatikan gambar berikut!

90 m

B

v

A

Ketika sampai di titik B besar energi kinetik sama dengan 2 kali energi potensial, maka tinggi titik B dari tanah adalah.... (UN 2013) A. 80 m C. 60 m E. 30 m B. 70 m D. 40 m 143. Bola A massanya 1 kg dilepaskan tanpa kecepatan awal dan menempuh lintasan seperti gambar. A

150 cm

5,6 m

B

1m Sebuah bola sedang meluncur menuruni lintasan licin. Bila laju benda di titik A sama dengan 6 m/s 2 dan g = 10 m/s , laju benda di titik B adalah .... (UN 2016) A. 52 m/s D. 95 m/s B.

65 m/s

C.

92 m/s

E.

128 m/s

B 150 cm C 2

Jika g = 10 m/s , energi kinetik bola saat berada titik B adalah.... (UN 2014) A. 30 J C. 10 J E. 1,5 J B. 15 J D. 3 J 144. Perhatikan gambar berikut! Balok meluncur pada bidang miring yang kasar dengan koefisien gesekan 0,4. Kecepatan balok 6m pada saat sampai di kaki bidang miring adalah .... (g = 10 2 m/s ) (UN 2015) A. 2 2 m/s D. 2 13 m/s B. 2 7 m/s

10 m

E. 2 14 m/s

C. 2 11 m/s 145. Pada musim dingin di negara Sragentina diadakan perlombaan ski es di daerah pegunungan. Pemain ski es bernama Falah meluncur dari ketinggian A seperti pada gambar 2. A

147. Sebuah benda yang massanya 0,10 kg jatuh bebas vertikal dari ketinggian 2 m ke hamparan pasir. Jika benda itu masuk sedalam 2 cm ke dalam pasir sebelum berhenti, gaya rata-rata yang dilakukan pasir untuk menghambat benda besarnya sekitar .... (UMPTN 2001) A. 30 N C. 60 N E. 100 N B. 50 N D. 90 N 148. Sebuah benda meluncur pada permukaan datar dengan kecepatan v = 4 m/s dan kemudian benda 0 naik pada bidang miring dengan kemiringan 30 . Bila tidak ada gesekan antara benda dan bidang luncur, maka panjang lintasan benda pada bidang miring adalah …cm (SPMB 2005) A. 40 C. 80 E. 160 B. 60 D. 120 149. Sebuah benda bermassa m diluncurkan dari dasar sebuah bidang miring dengan kecepatan awal seperti gambar di h samping. Jika koefisien gesekan kinetik adalah k , L percepatan gravitasi g maka kecepatan minimum agar benda tersebut dapat mencapai puncak adalah.... (SPMB 2006) A. v  2gh  2 k gL E. v  2(gh   k gL) B. v  2(gh   k gL)

50 m

B 10 m

Jika kecepatan awal luncur Falah = nol, dan 2 percepatan gravitasi 10 m/s , maka kecepatan Falah pada saat ketinggian B adalah ..... (UN 2015)

D. v  2gh  2 k gL

C. v  2gh 150. Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 0 0 40 m/s dan sudut elevasi 37 (tg 37 = 3/4). Jika massa peluru 0,01 kg, maka usaha oleh gaya gravitasi pada peluru, sejak ditembakkan sampai 2 jatuh ke tanah kembali sebesar (g = 9,8 m/detik ) adalah … joule. (SPMB 2003)

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) A. 100 B. 40

C. 20 D. 10

E. 0

151. Sebuah balok bermassa 2 kg mula-mula diam dilepaskan dari puncak bidang lengkung yang berbentuk seperempat lingkaran dengan jejari R. Kemudian balok meluncur pada bidang datar dan berhenti di B yang berjarak 3 m dari titik awal bidang datar A.

[ 25 ]

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik, benda tegar, usaha, kelestarian energi, elastisitas, impuls, momentum dan masalah Fluida.. INDIKATOR: Menentukan besaran-besaran fisis yang terkait dengan tumbukan, impuls atau hukum kelestarian momentum. MATERI

Jika bidang lengkung tersebut licin sedangkan gaya gesek antara balok dan bidang datar sebesar 8 N maka R adalah .… m (SPMB 2005) A. 0,2 C. 1,2 E. 1,6 B. 0,5 D. 1,5 152. Peluru dengan massa 20 gram ditembakkan miring o ke atas membentuk sudut 37 terhadap arah mendatar dengan kecepatan awal 50 m/s. Energi kinetik peluru satu detik setelah ditembakkan adalah…. Joule (SPMB 2008) A. 10 C. 20 E. 30 B. 15 D. 25 153. Pada peristiwa seseorang yang bersepeda menuruni bukit dengan laju tetap akan menjadi perubahan energi potensial menuju energi kinetik. SEBAB Energi kinetik berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan. (SNMPTN 2012)

1. Impuls dan Momentum - Impuls (I), I = F.  t p = m. v - Momentum (p), Impuls = Perubahan Momentum

I = p F. t = m (v2 - v1 ) Keterangan; F = gaya (N) m = massa (kg) t = selisih waktu (s) v = kecepatan (m/s) 2. Hukum Kelestarian Momentum m1 . v 1 + m2 . v 2 = m1 . v'1 + m2 . v'2 m1 = massa benda 1 (kg) m2 = massa benda 2 (kg) v1 = kecepatan benda 1 sebelum tumbukan(m/s) v2 = kecepatan benda 2 sebelum tumbukan(m/s) v’1 = kecepatan benda 1 sesudah tumbukan(m/s) v’2 = kecepatan benda 2 sesudah tumbukan(m/s) 3. Tumbukan

154. Pada saat bola yang ditendang penjaga gawang dengan sudut elevasi  mencapai titik tertinggi kecepatan bola adalah nol. SEBAB Pada saat mencapai titik tertinggi energi potensialnya maksimum.(UMPTN 2001)

e=

  v'2 - v'1  v2 - v1

nilai e (elastisitas) bernilai 0 sampai dengan 1 Berdasarkan elastisitasnya terbagi menjadi tiga; - Tumbukan Lenting Sempurna Karakteristiknya;  Berlaku hukum kelestarian momentum dan kelestarian energi kinetik  Nilai koefisien restitusi; e = 1

- Tumbukan Lenting Sebagian Karakteristiknya;  Berlaku hukum kelestarian momentum  Nilai koefisien restitusi; 0 < e < 1

[ 26 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama. diam

157. Perhatikan gambar! vA = 5 m/s A

- Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali (kedua benda bersatu setelah tumbukan) Karakteristiknya;  Berlaku hukum kelestarian momentum  Nilai koefisien restitusi; e = 0

SOAL-SOAL UAN 155. Sebuah bola kasti yang massanya 0,10 kg dilempar -1 horisontal ke kanan dengan kecepatan 20 m.s kemudian dipukul. Jika kontak bola dan pemukul terjadi selama 0,0001 sekon, maka besar impuls yang diberikan pemukul pada bola adalah …. (UAN 2008 ) A. 4 N.s C. 6 N.s E. 8 N.s B. 5 N.s D. 7 N.s Pembahasan; m = 0,10 kg vo = 20 m/s (ke kanan) vt = – 20 m/s (berbalik ke kiri) t = 0,0001 s Besar impuls merupakan perubahan momentum; I = m. (vo – vt) = 0,1. (20 – (–20)) = 4 N.s 156. Dua bola A dan B mula-mua bergerak seperti pada -1 v B = 1 ms -1 gambar. v A = 2 ms

1 kg

1 kg

Kedua bola kemudian bertumbukan, tidak lenting sama sekali. Kecepatan bola A dan B setelah tumbukan adalah ….(UAN 2009) 1 1 1 -1 -1 -1 A. m.s C. 1 m.s E. 2 m.s 2 2 2 -1 -1 B. 1 m.s D. 2 m.s Pembahasan; e = 0 (tumbukan tidak lenting sama sekali) setelah tumbukan kedua benda bersatu melaju dengan kecepatan sama (v); p sebelum  psesudah

m A . v A  mB . vB  mA . v'A  mB . v'B 1. 2  1. 1  1. v  1. v 2v  3

 v 1

1 m.s-1 2

B

massa A = massa B Dari pernyataan di bawah ini ! (1) Jika tumbukan lenting sempurna, maka A diam dan B bergerak dengan kecepatan 5 m/s (2) Jika tumbukan lenting sempurna maka B tetap diam dan A bergerak dengan kecepatan berlawanan arah (-5 m/s) (3) Jika tumbukan tidak lenting sama sekali maka vA -1 = vB = 2,5 ms Pernyataan yang benar berkaitan dengan gerak benda A dan B setelah tumbukan adalah .… (UAN 2010) A. (1) saja C. (3) saja E. (2) dan (3) B. (2) saja D. (1) dan (3 158. Benda bermassa 100 gram bergerak dengan laju 5 m/s. Untuk menghentikan laju benda tersebut, gaya penahan F bekerja selama 0,2 s. Besar gaya F adalah….(UAN 2011) A. 0,5 N C. 2,5 N E. 25 N B. 1,0 N D. 10 N 159. Dua troli A dan B masing-masing 1,5 kg bergeran -1 saling mendekat dengan vA = 4 m.s dan vB = 5 m.s 1 seperti pada gambar. Jika kedua troli bertumbukan tidak lenting sama sekali, maka kecepatan kedua troli sesudah bertumbukan adalah …(UAN 2011)

-1

A. 4,5 m.s ke kanan -1 B. 4,5 m.s ke kiri -1 C. 1,0 m.s ke kiri

-1

D. 0,5 m.s ke kiri -1 E. 0,5 m.s ke kanan

160. Bola bermassa M bergerak dengan kecepatan vo menabrak dinding kemudian terpantul dengan besar kecepatan yang sama tapi arahnya berlawanan. Besar impuls yang diberikan oleh dinding pada bola adalah … (UAN 2012 KODE A57) A. nol C. 2 Mvo E. 4 Mvo B. Mvo D. 3 Mvo 161. Sebuah bola karet massanya 75 gram dilemparkan horizontal hingga membentur dinding seperti gambar. Jika bola karet dipantulkan dengan laju yang sama, maka besar v' impuls bola yang terjadi adalah … (UAN 2012 KODE B69) A. nol C. 3,0 N.s B. 1,5 N.s D. 3,7 N.s

20 m/s

E. 5,5 N.s

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) 162. Sebuah bola tenis bermassa m meluncur dengan kecepatan v kemudian dipukul oleh raket hingga berbalik ke arah yang berlawanan dengan kecepatan ¾ v. Besarnya impuls yang dilakukan oleh raket adalah … (UAN 2012 KODE C71) 1 3 1 A. m.v C. 1 m.v E. 3 m.v 4 4 2 1 B. 1 m.v D. 2 m.v 4 163. Benda A dan benda B bermassa sama 5 kg bergerak berlawanan arah seperti pada gambar. Jika setelah tumbukan kedua benda berbalik arah dengan kecepatan masing-masing 2 m/s dan 6 m/s, maka kecepatan benda A sebelum tumbukan adalah .... (UN 2013) A. 5 m/s v = 6 m/s v B. 10 m/s B A C. 12 m/s D. 16 m/s E. 20 m/s 164. Bola pingpong bermassa 5 gram jatuh bebas dari 2 ketinggian tertentu (g = 10 m/s ). Saat menumbuk lantai kecepatan bola 6 m/s dan sesaat setelah menumbuk lantai bola terpantul ke atas dengan kecepatan 4 m/s. Besar impuls yang bekerja pada bola adalah .... (UN 2013) A. 0,50 Ns C. 0,10 Ns E. 0,01 Ns B. 0,25 Ns D. 0,05 Ns 165. Bola bermassa 20 gram dilemparkan dengan kecepatan 4 m/s ke kanan. Setelah membentur tembok bola memantul dengan v1  4 m/s kecepatan 2 m/s ke kiri. Besar impuls yang dihasilkan adalah … (UN 2014) A. 0,24 N.s v 2  2 m/s B. 0,12 N.s C. 0,08 N.s D. 0,06 N.s E. 0,04 N.s 166. Sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian tertentu seperti gambar berikut. ho  125 cm h1  50 cm h2

Pada saat pemantulan pertama bola mencapai ketinggian 50 cm. Bola tersebut terpantul untuk kedua kalinya pada ketinggian h2 yaitu sebesar .... (UN 2014) A. 2,5 cm C. 25 cm E. 40 cm B. 20 cm D. 30 cm

[ 27 ]

167. Dua buah benda bergerak seperti pada gambar.

A

15 m/s

v

B

mA  20 kg

mB  10 kg Jika kemudian terjadi tumbukan lenting sempurna dan kecepatan benda A dan B setelah tumbukan berturut-turut 10 m/s dan 20 m/s, maka kecepatan benda B sebelum tumbukan adalah ....(UN 2015) A. 2 m/s C. 5 m/s E. 10 m/s B. 4 m/s D. 8 m/s 168. Sebuah benda bermassa 1 kg jatuh bebas dari ketinggian 5 m. Jika setelah menumbuk lantai benda memantul dengan kecepatan 2 m/s (g = 10 2 m/s ), maka besar impuls pada benda adalah .... (UN 2016) A. 10 N.s C. 40 N.s E. 200 N.s B. 12 N.s D. 80 N.s 169. Perhatikan gambar berikut! m

m

R

Dua benda bermassa sama (m) mula-mula diam di atas bidang lengkung licin. Pada waktu yang bersamaan kedua benda meluncur ke bawah sehingga terjadi tumbukan lenting sempurna. Kecepatan benda pertama sesaat setelah tumbukan adalah .... (UN 2016) A. gR D. g R B.

2gR

E. 2g R

C. 2 gR 170. Partikel A (1 gram) melesat dengan kecepatan mendatar 200 m/s membentur troli B (99 gram) dengan benturan tak lenting sama sekali sehingga kemudian menyusuri bidang lengkung yang licin. Troli naik pada bidang lengkung setinggi.... (UMPTN 2000) A. 0,5 m C. 0,3 m E. 0,1 m B. 0,4 m D. 0,2 m

[ 28 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bbagi sesama.

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik, benda tegar, usaha, kelestarian energi, elastisitas, impuls, momentum dan masalah Fluida.. INDIKATOR: Menjelaskan hukum-hukum yang berhubungan dengan fluida statik dan dinamik dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

8. Penerapan Asas Bernoulli - Tangki Bocor Kecepatan Pancar air (v) v = 2. g. h1 Jarak pancar (x) x = 2. h1 . h2 - Tabung Venturimeter Kecepatan aliran (v); 2. g. h v = 2  A1    1  A2 

MATERI 1. Tekanan Hidrostatis PH  . g. h 2. Hukum Pascal F1 F F1 F  2   22 h1 A1 A2 d12 d2 3. Bejana Berhubungan 1 1 .h1   2 .h2 4. Hukum Archimedes (Gaya Apung) F   . g . Vtercelup

2

h2

Keterangan; 2 P = tekanan (N/m ) 3  = massa jenis (kg/m ) 2 g = percepatan gravitasi (m/s ) F = gaya (N) 2 A = luas penampang (m ) d = diameter penampang (m) 5. Debit V Q = = A. v t 6. Persamaan Kontinuitas A 1 . v1  A 2 . v 2 Keterangan; 3 Q = debit (m /s) v = kecepatan (m/s) 3 V = volume (m ) t = waktu (s) 2 A = luas penampang (m ) 7. Asas Bernoulli Berbunyi; “tekanan fluida paling besar adalah pada bagian yang kecepatan aliran fluidanya paling kecil, dan tekanan paling kecil adalah pada bagian yang kecepatan aliran fluidanya paling besar”

Persamaan Bernoulli; 1 1 P1 + ..v12 + .g.h1 = P2 + ..v 22 + .g.h2 2 2

- Desain Sayap Pesawat Terbang Pesawat terbang bisa terangkat, salah satunya karena perbedaan kecepatan di atas pesawat (v2) dan kecepatan di bawah pesawat (v1) yang menyebabkan perbedaan tekanan.

Pesawat agar bisa Lepas landas; v1 < v2 sehingga P1 > P2 Pesawat agar bisa Mendarat/Menukik; v1 > v2 sehingga P1 < P2 Persamaan yang memenuhi; 2 2 F1 – F2 = ½ .(v2 – v1 ).A Keterangan; F1 – F2 = gaya angkat pesawat (N) 2 A = luas penampang total pesawat (m ) 3  = massa jenis udara (kg/m ) SOAL-SOAL UAN 171. Gambar di bawah ini menunjukkan peristiwa kebocoran pada tangki air. Kecepatan (v) air yang keluar dari lubang adalah ….. (UAN 2008) A. 2 ms -1 B. C.

10 ms -1 5 ms -1

D. 2 5 ms -1

0,5 m

E. 2 10 ms -1 X=1m Pembahasan; X =1m h2 = 0,5 m Kedalaman lubang bocor dari permukaan air; X  2 h1 . h2

1  2 h1 . 0,5 2

1  h1  0,5 m    h1 . 0,5 2 Sehingga kecepatan air keluar tabung; v  2.g. h1  2. 10. 0,5  10 m.s -1

[ 29 ]

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) 172. Gambar menunjukkan penampang sayap pesawat saat pesawat tinggal landas.

F2 v2 v1 F1 Ketika pesawat terbang akan mendarat, pilot harus mengatur posisi sayap agar ….. (UAN 2009) A. F1 = F2 C. v1 < v2 E. F1 > F2 B. v1 > v2 D. v1 = v2 173. Pernyataan di bawah ini yang berkaitan dengan gaya angkat pada pesawat terbang yang benar adalah .… (UAN 2010) A. tekanan udara di atas sayap lebih besar daripada tekanan udara di bawah sayap. B. tekanan udara di bawah sayap tidak terpengaruh terhadap gaya angkat pesawat. C. kecepatan aliran udara di atas sayap lebih besar dari pada kecepatan aliran udara di bawah sayap. D. kecepatan aliran udara di atas sayap lebih kecil daripada kecepatan aliran udara di bawah sayap. E. kecepatan aliran udara tidak memengaruhi gaya angkat pesawat. 174. Sayap pesawat terbang dirancang agar memiliki gaya angkat di atas maksimal, seperti gambar.

Jika v adalah kecepatan aliran udara dan P adalah tekanan udara, maka sesuai denga azas Bernoulli rancangan tersebut dibuat agar …(UAN 2011 dan UAN 2012 KODE A57) A. vA > vB sehingga PA > PB B. vA > vB sehingga PA < PB C. vA < vB sehingga PA < PB D. vA < vB sehingga PA > PB E. vA > vB sehingga PA = PB 175. Suatu zat cair dialirkan melalui pipa seperti tampak pada gambar berikut. Jika luas penampang A1 = 8 2 2 -1 cm , A2 = 2 cm , dan laju zat cair v2 = 2 m.s , maka besar v1 adalah … (UAN 2012 KODE A57) -1 A. 0,5 m.s -1 V1 B. 1,0 m.s V2 -1 A1 A2 C. 1,5 m.s -1 D. 2,0 m.s -1 E. 2,5 m.s 176. Suatu zat cair dialirkan melalui pipa seperti tampak pada gambar berikut. Jika luas penampang A1 = 10

2

2

-1

cm , A2 = 4 cm , dan laju zat cair v2 = 4 m.s , maka besar v1 adalah … (UAN 2012 KODE B69) -1 A. 0,6 m.s -1 B. 1,0 m.s V1 V2 -1 A2 C. 1,6 m.s -1 D. 2,0 m.s -1 E. 2,4 m.s 177. Perhatikan gambar! Jika diameter penampang besar dua kali diameter penampang kecil, kecepatan aliran fluida pada pipa yang kecil adalah … (UAN 2012 KODE C71) -1 A. 1 m.s -1 V1  4 m/s B. 4 m.s V2 -1 C. 8 m.s -1 D. 16 m.s -1 E. 20 m.s 178. Perhatikan gambar penampang pipa berikut! Air mengalir dari pipa A ke B terus ke C. perbandingan luas penampang A dengan penampang C adalah 8 : 3. Jika kecepatan aliran dipenampang A adalah v, maka kecepatan aliran pada pipa C adalah … (UAN 2012 KODE D32) A. 1/8 v B. 3/8 v C. v C A B D. 8/3 v E. 8 v 179. Perhatikan pernyataan berikut; (1) Penyemprot nyamuk (3) Pompa hidrolik (2) Kapal laut (4) Venturimeter Alat-alat di atas yang merupakan penerapan Hukum Bernoulli adalah .... (UN 2013) A. (1) dan (2) D. (2) dan (4) B. (1) dan (4) E. (3) dan (4) C. (2) dan (3) 180. Sebuah bak penampungan air setinggi 200 cm (g = 2 10 m/s ) dan pada dinding terdapat lubang kebocoran (lihat gambar). Kelajuan air yang keluar dari lubang kebocoran tersebut adalah .... (UN 2013) A. 4,0 m/s B. 6,0 m/s 200 cm C. 20 m/s D. 36 m/s 20 cm E. 40 m/s 181. Sebuah pipa U dengan dua cairan yang berbeda seperti gambar berikut!

h1

I

h2

II

[ 30 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama. 3

3

Jika massa jenis I = 0,8 g/cm , II = 1 g/cm , dan h1 = 10 cm, maka tinggi h2 adalah .... (UN 2014) A. 5 cm C. 7 cm E. 10 cm B. 6 cm D. 8 cm

186. Sayap pesawat terbang dirancang agar memiliki gaya angkat ke atas maksimum, seperti gambar.

182. Gambar berikut menunjukkan air mengalir melalui pipa dengan luas penampang berbeda.

B PB PA

A

hB  125 cm

hA  70 cm Kecepatan air mengalir melalui pipa A = 6 m/s. Jika tekanan pada penampang A = tekanan pada 2 penampang B dan g = 10 m/s , kecepatan air yang 3 3 melalui pipa B adalah .... (air = 10 kg/m ) (UN 2014) A. 2,4 m/s C. 5,0 m/s E. 8,2 m/s B. 3,6 m/s D. 6,0 m/s 183. Balok yang tingginya 40 cm dan massa jenisnya 0,75 2 gram/cm mengapung di atas zat cair yang massa 3 jenisnya 1,5 gram/cm , maka tinggi balok yang muncul di permukaan zat cair adalah .... (UN 2015) A. 10 cm C. 40 cm E. 80 cm B. 20 cm D. 60 cm

187. Perhatikan gambar!

2m

20 cm Pada sebuah tangki berisi air setinggi 2 m terdapat 2 lubang kecil 20 cm dari dasar jika g = 10 m/s , maka kecepatan keluarnya air dari lubang adalah .... (UN 2016) A. 6 m/s D. 12 m/s B. 8 m/s E. 14 m/s C. 10 m/s 2

188. Penghisap P mempunyai luas penampang 0,75 cm yang bergerak bebas tanpa gesekan sehingga dapat menekan pegas sejauh x.

184. Perhatikan gambar!

1

Jika v adalah kecepatan aliran udara dan P adalah tekanan udara, maka sesuai dengan azas Bernoulli rancangan tersebut dibuat agar .... (UN 2016) A. vA > vB sehingga PA > PB B. vA > vB sehingga PA < PB C. vA < vB sehingga PA < PB D. vA < vB sehingga PA > PB E. vA > vB sehingga PA = PB

2

Sebuah benda ketika dimasukkan ke dalam zat cair 1 terapung dengan ½ bagian volumenya berada di bawah permukaan dan ketika dimasukkan ke dalam zat cair 2 terapung ¾ bagian volumenya berada di bawah permukaan, maka perbandingan massa jenis zat cair 1 dan 2 adalah .... (UN 2016) A. 3 : 4 C. 2 : 3 E. 1 : 2 B. 3 : 2 D. 1 : 3 185. Gelas kaca yang berisi penuh dengan air bersuhu 25 o o C dipanaskan hingga suhunya naik menjadi 100 C. -5 o -1 Jika koefisien muai linier gelas 2 x 10 C dan -4 o -1 koefisien muai volume air adalah 2,1 x 10 C maka volume air yang tumpah adalah .... (UN 2016) 3 A. 1,125 cm 3 B. 4,50 cm 3 C. 11,25 cm 3 D. 15,75 cm 3 1000 cm3 E. 112,5 cm Air

Jika konstanta pegas 75 N/m dan massa jenis zat 3 cair 500 kg/m , maka x ….. (dalam cm).( SPMB 2003) A. 0,4 C. 0,6 E. 1 B. 0,5 D. 0,7 189. Sepotong mata uang logam jika dicelupkan dalam 3 fluida A dengan A = 0,8 g/cm mengalami gaya ke atas sebesar FA dan jika dicelupkan dalam fluida B 3 de-ngan B = 0,7 g/cm mengalami gaya ke atas sebesar FB perbandingan kedua gaya itu adalah …. (UMPTN 2001) A. 8 /14 C. 7/6 E. 8/7 B. 4/7 D. 1

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) 3

[ 31 ]

190. Rapat massa air tawar adalah 1,00 g/cm dan rapat 3 massa air laut adalah 1,03 g/cm . Sebuah perahu akan …. (SPMB 2004) A. lebih tinggi di air tawar B. sama tinggi di kedua macam air C. lebih tinggi di air laut D. di air mana yang lebih tinggi tergantung pada bentuk perahu E. di air mana yang lebih tinggi tergantung pada luas permukaan perahu

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami konsep kalor dan prinsip konservasi kalor, serta sifat gas ideal, dan perubahannya yang menyangkut hukum termodinamika dalam penerapannya mesin kalor. INDIKATOR: Menentukan pengaruh kalor terhadap suatu zat, perpindahan kalor, atau asas Black dalam pemecahan masalah.

191. Sebuah pompa air dengan lias penampang pipa 2 sebesar 75 cm ingin digunakan untuk memompa air dari kedalaman 8 m (lihat gambar).

1. Pemuaian - Pemuaian Panjang (L) L =L o . . T - Pemuaian Luas (A) A =A o . . T   2 dan   3 - Pemuaian volume (V) V =Vo . . T Keterangan;  = koefisien muai panjang  = koefisien muai luas  = koefisien muai volum T = selisih suhu 2. Kalor dan Asas Black - Kalor Pemanasan; Q = m. c. T = C. T Konversi Satuan Energi - Kalor Laten (lebur/didih); 1 kalori = 4,2 oule Q = m. L 1 joule = 0,24 kalori Keterangan; m = massa (kg atau g) o o c = kalor jenis (J/kg. C atau kal/g. C) L = kalor lebur/uap (J/kg atau kal/g) o o C = kapasitas kalor (J/ C atau kal/ C) - Bunyi asas Black adalah pada pencampuran zat-zat, total kalor yang dilepas sama dengan total kalor yang diterima, secara matematis dituliskan; Qlepas = Qterima 3. Perpindahan Kalor - Konduksi yaitu perpindahan panas yang tidak diikuti perpindahan partikel, umumnya terjadi pada zat padat. Rumus; Q k. A. T H= = t L Keterangan; H = laju rambat kalor tiap detik/ Daya k = koefisien konduksi termal L = panjang benda A = luas penampang - Konveksi yaitu perpindahan panas yang diikuti perpindahan partikel, umumnya terjadi pada zat cair dan gas. - Radiasi yaitu perpindahan panas tanpa melalui medium rambat

1m

0,2 m

F 8m

Muka Air Sumur 2

Ambillah percepatan gravitasi sebesar 10 m/s . Jika pada saat memompa timbul gaya gesekan pada penghisap sebesar 20 N sedangkan gesekangesekan lainnya diabaikan maka gaya minimum yang diperlukan untuk memompa adalah sebesar ….(SPMB 2006) A. 124 N C. 116 N E. 40 N B. 120 N D. 100 N 192. Massa jenis suatu zat cair dapat ditentukan dengan cara memasukkan logam yang diketahui massa jenisnya dan beratnya ketika di udara, kemudian mengukur beratnya ketika berada di dalam zat cair tersebut. SEBAB Berdasarkan hukum Archimedes, selisih berat benda di udara dan di dalam zat cair sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut. (SNMPTN 2012) 193. Dua benda A dan B yang bermassa sama dicelupkan ke dalam air. Benda A melayang, sedangkan benda B terapung. Pernyataan yang benar terkait peristiwa tersebut adalah …. (SNMPTN 2012) (1) kedua benda mendapat gaya apung yang sama besar (2) benda B mempunyai volume lebih kecil daripada benda A (3) gaya apung yang diterima kedua benda bergantung massa jenis zat cair (4) gaya apung yang diterima B lebih besar daripada gaya beratnya

MATERI

SOAL-SOAL UAN 194. Potongan aluminium bermassa 200 gram dengan o suhu 20 C dimasukkan ke dalam bejana air o bermassa 100 gram dan suhu 80 C. Jika diketahui o kalor jenis aluminium 0,22 kal/g C dan kalor jenis

[ 32 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama. o

air 1 kal/g C, maka suhu akhir air dan alumunium mendekati …(UAN 2008) o o o A. 20 C C. 62 C E. 100 C o o B. 42 C D. 80 C Pembahasan; o mal = 200 gram , Tal = 20 C o ma = 100 gram , Ta = 80 C o o cal = 0,22 kal/g C , ca = 1 kal/g C Suhu akhir campuran; Q lepas  Q serap

ma . ca . Ta  mal . cal . Tal 100. 1. (80  T)  200. 0,22. (T  20) 80  T  0,44T  8,8 80  8,8  0,44T  T 88,8  1,44T T  61,67 o C  62 o C 195. Dua batang logam P dan Q disambungkan pada salah satu ujungnya. Dan pada ujung-ujung yang lain diberi suhu yang berbeda (lihat gambar). o

60 C

Q

P

o

30 C

C A B Bila panjang dan luas penampang kedua logam sama tapi konduktivitas logam P dua kali konduktivitas logam Q, maka suhu tepat pada sambungan di B adalah ….(UAN 2009) o o o A. 20 C C. 40 C E. 60 C o o B. 30 C D. 50 C Pembahasan; LP = LQ , AP = AQ maka laju rambatnya sama; k. A. T H L kP = 2 k Q Sehingga;

HP  HQ

kP . (TA  TB )  kQ . (TB  TC ) 2k Q . (60  TB )  kQ . (TB  20) 120  2TB  TB  20  TB  50o C

196. Dua batang P dan Q sejenis dengan kostanta konduktivitas KP = KQ mempunyai ukuran seperti pada gambar! 2A

Luas penampang = 2 A (Batang P)

197. Teh panas yang massanya 20 g pada suhu t dituang o ke dalam cangkir bermassa 190 g dan bersuhu 20 C. o Jika suhu kesetimbangan termal 36 C dan panas jenis air teh adalah 8 kali panas jenis cangkir, maka suhu teh mula-mula adalah .… (UAN 2010) o o o A. 50 C C. 65 C E. 80 C o o B. 55 C D. 75 C 198. Barang logam yang sama ukurannya, tetapi terbuat dari logam yang berbeda digabung seperti pada gambar di bawah ini, jika konduktivitas logam I = 4 kali konduktivitas logam II, maka suhu pada sambungan kedua logam tersebut adalah …(UAN o o T = 50 C T=0 C 2011) I II A. 45°C B. 40°C

C. 35°C D. 30°C

T = ...?

E.25°C

199. Air bermassa 200 gram dan bersuhu 30 dicampur air mendidih bermassa 100 gram dan bersuhu 90°C. -1 -1 (Kalor jenis air = I kal.gram . °C ). Suhu air campuran pada saat keseimbangan termal adalah …(UAN 2011) A. 10°C C.50°C E.150°C B. 30°C D.75°C 200. Faktor-faktor berikut ini mempengaruhi laju perpindahan kalor secara konduksi pada sebuah logam, kecuali … (UAN 2012 KODE A57) A. panjang penghantar D. emisivitas B. luas penampang E. perbedaan suhu C. konduktivitas termal o

kP . AP . TP k Q . A Q . TQ  LP LQ

3TB  150

Bila beda suhu kedua ujung P dan Q sama, berarti jumlah kalor konduksi persatuan waktu pada P dan Q berbanding…. (UAN 2008) A. 2 : 1 C. 1 : 2 E. 1 : 1 B. 2 : 3 D. 3 : 2

A Luas penampang = A (Batang Q)

201. Air sebanyak 60 gram bersuhu 90 C (kalor jenis air = -1 o -1 1 kal.g . C ) dicampur 40 gram air sejenis bersuhu o 25 C. jika tidak ada faktor lain yang mempengaruhi proses ini, maka suhu akhir campuran adalah … (UAN 2012 KODE A57) o o o A. 15,4 C C. 46,0 C E. 77,0 C o o B. 23,0 C D. 64,0 C 202. Perhatikan pernyataan berikut: (1) konduktivitas logam (2) perbedaan suhu ujung-ujung logam (3) panjang logam (4) massa logam Faktor-faktor yang menentukan laju perambatan kalor pada logam adalah …(UAN 2012 KODE B69) A. (1), (2), dan (3) D. (3) dan (4) B. (1) dan (4) E. (4) saja C. (2) dan (4)

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) 203. Diantara pernyataan berikut: (1) banyaknya kalor yang diberikan pada logam (2) luas penampang logam (3) massa logam (4) panjang logam Faktor-faktor yang mempengaruhi laju perambatan kalor pada suatu logam adalah … (UAN 2012 KODE C71) A. (1), (2), (3), dan (4) D. (2) dan (3) B. (1), (2), dan (3) E. (2) dan (4) C. (1) dan (3) o

204. Es bermassa M gram bersuhu 0 C, dimasukkan ke o dalam air bermassa 340 gram suhu 20 C yang ditempatkan pada bejana khusus. Anggap bejana tidak menyerap/ melepaskan kalor. Jika Les = 80 o kal/g, cair = 1 kal/g. C, semua es mencair dan o kesetimbangan termal dicapai pada suhu 5 C, maka massa es (M) adalah .... (UN 2013) A. 60 gram C. 75 gram E. 170 gram B. 68 gram D. 80 gram o

[ 33 ]

(4) Massa logam Faktor-faktor yang menentukan laju perambatan kalor pada logam adalah .... (UN 2015) A. (1), (2), dan (3) D. (3) dan (4) B. (1) dan (4) E. (4) saja C. (2) dan (4) 210. Dua batang logam P dan Q yang mempunyai panjang dan luas penampang sama disambung menjadi satu pada salah satu ujungnya dan pada ujung-ujung yang lain dikenakan suhu berbeda seperti gambar. 25o C

Q

P

200 o C

Bila konduktivitas termal logam P = 4 kali konduktivits termal logam Q, maka suhu pada sambungan kedua logam saat terjadi keseimbangan termal adalah .... (UN 2016) o o o A. 120 C C. 90 C E. 60 C o o B. 100 C D. 80 C o

205. Selembar baja pada suhu 20 C memiliki ukuran seperti pada gambar. Jika koefisien muai panjang -5 o -1 baja 10 C maka pertambahan luas pada suhu 60 o C adalah ..... (UN 2013) 40 cm A. 0,08 cm B. 0,16 cm 20 cm C. 0,24 cm D. 0,36 cm E. 0,64 cm

211. Es dengan massa 200 gram bersuhu -5 C dicampur o dengan sejumlah air bersuhu 30 C sehingga mencapai keadaan akhir berupa seluruhnya o -1 o -1 bersuhu 0 C. Kalor jenis es 0,5 kal.g . C . Kalor o -1 lebur es 80 kal/g, dan kalor jenis air 1 kal/g. C . Massa air mula-mula adalah .... (UN 2016) A. 0,10 kg D. 0,35 kg B. 0,15 kg E. 0,55 kg C. 0,25 kg

206. Suatu batang kuningan mula-mula panjangnya 40 o cm. Saat dipanaskan pada suhu 80 C panjangnya menjadi 40,04 cm. Jika koefisien muai panjang -5 o -1 kuningan 2,0. 10 C maka suhu awal batang kuningan tersebut adalah .... (UN 2014) o o o A. 20 C C. 25 C E. 50 C o o B. 22 C D. 30 C

212. Sebuah bola berongga terbuat dari perunggu 6 (koefisien muat linier  = 18  10 m/ 0 C) pada suhu 0 0 C jari-jarinya = 1 m. Jika bola tersebut dipanaskan sampai 80 0 C, maka pertambahan luas permukaan bola adalah sebesar .... (SPMB 2002) 2 2 A. 0,83 10  D. 1,15 10 

o

207. Bejana gelas berisi 60 gram air bersuhu 50 C o dicampur dengan air yang suhunya 0 C sehingga o suhu akhir campuran 20 C. Banyaknya air dengan o suhu 0 C adalah .... (UN 2014) A. 90 gram C. 70 gram E. 40 gram B. 80 gram D. 50 gram 208. Pada sebuah bejana kaca yang volumenya 500 ml o penuh berisi alkohol pada suhu 10 C. Bejana o dipanaskan sehingga suhunya menjadi 50 C. Jika -4 o -1 koefisien muai volume alkohol 1,1 x 10 C , maka volume alkohol yang tumpah adalah .... (koefisien -6 o -1 muai panjang kaca = 3. 10 C ) (UN 2015) A. 0,20 ml C. 2,02 ml E. 3,02 ml B. 1,20 ml D. 2,22 ml 209. Perhatikan pernyataan berikut! (1) Konduktivitas logam (2) Perbedaan suhu ujung-ujung logam (3) Panjang logam

2 B. 1,02 10 

2 E. 1,21 10 

2 C. 1,11 10 

o

213. Lima kilogram es bersuhu -22 C dipanaskan sampai o seluruh es tersebut mencair dengan suhu 0 C. jika o kalor laten es 333 kJ/kg C, maka jumlah kalor yang dibutuhkan adalah …. (SNMPTN 2011) A. 1496 kJ C. 1696 kJ E. 1896 kJ B. 1596 kJ D. 1796 kJ o

214. Es bersuhu -8 C dan bermassa m1 gram dicampur o dengan air bersuhu 12 C dan bermassa m2 gram. Pada saat terjadi kesetimbangan suhu, sebagian massa es melebur. Jika diketahui kalor lebur es = 80 kalori/g, maka massa es yang melebur adalah…. (SNMPTN 2012) 1 1 A. 20 D. 20  3m2  m1  gram m1  m2  gram B. C.

1 20 1 20

 3m1  m2  gram m1  3m2  gram

E.

1 m 20 1

gram

[ 34 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

215. Suatu kalorimeter berisi es (kalor jenis es = 0,5 kal /(gK), kalor lebur es 80 kal/g) sebanyak 36 g pada 0 suhu -6 C. Kapasitas kalor kalorimeter ialah 27 kal/K. Kemudian ke dalam kalorimeter itu dituangkan alkohol (kalor jenis 0,58 kal/(gK)) pada 0 suhu 50 C yang menyebabkan suhu akhir menjadi 0 8 C. Maka massa alkohol yang dituangkan (dalam gram) adalah.... (UMPTN 2001) A. 108 C. 200 E. 300 B. 150 D. 288 o

216. Hasil campuran 1 gram es bersuhu 0 C dicampur o dengan 1 cc air bersuhu 0 C dalam wadah berdinding adiabatik. Hasilnya adalah …. (SNMPTN 2012) A. air dan es yang jumlahnya tidak dapat ditentukan B. air sedikit lebih banyak daripada es C. 0,5 gram es dan 1,5 cc air D. 1 gram es dan 1 cc air E. 1,5 gram es dan 0,5 cc air 217. Tiga batang logam yang berbeda jenisnya dilas menjadi bentuk seperti gambar disamping ini. Ujung beo bas batang pertama bersuhu 100 C, sedangkan dua o ujung lainnya bersuhu 0 C. Ketiga batang memiliki panjang dan luas penampang sama sedangkan konduktivitas termal 1 batang pertama kedua dan ketiga berturut-turut k1, k2, dan 2 3 k3, jika hubungan antara ketiganya adalah k1 = 2k2 = 3k3 , maka suhu sambungan ketiga batang tersebut mendekati…. (SPMB 2004) o o o A. 10 C C. 40 C E. 80 C o o B. 20 C D. 60 C 218. Tiga batang besi pejal yang sama panjangnya disambungkan memanjang seperti pada gambar berikut ini. Perbandingan luas penampang batang diurutkan dari kiri ke kanan adalah 1 : 2 : 3. Suhu ujung bebas batang pertama dijaga tetap pada suhu TA , dan batang ketiga pada suhu TB. suhu sambungan antara batang perta-ma dan kedua adalah …. (SNMPTN 2008)

6TA  7TB 13 4T  5TB B. T1  A 9 2T  3TB C. T1  A 5

A. T1 

5TA  6TB 11 3T  4TB E. T1  A 7 D. T1 

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami konsep kalor dan prinsip konservasi kalor, serta sifat gas ideal, dan perubahannya yang menyangkut hukum termodinamika dalam penerapannya mesin kalor. INDIKATOR: Menjelaskan persamaan umum gas ideal pada berbagai proses termodinamika dan penerapannya. MATERI 1. Persamaan Umum Gas Ideal p. V = n. R. T = N. k. T

dan; m N = dan R = NA .k Mr NA Keterangan; 2 p = tekanan (N/m ) m = massa molekul 3 V = volume (m ) Mr = massa molekul relatif n = mol N = jumlah partikel T = suhu (K) R = konstanta umum gas ideal = 8,31 J/mol.K atau 0,082 L.atm/mol.K) 23 NA = bilangan Avogadro (6,02. 10 partikel/mol) k = konstanta stefan Boltman -23 o = 1,38 .10 joule/ K 2. Persamaan Boyle - Gay Lussac P1 .V1 P2 .V2 P1 P = dan = 2 T1 T2 1 .T1 2 .T2 Keterangan;  = massa jenis gas 3. Energi Kinetik (Ek) Gas dan Energi Dalam (U) Besar kecilnya energi kinetik hanya dipengaruhi oleh suhu (T) 1 1 P. V Ek = f. . k. T = f. . 2 2 N n=

- Untuk Gas Monoatomik (He, Ne, Ar); 3 Ek = . k. T 2 - Untuk Gas Diatomik (H2, O2, N2);  Pada Suhu Rendah 300 K (f = 3); 3 3 Ek = . k. T dan U = . N. k. T 2 2  Pada Suhu Sedang 500 K (f = 5); 5 5 Ek = . k. T dan U = . N. k. T 2 2  Pada Suhu Tinggi 700 K (f = 7); 7 7 Ek = . k. T dan U = . N. k. T 2 2 4. Kecepatan efektif (Vrms) Vrms =

dengan;

3. k. T = m0

3. R. T = Mr

3. P 

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) mo =

m Mr = N NA

dan  

Pembahasan; V1 = V T1 = T

m V

Keterangan; f = derajat kebebasan mo = massa sebuah partikel (kg)

 = massa jenis

SOAL-SOAL UAN o 219. Sebanyak 3 liter gas Argon bersuhu 27 C pada 5 tekanan 1 atm (1 atm = 10 Pa) berada di dalam tabung. Jika konstanta gas umum R = 8,314 J/mK 23 dan banyaknya pertikel dalam 1 mol gas 6,02. 10 partikel, maka banyak partikel gas Argon dalam tabung tersebut adalah …. (UAN 2008) 23 23 A. 0,83. 10 partikel D. 0,22. 10 partikel 23 23 B. 0,72. 10 partikel E. 0,12. 10 partikel 23 C. 0,42. 10 partikel Pembahasan: -3 3 o V = 3 liter = 3. 10 m T = 27 C = 300 K 5 R = 8,314 J/mK P = 10 Pa 23 NA = 6,02. 10 partikel Banyak partikel gas Argon dalam tabung; P. V  n. R. T N P. V  . R. T NA N 105. 3. 10-3  . 8,314. 300 6,02. 1023

N

105. 3. 10-3 . 6,02. 1023 8,314. 300

 0,72. 1023 partikel 220. Sejumlah gas ideal dalam tabung tertutup dipanaskan secara isokhorik sehingga naik menjadi empat kali suhu semula. Energi kinetik rata-rata molekul gas ideal menjadi….. (UAN 2009) A. ¼ kali semula D. 2 kali semula B. ½ kali semula E. 4 kali semula C. sama dengan semula Pembahasan; T1 = 4T Maka energi kinetik akhir; 3 k. T Ek1 2 1  3 Ek k. T 2 Ek1 4T   Ek1  4Ek Ek T Sehingga energi kinetiknya 4 kali semula. 221. Suatu gas ideal mula-mula menempati ruang yang volumenya V dan suhu T dan tekanan P. Jika suhu gas menjadi 2T dan tekanan menjadi volume gas menjadi .… (UAN 2010) 3 3 A. V C. V 2 4 4 B. V D. 2V 3

3 2

P, maka

E. 3V

P1 = P

[ 35 ]

T2 = 2T P2 = 3 P 2

Maka volume gas akhir; P1 . V1 P2 . V2  T1 T2 3 P. V P. V 2 2 4   V2  V T 2T 3 222. Tekanan gas ideal di dalam ruang tertutup terhadap 2N dinding tabung dirumuskan: P  Ek ; [P = tekanan 3V (Pa); N = jumlah molekul (partikel) gas; V = volume gas; dan Ek = adalah energi kinetik rata-rata molekul (J)]. Pernyataan yang benar terkait rumusan di atas adalah…. (UAN 2008) A. tekanan gas terhadap dinding tergantung pada jumlah molekul persatuan volume B. energi kinetik gas tidak bergantung pada tekanan yang ditimbulkan molekul terhadap dinding C. volume gas dalam tabung tidak berubah jika tekanan gas berubah D. jumlah molekul gas berkurang maka energi kinetik molekul akan bertambah E. volume gas bertambah maka jumlah gas bertambah 223. Gas ideal yang berada dalam suatu bejana dimampatkan (ditekan), maka gas akan mengalami …. (UAN 2009) A. penurunan laju partikel B. penurunan suhu C. kenaikan suhu D. penambahan partikel gas E. penurunan partikel gas 3 224. Suhu gas ideal tabung dirumuskan sebagai Ek= kT, 2 menyatakan suhu mutlak dan E = energi kinetik rata-rata molekul gas. Berdasarkan persamaan di atas .… (UAN 2010) A. semakin tinggi suhu gas, energi kinetiknya semakin kecil B. semakin tinggi suhu gas, gerak partikel gas semakin lambat C. semakin tinggi suhu gas, gerak partikel gas semakin cepat D. suhu gas berbanding terbalik dengan energi kinetik gas E. suhu gas tidak mempengaruhi gerak partikel gas 225. Faktor yang mempengaruhi energi kinetik gas di dalam ruang tertutup: (1) Tekanan (3) Suhu (2) Volume (4) Jenis zat

[ 36 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

Pernyataan yang benar adalah …….(UAN 2011) A. (1) dan (2) D. (2) saja B. (1) dan (3) E. (3) saja C. (1) dan (4) 226. Sejumlah gas ideal berada di dalam ruangan tertutup mula-mula bersuhu 27°C. supaya tekanannya menjadi 4 kali semula, maka suhu ruangan tersebut adalah…(UAN 2011) A. 108°C C. 300°C E. 1200°C B. 297°C D. 927°C 227. Sejumlah gas ideal menjalani proses isotermik, sehingga tekanan menjadi 2 kali tekanan semula, maka volumenya menjadi …(UAN 2012 KODE A57) A. 4 kali semula D. ¼ kali semula B. 2 kali semula E. tetap C. ½ kali semula 228. Perhatikan faktor-faktor yang dialami gas ideal berikut ini! (1) terjadi perubahan energi dalam volume tetap (2) volume tetap (3) suhu tetap (4) tidak melakukan usaha Yang terjadi pada proses isotermik adalah … (UAN 2012 KODE A57) A. (1) saja C. (3) saja E. (2) dan (4) B. (2) saja D. (1) dan (3) 229. Dalam wadah tertutup terdapat 2 liter gas pada o suhu 27 C dan bertekanan 2 atm. Jika tekanan ditambah 2 atm pada kondisi proses isokhorik, maka suhu gas menjadi … (UAN 2012 KODE B69) o o o A. 600 C C. 327 C E. 54 C o o B. 450 C D. 300 C 230. Suatu gas ideal dalam ruang tertutup mengalami proses isokhorik sehingga: (1) suhunya berubah (3) tekanan berubah (2) volumenya tetap (4) usahanya = nol Pernyataan yang benar adalah … (UAN 2012 KODE B69) A. (1), (2), (3), dan (4) D. (2) dan (4) saja B. (1), (2), dan (3) saja E. (3) dan (4) saja C. (1) dan (3) saja 231. Di dalam sebuah bejana tertutup, volume gas memuai menjadi 2 kali volume awal. (V0 = volume awal, P0 = tekanan awal) dan suhu gas naik menjadi 4 kali semula. Besar tekanan gas menjadi … (UAN 2012 KODE C71) A. P0 C. 4 P0 E. 8 P0 B. 2 P0 D. 6 P0 232. Suatu gas ideal dalam ruang tertutup mengalami proses isokhorik sehingga: (1) volume tetap (2) suhunya berubah

(3) tekanannya berubah (4) gas melakukan usaha Pernyataan yang benar adalah … (UAN 2012 KODE C71) A. (1), (2), (3), dan (4) D. (2) dan (4) B. (1), (2), dan (3) E. (3) dan (4) C. (2) dan (3) 233. Di dalam sebuah bejana tertutup, volume gas memuai menjadi 2 kali volume awal. (V0 = volume awal, P0 = tekanan awal) dan suhu gas naik menjadi 4 kali semula. Besar tekanan gas menjadi … (UAN 2012 KODE E45) A. P0 C. 4 P0 E. 8 P0 B. 2 P0 D. 6 P0 234. Sejumlah gas ideal mengalami proses isokhorik sehingga.... (UN 2013) A. sejumlah molekul kecepatannya sama B. pada suhu tinggi kecepatan rata-rata molekul lebih besar C. tekanan gas menjadi tetap D. gas akan melakukan usaha E. tidak memiliki energi dalam 235. Pada kondisi awal partikel gas yang berada dalam ruang tertutup memiliki tekanan P, volume V dan 3 suhu T. Jika gas volumenya diubah menjadi V dan 4 suhu diubah menjadi 2T, maka perbandingan tekanan awal dengan tekanan setelah V dan T diubah adalah .... (UN 2014) A. 2 : 3 C. 3 : 4 E. 8 : 3 B. 3 : 2 D. 3 : 8 236. Suatu gas ideal dengan volume 1 liter pada suhu o 27 C mengalami pemanasan isobarik pada tekanan 5 2 o 3 atm (1 atm = 10 N/m ) hingga suhu 117 C. Bila kapasitas kalor gas ideal 8 J/K, maka volume akhir gas ideal dan perubahan energi dalamnya berturutturut adalah .... (UN 2015) A. 1,3 liter dan 630 joule B. 1,3 liter dan 720 joule C. 1,5 liter dan 630 joule D. 1,5 liter dan 720 joule E. 1,8 liter dan 630 joule 237. Perhatikan lima pernyataan di bawah ini! (1) Partikel gas tersebar merata pada seluruh ruangan (2) Ukuran partikel gas dapat diabaikan terhadap ukuran wadah (3) Setiap tumbukan yang terjadi bersifat lenting sempurna (4) Setiap partikel selalu bergerak dengan arah tertentu (5) Gaya tarik-menarik antar partikel diperhitungkan

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) Pernyataan di atas yang sesuai dengan sifat gas ideal ditunjukkan oleh nomor .... (UN 2016) A. (1) dan (3) saja B. (2) dan (4) saja C. (1), (2), dan (3) D. (2), (3), dan (4) E. (3), (4), dan (5) 238. Dalam sebuah bejana yang tertutup rapat berisi gas ideal. Jika tekanan gas ideal dijadikan 3 kali semula dan volumenya 2 kali semula, maka suhu gas menjadi .... (UN 2016) A. 1,5 kali semula B. 3 kali semula C. 4,5 kali semula D. 5 kali semula E. 6 kali semula 3

239. Sebuah tangki bervolume 3000 cm berisi gas o oksigen pada suhu 20 C dan tekanan relatif pada alat 25 atm. Jika massa molar oksigen 32 kg/kmol, tekanan udara luar 1 atm, maka massa oksigen di dalam tangki ter-sebut adalah …. Kg (SPMB N 2008) A. 0,1 C. 0,3 E. 0,5 B. 0,2 D. 0,4 o

240. Gas dalam ruang tertutup bersuhu 42 C dan tekanan 7 atm, memiliki volume 8 L. gas dipanasi o sampai 87 C dan ternyata tekanan naik sebesar 1 atm. Berapakah volume gas sekarang? (UMPTN 1996) A. berkurang 20% D. bertambah 12 % B. berkurang 10 % E. bertambah 20 % C. tetap 241. Dua mol gas monoatomik mengembang dengan tekanan tetap. Volume gas mula-mula adalah 0,03 3 3 m dan volume akhir adalah 0,07 m . Perbandingan temperatur mula-mula dan temperatur akhir adalah …. (SNMPTN 2012) A. 7/3 C. 2/3 E. 7/6 B. 3/7 D. 1/3 242. Dalam gambar, volume tabung B sama dengan 2 kali volume tabung A. Sistem tersebut diisi dengan gas ideal. Jumlah molekul sama dengan N dalam tabung A dan 3 N dalam tabung B. Bila gas dalam A bersuhu 300 K, maka dalam tabung B suhu gas adalah…..K (SPMB 2002) A. 100 B. 150 C. 200 D. 450 E. 600 243. Laju efektif (rms) gas oksigen bermassa 32 o gram/mol pada suhu 27 C adalah….m/s (R = 8,31 J/K mol) (SPMB 2004) A. 483 C. 403 E. 343 B. 443 D. 383

[ 37 ]

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami konsep kalor dan prinsip konservasi kalor, serta sifat gas ideal, dan perubahannya yang menyangkut hukum termodinamika dalam penerapannya mesin kalor. INDIKATOR: Menentukan besaran fisis yang berkaitan dengan proses termodinamika pada mesin kalor. MATERI 1. Proses Termodinamika - Isobar ( tekanan tetap) V V  Berlaku; 1 = 2 T1 T2  Usahanya; W = p.V 3  Energi Dalamnya; U  . n. R. T 2  Kalor; Q = W + U - Isovolum/ Isokhorik (volume tetap) P P  Berlaku; 1 = 2 T1 T2  Usahanya; W = nol 3  Energi Dalamnya; U  . n. R. T 2  Kalor; Q = U - Isotermal (suhu tetap)  Berlaku; P1 .V1 =P2 .V2 V  Usahanya; W = n.R.T ln 2 V1

 Energi Dalamnya; U = nol  Kalor; Q = W - Adiabatik (tidak ada pertukaran kalor)  Berlaku; ( - 1) ( - 1) P1. V1 = P2. V2 dan T1. V1 = T2. V2  Usahanya; 3 W =  . n. R. T atau 2 1 W= . (P1.V1 – P2. V2)  1 3  Energi Dalamnya; U  . n. R. T 2  Kalor; Q = nol Keterangan;  = Tetapan Laplace = Cp / Cv Cp = kapasitas panas jenis pada tekanan tetap. Cv = kapasitas panas jenis pada volume tetap. 2. Efisiensi (Daya Guna) Mesin ab = pemuaian isotermal bc = pemuaian adiabatik cd = pemanpatan isotermal da = pemanpatan adiabatik

[ 38 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

- Usaha pada mesin W = Q1 – Q 2 - Efisiensi mesin kalor/Carnot  Q  T  W  = =  1 - 2  . 100% =  1 - 2  . 100% Q1  Q1  T1   dengan; Q 2 T2 = Q 1 T1 Keterangan; W = usaha (J) T1 = tandon suhu tinggi (K) T2 = tandon suhu rendah (K) Q1= kalor yang diserap dari tandon suhu tinggi (J) Q2= kalor yang dilepas pada resevoir suhu rendah(J) - Koefisien Performansi Mesin Pendingin Q Q2 T2 KP = 2 = = W Q 1 - Q 2 T1 - T2 SOAL-SOAL UAN 244. Perhatikan grafik P – V untuk mesin Carnot seperti gambar. P

a

Pa Pb

Q1

T1

d

c Q2

Va

Vd

T2

V

Vc

Vb

Jika mesin memiliki efisiensi 57%, maka banyaknya panas yang dapat diubah menjadi usaha adalah …. (UAN 2008) A. 0,57 Q1 C. 0,32 Q1 E. 0,21 Q1 B. 0,37 Q1 D. 0,27 Q1 Pembahasan;  = 57% = 0,57 Usaha yang dihasilkan; W  Q1 W 0,57   W  0,57.Q 1 Q1 245. Grafik P – V di bawah ini menunjukkan proses pemanasan suatu gas ideal. -2

P (N.m ) 400 200

B A 100

C 600

 50 kJ 246. Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 600 K, untuk menghasilkan kerja mekanik. Jika mesin menyerap kalor 600 J dengan suhu rendah 400 K, maka usaha yang dihasilkan adalah…. (UAN 2009) A. 120 J C. 135 J E. 200 J B. 124 J D. 148 J 247. Suatu gas ideal mengalami proses termodinamika seperti pada gambar di samping. Dalam 1 siklus, usaha yang dihasilkan sebesar … (UAN 2012 KODE P (x 105 Pa) A57) 5 A. 1,0 x 10 J 4 5 B. 1,5 x 10 J 5 C. 3,0 x 10 J 2 5 D. 4,0 x 10 J 5 E. 6,0 x 10 J V (m3 ) 1

b

W

Pd Pc

Usaha yang dilakukan selama siklus besarnya sama dengan luas segitiga ABC; 1 1 W  . AC. BC  . (600  100). (400  200) 2 2  50000 J

V (m3)

Besar usaha yang dilakukan adalah….(UAN 2010) A. 50kJ C. 200kJ B. 100kJ D. 500kJ Pembahasan;

siklus

4

248. Perhatikan gambar! Gas ideal melakukan proses perubahan tekanan (P) terhadap volume (V). Usaha yang P (Pa) dilakukan oleh gas 6 pada proses 4 tersebut adalah …(UAN 2012 KODE B69) V (m3 ) 2 4 A. 20 joule B. 15 joule D. 5 joule C. 10 joule E. 4 joule 249. Perhatikan gambar di bawah ini! Suatu gas mengalami proses A-B-C. Usaha yang dilakukan gas pada proses tersebut adalah… (UAN 2012 KODE P (N.m-2 ) C71) A. 2 joule 6 B. 4 joule 4 C. 8 joule D. 12 joule E. 16 joule V (m3 ) 1

3

250. Sebuah mesin Carnot menggunakan resevoir suhu o tinggi 327 C, mempunyai efisiensi 60%. Agar efisiensi mesin Carnot naik menjadi 80% dengan suhu rendahnya tetap, maka suhu tinggi mesin Carnot harus diubah menjadi .... (UN 2014) A. 300 K C. 480 K E. 1800 K B. 450 K D. 1200 K

ABCA

E. 600kJ

251. Pernyataan berikut berkaitan dengan diagram P-V di bawah!

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11)

P(Pa) C

P1

Jika Q2 =

B

2 W, maka efisiensi mesin Carnot tersebut 3

adalah.... (UN 2013) A. 40% C. 60% B. 50% D. 67%

P2

A

V(m3 )

V1 V2 (1) Proses AB isokhorik maka Q = U (2) Proses AB isokhorik maka U = - W (3) Proses BC adalah isobarik maka sistem menyerap kalor (4) Proses BC adalah isobarik maka usaha tergantung pada perubahan volume Pernyataan yang benar adalah .... (UN 2015) A. (1) dan (2) D. (2) dan (3) B. (1) dan (3) E. (3) dan (4) C. (1) dan (4) 252. Suatu gas mengalami proses termodinamika seperti ditunjukkan pada grafik berikut. P(105 Pa) C B 2

1 A

V(m3 )

1,5 3 Usaha gas dalam satu siklus adalah .... (UN 2015) 5 5 A. 0,50 x 10 joule D. 1,50 x 10 joule 5 5 B. 0,75 x 10 joule E. 1,75 x 10 joule 5 C. 1,00 x 10 joule 253. Perhatikan gambar di bawah! Besar usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah …(UAN 2011) A. 300 J D. 600 J B. 400 J E. 700 J C. 500 J 254. Gambar di bawah menunjukkan grafik P – V pada mesin Carnot.

P (Pa)

1

P1 P2

Q1

2 W = 600 J

P4 P3

4

3 V (m3)

Q2 V1

V4

V2

V3

[ 39 ]

E. 75%

255. Suatu mesin Carnot mempunyai efisiensi 30% dengan temperatur reservoir suhu tinggi sebesar 750 K. Agar efisiensi mesin naik menjadi 50%, maka temperatur reservoir suhu tinggi harus dinaikkan menjadi …. (SNMPTN 2011) A. 1050 K C. 950 K E. 850 K B. 1000 K D. 900 K 256. Satu mol gas ideal mengalami proses isotermal pada suhu T sehingga volumnya menjadi dua kali. Jika R adalah konstanta gas molar, usaha yang dikerjakan oleh gas selama proses tersebut adalah…. (SNMPTN 2009) A. RTV C. 2RT E. RT ln(2V) B. RT lnV D. RT ln2 3

o

257. Sebanyak 2 m gas helium bersuhu 27 C o dipanaskan secara isobarik sampai 77 C. Jika 5 2 tekanan 3  10 N/m , maka usaha yang dilakukan gas adalah .... kJ (SPMB 2006) A. 100 C. 200 E. 320 B. 140 D. 260 258. Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti pada gambar diagram P-V di bawah ini. (SPMB 2004) 5 2 x 10 N/m (1) Usaha dari a ke b 4 adalah 1,5  10 J a 2 (2) Usaha dari b ke c 4 adalah 0,5  10 J 1 b c (3) Usaha dari c ke a 3 vm adalah nol (4) Usaha netto dalam 4 satu siklus adalah 10 J 259. Suatu mesin Carnot menerima 2000J dari reservoir panas dan melepaskan 1750J pada reservoir dingin. Dengan demikian efisiensi mesin itu adalah …. (SPMB 2003) A. 6,26% C. 12,5% E. 87,5% B. 10% D. 25% 260. Satu mol gas oksigen dipanasi pada tekanan tetap 0 dan diawali pada temperatur 27 C. Jika diketahui konstanta gas 2 kal/molK, maka jumlah kalor yang diperlukan supaya volume gas menjadi 2 kali volume awal adalah .… kkal (SPMB 2005) A. 0,75 C. 1,5 E. 4,6 B. 1,0 D. 3,25

[ 40 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

261. Suatu mesin Carnot mempunyai efisiensi sebesar 40%. Pernyataan di bawah ini yang benar adalah.... (SPMB 2007) (1) Selisih suhu kalor masuk terhadap suhu kalor keluar dibanding suhu kalor masuk = 2/5 (2) Perbandingan kalor keluar - masuk = 3/5 (3) Perbandingan usaha dengan kalor masuk =2/5 (4) Perbandingan usaha dengan kalor keluar =2/3

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Menganalisis konsep dan prinsip gelombang, optik dan bunyi dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi. INDIKATOR: Menentukan ciri-ciri dan besaran fisis pada gelombang.

262. Pernyataan yang benar tentang Mesin Carnot dari gas ideal adalah ……(SNMPTN 2009) (1) usaha yang dihasilkan tidak nol (2) jumlah kalor yang masuk tidak nol (3) jumlah kalor yang masuk lebih besar dari jumlah kalor yang keluar (4) efisiensi dalam berubah

1. Ciri-ciri Gelombang Mekanik - Pada gelombang tali;  Merupakan gelombang transversal, yaitu arah getar dan rambat saling tegak lurus  Bisa mengalami interferensi (perpaduan)/ superposisi  Bisa mengalami pemantulan (reflection)  Bisa mengalami penyaluran (transmisition)  Bisa mengalami tumbukan - Pada gelombang bunyi  Merupakan gelombang longitudinal, yaitu arah getar dan rambat searah  Bisa mengalami pemantulan  Bisa mengalami interferensi  Bisa mengalami tumbukan

MATERI

2. Cepat Rambat Gelombang - Persamaan dasar gelombang;  v   f dan v  T - Hubungan antara cepat rambat gelombang, panjang gelombang, periode, frekuensi sudut, bilangan gelombang dan frekuensi gelombang, diberikan oleh persamaan;  2 2 v   2f  k k T  - Percobaan Melde Menjelaskan tentang hubungan cepat rambat gelombang dengan tegangan tali dan massa tali per satuan panjang pada dawai. Dirumuskan; F v  Keterangan; k = bilangan gelombang  = frekuensi sudut (rad/s)  = panjang gelombang (m) f = frekuensi (Hz) T = periode (s) v = cepat rambat gelombang (m/s) F = tegangan tali (F = m . g) satuan N µ = massa tali per satuan panjang atau massa jenis tali (gram/m) 3. Persamaan Gelombang Berjalan y   A sin  t  kx    Keterangan; - Nilai bilangan amplitudo (k);  gelombang merambat ke kanan (-)  gelombang merambat ke kiri (+)

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) - Nilai amplitudo (A) dan fase awal ();  jika pertama kali sumber gelombang bergerak di atas kesetimbangan (+)  jika pertama kali sumber gelombang bergerak di bawah kesetimbangan(-) 4. Sudut fase (θ); t x   2    T  5. Fase ();  t x      atau   2 T  6. Beda fase; x    Gelombang dikatakan; - sefase, jika  = 0,1,2,3,… - berlawanan fase, jika  = ½, 3/2, 5/2,… SOAL-SOAL UAN 263. Persamaan simpangan gelombang berjalan y = 10 sin (0,5t – 2x). Jika x dan y dalam meter serta t dalam sekon maka cepat rambat gelombang adalah …. (UAN 2009) A. 2,00 m/s C. 0,10 m/s E. 0,01 m/s B. 0,25 m/s D. 0,02 m/s Pembahasan; y = 10 sin (0,5t – 2x) Persamaan simpangan gelombang y = A sin (t – kx) Maka kita modifikasi persamaan dan bandingkan; y = 10 sin (0,5t – 2x)  y = 10 sin (0,5.t – 2.x) y = A sin (t – kx) Didapat;   0,5  2 .f  0,5  f  0,25 Hz dan 2 k  2   2    1 m  Sehingga, cepat rambat gelombang; v = f.  = 0,25. 1 = 0,25 m/s 264. Gelombang di permukaan air diidentifikasi pada dua titik seperti gambar,

Persamaan gelombang dengan arah rambatan dari A ke B adalah …(2011) t x A. y = 0,5sin2(   90 ) 4 2 t x B. y = 0,5sin2(   90 ) 4 2 t x C. y = 0,5sin2(   90 ) 2 4

[ 41 ]

t x D. y = 0,5sin2(   90 ) 2 4 t x E. y = 0,5sin2(   90 ) 2 4 Pembahasan; Kita perhatikan gambar grafik;

Dari AB terjadi 1,5 gelombang (n = 1,5) sehingga; x 3 t 6    2 dan T   4 n 1,5 n 1,5 Amplitudonya; A = 0,5 o Fase muncul dari puncak;  = +90 C Maka, persamaannya; 2 2 y  A sin  t  kx      dan k  T  t x   A sin 2      T   t x   y  0,5 sin 2    90o  4 2  Nilai k negatif, karena gelombang bergerak dari kiri ke kanan. 265. Gelombang berjalan pada permukaan air dengan data seperti pada gambar di bawah ini. [cm]

arah rambat

4

2 A 0

P 0,5

1,5

2,5

3,5

B 4,5

[cm]

0 x

Jarak AB = 4,5 cm ditempuh dalam selang waktu 0,5 sekon, maka simpangan titik P memenuhi persamaan…. (UAN 2008) x A. YP = 2 sin 2(5t  ) cm 1,8 x B. YP = 2 sin 2(4,5t  ) cm 2 x C. YP = 4 sin 2(5t  ) cm 5 x D. YP = 4 sin 2(1,8t  ) cm 5 x E. YP = 4 sin 2(4,5t  ) cm 6 266. Sebuah gelombang berjalan di permukaan air memenuhi persamaan y  0,03sin2(60t  2x) , y dan x dalam meter dan t dalam sekon. Cepat rambat gelombang tersebut adalah …(UAN 2011) -1 -1 -1 A. 15 m.s C. 30 m.s E. 60 m.s -1 -1 B. 20 m.s D. 45 m.s

[ 42 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

267. Rambatan gelombang berjalan pada tali seperti pada diagram di bawah ini.

Jika AB ditempuh dalam waktu 0,4 sekon, maka persamaan gelombang berjalan adalah .…(UAN 2010) A. Yp = 4 sin (10t – 8x) cm B. Yp = 4 sin (10t + 8x) cm C. Yp = 4 sin (10t – 2x) cm D. Yp = 4 sin (5t – 8x) cm E. Yp = 4 sin (5t – 2x) cm 268. Gambar di bawah ini menyatakan perambatan gelombang tali y (m)

(3) luas penampang tali (4) warna tali Besaran-besaran yang merupakan faktor yang mempengaruhi cepat rambat gelombang pada tali adalah… (UAN 2012 KODE C71) A. (1) dan (2) D. (3) dan (4) B. (1) dan (4) E. (1) saja C. (2) dan (4) 272. Perhatikan besaran pada kawat berikut1 (1) gaya tegangan kawat (2) warna kawat (3) massa persatuan panjang kawat (4) panjang kawat Besaran-besaran yang mempengaruhi kecepatan rambat gelombang pada kawat adalah … (UAN 2012 KODE D32) A. (1), (2), (3), dan (4) D. (1) dan (3) saja B. (1), (2), dan (3) E. (4) saja C. (1), (3), dan (4)

0,5 2

4

6

8

x (m)

- 0,5

Jika periode gelombang 2 s maka persamaan gelombangnya adalah … (UAN 2012 KODE A57) A. y = 0,5 sin 2 (t – 0,5x) B. y = 0,5 sin  (t – 0,5x) C. y = 0,5 sin  (t – x) x D. y = 0,5 sin 2 (t – ) 4 x E. y = 0,5 sin 2 (t – ) 6 269. Perhatikan besaran-besaran berikut: (1) gaya tegangan tali (2) volume pada tali (3) massa tiap satuan panjang (4) warna tali Faktor-faktor yang mempengaruhi cepat rambat gelombang pada tali adalah … (UAN 2012 KODE A57) A. (1) saja D. (3) dan (4) B. (1) dan (3) E. (2), (3), dan (4) C. (2) dan (4) 270. Perhatikan faktor-faktor berikut! (1) memperbesar massa jenis kawat (2) memperpanjang kawat (3) memperbesar tegangan kawat (4) memperbesar ukuran kawat Faktor-faktor yang dapat mempercepat perambatan gelombang pada kawat adalah … (UAN 2012 KODE B69) A. (1), (2), (3), dan (4) D. (1) saja B. (1), (2), dan (3) E. (3) saja C. (3) dan (4) 271. Dari besaran-besaran berikut: (1) gaya tegangan tali (2) massa per satuan panjang tali

273. Dua buah gabus berada di puncak-puncak gelombang. Keduanya bergerak naik turun di atas permukaan air laut sebanyak 20 kali dalam waktu 4 detik mengikuti gelombang air laut. Jika jarak kedua gabus 100 cm dan diantaranya terdapat dua lembah dan satu bukit, maka frekuensi gelombang dan cepat rambat gelombang berturut-turut adalah .... (UN 2013) A. 0,2 Hz dan 200 cm/s D. 2,5 Hz dan 250 cm/s B. 5,0 Hz dan 200 cm/s E. 5,0 Hz dan 250 cm/s C. 0,2 Hz dan 250 cm/s 274. Pernyataan-pernyataan di bawah ini terkait dengan ciri-ciri gelombang: (1) Dipantulkan (4) Berinterferensi (2) Dibiaskan (5) Bertumbukan (3) Dipolarisasikan Pernyataan yang sesuai untuk gelombang bunyi adalah .... (UN 2014) A. (1), (2), dan (3) D. (2), (3), dan (5) B. (1), (2), dan (4) E. (2), (4), dan (5) C. (1), (4), dan (5) 275. Gambar berikut ini menunjukkan gelombang longitudinal. Jika frekuensi gelombang 60 Hz, maka cepat rambat gelombang adalah .... (UN 2015) A. 18 m/s B. 24 m/s C. 30 m/s D. 36 m/s E. 60 m/s 276. Seutas tali digetarkan salah satu ujungnya, sehingga pada tali terbentuk gelombang yang simpangannya  x memenuhi persamaan y  0,05 sin   t   m .  4 Maka; (1) Amplitudo gelombangnya 2,5 cm

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) (2) Periode gelombangnya 1 sekon (3) Panjang gelombangnya 8 m (4) Kecepatan perambatan gelombangnya 4 m/s Pernyataan yang benar adalah ..... (UN 2015) A. (1) dan (2) saja D. (2), (3), dan (4) B. (1), (2), dan (3) E. (3) dan (4) saja C. (1) dan (4) saja 277. Seutas senar yang panjangnya 2 m diikat salah satu ujungnya dan ujung lainnya digetarkan dengan vibrator sehingga terbentuk 5 simpul gelombang stasioner. Letak perut ke dua dari ujung pantul adalah .... (UN 2016) 1 3 A. meter D. meter 4 2 3 7 B. meter E. meter 4 4 C. 1 meter 278. Sebuah gelombang berjalan dengan persamaan; y = 0,04 sin (40t + 2x) m Pernyataan yang berkaitan dengan persamaan gelombang sebagai berikut: (1) Frekuensi gelombang = 20 Hz (2) Panjang gelombang = 2 m (3) Gelombang menjalar dengan kecepatan 20 m/s (4) Simpangan gelombang 0,1 m pada posisi x = 5/2 m dan saat t = 1/10 sekon Pernyataan yang benar adalah .... (UN 2016) A. (1) dan (2) D. (2) dan (4) B. (1) dan (3) E. (3) dan (4) C. (2) dan (3) 279. Sebuah tali digetarkan dengan frekuensi 5 Hz menghasilkan gelombang beramplitudo 12 cm dan kelajuan gelombang 20 m/s. Dari pernyataan berikut yang sesuai dengan gelombang yang dihasilkan oleh getaran tali adalah . . . . (SPMB 2007) (1) Frekuensi angular gelombang 31,4 rad/s (2) Panjang gelombang 4 m (3) Persamaan gelombang: 0,12sin2 (0,25x-5t)m -1 (4) Angka gelombang adalah 1,57 m 280. Hal yang sama antara gelombang cahaya dan gelombang bunyi adalah ….. (SPMB 2007) (1) sama-sama membutuhkan medium untuk merambat (2) sama-sama gelombang transversal (3) sama-sama gelombang longitudinal (4) sama-sama memiliki frekuensi yang bersesuaian dengan frekuensi sumbernya 281. Sebuah gelombang transversal merambat dengan persamaan: x 1   y  0,2sin8  t    meter 20 16   dengan x dalam meter dan t dalam sekon maka…. (UMPTN 2001)

(1) (2) (3) (4)

[ 43 ]

cepat rambat gelombang 20 m/s panjang gelombang besarnya 5 meter frekuensi sudut gelombang 8 rad/s o sudut fase mula sumber gelombang 45

282. Gambar di bawah ini memperlihatkan profil sebuah gelombang pada suatu saat tertentu. A A

C

B

0

A

D

E

Titik A, B, dan C segaris. Begitu juga dengan titik D dan E. Simpangan titik A sama dengan 0,5 amplitudo, sedangkan simpangan titik E –0,5 amplitudo. Berapa kali panjang gelombang jarak titik C dari titik A? (SNMPTN 2011) A. 1/4 C. 1 E. 2 B. 1/2 D. 3/2 283. Sepotong gabus bergerak naik turun di permukaan air ketika dilewati sebuah gelombang. Gelombang tersebut menempuh jarak 9 m dalam waktu 30 s. Bila gabus tersebut bergerak naik turun 2 kali dalam 3 s, maka nilai panjang gelombang tersebut adalah …. (SNMPTN 2011) A. 30 cm C. 60 cm E. 90 cm B. 45 cm D. 75 cm 284. Sebuah gelombang tranversal memiliki periode 4 sekon. Jika jarak antara dua titik berurutan yang berfase sama adalah 16 cm, maka cepat rambat gelombang tersebut adalah …. (SNMPTN 2012) A. 64 cm/s C. 4 cm/s E. 16 cm/s B. 32 cm/s D. 8 cm/s 285. Suatu gelombang stasioner memenuhi; y = 10 sin (0,2  x) cos (80  t) cm dengan x dalam centimeter dan t dalam sekon. Pernyataan-pernyataan di bawah ini yang benar adalah …. (SNMPTN 2012) (1) pada saat t = 1/40 s terjadi amplitudo maksimum (2) besar amplitudo maksimum adalah 10 cm (3) besar amplitudo maksimum saat t = 0 s (4) frekuensi gelombang adalah 40 Hz 286. Suatu gelombang stasioner memenuhi; y = 10 sin (0,2  x) cos (80  t) cm dengan x dalam centimeter dan t dalam sekon. Pernyataan-pernyataan di bawah ini yang benar adalah ….. (SNMPTN 2012) (1) pada saat x = 5 cm dari titik ujung tetap terjadi amplitudo maksimum (2) besar amplitudo maksimum adalah 10 cm (3) frekuensi gelombang stasioner adalah 80 Hz (4) amplitudo gelombang dapat memiliki harga nol

[ 44 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Menganalisis konsep dan prinsip gelombang, optik dan bunyi dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi. INDIKATOR: Menjelaskan berbagai jenis gelombang elektromagnet serta manfaat atau bahayanya dalam kehidupan seharihari. MATERI 1. Hakekat Gelombang Elektromagnetik dan Karakteristiknya.  Gelombang elektromagnetik hakekatnya terdiri dari medan listrik dan medan magnetik yang berubah secara periodik dan serempak dengan arah getar tegak lurus satu sama lain serta keduanya tegak lurus terhadap arah rambatan gelombang.  Karakteristik gelombang elektromagnetik antara lain;  Gelombang elektromagnetik bisa merambat dalam ruang hampa dan merambat dalam arah lurus.  Merupakan gelombang transversal  Tidak terpengaruh oleh medan listrik ataupun medan magnetik  Dapat mengalami; pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), pembelokan (deviasi), penguraian (dispersi), perpaduan (interferensi), lenturan (difraksi), dan pengkutuban (polarisasi) 2. Spektrum Gelombang Elektromagnetik Spektrum GEM E f  - Gelombang Radio  Radio Gelombang panjang  Radio jarak jauh/ AM  Radio gelombang pendek/ radio amatir  Radio FM , TV, Telepon - Gelombang Mikro - Sinar Inframerah - Cahaya Tampak/Laser  Merah  Jingga / Orange  Kuning  Hijau  Biru  Ungu - Sinar Ultraviolet - Sinar - X / Sinar Rontgen - Sinar Gamma

 Gelombang TV dan radio digunakan sebagai alat komunikasi/pembawa informasi.  Dihasilkan oleh rangkaian alat elektronik (rangkaian osilator RF). 5

7

- Gelombang Radio AM (5.10 Hz – 2.10 Hz)  Ampiltudo berubah dan frekuensi Keunggulan gelombang AM adalah mencapai tempat yang jauh.  Dihasilkan oleh rangkaian alat elektronik. 9

tetap. dapat

11

- Gelombang Mikro (microwaves) (10 Hz – 10 Hz)  Gelombang mkro dimanfaatkan pada pesawat RADAR (Radio Detection and Ranging), radar digunakan untuk mencari dan menentukan jejak sebuah benda dan juga mendeteksi sasaran dan membantu keamanan pendaratan pesawat terbang.  Gelombang mikro digunakan pada microwave oven (oven microwave)  Gelombang mikro digunakan pada rangkaian televisi yaitu untuk mengirim laporan gambar hidup televisi dari kendaraan-kendaraan penyiar yang berada di lapangan studio.  Gelombang mikro dihasilkan oleh alat seperti magnetron, klystron. 11

14

- Sinar Inframerah (10 Hz – 10 Hz)  Sinar inframerah digunakan dalam pemotretan.  Penggunaan dari radiasi inframerah salah satunya pada remote control pada televisi, AC, VCD, dan lain-lain.  Dihasilkan oleh matahari dan benda panas 14

- Cahaya Tampak (10 Hz)  Dihasilkan oleh matahari dan lampu  Salah satu manfaatnya yaitu dalam penggunaan cahaya (sinar laser) dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran. 15

16

- Sinar Ultraviolet (10 Hz – 10 Hz)  Sinar ultraviolet dari Matahari dapat memicu tubuh kita untuk memproduksi vitamin D.  Untuk memendarkan barium platina sianida.  Untuk menghitamkan plat foto.  Dihasilkan oleh matahari Bahaya: sinar ultraviolet dari matahari dapat menyebabkan perubahan warna kulit menjadi kehitam-hitaman, kangker kulit, katarak. Besar

besar

kecil

3. Manfaat dan Bahaya Gelombang Elektromagnetik: 7 8 - Gelombang TV dan Radio FM (4.10 Hz – 2.10 Hz)  Ampiltudo tetap dan frekuensi rendah. Keunggulan gelombang FM adalah menghasilkan suara yang lebih merdu (bebas dari interferensi listrik) daripada gelombang AM.

16

20

- Sinar – X (10 Hz – 10 Hz)  Untuk memotret anggota dalam tubuh, misalnya tulang, gigi, dan lain-lain.  Untuk menganalisis struktur bahan.  Dihasilkan oleh tembakan elektron dalam tabung ruang hampa pada permukaan keping logam. Bahaya: seperti halnya sinar gamma, sinar-X dapat merusak jaringan sel-sel manusia jika terkena terlalu lama.

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) 20

25

- Sinar gamma (γ) (10 Hz – 10 Hz)  Untuk menyeterilkan peralatan rumah sakit  Untuk memeriksa cacat-cacat pada logam  Untuk membunuh sel-sel kanker  Dihasilkan oleh reaksi inti-inti atom yang tidak stabil (reaksi nuklir) Bahaya: Sinar gamma mempunyai daya tembus yang sangat besar, sehingga jika diserap oleh jaringan hidup dapat menyebabkan efek negatif. SOAL-SOAL UAN 287. Seorang siswa menyusun spektrum gelombang dari panjang gelombang () terbesar sebagai berikut; (1) infra merah > (2) ultraviolet > (3) gelombang televisi > (4) cahaya tampak. Urutan spektrum yang benar seharusnya….. (UAN 2008) A. (1) > (4) > (3) > (2) D. (3) > (2) > (4) > (1) B. (3) > (1) > (4) > (2) E. (4) > (1) > (2) > (3) C. (3) > (2) > (1) > (4) 288. Gelombang elektromagentik yang mempunyai 16 20 daerah frekuensi (10 – 10 ) Hz dan digunakan untuk teknologi kedokteran adalah…. (UAN 2009) A. gelombang radio D. sinar ultraviolet B. sinar  E. inframerah C. sinar X 289. Perhatikan daftar gelombang elektromagnetik berikut! (1) Inframerah (3) Sinar X (2) Cahaya tampak (4) Gelombang radio Urutan dari energi paling besar sampai energi paling kecil adalah .… (UAN 2010) A. (1)-(2)-(3)-(4) D. (3)-(1)-(4)-(2) B. (2)-(4)-(3)-(1) E. (4)-(1)-(3)-(2) C. (3)-(2)-(1)-(4) 290. Pemanfaatan gelombang elektromagnetik dalam pengobatan memiliki efek menyembuhkan dan dapat merusak. Jenis sel manusia adalah ….(UAN 2010) A. inframerah D. ultraviolet B. gelombang mikro E.cahaya tampak C. sinar gamma 291. Pemanfaatan gelombang elektromagnetik dalam pengobatan memiliki efek menyembuhan dan dapat merusak. Jenis gelombang elektromagnetik yang energinya paling besar sehingga dapat merusak jaringan sel manuisa adalah …(UAN 2011) A. Inframerah D. Ultraviolet B. Gelombang mikro E. Cahaya tampak C. Sinar gamma 292. Gelombang mikro adalah gelombang elektromagnetik yang dapat digunakan untuk … (UAN 2012 KODE A57) A. membunuh sel kanker B. memeriksa cacat logam C. mencari jejak sebuah benda

[ 45 ]

D. memasak makanan dengan cepat E. mensterilkan peralatan kedokteran 293. Sinar gamma merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat digunakan … (UAN 2012 KODE B69) A. menentukan jejak benda D. untuk rontgen B. membawa informasi E. untuk pemotretan C. membunuh sel-sel kanker 294. Sinar ultraviolet membahayakan kehidupan makhluk hidup, karena dapat menyebabkan … (UAN 2012 KODE C71) A. mutasi gen D. pemanasan global B. kanker kulit E. mencairnya es di kutub C. kebakaran hutan 295. Gelombang RADAR adalah gelombang elektromagnetik yang dapat digunakan untuk … (UAN 2012 KODE D32 dan UN 2014) A. mengenal unsur-unsur bahan B. mencari jejak sebuah benda C. memasak makanan dengan cepat D. membunuh sel kanker E. mensterilkan peralatan kedokteran 296. Radar adalah gelombang elektromagnetik yang bermanfaat untuk .... (UN 2013) A. Membunuh sel-sel penyakit kanker B. Memeriksa cacat pada logam C. Mendeteksi keberadaan posisi pesawat terbang D. Mendeteksi keaslian uang kertas E. Mensterilkan alat kedokteran 297. Perhatikan gambar elektromagnetik!

spektrum

gelombang

Ciri dari spektrum yang ditandai dengan no. 2 adalah .... (UN 2015) A. Dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer B. Dapat mendeteksi dan menentukan jarak objek C. Dibangkitkan oleh getaran elektron dalam molekul karena efek panas D. Dapat menyebabkan kanker kulit E. Daya tembus paling besar dan frekuensi paling besar 298. Sinar gamma tidak berbelok jika dilewatkan pada medan listrik atau medan magnet. SEBAB Sinar gamma adalah gelombang elektromagnet. (SPMB 2006)

[ 46 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Menganalisis konsep dan prinsip gelombang, optik dan bunyi dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi. INDIKATOR: Menentukan besaran-besaran fisis yang terkait dengan pengamatan pada mikroskop atau teropong. MATERI 1. Mikroskop - Mikroskop terdiri dari 2 lensa, yaitu lensa objektif (dekat dengan benda) dan lensa okuler (dekat dengan mata). - Bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif adalah nyata, terbalik, dan diperbesar. - Bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler (bayangan akhir) adalah maya, terbalik, dan diperbesar. - Pengamatan Mikroskop dengan Mata Tak Berakomodasi/ Rileks Berlaku sok = fok dan s’ok =  s'  s  Perbesarannya  M = ob .  n  s ob  fok 

Panjang Mikroskop  d = s'ob + fok - Pengamatan Mikroskop dengan Mata Berakomodasi Maksimum Berlaku s’ok = - sn s  s' Perbesarannya  M = ob .  n + 1  s ob  fok  2. -

-

-

3.

Panjang Mikroskop  d = s'ob + sok Teropong Ada dua jenis teropong, yaitu:  Teropong bias (lensa), terdiri dari beberapa lensa, yaitu: teropong bintang / teleskop, teropong bumi, dan teropong panggung.  Teropong pantul (cermin), terdiri dari beberapa lensa dan cermin. Teropong Bintang/ Teleskop f Perbesarannya  M = ob fok Panjang Teropong  d = fob + fok Teropong Bumi f Perbesarannya  M = ob fok Panjang Teropong  d = fob + 4fp + fok Pada Mikroskop dan Teropong Tetap Berlaku Rumus-rumus Lensa Tipis 1 1 1 = + dan R = 2. f f s s' 100 P =  f dalam cm f Keterangan; M = perbesaran d = panjang alat f = fokus/ titik api P = daya lensa s = jarak benda R = jari-jari lensa s’ = jarak bayangan sn = jarak baca normal (25 cm)

SOAL-SOAL UAN 299. Sebuah objek diletakkan pada jarak 1,5 cm dari lensa objektif mikroskop. Mikroskop memiliki jarak fokus lensa objektif dan okuler masing-masing 10 mm dan 6 cm. jika mikroskop digunakan oleh pengamat yang memiliki titik dekat 30 cm secara akomodasi maksimum maka perbesaran bayangan yang dihasilkan adalah…. (UAN 2009) A. 10 kali C. 18 kali E. 25 kali B. 12 kali D. 20 kali Pembahasan; sob = 1,5 cm sn = 30 cm Fob = 10 mm = 1 cm Fok = 6 cm Kita cari dulu jarak bayangan objektif; 1 1 1   Fob sob s'ob 1 1 1   1 1,5 s'ob

1 1 1 1,5    s'ob   3 cm 1 1,5 s'ob 0,5 Perbesaran bayangan berakomodasi maksimum;  3  30  s'  s M  ob  n  1     1   12 kali sob  Fok   1,5  6 300. Lintasan berkas sinar ketika melalui sistem optik teropong astronomi ditunjukkan seperti gambar. okuler

obyektif 6 cm

Fok

Fok

120 cm

Fob

Fob

Gambar ini menginformasikan bahwa ….(UAN 2010 kode A) Perbesaran Total Cara Pengamatan Bayangan A Akomodasi minimum 10 kali B Akomodasi minimum 20 kali C Akomodasi maksimum 40 kali D Akomodasi minimum 60 kali E Akomodasi maksimum 120 kali Pembahasan; Fok = 6 cm Fob = 120 cm Perbesaran Total Bayangan; F 120 M  ob   20 kali Fok 6 301. Amatilah diagram pembentukan bayangan oleh mikroskop berikut ini!

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) Jika berkas sinar yang keluar dari lensa okuler merupakan berkas sejajar dan mata mengamati berpenglihatan normal, maka pembesaran mikroskop adalah …. (Sn=25 cm). (UAN 2011) A. 10 kali C. 22 kali E. 50 kali B. 18 kali D. 30 kali 302. Amatilah diagram pembentukan bayangan oleh mikroskop dibawah ini: 2,2 cm

Fob

Fok Fok

2 cm

8 cm

Jika berkas yang keluar dari lensa okuler merupakan berkas sejajar, berarti jarak antara lensa objektif dan okuler adalah …..(UAN 2008) A. 8 cm C. 22 cm E. 39 cm B. 17 cm D. 30 cm

[ 47 ]

305. Perhatikan gambar jalannya sinar pembentukan bayangan pada mikroskop berikut: fok 2 cm fok 6 cm 1,8 cm

d Jarak lensa obyektif dan lensa okuler dari mikroskop tersebut adalah … (UAN 2012 KODE E45 dan UN 2014) A. 20 cm C. 25 cm E. 29 cm B. 24 cm D. 27 cm

306. Seorang siswa bermata normal (Sn = 25 cm) melakukan percobaan menggunakan mikroskop, dengan data seperti diagram berikut. ( ) ( ) 16 cm S ob  1,1 cm fok

fob  1 cm

303. Perhatikan gambar pembentukan bayangan pada teropong berikut ini! fob fok

Perbesaran mikroskop adalah … (UAN 2012 KODE C71) A. 20 kali C. 40 kali E. 75 kali B. 25 kali D. 60 kali

d

Panjang teropong 110 cm dan jarak lensa obyektif 1 m. Perbesaran teropong untuk mata tidak berakomodasi adalah … (UAN 2012 KODE A57) A. 20 kali C. 10 kali E. 5 kali B. 15 kali D. 8 kali 304. Perhatikan diagram pembentukan bayangan pada mikroskop berikut. Len sa

307. Lintasan berkas sinar ketika melalui sistem optik teropong astronomi ditunjukkan seperti gambar. okuler

obyektif 80 cm

20 cm

Fok

Fob

Fob

O k u le r

Le n sa O b je k t if

Fo k

Fo b

Jarak benda terhadap lensa obyektif 1,1 cm, jarak fokus obyektif 1 cm dan jarak fokus okuler 5 cm maka perbesaran bayangan mikroskop tersebut adalah … (Sn = 25 cm) (UAN 2012 KODE B69) A. 25 kali C. 40 kali E. 55 kali B. 30 kali D. 50 kali

Informasi yang benar dari gambar di atas adalah….(UAN 2010 Kode B) Cara Pengamatan Panjang Teropong A Akomodasi maksimum 100 cm B Akomodasi minimum 100 cm C Akomodasi maksimum 160 cm D Akomodasi maksimum 200 cm E Akomodasi minimum 200 cm 308. Seorang petugas pemilu mengamati keaslian kartu suara dengan menggunakan lup berkekuatan 10 dioptri. Apabila orang itu memiliki titik dekat mata 30 cm dan ingin memperoleh pembesaran anguler maksimum maka kartu suara ditempatkan di depan lup pada jarak . . . . (SPMB 2002) A. 5,5 cm C. 7,5 cm E. 9,5 cm B. 6,5 cm D. 8,5 cm

[ 48 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

309. Sebuah teropong memiliki jarak lensa objektif dengan lensa okuler 120 cm dan fokus lensa objektifnya 110 cm. ()

()

x fob

120 cm

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Menganalisis konsep dan prinsip gelombang, optik dan bunyi dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi. INDIKATOR: Menentukan besaran-besaran fisis pada peristiwa interferensi dan difraksi. MATERI

fok

Perbesaran yang dihasilkan untuk mata tidak berakomodasi adalah .... (UN 2013) A. 12 kali C. 10 kali E. 8 kali B. 11 kali D. 9 kali 310. Jarak fokus lensa obyektif sebuah mikroskop 2 cm dan okulernya 2,5 cm. Sebuah obyek diletakkan sejauh 2,5 cm di depan lensa obyektif. Apabila mikroskop digunakan dengan mata tidak berakomodasi, maka perbesaran mikroskop adalah ....(Sn = 25 cm) (UN 2015) A. 4 kali C. 30 kali E. 70 kali B. 10 kali D. 40 kali 311. Seorang petugas pemilu mengamati keaslian kartu suara dengan menggunakn Lup berkekuatan 10 dioptri, jarak baca normal petugas 25 cm. Perbesaran anguler maksimum, yang diperoleh pada pengamatan mata berakomodasi maksimum adalah .... (UN 2016) A. 2 kali D. 3,5 kali B. 2,5 kali E. 10 kali C. 3 kali 312. Jarak titik api lensa objektif dan lensa okuler sebuah mikroskop berturut-turut adalah 1,8 cm dan 6 cm. Pada pengamatan mikro organisme, mikroskop digunakan oleh mata normal dengan titik dekat 24 cm tanpa akomodasi. Jika jarak antara lensa objektif dan lensa okuler 24 cm, maka perbesaran mikroskop tersebut adalah…. (SNMPTN 2008) A. 10 C. 16 E. 36 B. 12 D. 24 313. Sebuah teropong bintang digunakan untuk mengamati gerhana matahari. Jarak fokus objektif dan oku-lernya berturut-turut adalah 70 cm dan 4 cm. Jika sudut diameter matahari dilihat dengan o mata telanjang 0,5 , maka sudut diameter matahari yang dilihat dengan teropong adalah.... (SPMB 2006) o o o A. 0,5 C. 8,75 E. 9,75 o o B. 7,00 D. 9,25

1. Lenturan (Difraksi) Cahaya pada Celah Tunggal Lenturan (Difraksi) yaitu peristiwa penyebaran atau pelenturan gelombang cahaya ketika melintasi celah sempit (lebarnya lebih kecil dari panjang gelombang) atau ujung penghalang. Bisa terjadi pada celah tunggal, celah ganda dan celah banyak (kekisi). Lenturan Cahaya pada celah tunggal hanya menghasilkan pola gelap. Persamaannya; p. d  d. sin  = m .  = . m L m = 1, 2, … (m = 1, gelap ke 1, m = 2, gelap ke 2, dst..) 2. Lenturan Cahaya pada Celah Ganda atau Perpaduan (Interferensi) Cahaya Lenturan pada celah ganda menghasilkan peristiwa perpaduan (interferensi) cahaya. Yaitu peristiwa superposisi gelombang, yaitu perpaduan dua gelombang baru (cahaya monokromatik) atau lebih yang menghasilkan gelombang baru. Hasil dari interferensi tersebut menghasilkan pola gelapterang. Persamaannya sama dengan celah tunggal, tetapi beda dalam hal nilai m; d. sin  = m. 



p. d = . m L

dengan; m = 0; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; … m = 0  terang pusat m = 0,5  gelap ke 1 m = 1  terang ke 1 m = 1,5  gelap ke 2 m = 2  terang ke 2 m = 2,5  gelap ke 3 m = 3  terang ke 3 dst ........

3. Lenturan Cahaya pada Celah Banyak (Kekisi) Lenturan pada celah banyak juga menghasilkan peristiwa perpaduan (interferensi) cahaya. Persamaan dan nilai m sama persis dengan Interferensi celah ganda, tetapi ada tambahan;

d=

1 N

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) Keterangan; p = jarak antar pola L = jarak layar d = jarak celah 1 d = celah kisi ( d = , N = jumlah garis/cm ) N  = panjang gelombang  = sudut difraksi

A. 4,2 cm B. 5,0 cm

SOAL-SOAL UAN 314. Sebuah celah ganda disinari dengan cahaya yang panjang gelombangnya 640 nm. Sebuah layar diletakkan 1,5 m dari celah. Jika jarak kedua celah 0,24 mm maka jarak dua pita terang yang berdekatan adalah …. (UAN 2008) A. 4,0 mm C. 8,0 mm E. 9,6 mm B. 6,0 mm D. 9,0 mm Pembahasan; -5  = 640 nm = 64. 10 mm 2 L = 1,5 m = 15. 10 mm -2 d = 0,24 mm = 24. 10 mm m=1 Jarak dua pita terang; p. d  . m L p. 24. 10 -2  64. 10 -5 . 1  p  4 mm 2 15. 10 315. Seberkas cahaya jatuh tegak lurus pada kisi yang terdiri dari 5000 goresan tiap cm. Sudut deviasi o orde kedua adalah 30 . Pangjang gelombang cahaya yang digunakan adalah ….(UAN 2009) A. 2500 angstrong D. 6000 angstrong B. 4000 angstrong E. 7000 angstrong C. 5000 angstrong Pembahasan; N = 5000 goresan/cm o  = 30 m = 2 (orde kedua) Panjang gelombang cahaya; d. sin   m. 

1 . sin 30o  m.  N 1 1 .  2.  5000 2

o



  5. 10 -5cm  5000 A

318. Seberkas sinar sejajar monokhromatis dengan -10 panjang gelombang 6000 A (1 A = 10 m) mengenai celah sempit selebar d. agar pola difraksi o orde gelap ke-2 terjadi pada sudut 30 , besar d adalah … (UAN 2012 KODE A57) -3 -7 A. 2,4 . 10 mm D. 2,4 . 10 mm -3 -7 B. 1,8 . 10 mm E. 1,8 . 10 mm -3 C. 0,8 . 10 mm 319. Seberkas sinar monokromatis dengan panjang -10 gelombang 5.000 Å (1 Å = 10 m) melewati celah ganda menghasilkan pola difraksi orde terang pertama seperti pada gambar. Lebar celahnya sebesar … (UAN 2012 KODE B69) A. 0,001 mm B. 0,004 mm 30o C. 0,012 mm D. 0,017 mm E. 0,019 mm sinar 320. Perhatikan diagram berikut! Seberkas cahaya melewati celah sempit dan menghasilkan interferensi minimum orde kedua pada layar. -4 -10 Apabila lebar celah 3.10 cm (1 Å = 10 m) maka panjang gelombang cahaya tersebut adalah … (UAN 2012 KODE C71) layar A. 3.000 Å cahaya B. 4.000 Å 30o C. 6.000 Å celah D. 7.500 Å E. 12.000 Å 321. Perhatikan gambar di bawah ini! Celah tunggal S selebar 0,2 mm disinari berkas cahaya sejajar -9 dengan  = 500 nm (1 nm = 10 m). layar

Y

S

A

S1

cahaya

S2

terang pusat 2m

layar

Jika A adalah titik terang orde ketiga dan panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah 500 nm, maka jarak A dari terang pusat adalah ….(UAN 2010)

E. 8,5 cm

317. Sebuah kisi difraksi dengan konstanta kisi 500 garis/cmn digunakan untuk mendifraksikan cahaya pada layar yan gberjarak 1 m dari kisi. Jika antara dua garis terang berurutan pada layar 2,4 cm, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah…(UAN 2011) A. 400 nm C. 480 nm E.600 nm B. 450 nm D.560 nm

316. Gambar di bawah ini merupakan sketsa lintasan sinar oleh difraksi dari celah ganda.

d = 0,06 mm

C. 6,5 cm D. 7,0 cm

[ 49 ]



60 cm

Pola difraksi yang terjadi ditangkap pada layar yang berjarak 60 cm dari celah. Jarak antara garis gelap kedua dan garis terang pusat adalah … (UAN 2012 KODE E45) A. 3,0 mm C. 4,8 mm E. 6,0 mm B. 3,6 mm D. 5,8 mm

[ 50 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

322. Pada suatu percobaan interferensi celah ganda, dihasilkan data seperti dambar di bawah. Terang IV Terang III Terang II

3mm

Terang I 0,8 mm

sinar

Terang Pusat

1m

Maka nilai panjang gelombang yang digunakan 10 adalah .... (1 m = 10 Å) (UN 2013) A. 4500 Å C. 6000 Å E. 7000 Å B. 5000 Å D. 6500 Å 323. Seberkas sinar monokromatik dengan panjang -9 gelombang 500 nm (1 nano = 10 ) datang tegak lurus pada kisi. Jika terang ke empat membentuk o sudut deviasi 30 , jumlah garis per cm kisi adalah ....(UN 2014) A. 3000 C. 1250 E. 250 B. 2500 D. 1000 324. Sebuah kisi yang mempunyai 2000 garis/mm menerima sinar monokromatik. Sudut deviasi garis o terang pertama sebesar 30 . panjang gelombang -9 sinar monokromatik tersebut adalah .... (1 nm = 10 m) (UN 2015) A. 1000 nm C. 500 nm E. 250 nm B. 750 nm D. 260 nm 325. Seberkas cahaya hijau dijatuhkan pada dua celah sempit, sehingga terjadi interferensi, maka; (1) Terjadi pita terang jika interferensinya minimum (2) Lebar pita terang bertambah jika lebar celah diperkecil (3) Pada terang pusat intensitasnya maksimum (4) Pada terang berikutnya dari terang pusat intensitasnya menguat Pernyataan yang benar adalah ..... (UN 2015) A. (1) dan (2) D. (2) dan (3) B. (1) dan (3) E. (2) dan (4) C. (1) dan (4) 326. Suatu celah ganda disinari dengan cahaya yang memiliki panjang gelombang 600 nm dan layar diletakkan 2 meter dari celah tersebut. Jarak antara kedua celah 0,2 mm maka jarak terang kedua dari terang pusat adalah .... (UN 2016) A. 1,2 cm D. 10,0 cm B. 2,4 cm E. 20,0 cm C. 4,0 cm 327. Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut: (1) Terjadi pemantulan (2) Terjadi difraksi (3) Mengalami interferensi (4) Mengalami dispersi (5) Mengalami polarisasi

Pernyataan yang benar tentang sifat gelombang bunyi adalah .... (UN 2016) A. (1), (2), dan (3) D. (2), (3), dan (4) B. (1), (2), dan (4) E. (2), (4), dan (5) C. (1), (3), dan (5) 328. Peristiwa dispersi terjadi saat… (SNMPTN 2009) A. Cahaya polikromatik mengalami pembiasan oleh prisma. B. Cahaya mengalami pemantulan ketika memasuki air. C. Cahaya polikromatik mengalami polarisasi. D. Cahaya monokromatik mengalami pembelokan oleh kisi. E. Cahaya bikromatik mengalami interferensi konstruktif. 329. Dua celah yang berjarak 1 mm, disinari cahaya -7 merah dengan panjang gelombang 6,5x10 m. Garis gelap terang dapat diamati pada layar yang berjarak 1 m dari celah. Jarak antara gelap ketiga dan terang ke-lima adalah …. mm (SPMB 2004) A. 0,85 C. 2,55 E. 4,87 B. 1,62 D. 3,25 330. Seberkas cahaya monokromatis dijatuhkan pada dua celah sempit vertikal berdekatan dengan jarak d = 0,01 mm. Pola interferensi yang terjadi ditangkap pada jarak 20 cm dari celah. Diketahui bahwa jarak antara garis gelap pertama di sebelah kiri ke garis gelap pertama di sebelah kanan adalah 7,2 mm. Panjang gelombang berkas cahaya … nm (SPMB 2003) A. 180 C. 360 E. 1800 B. 270 D. 720 331. Sebuah cahaya monokhromatis dengan panjang gelombang 5000 angstrom mengenai kisi yang terdiri atas 10000 celah/cm. Garis terang orde o pertama diamati terjadi pada sudut 30 . Apabila kedua ujung kisi ditutup sedemikian hingga cacah celah yang dilewati cahaya tinggal 5000, maka pada o sudut 30 tersebut akan diamati.... (SPMB 2007) A. Garis terang orde pertama B. Garis terang orde kedua C. Garis terang orde ketiga D. Garis gelap orde perama E. Garis gelap orde kedua

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Menganalisis konsep dan prinsip gelombang, optik dan bunyi dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi. INDIKATOR: 1. Menentukan besaran-besaran fisis yang berkaitan dengan peristiwa efek Doppler. 2. Menentukan intensitas atau taraf intensitas bunyi pada berbagai kondisi yang berbeda. MATERI INTENSITAS DAN TARAF INTENSITAS - Intensitas bunyi (I); I =

P P = , A 4. r 2

sehingga

I1  r22  =  I2  r12 

- Taraf Intensitas (TI); I TI = 10 log , dengan Io = 10-12 W/m2 Io - Untuk n sumber identik (TItotal): TItotal = TI + 10 log n - Untuk jarak sumber yang berbeda: r TI2 = TI1  20 log 2 r1 EFEK DOPPLER Efek Doppler adalah peristiwa jika pendengar maupun sumber bunyi bergerak satu sama lainnya, maka frekuensi yang didengar oleh pendengar akan berbeda dengan frekuensi yang dipancarkan sumber bunyi. Persamaannya; v + vp fp = . fs v + vs Keterangan; fp = frekuensi yang didengar (Hz) fs = frekuensi sumber (Hz) vp = kecepatan gerak pendengar (m/s) vp bernilai positif (+) jika pendengar mendekati sumber vp bernilai negatif (-) jika pendengar menjauhi sumber vs = kecepatan gerak sumber (m/s) vs bernilai positif jika sumber menjauhi pendengar vs bernilai negatif jika sumber mendekati pendengar v = kecepatan rambat bunyi (m/s)

[ 51 ]

Taraf Intensitas total; TItot  TI1  10 log n

 50  10 log 10  50  10. 1  60 dB 333. Seorang penonton pada lomba balap mobil mendengar bunyi (deru mobil) yang berbeda, ketika mobil mendekat dan menjauh. Rata-rata mobil balap mengeluarkan bunyi 800 Hz. Jika kecepatan gelombang bunyi di udara 340 m/s dan kecepatan mobil 20 m/s, maka frekuensi yang didengar saat mobil mendekat adalah …. (UAN 2009) A. 805 Hz C. 815 Hz E. 875 Hz B. 810 Hz D. 850 Hz Pembahasan; fs = 800 Hz v = 340 m/s vs = – 20 m/s (mendekat) vp = 0 (penonton diam/duduk) Frekuensi yang didengar pendengar ketika mobil mendekat; v  vp fp  . fs v  vs

340  0 . 800 340  (20)  850 Hz 

334. Bunyi klakson sebuah sepeda motor saat dibunyikan menghasilkan taraf intensitas 40 dB, sedangkan bunyi klakson sebuah mobil saat dibunyikan -12 menghasilkan taraf intensitas 60 dB (Io = 10 W.m 2 ). Jika 100 klakson sepeda motor dan 10 klakson mobil serentak dibunyikan, maka perbandingan taraf intensitas sepeda motor dengan mobil adalah .… (UAN 2010) A. 5 : 6 C. 7 : 8 E. 9 : 10 B. 6 : 7 D. 8 : 9 Pembahasan; TI1.spd = 40 dB nspd = 100 TI1.mbl = 60 dB nmbl = 10 Taraf total intensitas sepeda motor; TIspd  TI1.spd  10 log nspd

 40  10 log 100 SOAL-SOAL UAN 332. Taraf Intensitas suatu sumber bunyi pada jarak 9 m dari pengamat adalah 50 dB. Jika ditambahkan sembilan buah sumber bunyi identik yang dibunyikan bersamaan, maka taraf intensitas total pada pengamat menjadi …. (UAN 2008) A. 5 dB C. 60 dB E. 500 dB B. 40 dB D. 250 dB Pembahasan; r =9m TI1 = 50 dB n = 1 + 9 = 10

 40  10. 2



TIspd  60 dB

Taraf total intensitas mobil; TImbl  TI1.mbl  10 log nmbl

 60  10 log 10  60  10. 1  TImbl  70 dB Maka, perbandingan taraf intensitas sepeda motor dengan mobil; TIspd : TImbl = 60 : 70 = 6 :7

[ 52 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

335. Seorang siswa sedang berdiri di tepi jalanraya, mendengar sirine ambulan pada frekuensi (f) Hz. Jika ambulan bergerak mendekati siswa dengan laju 5 m/s frekuensi sirene 335 Hz dan cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, maka frekuensi ambulan yang didengar siswa adalah …. (UAN 2008) A. 340 Hz C. 360 Hz E. 370 Hz B. 350 Hz D. 365 Hz 336. Intensitas bunyi mesin jahit yang sedang bekerja -9 -2 adalah sebesar 10 Wm , maka taraf intensitas bunyi dari 10 mesin jahit identik yang sedang bekerja adalah …. (UAN 2009) A. 400 dB C. 40 dB E. 20 dB B. 300 dB D. 30 dB 337. Sirine di menara sebuah pabrik berbunyi dengan frekuensi 1.700 Hz. Seorang sopir yang mengendarai mobilnya mendekati menara mendengar sirine tersebut dengan frekuensi 2.000 -1 Hz. Jika kecepatan rambat bunyi di udara 340 ms , maka mobil tersebut bergerak dengan kecepatan ….(UAN 2010) -1 -1 -1 A. 60 ms C. 40 ms E. 20 ms -1 -1 B. 50 ms D. 30 ms 338. Laila berada di dalam kereta api A yang berhenti. Sebuah kereta api lain B bergerak mendekati A sambil membunyikan peluit berfrekuensi 676 Hz -1 dengan kecepatan 2 m.s , maka frekunsi peluit kereta B yang didengar oleh Laila adalah …(UAN 2011) A. 680 Hz C. 660 Hz E. 640 Hz B. 676 Hz D. 656 Hz 339. Diketahui taraf intensitas bunyi sebuah mesin X -12 2 adalah 45 dB (Io = 10 W/m ). Perbandingan taraf intensitas bunyi untuk 10 mesin X dengan 100 mesin X adalah …(UAN 2011) A. 10 : 11 C. 11 : 13 E. 13 : 14 B. 11 : 12 D. 12 : 13 340. Seorang pemain sepak bola berlari dengan kecepatan vp menuju wasit yang diam sambil membunyikan peluit yang frekuensinya fs. Jika kecepatan udara di tempat tersebut v, maka besar frekuensi yang didengar pemain tersebut dirumuskan … (UAN 2012 KODE A57) v  vp v A. f  D. f  fs fs v  vs v v  vp v fs B. f  E. f  fs v  vs v v  vs C. f  fs v

341. Tabel taraf intensitas setiap satu sumber bunyi. Sumber Bunyi Taraf Intensitas (TI) Suara kicau burung 80 dB Sirine mobil ambulan 100 dB Guntur (halilintar) 160 dB Sebuah mesin mobil menghasilkan taraf intensitas -12 -2 bunyi TI = 70 dB (Io = 10 watt.m ). Agar suara mesin menghasilkan taraf intensitas yang setara dengan suara sirine ambulans maka diperlukan jumlah mesin mobil sebanyak … (UAN 2012 KODE A57) A. 20 mesin C. 100 mesin E. 3.000 mesin B. 30 mesin D. 1.000 mesin 342. Sebuah mobil ambulans dan seorang anak bergerak saling menjauhi. Mobil ambulans mempunyai sirine frekuensi fs dan bergerak dengan kecepatan vs sedangkan anak bergerak dengan kecepatan vp. Jika cepat rambat bunyi v dan bunyi sirine didengar oelh anak dengan frekuensi fp, maka persamaan frekuensi yang didengar anak (fp) berdasarkan azas Doppler adalah … (UAN 2012 KODE B69)  v  vp   v  vp  A. fp   D. fp    fs  fs  v  vs   v  vs   v  vp  B. fp    fs  v  vs 

 v  vs E. fp   vv p 

  fs 

 v  vp  C. fp    fs  v  vs 

343. Sebuah sumber bunyi mempunyai taraf intensitas -12 -2 30 dB (IO =10 watt.m ). Ketika 100 buah sumber bunyi yang sama berbunyi secara serentak, taraf intensitas bunyi yang dihasilkan adalah … (UAN 2012 KODE B69) A. 50 dB C. 82 dB E. 160 dB B. 80 dB D. 100 dB 344. Sebuah mobil ambulans bergerak dengan kecepatan vs sambil membunyikan sirine yang menghasilkan frekuensi fs. Seorang pengendara sepeda motor bergerak dengan kecepatan vp mengikuti di belakang ambulans. Jika cepat rambat bunyi di udara v, maka frekuensi bunyi yang didengar pengendara sepeda motor dapat dirumuskan … (UAN 2012 KODE C71)  v  vp   v  vp  A. fp   D. fp    fs  fs  v  vs   v  vs   v  vp B. fp    v  vs  v  vp C. fp    v  vs

  fs    fs 

 v  E. fp    fs  v  vs 

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) 345. Taraf intensitas dari 1.000 sumber bunyi identik yang dibunyikan bersama-sama adalah 60 dB (I0 = -12 -2 10 watt.m ). Taraf intensitas satu sumber bunyi adalah … (UAN 2012 KODE C71) A. 940 dB C. 60 dB E. 16,7 dB B. 130 dB D. 30 dB 346. Titik A dan B mempunyai jarak masing-masing 800 m dan 400 m dari sumber bunyi. Jika pada daerah A -3 -2 mendengar bunyi dengan intensitas 10 W.m , maka perbandingan taraf intensitas titik A dan B -12 -2 adalah .... (log 2 = 0,3 dan Io = 10 W.m ) (UN 2013) A. 11 : 15 C. 15 : 16 E. 16 : 15 B. 15 : 11 D. 16 : 11 347. Mobil ambulan A bergerak dengan kecepatan 0,25 v di belakang mobil sedan B yang berkecepatan 0,2 v searah A. Pada saat itu mobil ambulan A membunyikan sirine 1000 Hz. Jika kecepatan rambat bunyi v, frekuensi yang didengar pengemudi mobil sedan B adalah .... (UN 2013) A. 1500 Hz C. 1111 Hz E. 1000 Hz B. 1250 Hz D. 1067 Hz 348. Seorang pemuda mengendarai motornya bergerak dengan kecepatan 36 km/jam saling mendekat dengan sbuah mobil ambulans yang membunyikan sirene berfrekuensi 600 Hz. Bila cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, frekuensi yang didengar pengendara motor 700 Hz, maka kecepatan mobil ambulans adalah .... (UN 2014) A. 40 m/s C. 50 m/s E. 80 m/s B. 45 m/s D. 60 m/s 349. Bunyi klakson 100 mobil identik menghasilkan taraf intensitas 80 dB, maka taraf intensitas untuk 10 klakson mobil tersebut adalah .... (UN 2014) A. 50 dB C. 60 dB E. 70 dB B. 55 dB D. 65 dB 350. Mobil polisi sambil membunyikan sirine yang berfrekuensi 930 Hz mengejar motor penjahat yang melarikan diri dengan kecepatan 72 km/jam. Mobil polisi mempercepat kecepatannya hingga 108 km/jam agar dapat mengejar penjahat tersebut. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m/s, maka besar frekuensi bunyi sirine yang didengar oleh penjahat bermotor tersebut adalah .... (UN 2015) A. 850 Hz C. 960 Hz E. 1200 Hz B. 900 Hz D. 1020 Hz 351. Sebuah ambulans bergerak dengan kelajuan 144 km/jam sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 2000 Hz. Pengendara sepeda motor bergerak dengan kelajuan 40 m/s berlawanan arah dengan ambulans. Perbandingan frekuensi yang didengar oleh pengendara sepeda motor saat mendekat dan menjauhi ambulans adalah .... (cepat rambat bunyi di udara 320 m/s). (UN 2016)

81 Hz 49 81 B. Hz 50 50 C. Hz 30

[ 53 ]

49 Hz 81 30 E. Hz 50

A.

D.

352. Perhatikan gambar di bawah! A

B

C

D

E

A merupakan sumber bunyi yang memancar ke segala arah. Intensitas bunyi yang diterima di titik C 2 = 80 W/m . Jika jarak antar titik-titik tersebut sama besar yaitu 1 m, maka perbandingan intensitas bunyi di titik B, C, dan E berturut-turut adalah .... (UN 2016) A. 6 : 2 : 1 D. 16 : 4 : 1 B. 8 : 2 : 1 E. 16 : 4 : 3 C. 8 : 4 : 1 353. Jika sepuluh buah motor identik dibunyikan bersama-sama akan menghasilkan taraf intensitas bunyi 50 dB, maka intensitas bunyi satu motor -12 2 besarnya adalah .... (Io = 10 W/m ). (UN 2015) -5 2 -7 2 -9 2 A. 10 W/m C. 10 W/m E. 10 W/m -6 2 -8 2 B. 10 W/m D. 10 W/m

354. Hal yang sama antara gelombang cahaya dan gelombang bunyi adalah ….. (SPMB 2007) (1) sama-sama membutuhkan medium untuk merambat (2) sama-sama gelombang transversal (3) sama-sama gelombang longitudinal (4) sama-sama memiliki frekuensi yang bersesuaian dengan frekuensi sumbernya 355. Jika sumber gelombang bergerak dengan kelajuan melebihi kelajuan gelombang yang dipancarkan akan terbentuk gelombang kejut. SEBAB Muka-muka gelombang dari sumber yang bergerak melebihi kelajuan gelombang akan berimpitan sehingga membentuk pulsa gelombang dengan amplitudo yang besar. (SPMB 2004) 356. Sonic boom terdengar ketika sebuah pesawat terbang baru saja melintas. Gejala ini menunjukkan bahwa pesawat …. (SPMB 2004) A. sedang depercepat B. sedang terbang menanjak ke atas C. sedang terbang menurun D. terbang dengan kecepatan melebihi kecepatan udara E. arah angin kebetulan menuju ke pendengar

[ 54 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

357. Seorang polisi berdiri pada jarak 180 m menghadap sebuah gedung tinggi. Ketika polisi menembakkan sebutir peluru ke atas, seorang anak yang berada pada jarak 170 m di belakang polisi mendengar dua letupan. Jika selang waktu antara dua letupan tersebut 1 detik, maka kecepatan bunyi letupan di udara adalah…m/s (SNMPTN 2008) A. 300 C. 340 E. 380 B. 320 D. 360 358. Anton berhenti di jalan karena terhalang palang pintu kereta api ekspres, selama kereta melewati penyeberangan itu dengan kecepatan 108 km/jam sambil membunyikan sirene dengan frekuensi 1.800 Hz. Jika cepat rambat gelombang bunyi di udara pada saat itu 330 m/s, besar perbedaan frekuensi sirene kereta yang didengar Anton saat kereta mendekati dan saat menjauh adalah…Hz (SPMB 2008) A. 330 C. 550 E. 770 B. 440 D. 660 359. Sebuah mobil polisi bergerak menjauhi pendengar diam dengan kelajuan 20 m/s sambil membunyikan sirine yang berfrekuensi 360 Hz. Jika kelajuan bunyi di udara adalah 340 m/s, panjang gelombang bunyi sirine adalah … . (SNMPTN 2012) A. 0,50 m C. 0,74 m E. 1,00 m B. 0,65 m D. 0,89 m

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami konsep dan prinsip kelistrikan dan kemagnetan dan penerapannya dalam berbagai penyelesaian masalah. INDIKATOR: 1. Menentukan besaran-besaran fisis yang mempengaruhi medan listrik dan hukum Coulomb. 2. Menentukan besaran fisis fluks, potensial listrik, atau energi potensial listrik, serta penerapannya pada kapasitas keping sejajar. MATERI 1. Hukum Coulomb Berbunyi; besar gaya tarik/tolak antara dua benda titik muatan bermuatan listrik berbanding lurus dengan hasil kali kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. Secara matematis bisa dituliskan; q q F  k 12 2 r keterangan; F = gaya coulumb ( N ) q = besarnya muatan ( C) r = jarak kedua muatan ( m ) 9 2 2 k = tetapan gaya Coulumb (9. 10 Nm /c ) 2. Medan Listrik - Medan listrik merupakan ruang disekitar muatan listrik yang masih dipengaruhi oleh gaya listrik - Kuat medan listrik secara matematis dituliskan; F q E   k. 2 q r keterangan; E = kuat medan listrik ditempat muatan q ( N/C) - Kuat medan listrik pada bola konduktor bermuatan Q digambarkan dan dirumuskan; EA  ED  0

EB  k EC  k

Q r2 Q

r  x 

2

3. Hukum Gauss Dinyatakan secara matematis;  = E . A cos  keterangan;  = jumlah garis medan listrik/ fluks listrik (Wb) 2 A = luas bidang yang ditembus ( m )  = sudut antara E dengan normal bidang 4. Potensial dan Kerja Listrik - Potensial listrik merupakan tenaga potensial tiap satuan muatan. Dirumuskan; q V  k r

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) - Potensial listrik pada bola konduktor bermuatan Q digambarkan dan dirumuskan; Q EA  EB  ED  k 2 r Q EC  k 2 r  x  - Sebuah muatan uji q yang berada didekat muatan Q sejauh r, akan memiliki tenaga potensial sebesar; Qq Ep  k r dengan; Ep = tenaga potensial muatan (J) V = potensial muatan (V) - Benda yang bermuatan berpindah pada daerah yang terpengaruh gaya listrik akan melakukan kerja sebesar; W   q V dengan; W = kerja/usaha oleh muatan (J) V = beda potensial antara dua titik (V) 5. Kapasitansi dan Kapasitor Keping Sejajar - Kapasitor terbuat dari dua keping konduktor yang memiliki muatan sama besar tetapi jenisnya berlainan dimana antara dua konduktor tersebut diisi oleh dielektrik (penyekat) yang satu dari yang lain diisolasi. - Besarnya kapasitansi (kapasitas kapasitor); q C= atau q = C . V V - Kapasitor keping sejajar; A A C    r .o d d keterangan; q = besarnya muatan (C) E = kuat medan listrik (N/C) C = kapasitas (C/V = farad (F)) 2 A = luas keping (m ) d = jarak antar keping (m)  = permitivitas bahan r = permitivitas relatif bahan o = konstanta permitivitas vakum -12 2 2 = 8,85. 10 C /N.m

- Rangkaian Paralel, berlaku;  Potensialnya; V = V1 = V2 = ……  Muatannya; q = q1 + q2 ……  kapasitas seri; Cp = C1 + C2 …… SOAL-SOAL UAN 360. Muatan listrik +q1 = 10 C ; +q2 = 20 C dan q3 terpisah seperti pada gambar di udara: + q1

+ q2 a

7. Rangkian Kapasitor - Rangkaian Seri, berlaku;  Potensialnya; V = V1 + V2 + ……  Muatannya; q = q1 = q2 ……  kapasitas seri; 1 1 1    ....... Cs C1 C2

q3 0,5 a

Agar gaya Coulomb yang bekerja di muatan q2 = nol; maka muatan q3 adalah …. (UAN 2008) A. +2,5 C C. +25 C E. +4 C B. -2,5 C D. -25 C Pembahasan; -6 r21 = a q1 = 10 C = 10. 10 C -6 r23 = 0,5a q2 = 20 C = 20. 10 C F2 = nol, artinya F21 = F23, sehingga; F21  F23

k.

q2 . q1 2

 k.

2



r21  q1

r21 

q2 . q3 2

r23  q3 2

r23 

2

r  q3  q1  23   r21 

 0,5a   10. 106.    a   2,5.106 C

2

 q3  2,5 C

361. Kapasitas X, Y dan Z dirangkai seperti pada gambar! X=6F Z=6F Y=6F S

6. Energi pada Kapasitor 1 1 Q2 E  q.V  C.V2  2 2 2C

[ 55 ]

V = 24 volt

Bila saklar S ditutup selama 5 menit, energi listrik yang tersimpan pada kapasitor Z adalah ….. (UAN 2008) A. 144 joule C. 864 joule E. 4320 joule B. 768 joule D. 1728 joule Pembahasan; t = 5 menit Kita cari dulu kapasitor total; - Kapasitor X dan Y diparalel; CP = CX + CY = 6 + 6 = 12 - Kapasitor Z diseri dengan CP, didapatkan kapasitor total;

[ 56 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

1 1 1   C T CP CZ 1 1 1 12    C T   4 farad C T 12 6 3 Muatan total yang melalui rangkaian; QT = CT. V = 4 . 24 = 96 coulomb Karena seri, berlaku QT = QP = QZ, sehingga besar energi yang tersimpan dalam kapasitor Z adalah; 2

2

1  Q  1  96  W . Z  .  768 joule 2 CZ 2 6 362. Dua partkel P dan Q terpisah pada jarak 9 cm seperti gambar. + 1 C

R = 9 cm

 4 C

Q P Letak titik yang kuat medannya nol adalah …. (UAN 2009) A. 9 cm di kanan P D. 3 cm di kanan P B. 6 cm di kanan P E. 3 cm di kiri P C. 9 cm di kiri P Pembahasan; P positif dan Q negatif, maka titik di antara PQ tidak mungkin ada yang nol.

EP

Titik yang paling tepat adalah daerah yang dekat dengan nilai muatan paling kecil, yaitu sebelah kiri Q P P. EQ +  1 C

4 C

R = 9 cm

x

Karena kuat medan pada titik nol, berarti berlaku; EP  EQ

k.

qP

rP 

2

1

x

2

 k. 

qQ

rQ 

2

4

9  x 

2

 masing-masing ruas di akar

1 2  x 9x 9  x  2x  x  9 cm Jadi, titik yang kuat medan listriknya nol adalah pada jarak 9 cm di kiri P.

363. Dua muatan listrik Q1 dan Q2 diletakkan berjarak R, sehingga kuat medan yang dialami Q2 sebesar E0. Jika Q2 digeser sehingga jarak kedua muatan menjadi ½R maka kuat medan yang dialami Q2 muatan menjadi E. Perbandingan antara E0 dan E adalah ….(UAN 2010) A. 1 : 4 C. 1 : 1 E. 4 : 1 B. 1 : 2 D. 2 : 1 Pembahasan; r1 = R  E 1 = Eo r2 = ½R  E2 = E Rumus kuat medan listrik;

q 1  artinya E 2 2 r r Perbandingan Eo dan E adalah; E k

E1  r2    E2  r1 

2

Eo  1 2 R    E  R  Eo 1  E 4

2

 sehingga Eo : E  1 : 4

364. Titik A dan B masing-masing bermuatan listrik – 10 C dan + 40 C. Mula-mula kedua muatan diletakkan terpisah 0,5 meter sehingga timbul gaya Coulomb F Newton. Jika jarak A dan B diubah menjadi 1,5 meter, maka gaya Coulomb yang timbul adalah …. (UAN 2009) 1 3 A. F C. F E. 9 F 9 2 1 B. F D. 3 F 3 365. Nilai kapasitas kapasitor keping sejajar dengan luas penampang (A); jarak kedua keping (d); dan bahan dielektrikum (K1) bila dihubungkan pada beda potensial V adalah C farad. Untuk meningkatkan nilai kapasitas kapasitor menjadi dua kali semula dengan beberapa cara antara lain: 1. menambah luas penampang keping 2. mendekatkan kedua keping 3. mengganti bahan dielektrikum (K2) dengan K2 > K1 4. meningkatkan beda potensial kedua keping Pernyataan yang benar adalah …. (UAN 2009) A. 1, 2, dan 3 D. 1 dan 3 saja B. 1, 3, dan 4 E. 2 dan 4 saja C. 2, 3, dan 4 366. Kedatangan tiga muatan titik dalam kesetimbangan seperti pada gambar (x1 = x2 = x). 1 Jika Q3 digeser x mendekati 4 Q2, maka perbandingan besar gaya coulumb F1 : F2 menjadi .… (UAN 2010) A. 1 : 4 C. 9 : 4 E. 16 : 9 B. 4 : 9 D. 9 : 16 367. Perhatikan faktor-faktor berikut ini! (1) konstanta dielektrik (3) luas pelat (2) tebal pelat (4) jarak kedua pelat Yang memengaruhi besarnya kapasitor keping sejajar jika diberi muatan adalah .… (UAN 2010) A. (1) dan (2) saja D. (1), (2) dan (4) B. (3) dan (4) saja E. (1), (3) dan (4) C. (1), (2) dan (3)

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) 368. Perhatikan gambar di bawah. Ketiga muatan listrik q1, q, dan q2 adalah segaris. Bila q = 5,0 µC dan d = 30 cm, maka besar arah gaya listrik yang bekerja 9 2 -2 pada muatan q adalah … (k = 9 × 10 N m C ) (UAN 2011)

A. 7,5 N menuju q1 B. 7,5 N menuju q2 C. 15 N menuju q1

D. 22,5 N menuju q1 E. 22,5 N menuju q2

373. Tiga muatan listrik disusun seperti gambar. B A r 2r

[ 57 ]

C

Q Q 2Q Besar dan arah gaya Coloumb pada muatan B adalah … (UAN 2012 KODE B69) 9 2 -2 -6 (k = 9 x 10 Nm . C , 1C = 10 C) 2 -2 2 -2 A. 2,5 k Q r ke kiri D. 2 k Q r ke kanan 2 -2 2 -2 B. 2,5 k Q r ke kanan E. 1 k Q r ke kiri 2 -2 C. 2 k Q r ke kiri

374. Perhatikan gambar muatan-muatan berikut! 369. Dua pertikel masing-masing bermuatan qA = 1 µC dan qB = 4 µC diletakkan terpisah sejauh 4 cmn (k = 9 2 -2 9 × 10 N m C ). Besar kuat medan listrik di tengahtengah qA dan qB adalah …(UAN 2011) 7 -1 7 -1 A. 6,75. 10 N.C D. 3,60. 10 N.C 7 -1 7 -1 B. 4,50. 10 N.C E. 2,25. 10 N.C 7 -1 C. 4,20. 10 N.C 370. Perhatikan gambar berikut! 3d

3d

Q 1  20 C Q 2  10 C Q 3  40 C Ketiga muatan listrik Q1, Q2, dan Q3 adalah segaris. Bila jarak d = 20 cm, maka besar dan arah gaya Coloumb yang bekerja pada muatan Q2 adalah … 9 2 -2 -6 (k = 9 x 10 Nm . C , 1 C = 10 C) (UAN 2012 KODE A57) A. 15 N menuju Q3 D. 5 N menuju Q1 B. 15 N menuju Q1 E. 5 N menuju Q3 C. 10 N menuju Q

371. Dua muatan listrik diletakkan terpisah sejauh 30 cm. A B 30 cm 4 C 16 C Kuat medan listrik nol terletak pada titik yang 9 2 -2 -6 berjarak … (k = 9 x 10 Nm . C , 1 C = 10 C) (UAN 2012 KODE A57) A. 10 cm di kiri B D. 40 cm di kanan B B. 10 cm di kanan A E. 40 cm di kiri A C. 10 cm di kiri A

372. Perhatikan gambar dua pasang kapasitor keping sejajar berikut! (1) (2) A1

A2

Jika jarak antara q1 dan q2 adalah 3 cm, maka titik yang kuat medannya = nol berada pada … (k = 9 x 9 2 -2 -6 10 Nm . C , 1C = 10 C) (UAN 2012 KODE B69) A. 2 cm di sebelah kiri q2 B. 2 cm di sebelah kanan q1 C. 6 cm di sebelah kanan q1 D. 6 cm di sebelah kiri q2 E. 6 cm di sebelah kanan q2 375. Kapasitor keping sejajar memiliki kapasitas C. Jika jarak kedua keping diubah menjadi ½ nya dan diantara kedua keping disisipi bahan dielektrik dengan konstanta dielektrik 2, kapasitasnya menjadi … (UAN 2012 KODE B69) A. ½ C B. ¼ C C. 2 C D. 4 C E. 6 C d 376. Perhatikan gambar! Muatan listrik Q1 = 4 C, Q2 = 3 C, Q3 = 2 C. 20 cm Q2

Q1

Q3

30 cm 2 -2 -6 Nilai k = 9 . 10 Nm C , 1 C = 10 C, maka besar gaya listrik yang dialami muatan Q2 adalah … (UAN 2012 KODE C71) A. 1,4 N C. 2,7 N E. 4,5 N B. 1,8 N D. 3,6 N 9

377. Perhatikan gambar berikut ini! Q 2  1 C Q 1  2 C A

d1 d2 Jika A1 = ½ A2 dan d2 = 3d1, maka perbandingan kapasitas kapasitor keping sejajar antara gambar (2) dan gambar (1) adalah …. (UAN 2012 KODE A57) 3 2 4 A. C. E. 4 5 3 3 2 B. D. 2 3

q2  4 C

q1  9 C

10 cm

B

Jika titik P terletak tepat di tengah AB maka kuat 9 medan yang dialami titik P sebesar … (k = 9. 10 2 -2 -6 Nm . C , 1C = 10 C) (UAN 2012 KODE C71) 6 -1 6 -1 A. 9,0. 10 N.C D. 2,7. 10 N.C 6 -1 6 -1 B. 7,2. 10 N.C E. 1,8. 10 N.C 6 -1 C. 3,6. 10 N.C

[ 58 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

378. Gambar berikut menunjukkan dua kapasitor keping (II) sejajar I dan II. (I) 3A

A

2d

d

Perbandingan kapasitas kapasitor keping sejajar I dan II adalah … (UAN 2012 KODE C71) A. 1 : 6 C. 2 : 3 E. 6 : 1 B. 1 : 1 D. 3 : 2 379. Perhatikan kapasitor keping sejajar berikut! d2  1,5 d1 d1

(1) (2) Bahan dielektrik yang disisipkan memiliki konstanta dielektrik 2. Angka perbandingan kapasitas kapasitor (1) dan (2) adalah … (UAN 2012 KODE D32) A. 1 : 2 C. 4 : 3 E. 6 : 5 B. 3 : 4 D. 5 : 6

380. Perhatikan gambar rangkaian kapasitor berikut! 6F

3F

6F

E.

382. Dua buah muatan listrik terpisah seperti gambar.  A

A

A

4F

3F V  12 volt Energi yang tersimpan dalam rangkaian adalah .... (UN 2013) A. 576 joule C. 144 joule E. 48 joule B. 288 joule D. 72 joule 381. Dari gambar muatan berikut, yang menunjukkan garis-garis gaya pada dua muatan saling berdekatan adalah .... (UN 2013) A.

B.

D.

Titik C berada di antara kedua muatan berjarak 10 -6 cm dari A. Jika qA = 2 C, qB = – 4 C (1 = 10 ) dan 9 2 2 k = 9.10 N.m /C , maka besar kuat medan listrik di titik C karena pengaruh kedua muatan adalah .... (UN 2013) 5 5 A. 9.10 N/C D. 36.10 N/C 5 5 B. 18.10 N/C E. 45.10 N/C 5 C. 27.10 N/C 383. Perhatikan gambar muatan listrik berikut. Gaya listrik yang dialami muatan qB adalah 8 N dan k = 9 2 2 9.10 N.m /C . Jika muatan qB digeser menjadi 4 cm dari A, maka gaya listrik yang dialami qB sekarang -6 adalah .... (1 = 10 ) (UN 2013) A. 2 N A B 2 cm B. 4 N C. 6 N qB q A  2 C D. 8 N E. 10 N 384. Tiga muatan listrik Q1, Q2, dan Q3 masing-masing 100 µC menempati titik-titik sudut segitiga sama sisi dengan panjang sisi = 10 cm seperti pada gambar di 9 2 2 -6 bawah (k = 9.10 N.m /C ), 1 µ = 10 ) Q1

Q3

Q2

Besar gaya Coulomb yang dialami oleh muatan Q1 adalah .... (UN 2014) 2 3 A. 9. 10 N D. 9 3 . 10 N 2

4

B. 9 3 . 10 N 3 C. 9. 10 N C.

 B

30 cm

E. 9. 10 N

385. Dua muatan listrik Q1 dan Q2 terpisah pada jarak a seperti gambar berikut; Q 2  Q Q 1  4Q EA  0

A a

b

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) Jika kuat medan listrik total di titik A yang disebabkan oleh Q1 dan Q2 adalah nol, maka hubungan a dengan b adalah .... (UN 2014) 1 A. b  a C. b = a E. b = 3a 3 1 B. b  a D. b = 2a 2 386. Bola konduktor berongga dimuati dengan muatan listrik positif sebesar 500 µC seperti gambar berikut;

2

2

-6

.... (k = 9.10 N.m /C dan 1 C = 10 C). (UN 2015) 5 5 A. 2. 10 volt D. 16. 10 volt 5 5 B. 7. 10 volt E. 18. 10 volt 5 C. 9. 10 volt 390. Perhatikan gambar berikut! C1

B C4

C3 C5

T

10 cm

C2

A

C

P Q

9

[ 59 ]

D

10 cm

20 cm

1,5 volt

R

Manakah pernyataan berikut yang benar? (UN 2014) A. Potensial listrik di titik P = 2 kali potensial listrik di titik R B. Potensial listrik di titik Q sama dengan di titik T C. Potensial listrik di titik T = 2 kali potensial listrik di titik Q D. Potensial listrik di titik P sama dengan di titik T E. Potensial listrik di titik P, Q, dan R sama besar

Jika kelima kapasitor pada gambar identik dengan kapasitansi C = 1 F, maka besar muatan totalnya -6 adalah ... (1 F = 10 F). (UN 2015) A. 1,5 C C. 5,0 C E. 7,5 C B. 3,0 C D. 7,0 C 391. Tiga buah muatan ditempatkan seperti gambar di samping. Besar gaya listrik yang dialami muatan q1 -6 9 2 -2 adalah .... (1  = 10 , k = 9x10 N.m .C ) (UN 2016) -4 q3  9 C A. 9.10 N -4

B. 9 2 .10 N -4 C. 18.10 N -4 D. 18 2 .10 N -4 E. 81.10 N

387. Lima kapasitor dirangkai seperti gambar. C3 C1 C2 2F

2F

C4 6F

4F 12 V

C5 8 F

Besar muatan pada kapasitor C4 adalah .... (UN 2014) A. 2 coulomb D. 72 coulomb B. 9 coulomb E. 96 coulomb C. 12 coulomb 388. Dua muatan diletakkan pada posisi seperti gambar.

50 cm Pada posisi tersebut dihasilkan gaya sebesar F 9 2 2 -6 newton (k = 9.10 N.m /C dan 1 C = 10 C). 1 Supaya gaya tarik menariknya menjadi F newton 9 maka jarak kedua muatan harus diperbesar menjadi .... (UN 2015) A. 0,5 m C. 1,5 m E. 2,5 m B. 1,0 m D. 2,0 m 389. Sebuah konduktor berbentuk bola berongga dengan jari-jari 6 cm seperti pada 6 cm gambar. Bila muatan bola 3 cm tersebut 7 C, maka besar Q P O potensial listrik pada titik Q adalah

6m 8m q1  0,4 C

q2  16 C

392. Perhatikan gambar rangkaian kapasitor di bawah ini! 6 F 6 F 6 F 3 F 4 F

20 volt Besar muatan total pada rangkaian adalah .... (UN 2016) A. 9 C D. 188 C B. 25 C E. 200 C C. 180 C 393. Dua buah bola identik yang masing-masing bermuatan q dan bermassa 0,13 gram digantung dengan tali ringan yang panjangnya sama di tempat yang sama. Karena sejenis maka keduanya akan tolak-menolak sehingga terpisah pada jarak 1 m membentuk segitiga sama sisi. Besar muatan masing-masing (dalam mikro coulomb) adalah ….. (SPMB N 2008) A. 0,33 C. 3,3 E. 33,0 B. 0,66 D. 6,6

[ 60 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bbagi sesama.

394. Besarnya muatan debu yang massanya A gram, jika debu tersebut terkatung-katung katung tepat di tengahtengah tengah kondensator yang vakum dengan beda potensial V volt antara plat-platnya platnya dan berjarak d cm antara plat-platnya platnya tersebut adalah…. (SPMB 2002) dg Adg A. C. E. VgdA VA V VAg Vg B. D. d dA 395. Pada setiap titik sudut sebuah segitiga sama 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…. (SPMB 2004) 2 1 1 3 A. kq & 0 C. kq & kq E. 0 & kq 2 2 2 3 2 3 3 B. kq & kq D. 0 & kq 2 2 3 396. Kapasitor C1 = 1 F, C2 = 2 F, F, dan C3 = 3 F dihubungkan pararel dan diberi tegangan total V volt. Pernyataan berikut yang benar adalah…. adalah… (SNMPTN 2009) (1) Pada masing-masing masing kapasitor akan bekerja tegangan listrik yang sama. (2) Kapasitor C3 menyimpan energi listrik paling banyak (3) kapasitor C1 mempunyai mpunyai muatan paling kecil. (4) ketiga kapasitor mempunyai harga kapasitansi ekivalen 6 F. 397. Tiga buah kapasitor dengan kapasitansi masingmasing masing 1 mF, 2 mF, dan 3 mF dirangkai secara seri dan diberi tegangan 1 volt pada ujung-ujungnya. ujung Pernyataan berikut yang benar adalah… (SNMPTN 2011) (1) masing-masing masing kapasitor memiliki muatan listrik yang sama banyak (2) kapasitor yang besarnya 1 mF menyimpan energi listrik terbesar (3) pada kapasitor 3 mF bekerja tegangan terkecil (4) ketiga kapasitor bersama-sama sama membentuk sebuah kapasitor ekivalen dengan muatan tersimpan sebesar 6/11 C 398. Sebuah kapasitor 200 mF yang mula-mula mula tidak bermuatan dialiri arus 10 mA selama 10 sekon. Beda tegangan yang terjadi pada kapasitor adalah … (SNMPTN 2012) A. 1000 mV C. 250 mV E. 25 mV B. 500 mV D. 50 mV

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami konsep dan prinsip kelistrikan dan kemagnetan dan penerapannya dalam berbagai penyelesaian masalah. INDIKATOR: Menentukan besaran-besaran besaran listrik pada suatu rangkaian berdasarkan hukum Kirchhoff. MATERI 1. Pengukuran Kuat Arus dan Tegangan Listrik X V

A

Keterangan; X = hambatan/lampu V = voltmeter A = amperemeter

- Pembacaan Amperemeter Amperemeter dipasang seri pada rangkaian skala ditunjuk jarum I= . skala yang dicolok skala maksimum 30 = . 10 A 100 =3A - Pembacaan Volmeter Voltmeter dipasang paralel pada rangkaian skala ditunjuk jarum V= . skala yang dicolok skala maksimum 30 = .5V 100 = 1,5 V 2. Hukum Ohm dan Khirchoff - Hukum Ohm; V = I. R - Hukum Pertama Khirchoff  Imasuk =  Ikeluar - Hukum Kedua Khirchoff  + I.Rtot = 0 dan VAB =  + I. Rtot keterangan; V = tegangan/potensial (volt) I = kuat arus listrik (A) R = hambatan (Ω) VAB = beda potensial antara A dan B  = GGL (volt) r = hambatan dalam (Ω) - Contoh rangkaian satu loop;

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) Penerapan hukum pada rangkaian di atas;  + I.Rtot = 0 ( 2 -  1) + I (R1+ R2 + R3 + r1 + r2) = 0

Rtotal pada rangkaian;

R2 paralel R3



dan; VAB =  + I. Rtot =  2 + I (R1+ R2 + r2)

v2 .t R

dan;

400. Perhatikan rangkaian listrik berikut!

v2 W P = = V. I = I. R. I = R t keterangan; W = energi listrik (joule) P = daya listrik (Watt) t = waktu (s)

4

2

4V

2V

4

S

SOAL-SOAL UAN 399. Amperemeter dan Volmeter digunakan untuk mengukur kuat arus dan tegangan pada suatu rangkaian seperti gambar. Besar tegangan sumber V adalah …. (UAN 2009) A. 3 volt C. 6 volt E. 15 volt B. 5 volt D. 10 volt

Bila saklar S ditutup, maka kuat arus pada hambatan 4 Ω adalah …. (UAN 2009) A. 0,5 A C. 1,5 A E. 3 A B. 1 A D. 2 A Pembahasan; Kita selesaikan dengan mencari persamaanpersamaan terlebih dahulu.

R1

I1

I2

R

2

3

2

4

1

0

I3

5

0

1 1 1   RP 10 10 10 RP  5 2

Rtotal = R1 + Rp =5+5 = 10  Sehingga, tegangan total V didapatkan; V = I . Rtotal = 0,6 . 10 = 6 volt

3. Energi dan Daya Listrik W = V. I. t = I. R. I. t =

[ 61 ]

V

10 V

I1 R1

0

8

2

1A

0

10

A

Pembahasan; Kuat arus yang terbaca; skala ditunjuk jarum I . skala yang dicolok skala maksimum 6  .1A 10  0,6 A Tegangan pada R1 yang terbaca; skala ditunjuk jarum V1  . skala yang dicolok skala maksimum 1,5  . 10 V 5 3V Besar hambatan R1; V 3 R1  1  5 I 0,6

S

2 R

3

Hukum I Khirchoff I3 = I 1 + I2 …….(1)

6

4

R3 = 10  V

1

1 R2 = 10 

Loop 1 (kiri)  +  I.R = 0 - 1 + I1.(R1) + I3.(R3) = 0 -4 + I1.(4) + I3.(4) = 0 I1 + I3 = 1 …(2) Loop 2 (kanan)  +  I.R = 0 - 2 + I2.(R2) + I3.(R3) = 0 -2 + I2.(2) + I3.(4) = 0 I2 + 2I3 = 1 …(3)

Kita subtitusikan persamaan (1) dengan (2); I3 = I 1 + I 2  I1 = I 3 - I2 …….(1) I 1 + I3 = 1 …….(2) (I3 - I2) + I3 = 1 -I2 + 2I3 = 1 ………(4) Kita eliminasikan persamaan (3) dengan (4); I2 + 2I3 = 1 -I2 + 2I3 = 1 0 + 4I3 = 2 I3 = 0,5 A

 I2

2

[ 62 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

Menggunakan Cara Cepat; Yaitu dengan perkalian silang R1 .2  R2 .1 4.2  2.4 I3    0,5 A R1 .R2  R1 .R3  R2 .R3 4.2  4.4  2.4

404. Sebuah lampu X dihubungkan dengan sumber tegangan searah dan arus pada lampu diukur menggunakan amperemeter seperti pada gambar di bawah.

401. Rangkaian sederhana terdiri dari 3 hambatan seperti pada gambar! 2R R A

B

C

R

Jika beda potensial VAB = 160 volt, maka beda potensial VAC adalah ….(UAN 2010) A. 40 volt C. 150 volt E. 240 volt B. 120 volt D. 200 volt Pembahasan; VAB = 160 volt RAB = 2R Kita cari hambatan total RAC ; 1 1 1 R    RBC  RBC R R 2 maka; R RAC  RAB  RBC  2R   2,5 R 2 Sehingga besar VAC bisa didapatkan dengan perbandingan, karena nilai arus yang mengalir sama; VAC R AC  VAB R AB VAC 2,5R   VAC  200 volt 160 2R 402. Untuk mengetahui nilai hambatan (R) suatu kawat kumparan, digunakan rangkaian seperti gambar. 3

2

4

1

V

0

A

5

V

0

10 V

R 3

2

9V

4

1

0

2

5

0

A

5A

Nilai hambatan R adalah …. (UAN 2008) A. 4,0 Ω C. 6,5 Ω E. 12,0 Ω B. 6,5 Ω D. 9,5 Ω 403. Rangkaian seperti gambar di bawah ini!

E1 = 12 V

E2 = 6 V 2

r1 = 0 

r2 = 0 

4

S Bila saklar S ditutup, maka daya pada R = 4 Ω adalah…. (UAN 2008) A. 6 W C. 18 W E. 36 W B. 9 W D. 20 W

Jika sumber tegangan ideal, maka besar hambatan lampu X adalah .… (UAN 2010) A. 14 ohm C. 40 ohm E. 100 ohm B. 20 ohm D. 70 ohm 405. Perhatikan pengukuran pada rangkaian listrik berikut!

Beda potensial pada ujung-ujung hambatan 20 ohm adalah …(UAN 2011) A. 0,6 volt C. 1,5 volt E. 12 volt B. 1,2 volt D. 3 volt 406. Perhatikan rangkaian di bawah ini Bila hambatan dalam sumber tegangan masing-masing 0,5 Ω, besar kuat arus yang melalui rangkaian tesebut adalah …(UAN 2011) A. 0,5 A C. 1,8 A B. 1,5 A D. 4,5 A

E. 5,4 A

407. Perhatikan gambar susunan hambatan di bawah ini! R1  4  R3  8 

R2  4 

40 V Besar kuat arus yang melalui R1 adalah … (UAN 2012 KODE A57) A. 2,0 A C. 4,0 A E. 5,0 A B. 2,5 A D. 4,5 A 408. Perhatikan gambar di bawah! R2  3  R1  1 

R3  6  6V Arus listrik yang mengalir pada hambatan R2 adalah … (UAN 2012 KODE B69)

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) A. 0,7 A B. 1,3 A

C. 2,0 A D. 3,0 A

E. 3,3 A

409. Perhatikan rangakaian listrik berikut! Besar kuat arus yang mengalir pada hambatan 4  adalah … (UAN 2012 KODE C71) 1,6  16 volt A. 1,0 A B. 1,2 A C. 1,6 A D. 2,4 A 4 E. 3,2 A

Tegangan jepit antara titik A dan E adalah .... (UN 2015) A. 1 volt C. 4 volt E. 8 volt B. 2 volt D. 6 volt 414. Perhatikan gambar rangkaian listrik di bawah ini!

4

6V

3

2

9V

Besar tegangan pada hambatan 2  adalah .... (UN 2016) A. 0,33 V D. 1,50 V B. 0,50 V E.3,00 V C. 0,67 V

6 410. Perhatikan rangkaian listrik di bawah! R1  3 

R2  2,5 

[ 63 ]

415. Untuk mengetahui hambatan pengganti rangkaian di atas, jolok ohmmeter dihubungkan ke ujung rangkaian A dan B.

R3  3,5 

E6V Besar arus listrik pada R1 adalah … (UAN 2012 KODE D32) A. 1,0 A C. 1,3 A E. 2,0 A B. 1,2 A D. 1,5 A 411. Gambar di bawah menunjukkan suatu rangkaian arus searah. Besar arus yang mengalir pada rangkaian adalah .... (UN 2013) A. 1 A B. 2 A 3 24 V C. 3 A D. 4 A 3 E. 6 A

Hambatan pengganti rangkaian adalah….. ohm. (SPMB 2002) A. 8 C. 15 E. 40 B.12 D. 20 416. Besar hambatan pengganti antara titik A dan B adalah ….  (SPMB 2005) 3 2 8

8V 412. Perhatikan rangkaian listrik berikut! 3 6

5

12 V

2

20  Besar kuat arus listrik (I) yang mengalir pada rangkaian adalah .... (UN 2014) A. 0,1 A C. 0,5 A E. 5,0 A B. 0,2 A D. 1,0 A 413. Perhatikan rangkaian listrik berikut! B A 3V 2

1 E

C 9V

3

D

10 B

A. 4 B. 6

24 V

5 f 10

C. 8 D. 10

10

E. 14

417. Apabila sebuah kapasitor yang kapasitasnya 2 F dihubungkan pada ujung A dan B maka kuat arus AB setelah keadaan tunak adalah …. A (SPMB 2003) A. 0 B. 0,2 C. 0,3 D. 0,5 E. 1,0 418. Gambar di samping adalah se-buah rangkaian listrik sederha-na, R1 > R2 > R3. dalam keadaan saklar s terbuka, pada R1 meng-alir arus I. Jika dalam keadaan s tertutup pada R1 mengalir arus I’ . Pernyataan di bawah ini yang benar adalah .... (SPMB 2006)

[ 64 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

A. I’ sama besar I B. I’ lebih besar I, tegangan pada R1 jadi lebih besar C. I’ lebih kecil I, tegangan pada R1 jadi lebih kecil D. I’ lebih besar I, tegangan pada R1 jadi lebih kecil E. I’ lebih kecil I, tegangan pada R1 jadi lebih besar 419. Pada gambar rangkaian listrik berikut, A, B, C, D, dan E adalah lampu pijar identik.

424. Diketahui rangkaian listrik seperti terlihat pada gambar di atas. 8 4 Beda potensial antara D A titik A dan D dalam volt 6V 2V 8V sama dengan ….. volt 4 (UMPTN 2001) A. 18 C. 4 E. 0 B. 16 D. 2

A B

E

D

C Jika lampu B dilepas, lampu yang menyala lebih terang adalah …. (SNMPTN 2011) A. lampu A dan C D. lampu C dan E B. lampu A dan D E. lampu D dan E C. lampu C dan D 420. Empat bola lampu identik , A, B, C, dan D disusun dalam rangkaian seperti ditunjukkan oleh gambar di bawah. A B

240 V

C

D Bila lampu D putus, yang terjadi dengan lampulampu yang lain adalah …. (SNMPTN 2012) A. semua lampu meredup B. B mati, A dan C meredup C. B mati, A dan C makin terang D. B mati, A meredup, dan C makin terang E. B mati, C meredup, dan A makin terang 421. Semakin tinggi temperatur tembaga yang digunakan untuk mengalirkan arus listrik, maka semakin tinggi resistivitasnya. SEBAB Tembaga memiliki resistivitas yang lebih kecil dibandingkan dengan nikelin (SNMPTN 2011) 422. Arah arus listrik dalam suatu kawat penghantar sama dengan arah gerak elektron dalam penghantar tersebut. SEBAB Arus listrik dalam suatu kawat penghantar mengalir dari potensial tinggi ke rendah. (SNMPTN 2012) 423. Dua buah konduktor listrik dengan bahan dan panjang yang sama tetapi dengan perbandingan luas 1 : 2, dirangkai parallel. Jika diberikan beda potensial pada kombinasi ini, maka perbandingan daya yang di-hasilkan adalah(P1 : P2) .... (SPMB 2004) A. 1 : 2 C. 2 : 1 E. 1 : 3 B. 1 : 4 D. 4 : 1

425. Tiga buah resistor masing-masing dengan tahanan R1= 2 , R2 = 4  dan R3= 6  serta dua buah sumber tegangan masing-masing E1 = 10 V dan E2 = 14 V, tersusun seperti gambar di bawah ini.

Apabila tahanan dalam diabaikan, maka besar beda potensial antara titik B dan C adalah sekitar.…V (SPMB 2005) A. 0,21 C. 1,34 B. 0,98 D. 1,64

E. 3,28

426. Enam Resistor yang masing-masing besarnya 5  dihubungkan dengan baterai 2 volt yang tahanan dalamnya dapat diabaikan seperti ditunjukkan pada gambar. Beda potensial antara X dan Y adalah…. X volt (SPMB 2007) A. 2/3 D. 2 B. 8/9 E. 8/3 C. 4/3 Y

427. Sebuah aki dengan ggl 1 = 12 V dan hambatan dalam r1 = 0,2  dihubungkan seri dengan aki lain dengan ggl dan hambatan dalam masing-masing 2 = 6 V dan r2 = 0,3 . Selanjutnya keduanya dihubungkan dengan dua hambatan luar R1 = 3  dan R2 = 2,5  (lihat gambar). Ini berarti bahwa .... (SPMB 2002) a b c (1) arus I = 1 A searah perputaran jarum jam 1 2 (2) Vba = 11,8 V (3) Vbc = 6,3 V d (4) Vad = -3 V R R 1

2

428. Jika R1 = R2 = 5  , R3 = L = 10  dan potensial baterai 30 V.

Maka daya pada lampu adalah…..watt (SPMB 2005) A. 5 C. 15 E. 25 B. 10 D. 20

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) 429. Jika sebuah generator dengan daya keluaran P dan tegangan keluaran V dihubungkan ke sebuah pabrik menggunakan kabel yang hambatan totalnya R, daya masukan yang dikirim ke pabrik adalah…. (SNMPTN 2009) 2 A. P D. P – ½ (P/V) R 2 B. P – ½ (P/V)R E. P – (P/V) R C. P – (P/V)R 430. Tiga buah lampu dirangkai dengan sumber tegangan seperti pada gambar di bawah ini.

[ 65 ]

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami konsep dan prinsip kelistrikan dan kemagnetan dan penerapannya dalam berbagai penyelesaian masalah. INDIKATOR: 1. Menentukan induksi magnetik di sekitar kawat berarus listrik. 2. Menentukan gaya magnetik (gaya Lorentz) pada kawat berarus listrik atau muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet homogen. MATERI

R1

Ternyata daya yang terdisipasi pada masingmasing lampu adalah sama R2 besar. Perbandingan hambatan ketiga lampu itu adalah…. (SPMB 2006) A. R1 : R2 : R3 = 1 : 1 : 4 D. R1 : R2 : R3 = 1 : 1 : ¼ B. R1 : R2 : R3 = 1 : 1 : 2 E. R1 : R2 : R3 = 1 : 1 : ½ C. R1 : R2 : R3 = 1 : 1 : 1 R3

431. Sebuah pemanas listrik yang hambatannya 5 ohm menggunakan sumber tegangan 50 V, pemanas o digunakan untuk memanaskan 1 liter air dari 0 C o hingga 50 C. Jika 70 % kalor yang dihasilkan pemanas diambil air, maka waktu yang diperlukan adalah…….menit (UMPTN 2000) A. 5 C. 15 E. 25 B. 10 D. 20 432. Sebuah alat pemanas listrik mempunyai hambatan sebesar 12 ohm dioperasikan pada beda potensial 120 volt. Apabila alat ini digunakan untuk 0 0 memanaskan 40 kg air dari 15 C menjadi 80 C dan dianggap tidak ada kalor yang hilang, maka waktu yang diperlukan adalah ….. (SPMB 2006) A. 0,5 jam B. 1,0 jam

C. 1,5 jam D. 2,0 jam

E. 2,5 jam

433. Sebuah kalkuator yang menggunakan panel surya 4 cm  1 cm bekerja pada tegangan 3 volt dan arus 0,2 mA. Jika 30 % energi cahaya diubah menjadi energi listrik, maka intensitas cahaya minimal yang 2 harus diterima panel surya adalah…..W/m (UMPTN 2001) A. 1 C. 3 E. 8 B. 2 D. 5

1. Induksi Magnet/ Medan Magnet - Disekitar kawat penghantar yang dialiri arus listrik, terdapat medan magnetik dan medan magnet besarnya tergantung pada;  Kuat arus listrik (i).  Jarak titik dari penghantar berarus (a)

- Arah arus dan medan magnet bisa ditentukan dengan kaidah jari tangan kanan;  Ibu jari : arah arus listrik (i)  Jari-jari lain : arah medan magnet (B) - Dirumuskan;  Kuat Medan Magnet disekitar kawat lurus berarus;  .i B 0 2. a  Kuat Medan Magnet ditengah-tengah kawat melingkar berarus;  .i B 0 2. a  Kuat Medan Magnet di ujung Solenoida  .N. i B = o 2.L  Kuat Medan Magnet di pusat Solenoida  .N. i B = o L  Kuat Medan Magnet pada Toroida  .N. i B = o 2.a Keterangan; B = Induksi magnet/ medan magnet (T) i = kuat arus listrik (A) N = banyak lilitan L = panjang solenoida (m) a = jarak titik ke penghantar (m)

[ 66 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

2. Gaya Lorentz - Besarnya gaya Lorentz (F) dipengaruhi oleh;  Medan magnetik (B)  muatan (q)  Kuat arus listrik (I)  kecepatan gerak muatan (v)  Panjang penghantar (L)  Sudut yang dibentuk oleh B dan I () - Dirumuskan;

Arahnya kita cari lewat kaidah tangan kanan; Q

B

I

terlihat bahwa, induksi magnetik B tegak lurus menuju/masuk bidang kertas.

F = B. i. L. sin  = B. q. v. sin  435. Dua kawat lurus P dan Q diletakkan sejajar dan terpisah 3 cm seperti gambar. Q P R

I1 3 A

- Arah gaya Lorentz, Medan magnet, dan arus listrik bisa ditentukan dengan kaidah tangan kanan;  Ibu jari : arah arus listrik  Jari-jari/Telunjuk : arah medan magnet  Telapak tangan/Jari tengah : arah gaya Lorentz - Untuk dua kawat sejajar

i2

i1

i2

i1

B2

B1 F1

F1

F2

B1 F2

B2

Besar gaya Lorentznya;  .I .I .L F = o 1 2 2. a SOAL-SOAL UAN 434. Kawat lurus dialiri arus listrik 7 A diletakkan seperti gambar. Q i = 7A

2 cm

Besar dan arah induksi magnetik di titik Q adalah…. (UAN 2008 ) -5 A. 7,0.10 T, tegak lurus menuju bidang kertas -5 B. 7,0.10 T, tegak lurus menjauhi bidang kertas -5 C. 9,0.10 T, tegak lurus menuju bidang kertas -5 D. 9,0.10 T, tegak lurus menjauhi bidang kertas -5 E. 14,0.10 T, tegak lurus menuju bidang kertas Pembahasan; I=7A -2 a = 2 cm = 2. 10 m Besarnya induksi magnetik di titik Q; I 7 B  2. 10 -7 .  2. 10 -7 .  7,0. 10 -5 T a 2. 10 -2

I2 6 A

I3 = 1 A

3 cm Kawat R yang dialiri arus listrik 1 A akan mengalami gaya magnetik yang besarnya nol, jika diletakkan…. (UAN 2008 ) A. 1 cm di kanan kawat P B. 1 cm di kiri kawat P C. 2 cm di kanan kawat P D. 1 cm di kanan kawat Q E. 2 cm di kanan kawat Q Pembahasan; Arah arus listrik pada kawat semuanya searah ke atas, sehingga agar R mengalami gaya magnetik nol harus diletakkan antara P dan Q. F31  F32 I1 I3 I2  o . I3 . I1 . L  o . I3 . I2 . L  2. a31 2. a32 I1 I F31 F32  2 a31 a32 3 6  x x 3x 9  3x  6x 3 cm x  1 cm Q P R Jadi kawat R diletakkan 1 cm di kanan kawat P. 436. Sebuah elektron bergerak dari titik A dengan kecepatan v memasuki medan magnet homogen B secara tegak lurus. Salah satu lintasan yang mungkin melalui elektron adalah ….(UAN 2010) A. A – P B. A – Q C. A – R D. masuk bidang gambar E. keluar bidang gambar Pembahasan; Perhatikan dengan seksama gambar di samping!

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) dari gambar terlihat bahwa; - Arah induksi magnetik B adalah masuk (tanda silang). - Arah arus elektron ke atas (dari A ke Q), berarti arah arus listrik ke bawah (karena arah arus listrik/proton berlawanan dengan arah arus elektron/negatif). Maka dengan kaidah tangan kanan didapatkan arah gaya Lorentz ke kanan, sehingga elektron lintasannya melengkung dari A ke R.

[ 67 ]

-5

C. 2 2 .10 tesla keluar bidang gambar -5

D. 2 2 .10 tesla masuk bidang gambar E.

-5

2 .10 tesla keluar bidang gambar

440. Seutas kawat lurus dilengkungkan seperti gambar dan dialiri arus 2A. -7

437. Sepotong kawat penghantar dialiri listrik I. Besarnya induksi magnetik di titik P dipengaruhi oleh: 1. kuat arus yang mengalir dalam kawat 2. jarak titik ke kawat penghantar 3. permeabilitas bahan/media I 4. jenis arus

Jika jari-jari kelengkungan 2π cm (μo = 4 × 10 -1 WbAm ), maka induksi magnetic di P adalah …(UAN 2011) -5 A. 5. 10 T keluar bidang gambar -5 B. 4. 10 T masuk bidang gambar -5 C. 3. 10 T keluar bidang gambar -5 D. 2. 10 T keluar bidang gambar -5 E. 1. 10 T masuk bidang gambar 441. Sebuah kawat PQ diletakkan di dalam medan magnet homogeny seperti gambar.

a P Pernyataan yang benar adalah…. (UAN 2009) A. 1, 2, dan 3 D. 2 dan 4 saja B. 2, 3, dan 4 E. 1 dan 2 saja C. 1 dan 3 saja

438. Kawat lurus berarus listrik i berada dalam medan magnet B seperti pada gambar! 1 2 i x x x x F B F B x x x x i 4

3

i

F

F i

B

B

Manakah gambar yang benar sesuai gaya magnetik pada kawat? (UAN 2009) A. 1 dan 3 saja D. 2, 3 dan 4 saja B. 2 dan 3 saja E. 1, 2, 3, dan 4 C. 1, 2, dan 3 saja 439. Dua kawat penghantar dialiri arus listrik dengan -7 arah dan besar seperti gambar (μο = 4. 10 Wb -1 (Am) ).

Nilai induksi magnet di titik Q adalah….(UAN 2010) -5 A. 8.10 tesla masuk bidang gambar -5 B. 4 2 .10 tesla masuk bidang gambar

Jika kawat dialiri arus dari Q menuju P, maka arah kawat akan melengkung …(UAN 2011) A. Ke bawah D. Keluar bidang gambar B. Ke atas E. Masuk bidang gambar C. Ke samping 442. Dua buah kawat lurus panjang diletakkan sejajar pada jarak 2 cm satu sama lain dialiri arus seperti 2 cm pada gambar. Jika arus yang mengalir pada kedua kawat sama besar 2 A, maka induksi i i P magnetik pada titik P -7 adalah …(o= 4.10 1 cm Wb/Am) (UAN 2012 KODE A57) -5 A. 8 .10 T keluar bidang gambar -5 B. 8 .10 T masuk bidang gambar -5 C. 4 .10 T masuk bidang gambar -5 D. 4 .10 T keluar bidang gambar E. nol 443. Sebuah kawat berarus listrik I diletakkan di antara dua kutub magnet utara dan selatan seperti gambar di bawah. Arah gaya Lorentz pada i kawat adalah … (UAN U S 2012 KODE A57) A. masuk bidang kertas B. keluar bidang kertas C. menuju kutub utara magnet D. menuju kutub selatan magnet E. dari kutub utara menuju kutub selatan

[ 68 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

444. Sebuah penghantar lurus panjang dialiri arus 2 A seperti tampak pada gambar di samping. Besar dan arah induksi magnet di titik P adalah … (o = 4 . 10 7 -1 -1 Wb A m ) (UAN 2012 KODE B69) -7 A. 8 . 10 T, masuk bidang kertas i P -7 B. 6 . 10 T, keluar dari bidang kertas -7 4m C. 4 . 10 T, masuk bidang kertas -7 D. 2 . 10 T, keluar dari bidang kertas -7 E. 1 . 10 T, masuk bidang kertas 445. Perhatikan gambar berikut! A Jika arus listrik I dialirkan i pada kawat AB, maka U arah gaya magnetik yang dialami kawat AB adalah B … (UAN 2012 KODE B69) A. ke kiri B B. ke kiri C. ke kanan D. tegak lurus masuk bidang kertas E. tegak lurus keluar bidang kertas y 446. Perhatikan gambar!

-7

-1

-1

magnet di titik P (0 = 4.10 Wb.A .m ) adalah … (UAN 2012 KODE E45) -6 A. 2 . 10 T -6 B. 4 . 10 T -6 P C. 6 . 10 T -6 30 cm D. 8 . 10 T -6 E. 12 . 10 T 449. Kawat lurus berarus I diletakkan di antara dua kutub magnet seperti gambar. Y

S

S

i

X

U Z

Arah gaya magnet pada kawat adalah searah dengan … (UAN 2012 KODE E45) A. sumbu z positif D. sumbu y negatif B. sumbu z negatif E. sumbu x positif C. sumbu y positif 450. Perhatikan gambar kawat yang dialiri arus berikut!

I  10 A

A

2A

x

2m

2 cm

z Kawat lurus panjang berarus listrik 10 A diletakkan -7 -1 berimpit dengan sumbu y (0 = 4 x 10 Wb A m 1 ). Besar dan arah induksi magnetik di titik A yang berjarak 2 m dari pangkal koordinat adalah … (UAN 2012 KODE C71) -10 A. 10 T ke arah sumbu +x -8 B. 10 T ke arah sumbu +y -8 C. 10 T ke arah sumbu +z -6 D. 10 T ke arah sumbu -z -6 E. 10 T ke arah sumbu +x

Besar induksi magnetik di titik P adalah .... (o = -7 4.10 Wb/A.m) (UN 2013) -5 2 -5 2 A. 0,5.10 Wb/m D. 2,0.10 Wb/m -5 2 -5 2 B. .10 Wb/m E. 3,0.10 Wb/m -5 2 C. 1,5.10 Wb/m 451. Jika q adalah muatan listrik positif, v adalah gerak muatan, B medan magnet dan F adalah arah gaya magnet, maka gambar yang tepat untuk sebuah muatan yang melintasi medan magnet adalah .... (UN 2013) A.

q

447. Suatu kawat panjang terletak di antara kutub-kutub magnet dan arus listrik i dialirkan melalui kawat dengan arah seperti pada gambar. A U

B

D

S

i C Kawat akan mengalami gaya magnet … (UAN 2012 KODE C71) A. searah A D. searah D B. searah B E. searah arus C. searah C

448. Perhatikan gambar! Dua kawat sejajar yang sangat panjang dialiri arus listrik yang sama besar yaitu 3 A. Jika jarak kedua kawat adalah 40 cm, maka induksi

P

B

F

v

B.

F

v

B

q

C.

F

B

q v

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) D.

q

v

B

F

E.

v

F

q

B

452. Gambar berikut menunjukkan berbagai bentuk kawat peghantar yang dialiri arus listrik. Yang menunjukkan arah induksi magnet yang benar adalah .... (UN 2014)

B

A.

i B

i

B.

C.

B i D.

B

i E.

i B

Keterangan: ( x ) = masuk tegak lurus menembus bidang gambar menjauhi pembaca (  ) = keluar tegak lurus menembus bidang gambar menuju pembaca 453. Kawat x dan y terpisah pada jarak 2 m, kawat x dialiri arus listrik 2 A ke kanan seperti ditunjukkan -7 pada gambar. Jika µo = 4.10 Wb/A.m dan terjadi gaya tolak menolak persatuan panjang antara kedua -7 kawat sebesar 2.10 N/m, maka besar dan arah arus pada kawat y adalah .... (UN 2014) A. 4 A ke kiri x 2A B. 2 A ke kanan C. 2 A ke kiri 2m D. 1 A ke kanan 2m E. 1 A ke kiri y

[ 69 ]

454. Perhatikan faktor-faktor berikut! (1) Luas penampang kawat (2) Arus yang mengalir dalam kawat (3) Permeabilitas ruang hampa (4) Kondutivitas suatu kawat Faktor yang mempengaruhi besarnya induksi magnetik pada kawat penghantar adalah .... (UN 2015) A. (1) dan (2) D. (2) dan (4) B. (1) dan (3) E. (3) dan (4) C. (2) dan (3) 455. Arus 2,5 A mengalir pada sebuah penghantar lingkaran, seperti gambar. Jika jari-jari lingkaran 25 mm, besar induksi magnetik di titik P adalah .... (o -7 = 4 x 10 Wb/m.A) (UN 2015) 1 .10 5 masuk bidang A. i 32 1 .105 masuk bidang B. 16 90o 1 5 C. .10 keluar bidang 8 P 1 D. .10 5 keluar bidang 4 1 E. .105 keluar bidang 2 456. Dua kawat sejajar dialiri arus listrik seperti tampak 4 cm pada gambar. -7 Jika o = 4 x 10 Wb/Am, maka besar dan arah gaya magnetik persatuan panjang yang I2  6 A I1  2 A dialami kedua kawat adalah .... (UN 2015) -5 A. 10 N/m, tarik-menarik -5 B. 3 x 10 N/m, tolak-menolak -5 C. 3 x 10 N/m, tarik-menarik -5 D. 6 x 10 N/m, tolak-menolak -5 E. 6 x 10 N/m, tarik-menarik 457. Sepotong penghantar berarus listrik terletak dalam medan magnet homogen seperti gambar. Arah gaya magnet yang dialami penghantar adalah searah sumbu .... (UN 2016) A. X Y x x x x x x x x x B. X x x x x x x x x x C. Y x x x x x x x x x x x x x x x x x x D. Y E. Z X Z 458. Suatu partikel bermuatan dilepaskan dari keadaan diam pada suatu daerah yang dipengaruhi medan listrik dan medan magnet ternyata membentuk lintasan lurus maka …. (SPMB 2005) A. besar medan magnet lebih kecil dibanding medan listrik B. besar medan magnet lebih besar dibanding medan listrik

[ 70 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

C. besar medan magnet sama dengan medan listrik D. arah medan magnet paralel terhadap medan listrik E. arah medan magnet tegak lurus terhadap medan listrik 459. Gambar berikut menunjukkan sketsa lintasan beberapa partikel yaitu netron, proton, elektron, positron dan muon  + yang masuk pada detektor bubble chamber. Medan magnet diarahkan masuk bidang gambar secara tegak lurus. Jika semua partikel pada awalnya masuk dari sebelah kiri menuju ke kanan de-ngan laju yang sama, maka yang paling mungkin me-nunjukkan jejak elektron adalah .... (SPMB 2007)

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami konsep dan prinsip kelistrikan dan kemagnetan dan penerapannya dalam berbagai penyelesaian masalah. INDIKATOR: Menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi GGL induksi atau prinsip kerja transformator. MATERI 1. Percobaan Faraday Hasil percobaan Faraday tentang arus induksi; - Jika jumlah fluks magnet yang memasuki suatu kumparan berubah, maka pada ujung-ujung kumparan timbul garis gaya listrik (GGL) induksi. - Besar GGL induksi bergantung pada laju perubahan fluks dan banyaknya lilitan. 2. GGL induksi Faraday - Pada Penghantar bergerak dengan kecepatan (v)  = B. L. v. sin 

A. Lintasan A B. Lintasan B C. Lintasan C

D. Lintasan D E. Lintasan E

460. Sebuah partikel bermassa m, ber-muatan (+)q, kelajuan v, v ditem-bakkan tegak lurus pada A medan magnet serba sama B seperti gambar. Di dalam B medan magnet ini: (SPMB 2002) (1) partikel tersebut bergerak melingkar berlawanan arah jarum jam q.vB (2) percepatan partikel a  m m.v (3) jarak terjauhnya dari titik A = 2 q.B (4) kelajuan partikel berubah selama berada dalam medan magnetik 461. Sebuah partikel bermassa m dan bermuatan q bergerak dengan kecepatan v memasuki suatu daerah medan magnetik homogen B sehingga membentuk lintasan lingkaran berdiameter d. jika medan magnet diperbesar tiga kali dari semula, maka diameter yang dibentuk adalah …. (SNMPTN 2012) A. 3d C. d E. d/3 B. 2d D. d/2

- Pada fluks magnet () dan lilitan (N)   = N.   = B. A t - Pada induktor (L) di  = L. dt - Pada Kumparan berputar (Generator)  = B. A. . N

Keterangan;  = GGL/Beda potensial (V)  = kecepatan sudut putar (rad/s) 2 A = luas penampang (m ) 3. Transformator (Trafo) - Trafo yaitu alat yang digunakan untuk menaikkan (trafo step-up) dan menurunkan (trafo step-down) tegangan listrik bolak-balik. - Berlaku hubungan tegangan, jumlah lilitan, dan kuat arus listrik sebagai berikut; Vp Is Vp Np   dan Vs Ns Vs Ip keterangan; Vp = tegangan primer (V) Vs = tegangan sekunder (V) ip = kuat arus listrik primer (A) is = kuat arus listrik sekunder (A) Np = jumlah lilitan primer Ns = jumlah lilitan sekunder - Efisiensi Trafo didapatkan dari; keluaran  .100% masukan Ps  .100% Pp V .i  s s .100% Vp .ip keterangan;

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) Pp = daya primer (watt) Ps = daya sekunder (watt) - Trafo ideal nilai efisiensinya () 100%, sedangkan untuk trafo tidak ideal maka nilai efisiensinya kurang dari 100%. SOAL-SOAL UAN 462. Kawat PQ panjang 50 cm digerakkan tegak lurus sepanjang kawat AB memotong medan magnetik serba sama 0,02 Tesla seperti pada gambar: P A

[ 71 ]

Jika panjang kawat konduktor ℓ digerakkan dengan kelajuan v, maka gaya gerak listrik pada kawat akan bertambah besar bila ….(UAN 2010) A. B dibuat tetap dan v dibuat tetap B. B diperkecil dan v diperbesar C. B dibuat tetap dan v diperkecil D. B dan v diperkecil E. B dan v diperbesar 465. Agar arah arus induksi di hambatan R dari A ke B, maka magnet harus digerakkan … (UAN 2011)

v = 2 m.s -1

R = 0,02 

(arah gerak)

Q

B

Besar dan arah arus induksi pada kawat PQ adalah…. (UAN 2008 ) A. 1 ampere dari P ke Q D. 4 ampere dari Q ke P B. 1 ampere dari Q ke P E. 4,8 ampere dari P ke Q C. 4 ampere dari P ke Q Pembahasan; L = 50 cm = 0,5 m B = 0,02 T R = 0,02  v = 2 m/s GGL indukelektromagnetik yang timbul;  = B. L. v = 0,02. 0,5. 2 = 0,02 volt Maka, kuat arus listrik yang mengalir;  0,02 I  1 A R 0,02 Dari gambar terlihat bahwa; - Arah induksi magnetik B keluar (tanda titik). - Arah gaya Lorentz adalah ke kiri (berlawanan dengan arah kecepatan). - Maka dengan kaidah tangan kanan, didapatkan arah arus listrik dari P ke Q. 463. Sebuah magnet batang digerakkan menjauhi kumparan yang terdiri atas 600 lilitan. Fluks -5 magnetik yang memotong berkurang dari 9. 10 -5 weber menjadi 4. 10 weber dalam selang waktu 0,015 sekon. Besar GGL induksi antara kedua ujung kumparan adalah…. (UAN 2009) A. 2 volt C. 4 volt E. 6 volt B. 3 volt D. 5 volt 464. Kawat konduktor ditata sedemikian rupa dan dihubungkan pada galvanometer (G). Kemudian bagian kawat ℓ digerakkan sepanjang medan magnetik homogen (B) secara tegak lurus seperti pada gambar di bawah.

A. Mendekati kumparan D. Arah ke bawah B. Menjauhi kumparan E. Diputar perlahan-lahan C. Arah ke atas 466. Perhatikan pernyataan berikut! (1) jumlah lilitan (2) kecepatan putaran (3) induksi magnet (4) hambatan kumparan Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya GGL pada generator adalah … (UAN 2012 KODE A57) A. (1), (2), dan (3) D. (2) dan (4) B. (1), (2), dan (4) E. (4) saja C. (1) dan (4) 467. Diantara pernyataan di bawah ini: (1) banyaknya lilitan (2) kuat arus yang melalui kumparan (3) luas bidang kumparan (4) hambatan kumparan Faktor-faktor yang mempengaruhi besar GGL pada generator adalah … (UAN 2012 KODE B69) A. (1), (2), (3), dan (4) D. (2) dan (4) saja B. (1), (2), dan (4) E. (4) saja C. (1) dan (3) saja 468. Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut ini! (1) memperbesar periode putaran rotornya (2) memperbesar induksi magnet yang digunakan (3) menambah jumlah lilitan rotornya (4) mengurangi jumlah putaran rotornya per sekon Pernyataan yang merupakan cara untuk memperbesar GGL generator adalah … (UAN 2012 KODE C71) A. (1), (2), dan (4) D. (2) dan (3) saja B. (2), (3), dan (4) E. (2) dan (4) saja C. (1) dan (2) saja 469. Sebuah generator menghasilkan GGL induksi sebesar E. Jika lilitan kumparan pada generator

[ 72 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

tersebut diganti dengan kumparan dengan jumlah lilitan dua kali semula dan perubahan fluks dijadikan tiga kali semula dalam selang waktu yang sama, perbandingan nilai GGL induksi akhir dan awal adalah .... (UN 2013) A. 1 : 6 C. 2 : 3 E. 6 : 1 B. 1 : 3 D. 3 : 2 470. Perhatikan pernyataan berikut: (1) Memperbanyak jumlah lilitan (2) Memperbesar laju perubahan fluks magnetik (3) Memperkecil penampang kawat Pernyataan yang benar untuk memperbesar GGL induksi dalam suatu kumparan adalah .... (UN 2014) A. (1) saja D. (2) dan (3) B. (1) dan (2) E. (3) saja C. (2) saja 471. Perhatikan gambar transformator ideal yang dihubungkan sumber tegangan dan lampu di bawah ini!

lampu

VP NP

NS

40 W/100 V

Kondisi lampu akan menyala .... (UN 2014) A. redup bila jumlah lilitan sekunder diperkecil B. lebih terang bila tegangan primer diturunkan C. redup bila jumlah lilitan primer diperbesar D. lebih terang bila tegangan primer dinaikkan E. lebih redup bila tegangan primer dinaikkan 472. Sebuah kumparan diletakkan pada medan magnetik homogen. Dalam waktu 30 sekon terjadi perubahan fluks sehingga menghasilkan tegangan 1. Jika dalam waktu 20 sekon terjadi perubahan fluks yang sama sehingga GGL yang dihasilkan adalah 2, maka perbandingan 1 dan 2 adalah .... (UN 2015) A. 1 : 1 C. 2 : 3 E. 3 : 4 B. 1 : 3 D. 2 : 5 473. Tabel data di bawah ini menggambarkan besaranbesaran transformator ideal. Trafo Ns Np Vs Vp Is Ip 1 1000 4000 .... 80 8 2 2 900 300 30 10 .... 3 Dari tabel di atas, besarnya Vs pada transformator pertama dan Is pada transformator kedua adalah .... (UN 2015) A. 2 V dan 1 A D. 20 V dan 1 A B. 2 V dan 10 A E. 20 V dan 2 A C. 10 V dan 1 A 474. Berikut pernyataan tentang trafo: (1) Trafo menggunakan tegangan DC (2) Trafo dapat menaikkan tegangan DC (3) Trafo dapat menurunkan tegangan AC

(4) Trafo ideal, daya primer sama dengan daya sekunder Pernyataan yang benar adalah .... (UN 2016) A. (1) dan (3) D. (2) dan (3) B. (1) dan (4) E. (3) dan (4) C. (2) dan (4) 475. Gambar di bawah ini menunjukkan sebuah konduktor RS sepanjang 2 m dialiri arus diletakkan secara tegak lurus medan magnet dengan rapat fluks 0,5 T. Jika gaya yang dialami oleh konduktor adalah 1 N dengan arah masuk bidang kertas. Maka besar dan arah arus pada konduktor adalah …. (SNMPTN 2008) A. 1 A dari R ke S B. 1 A dari S ke R C. 2 A dari R ke S D. 2 A dari S ke R E. 5 A dari R ke S

476. Kumparan bentuk segiempat dengan panjang 12 cm dan lebar 10 cm terdiri atas 40 lilitan dan dilalui arus 2A. Kumparan berada dalam medan magnet 0,25 T. Besar torsi yang dialami kumparan adalah..... (SPMB 2005)

A. 0,06 Nm B. 0,10 Nm

C.0,24 Nm D. 0,36 Nm

E. 0,48 Nm

477. Batang magnet bergerak dengan kelajuan konstan mendekati kumparan. Beda potensial listrik yang terukur pada titik X dan Y adalah akan …. (SPMB 2003) A. lebih tinggi di X dan akan semakin berkurang B. lebih tinggi di Y dan akan semakin berkurang C. lebih tinggi di Y dan akan semakin membesar D. lebih tinggi di Y dan akan semakin membesar nilainya E. lebih tinggi di X dan akan semakin membesar nilainya 478. Fluks magnetik yang dihasilkan oleh medan magnetik B yang menembus tegak lurus permukaan seluas A adalah  . Jika medan magnetiknya 1 B, sedangkan luas 2 permukaannya diperbesar menjadi 2A, maka fluks yang dihasilkan sama de-ngan… (SPMB 2004) 1 A. C.  E. 4   4

diperkecil

menjadi

[ 73 ]

Sesungguhnya Alloh tidak merobah obah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) B.

1  2

D. 2 

479. Sebuah kawat tertutup berbentuk persegi dengan 2 luas 0,02 m diletakkan pada bidang datar. Medan magnet seragam diberikan pada bidang tersebut dengan arah menembus ke dalam bidang secara tegak lurus menjauhi pembaca. Medan magnet -4 tersebut diturunkan dengan laju tetap 2 x 10 T/s. Jika hambatan kawat 0,1  , maka besar dan arah arus induksi yang timbul adalah . . .. . (SPMB 2007) -5 A. 1 x 10 A berlawanan jarum jam -5 B. 1 x 10 A searah arah jarum jam -5 C. 2 x 10 A berlawanan arah jarum jam -5 D. 4 x 10 A searah jarum jam -5 E. 4 x 10 A berlawanan arah jarum jam 480. Untuk menguji sebuah trafo, seorang siswa melamela kukan pengukuran tegangan dan arus dari kumparan primer maupun kumparan sekunder. Hasil peng-ukuran ukuran dituangkan dalam tabel di bawah ini VP(V)

IP(mA)

NP(lilitan)

VS(V)

IS(mA)

NS(lilitan)

240 2,0 X Y 50 50 Berdasarkan data dalam tabel di atas, nilai X dan Y adalah…. (SNMPTN 2009) A. X = 2 ; Y = 6000 D. X = 1250 ; Y = 9,6 B. X = 50 ; Y = 9,6 E. X = 1250 ; Y = 240 C. X = 480 ; Y = 1,0 481. Diketahui bahwa arus listrik DC sebesar 3 A yang mengalir melewati suatu filament pemanas mampu menghasilkan daya listrik padanya sebesar W. Kalau digunakan arus bolak-balik balik (AC) dengan nilai puncak sebesar 3 A juga maka besar daya listrik sekarang yang dapat dibagikan pada filament adalah ….. (SPMB 2002) A. W/4 C. 2 W E. W B. W/2 D. 4 W 482. Sebuah kumparan mempunyai induktansi 700 mH. Besar GGL induksi yang dibangkitkan dalam kumparan itu jika ada perubahan arus listrik dari 200 mA menjadi 80 mA dalam waktu 0,02 sekon secara beraturan adalah …. (SNMPTN SNMPTN 2011) 2011 A. 8,4 V C. 2,8 V E. 2,8 mV B. 4,2 V D. 4,2 mV

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami konsep dan prinsip kelistrikan dan kemagnetan dan penerapannya dalam berbagai penyelesaian masalah. INDIKATOR: Menjelaskan besaran-besaran besaran fisis pada rangkaian arus bolak-balik balik yang mengandung resistor, induktor, dan kapasitor. MATERI 1. Rangkaian Seri R-L-C

- Hambatan pada rangkaian R R-L-C berupa;  Resistor (R)  Reaktansi induktif (XL), XL = . L 1  Reaktansi kapasitif (Xc), XC = .C - Gabungan ketiga hambatan di atas, impedansi (Z) dan tegangan totalnya V. Z=

2

R2 +  XL - X C 

dan V =

disebut 2

VR 2 +  VL - VC 

- Arus listrik (I) yang mengalir dihitung dengan; V V V V I= R = L = C = R XL X C Z - Sifat-sifat sifat Rangkaian RLC;  Jika XL > XC , bersifat induktif (tegangan mendahului arus sebesar /2)  Jika XL < XC , bersifat kapasitif (arus mendahului tegangan sebesar /2) /2)  Jika XL = XC , bersifat resistif, terjadi resonansi Z = R, dan frekuensi resonansinya f = 1

2

1 L.C

2. Daya pada Arus Bolak-balik balik - Daya Sesaat/ Daya Semu P = V. I - Daya Sesungguhnya 2 2 P = Vef. Ief. cos  = (Ief) . R = (Ief) . Z cos  - Beda Sudut Fase antara Tegangan dan Arus V  VC XL  X C tan  = L = VR R keterangan; R cos  = = faktor daya Z Imaks = Ief . 2 Vmaks = Vef . 2

.

[ 74 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

SOAL-SOAL UAN 483. Rangkain RLC seri dirangkai seperti gambar! A

R=8

C

B

485. Perhatikan gambar berikut! 2H 600 

D

C = 800 F

L = 32 mH

10 F

V = 100 sin 100t

S  = 120 V/ 125 rad.s-1

Bila saklar S ditutup, beda potensial antara titik A dan B adalah …. (UAN 2008) A. 8 V C. 24 V E. 96 V B. 10 V D. 48 V Pembahasan; R=8 -3 L = 32 mH = 32. 10 H -4 C = 800 F = 8. 10 F  = 120 V  = 125 rad/s Hambatan total/ Impedansi rangkaiannya; -3 XL = . L = 125. 32. 10 = 4 1 1   10 XC = ω. C 125. 8. 10-4 maka,

Z

2

2

R   XL  X C  

2

Nilai arus efektif dalam rangkaian adalah …. (UAN 2009) A. 0,05 2 A C. 0,01 A E. 1 A B. 0,5 2 A

D. 0,1 A

486. Grafik hubungan I dan V terhadap t untuk kapasitor yang dialiri arus bolak-balik adalah …. (UAN 2009) V, i A. i

t V

B.

V, i V

2

8   4  10   10

i

t

Arus listrik yang mengalir pada rangkaian; ε 120 I   12 Z 10 Sehingga, beda potensial titik A dan B adalah; VAB = I. R = 12. 8 = 96 volt 484. Suatu rangkaian seri R, L, dan C dihubungkan dengan tegangan bolak-balik. Apabila induktansi 1 H dan kapasitas kapasitor 25μF, maka 25π2 resonansi rangkaian terjadi pada frekuensi ….(UAN 2010) A. 0,5 kHz C. 2,0 kHz E. 7,5 kHz B. 1,0 kHz D. 2,5 kHz Pembahasan; 1 L= H 25π2 -6 C = 25 μF = 25. 10 F Frekuensi resonansi terjadi ketika XL = XC, dan bisa ditentukan frekuensinya; f 

1 2



1 2

1 L.C

V, i C.

V i

t

D.

V, i V i

t

E.

V, i V

t

1 1 . 25. 10 -6 25  2

1  2 . 10 6 2 . 10 3   2 

f  500 Hz  0,5 kHz

i

487. Rangkaian R – L – C disusun seperti gambar di bawah.

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) Grafik gelombang sinus yang dihasilkan jika XL > XC adalah …(UAN 2011, UAN 2012 dan UN 2015) A. D.

490. Perhatikan diagram rangkaian RLC berikut ini!

12 

B.

E.

488. Perhatikan rangkaian berikut!

V  40 sin 50t  Grafik yang benar menggambarkan hubungan antara I dan V sebagai fungsi waktu untuk rangkaian tersebut adalah .... (UN 2016)

I V

t

I V

t

I t

V D.

V

I t

E.

C. 2,0 A D. 2,4 A

E. 2 2 A

Apabila impedansi rangkaian 250 , maka hambatan resistor (R) adalah .... (UN 2014) A. 50  C. 400  E. 800  B. 200  D. 600 

C

C.

500 F

491. Perhatikan gambar rangkaian RLC berikut!

C.

B.

0,075 H

V  (26 sin 200t) volt Kuat arus maksimum dari rangkaian adalah .... (1 F -6 = 10 F). (UN 2013) A. 1,3 A B. 1,5 A

A.

[ 75 ]

I V

t

489. Dari gambar rangkaian RLC di bawah, diketahui resistor 60 Ω, reaktansi induktor 120 Ω dan reaktansi kapasitor 40 Ω serta tegangan maksimum sumber 200 V. Besar kuat arus maksimum rangkaian di samping ini adalah ….(UAN 2010 dan UN 2011) A. 1,5 A D. 4,0 A B. 2,0 A E. 5,0 A C. 3,5 A

[ 76 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami konsep dan prinsip kuantum, relativitas, fisika inti dan radioaktivitas dalam kehidupan sehari-hari. INDIKATOR: Menjelaskan berbagai teori atom. MATERI 1. Teori Model Atom - Teori Demokritus Zat tidak dapat terus dibagi menjadi bagian yang lebih kecil, suatu saat didapat bagian yang paling kecil dan tidak dapat dibagi lagi yang disebut atom. - Teori Dalton Atom adalah bagian terkecil dari suatu unsur yang tidak dapat dibagi lagi. - Teori J.J. Thomson  Atom berbentuk bola padat dengan muatanmuatan listrik positif tersebar merata diseluruh bagian bola  Muatan ini dinetralkan oleh elektron bermuatan negatif yang melekat pada bola seragam bermuatan positif. - Teori Rutherford  Atom terdiri atas inti atom yang bermuatan positif dan sebagian besar massa atom terletak pada inti atom.  Inti atom dikelilingi oleh elektron-elektron bermuatan negatif, yang bergerak seperti planetplanet mengelilingi matahari  Atom secara keseluruhan bersifat netral, jumlah muatan inti sama dengan jumlah muatan elektron Kelemahan teori atom Rutherford;  Dalam lintasannya elektron memancarkan energi sehingga lama-kelamaan elektron menyatu dengan inti atom  Spektrum atom kontinu, padahal dari hasil pengamatan spektrum atom berupa spektrum garis - Teori Bohr  Elektron mengelilingi inti dengan lintasan stasioner, dan tidak memancarkan/menyerap energi.  Dalam tiap lintasannya elektron mempunyai tingkat energi tertentu. Elektron menyerap energi foton jika terjadi transisi dari lintasan dalam ke luar. Sebaliknya, elektron memancarkan energi foton jika terjadi transisi dari lintasan luar ke dalam. Kelemahan teori atom Bohr;  Pada kenyataannya, lintasannya elektron sangat rumit bukan berupa lingkarannya  Model atom bohr hanya dapat menerangkan model atom hidrogen  Tidak dapat menerangkan pengaruh medan magnet terhadap spektrum atom  Tidak dapat menerangkan kejadian-kejadian dalam ikatan kimia dengan baik

2. Spektrum Atom Hidrogen - Energi Elektron pada Lintasan (En) En =

- 13,6 eV n2

keterangan; n = lintasan (orbit) ke n, dimana kulit K (n = 1), L (n = 2), M (n = 3), dst…. - Energi Transisi Elektron dalam Lintasan (E)  1 1  E   13,6.  2  2  eV n1   n2 keterangan; n1 = lintasan (orbit) asal n2 = lintasan (orbit) yang dituju - Deret Spektrum Atom Hidrogen 1 1  1 = R.  2  2   n m   Deret Lyman (ultraviolet); n = 1 dan m = 2, 3, 4, …………  Deret Balmer (sinar tampak); n = 2 dan m = 3, 4, 5, …………  Deret Paschen (sinar inframerah I); n = 3 dan m = 4, 5, 6, …………  Deret Bracket (sinar inframerah II); n = 4 dan m = 5, 6, 7, …………  Deret P.Fund (sinar inframerah III); n = 5 dan m = 6, 7, 8, ………… keterangan;  = panjang gelombang n = lintasan dasar deret m = lintasan luar SOAL-SOAL UAN 492. Energi atom Hidrogen pada tingkat dasar (E1) = 13,6 eV, maka energi yang dipancarkan elektron ketika bertransisi dari lintasan n = 2 ke tingkat n = 1 adalah…. (UAN 2009) A. 6,82 eV C. 9,07 eV E. 12,09 eV B. 8,53 eV D. 10,20 eV Pembahasan; n2 = 1 (lintasan yang dituju) n1 = 2 (lintasan asal) Energi transisinya;  1 1  E  13,6.  2  2   n2 n1  1 1   13,6.  2  2  1 2  3  13,6. 4  10,2 eV tanda negatif menunjukkan elektron memancarkan energi.

493. Perbedaan utama antara model atom Rutherford dan model atom Bohr adalah…. (UAN 2009) A. Elektron berputar mengelilingi inti dengan membebaskan sejumlah energi B. Elektron merupakan bagian atom yang bermuatan negatif

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) C. Atom berbentuk bola kosong dengan inti berada di tengah D. Secara keseluruhan atom bersifat netral E. Massa atom terpusat pada inti atom 494. Persamaan model atom Rutherford dengan model atom Bohr adalah…(UAN 2010) A. elektron beredar mengelilingi inti pada lintasan tertentu dan energi tertentu B. selama mengelilingi inti, gaya sentripetal pada elektron dibentuk oleh gaya tarik elektron magnetis. C. massa atom sebagian besar berada di inti dan sebagian besar atom merupakan ruang kosong D. atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan elektron-elektron beredar mengelilingi inti E. atom merupakan bola bermuatan yang terdiri dari muatan positif berada di inti dan elektron tersebar pada permukaan bola. 495. Pada model atom Bohr, energi elektron atom hidrogen pada keadaan dasar -13,6 eV. Jika elektron mengalami eksitasi dari kulit M ke kulit L, maka besar perubahan energi elektron adalah ….(UAN 2010) A. 1,89 eV D.-13,6 eV B. 2,27 eV E.68 eV C. 3,4 eV 496. Yang menunjukkan perbedaan pendapat tentang atom menurut Rutherford dan Bohr adalah …(UAN 2011) Rutherford Bohr A. Atom terdiri dari Elektron tersebar elektron yang merata di dalam inti bermuatan negatif atom dan inti atom yang bermuatan positif B. Elektron tersebar Atom terdiri dari merata di dalam elektron yang inti atom bermuatan negatif dan inti atom yang bermuatan positif C. Elektron bergerak Orbit elektron dalam mengorbit inti atom menempati atom lintasan yang tetap D. Orbit elektron Elektron dapat dalam atom berpindah lintasan menenpati dengan menyerap / lintasan yang tetap melepas energi E. Elektron yang Elektron yang tereksitasi akan bertransisi ke lintasan menyerap energi terdalam akan melepas energi 497. Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut! (1) elektron dapat berpindah dari lintasan yang satu ke lintasan yang lain dengan melepas/ menyerap energi

[ 77 ]

(2) atom terdiri dari elektron yang bermuatan negatif dan inti atom yang bermuatan positif (3) elektron bertransisi ke orbit lain sambil memancarkan energi (4) elektron mengorbit inti atom Dari pernyataan di atas yang membedakan model atom Bohr dan Rutherford ditunjukkan dalam tabel di bawah adalah … (UAN 2012 KODE A57) Bohr Rutherford A (1) (2) B (1) (3) C (2) (3) D (2) (4) E (3) (4) 498. Perbedaan pendapat tentang model atom menurut Rutherford dan Bohr adalah … (UAN 2012 KODE B69) Rutherford Bohr A Atom terdiri atas inti Elektron bergerak bermuatan positif dan mengelilingi inti dan elektron bermuatan massa atom terpusat negatif yang bergerak pada intinya mengelilingi inti B Elektron mengelilingi Elektron mengelilingi inti sambil melepas intinya pada lintasan energi tertentu C Elektron pada lintasan Elektron dapat stasionernya berpindah lintasan menyerap energi dengan menyerap/melepas energi D Elektron adalah Elektron tersebar bagian atom yang merata di dalam inti bermuatan listrik atom negatif E Massa atom terpusat Massa atom merata pada satu tempat kecil dalam atom yang disebut inti 499. Perbedaan teori atom Rutherford dengan teori atom Bohr adalah … (UAN 2012 KODE C71) A. pada teori atom Bohr, spektrum atom hidrogen diskrit, sedangkan pada teori atom Rutherford kontinu B. pada teori atom Bohr, elektron mengelilingi inti sambil memancarkan energi, sedangkan pada teori atom Rutherford tidak memancarkan energi C. pada teori atom Bohr, elektron berputar pada lintasan stasioner, sedangkan teori Rutherford berupa lintasan parabolik D. pada teori atom Bohr, lintasan stasioner tidak memiliki energi, sedangkan pada teori Rutherford setiap lintasan memiliki energi E. pada teori atom Bohr, elektron tidak dapat pindah lintasan, sedangkan pada teori Rutherford elektron dapat pindah lintasan

[ 78 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

500. Kelemahan teori atom Rutherford adalah .... (UN 2013) A. elektron yang mengelilingi inti atom akan menyerap energi B. elektron menyebar merata di permukaan bola atom C. elektron berputar mengelilingi inti seperti tata surya D. elektron mengelilingi inti memancarkan gelombang elektromagnetik E. atom terdiri dari muatan positif dan negatif 501. Perbedaan model atom menurut Rutherford dan Bohr adalah .... (UN 2014) Rutherford Bohr Radiasi dipancarkan Sebagian besar massa A

B

C

D

E

ketika elektron pindah dari lintasan dengan energi tinggi ke energi rendah Atom berbentuk bola padat dengan muatan listrik positif merata di seluruh bagian bola Elektron mengelilingi inti atom dalam keadaan stasioner dan tidak dapat berpindah lintasan Sebagian besar massa atom berkumpul pada sebuah titik di tengahtengah atom Atom berbentuk bola padat dengan muatan listrik positif merata di seluruh bagian bola

atom berkumpul pada sebuah titik di tengahtengah atom Elektron mengelilingi inti atom dalam keadaan stasioner dan tidak dapat berpindah lintasan Atom berbentuk bola padat dengan muatan listrik positif merata di seluruh bagian bola Radiasi dipancarkan ketika elektron pindah dari lintasan dengan energi tinggi ke energi rendah Elektron mengelilingi inti atom dalam keadaan stasioner dan tidak dapat berpindah lintasan

502. Perhatikan pernyataan tentang teori atom berikut ini! (1) Orbit elektron mengelilingi inti selalu tetap (2) Elektron tidak memancarkan energi pada keadaan dasar (3) Spektrum emisi atom hidrogen bersifat kontinu (4) Pada saat elektron berpindah lintasan akan dilepaskan/diserap sejumlah foton Pernyataan di atas yang benar berkaitan dengan model atom Bohr adalah .... (UN 2015) A. (1), (2), dan (3) D. (2) dan (4) saja B. (1) dan (3) saja E. (2), (3), dan (4) saja C. (1), (3), dan (4) saja 503. Perhatikan gambar berikut!

Kelebihan model atom di atas dapat menjelaskan bahwa.... (UN 2016) A. atom bukan merupakan bagian terkecil dari unsur B. inti atom merupakan pusat massa atom C. susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom D. dalam inti ada partikel yang bermuatan negatif E. dalam inti atom ada partikel yang tidak bermuatan 504. Dalam eksperimen Rutherford, sejumlah partikel alfa yang pada mulanya ditembakkan ke lempeng tipis emas, ternyata dapat diamati bahwa sebagian kecil diantaranya dihamburkan pada sudut besar. Hamburan ini terjadi karena: (SPMB 2008) A. partikel alfa menumbuk partikel berat bermuatan negatif yang tersebar pada seluruh lempeng emas B. partikel alfa ditolak oleh partikel berat bermuatan positif yang tersebar pada seluruh lempeng emas C. partikel alfa menumbuk partikel berat bermuatan negatif yang terkonsentrasi pada daerah kecil lempeng emas D. partikel alfa ditolak oleh partikel berat bermuatan positif yang terkonsentrasi pada daerah kecil lempeng emas E. partikel alfa bertumbukan dengan partikel alfa yang lain 505. Sebuah atom memancarkan radiasi dengan panjang gelombang  ketika sebuah elektronnya melakukan transisi dari tingkat energi E1 dan E2. Manakah dari persamaan berikut yang menyatakan hubungan , E1 dan E2 ? (SNMPTN 2009) hc h A.   (E1  E2 ) D.   (E1  E2 ) c B.   hc(E1  E2 ) C.  

c (E1  E2 ) h

E.  

(E1  E 2 ) hc

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami konsep dan prinsip kuantum, relativitas, fisika inti dan radioaktivitas dalam kehidupan sehari-hari. INDIKATOR: Menjelaskan besaran-besaran fisis terkait dengan peristiwa efek foto listrik/efek Compton. MATERI 1. Radiasi Benda Hitam - Benda hitam ialah suatu sistem sempurna yang menyerap semua radiasi kalor pada semua panjang gelombang yang datang padanya (tidak ada yang dipantulkan). - Daya pancar radiasi dipengaruhi; E P = = e. . A. T 4 t Untuk kasus dua keadaan suhu yang berbeda; T  P1 E = 1 =  1 P2 E2  T2 

4

- Hukum Pergeseran Wien terkait hubungan suhu dengan panjang gelombang maksimum; maks . T = C Keterangan; P = daya radiasi/laju energi tiap waktu (W) E = energi radiasi (J) t = waktu (s) e = emisitas benda hitam (0 < e < 1) -8  = konstanta stefan-Bolzman (5,67. 10 ) 2 A = luas penampang (m ) T = suhu (K) -3 C = konstanta Wien (2, 89. 10 mK) 2. Teori Planck Teori Planck menjelaskan; - Molekul-molekul yang bergetar akan memancarkan energi diskrit: En = n. h. f - Molekul-molekul memancarkan atau menyerap energi dalam bentuk satuan-satuan diskrit yang disebut foton atau kuanta. Tiap-tiap foton mempunyai energi sebesar; h. c E  h. f   keterangan; n = jumlah cacah foton f = frekuensi getaran molekul-molekul (Hz) –34 h = tetapan Planck (6,63  10 Js) 8 c = laju rambat cahaya/foton (3. 10 m/s)  = panjang gelombang (m) 3. Gejala (Efek) Fotolistrik - Efek fotolistrik adalah gejala lepasnya elektron dari permukaan suatu benda ketika seberkas cahaya (yang memenuhi syarat E > Eo) jatuh pada permukaan suatu benda tersebut.

[ 79 ]

- Kesimpulan dari Percobaan Efek Fotolistrik;  Energi yang dimiliki elektron (Ek) tidak bergantung dari intensitas cahaya/foton  Energi yang dimiliki elektron (Ek) bergantung frekuensi dan hubungannya linier  Arus fotoelektron sebanding dengan intensitas cahaya  Potensial henti (V) bergantung pada frekuensi Rumusan; Ek = E  E 0 = h. f  h. f0  Ek = h. (f  f0 ) - Potensial henti besarnya; m. v 2 V  2.e keterangan; Ek = energi kinetik gerak elektron (J) E = energi foton yang ditembakkan (J) Eo = energi ambang logam/fungsi kerja (J) fo = frekuensi ambang (Hz) v = kecepatan (m/s) -19 e = muatan elektron (1,6. 10 C) -31 m = massa elektron (9,1. 10 kg) V = potensial henti (V) 4. Gejala (Efek) Hamburan Compton - Panjang gelombang hamburan Compton;  '    C 1 - cos  keterangan;  = panjang gelombang foton sebelum tumbukan ’ = panjang gelombang foton setelah tumbukan  = sudut hamburan foton -12 C = panjang gelombang Compton (2,4. 10 m) h C  m.c -31 m = massa elektron (9,1. 10 kg) 8 c = kecepatan cahaya dalam hampa (3. 10 m) - Kesimpulan dari Gejala/ Efek Compton;  Energi foton berkurang setelah tumbukan  Panjang gelombang foton bertambah setelah tumbukan  Tumbukan yang terjadi adalah tumbukan lenting sempurna 5. Hipotesa de Broglie - Hipotesa de Broglie menjelaskan tentang cahaya memiliki sifat kembar (dualisme) gelombang, yaitu; partikel (seperti elektron) yang bergerak kemungkinan memiliki sifat gelombang dengan panjang gelombang tertentu. - Sifat kembar gelombang dihubungkan dengan persamaan; h h h h  = = = = p m. v 2.m.Ek 2.m.e.V keterangan; p = momentum (kg.m/s)

[ 80 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

SOAL-SOAL UAN 0 506. Permukaan benda pada suhu 37 C meradiasikan gelombang elektromagnetik. Bila nilai konstanta -3 Wien = 2,898. 10 m.K, maka panjang gelombang maksimum radiasi permukaan adalah…. (UAN 2008) -6 -6 A. 8,898. 10 m D. 10,222. 10 m -6 -6 B. 9,348. 10 m E. 11,121. 10 m -6 C. 9,752. 10 m Pembahasan; o T = 37 C = 310 K -3 C = 2,898. 10 m.K Panjang gelombang maksimum radiasi; maks . T  C

maks 

h. c  I. A. t  n   A. t h . c 66,3 . 6. 10-7  6,63. 10-34 . 3. 108  2. 1020 foton

508. Grafik berikut menginformasikan energi kinetik maksimum elektron yang disebabkan dari logam 1, 2, 3, 4, dan 5 yang disinari cahaya.

Ek

509. Grafik menyatakan hubungan intensitas gelombang (I) terhadap panjang gelombang, pada saat intensitas maksimum (m) dari radiasi suatu benda hitam sempurna. I

C 2,898. 10-3   9,348. 10-6 m T 310

507. Intensitas radiasi yang diterima dinding tungku -2 pemanas ruangan adalah 66,3 W.m . Jika tungku ruangan dianggap benda hitam dan radiasi gelombang elektromagnetik mempunyai panjang gelombang 600 nm, maka jumlah foton yang mengenai dinding persatuan luas persatuan waktu -34 8 -1 adalah …. (h = 6,63. 10 J.s, c = 3. 10 ms ) (UAN 2010) 19 20 A. 2. 10 foton D. 5. 10 foton 20 21 B. 2. 10 foton E. 5. 10 foton 21 C. 2. 10 foton Pembahasan; -2 I = 66,3 W.m -7  = 600 nm = 6. 10 m Jumlah foton yang mengenai dinding persatuan luas persatuan waktu; E  P. t

n.

A. 5 C. 3 E. 1 B. 4 D. 2 Pembahasan; Frekuensi ambang logam terbesar adalah yang paling akhir muncul dari garis sumbu hositontal, yaitu logam 5. Mengindikasikan bahwa diperlukan energi besar untuk memunculkan logam 5.

1 2 3 4 5

0

T1 = 1727 o C T2 = 727 o C

 (x10o A) m1  m2 -3 Jika konstanta Wien = 2,9. 10 m.K, maka panjang gelombang radiasi maksimum pada T1 adalah…. (UAN 2009) A. 5.000 Ǻ C. 14.500 Ǻ E. 25.000 Ǻ B. 10.000 Ǻ D. 20.000 Ǻ

510. Perhaitkan diagram pergeseran Wien berikut ini!

Jika suhu dinaikkan, maka yang terjadi adalah …(UAN 2011) A. Panjang gelombang tetap B. Panjang gelombang bertambah C. Panjang gelombang berkurang D. Frekuensi tetap E. frekuensi berkurang 511. Manakah pernyataan berikut ini yang tidak menggambarkan teori kuantum Planck? (UAN 2008) A. cahaya terdiri atas paket-paket energi B. tidak semua foton merupakan gelombang elektromagnetik c C. energi dalam satu foton adalah E = h (h =  tetapan Planck, c = kecepatan cahaya) D. kecepatan foton sama dengan kecepatan cahaya E. efek fotolistrik menerapkan teori kuantum Planck -31

Frekuensi ambang terbesar logam adalah…. (UAN 2009)

512. Sebuah partikel elektron bermassa 9. 10 kg 6 -1 bergerak dengan laju 3,3. 10 m.s . Jika konstanta

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) -34

[ 81 ]

Planck h = 6,6. 10 J.s, panjang gelombang de Broglie dari elektron adalah ….(UAN 2010) -10 -10 A. 2,20. 10 m D. 6,67. 10 m -10 -10 B. 4,80. 10 m E. 8,20. 10 m -10 C. 5,00. 10 m

Pernyataan yang benar berkaitan dengan efek fotolistrik adalah .... (UN 2013) A. (1), (2), dan (3) D. (1) saja B. (1) dan (2) saja E. (3) saja C. (1) dan (3) saja

513. Pernyataan yang benar tentang efek fotolistrik … (UAN 2012 KODE A57) A. elektron yang keluar dari permukaan logam dipengaruhi oleh medan magnet B. peristiwa efek fotolistrik dapat dijelaskan dengan menggunakan mekanika klasik C. peristiwa efek fotolistrik hanya dapat terjadi pada daerah di sekitar inframerah D. jumlah elektron yang keluar dari permukaan tidak dipengaruhi oleh intensitas cahaya E. jumlah elektron yang keluar dari permukaan logam akan bertambah jika frekuensi cahaya diperbesar

517. Perhatikan pernyataan berikut! (1) Frekuensi cahaya yang menyinari katoda harus lebih besar dari frekuensi ambang (2) Fungsi kerja logam katoda lebih besar dari energi cahaya yang menyinari katoda (3) Panjang gelombang ambang harus lebih besar dari panjang gelombang cahaya yang menyinari katoda (4) Energi kinetik elektron yang terlepas dari katoda harus lebih besar dari energi ambang Agar terjadi foto elektron maka harus memenuhi .... (UN 2014) A. (1) dan (2) D. (2) dan (4) B. (1) dan (3) E. (3) dan (4) C. (2) dan (3)

514. Perhatikan pernyataan berikut: (1) peristiwa efek fotolistrik dapat dijelaskan dengan menganggap cahaya terdiri dari paketpaket energi (2) peristiwa efek fotolistrik dapat membuktikan bahwa cahaya dapat berperilaku sebagai gelombang (3) energi elektron yang keluar dari permukaan logam tergantung pada frekuensi (4) peristiwa efek fotolistrik terjadi pada sekitar daerah inframerah Pernyataan yang benar tentang efek fotolistrik adalah … (UAN 2012 KODE B69) A. (1), dan (2) D. (2) dan (3) B. (1), dan (3) E. (2) dan (4) C. (1) dan (4) 515. Perhatikan pernyataan berikut. (1) efek fotolistrik dapat membuktikan bahwa cahaya bersifat dualisme. (2) efek fotolistrik dapat terjadi pada daerah ultraungu. (3) efek fotolistrik dan efek Compton tidak dapat dijelaskan dengan menganggap cahaya sebagai gelombang. (4) pada efek Compton, berlaku tumbukan tidak lenting sama sekali. Pernyataan yang benar adalah … (UAN 2012 KODE C71) A. (1), (2), dan (4) D. (2) dan (4) B. (1), (2), dan (3) E. (3) dan (4) C. (1) dan (4) 516. Perhatikan pernyataan berikut! (1) Elektron dapat keluar dari logam saat permukaan logam disinari gelombang elektromagnetik tertentu (2) Lepas tidaknya elektron dari logam ditentukan oleh frekuensi cahaya yang datang (3) Fungsi kerja untuk setiap logam selalu sama

518. Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut! (1) terjadi saat logam target di sinari inframerah (2) energi lebih besar dari fungsi kerja logam target (3) frekuensi foton yang mengenai logam di atas frekuensi ambang (4) intensitas cahaya yang digunakan selalu menentukan jumlah elektron yang logam target Pernyataan yang benar terkait efek fotolistrik adalah .... (UN 2015) A. (1), (2), dan (3) D. (2) dan (3) saja B. (1), (2), dan (4) E. (3) dan (4) saja C. (1) dan (3) saja 519. Pernyataan-pernyataan berikut ini berkaitan dengan efek fotolistrik: (1) menggunakan foton dengan panjang gelombang yang lebih pendek dari panjang gelombang ambang (2) menggunakan logam dengan nilai energi ambang kecil (3) penggunakan dengan frekuensi yang lebih besar dapat menyebabkan energi kinetik elektron bertambah besar (4) banyaknya elektron lepas dari permukaan logam bergantung pada frekuensi cahayanya Pernyataan yang benar adalah ..... (UN 2016) A. (1), (2), (3), dan (4) B. (1), (2), dan (3) C. (1) dan (3) saja D. (2) dan (4) saja E. (3) saja 520. Sebuah foton dengan panjang gelombang 0,4 nm menumbuk elektron yang diam. Setelah bertumbukan foton dihamburkan dengan sudut o 120 terhadap arah semula. Panjang gelombang foton setelah bertumbukan adalah …nm (SPMB 2008)

[ 82 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

A. 0,4000 B. 0,4036

C. 0,4136 D. 0,4460

E. 0,7600

521. Sebuah elektron bergerak dari keadaan diam melewati beda potensial 100 V. Panjang gelombang de Broglie dari elektron adalah….nm (SPMB 2008) A. 0,123 C. 12,3 E. 1230 B. 1,23 D. 123 522. Positron dan elektron dapat dihasilkan dari dua foton berenergi hf, dengan h adalah tetapan Planck dan f adalah frekuensi foton. Bila positron dan elektron mempunyai massa yang sama (m) dan c kelajuan ca-haya dalam vakum, maka besarnya energi kinetik to-tal positron dan elektron pada saat proses pemben-tukan mereka adalah ….. (SPMB 2002) 2 A. 2hf C. hf – 2mc E. hf 2 2 B. 2 mc D. mc o 523. Suatu partikel pion (meson  ) dalam keadaan tertentu dapat musnah menghasilkan dua foton identik dengan panjang gelombang . Bila massa partikel pion adalah m, h tetapan Planck, dan c kelajuan ca-haya dalam vakum, maka  dapat dinyatakan dalam bentuk …. (SPMB 2002) A. h/(2mc) C. 2h/(mc) E. h/(mc) 2 B. h/(mc ) D. 1/(2mch) 524. Sebuah atom memiliki tingkat tenaga eksitasi 2 eV, di atas tingkat dasarnya. Sebuah berkas cahaya yang ditembakkan menuju atom tersebut berhasil diserap. Panjang gelombang berkas cahaya adalah….nm (SPMB 2005) A. 540 C. 730 E. 970 B. 620 D. 840 525. Cahaya hijau mempunyai panjang gelombang lebih pendek daripada cahaya merah. Intensitas yang sama dari kedua cahaya itu ditembakkanpada dua logam identik sehingga mampu melepaskan elektron dari permukaan logam tersebut. Pernyataan berikut yang benar adalah …. (SNMPTN 2011) A. sinar hijau melepaskan elektron dalam jumlah yang lebih besar B. sinar merah melepaskan elektron dalam jumlah yang lebih besar C. kedua sinar melepaskan elektron dalam jumlah yang sama D. sinar merah melepaskan elektron dengan kecepatan maksimum yang lebih besar E. kedua sinar melepaskan elektron dengan kecepatan maksimum yang sama 526. Cahaya dengan frekuensi tertentu dijatuhkan pada permukaan suatu logam sehingga foto-elektron -19 dengan energi kinetik maksimum sebesar 1,6 x 10 J terlepas darinya. Bila diketahui konstanta Planck -34 adalah 6,63 x 10 Js dan fungsi kerja logam

-19

tersebut adalah 3,7 x 10 J, maka frekuensi cahaya yang jatuh pada permukaan logam tersebut adalah sekitar …. (SNMPTN 2011) 14 14 A. 0,8 x 10 Hz D. 6,0 x 10 Hz 14 14 B. 2,0 x 10 Hz E. 8,0 x 10 Hz 14 C. 4,0 x 10 Hz 527. Permukaan sebuah lempeng logam natrium disinari dengan seberkas foton berenergi 4,43 eV. Jika fungsi kerja natrium adalah 2,28 eV, maka energi kinetik maksimum elektron yang dihasilkannya adalah …. (SNMPTN 2012) A. 2,15 eV C. 4,56 eV E. 8,86 eV B. 2,28 eV D. 6,71 eV 528. Apabila cahaya ultra ungu menyinari potasium, elektron akan terpancar dari permukaan logam tersebut. Dalam peristiwa ini…. (SPMB 2004) (1) Semua elektron yang terpancar mempunyai ener-gi sama dengan energi partikel cahaya. (2) Energi partikel cahaya sebanding dengan frekuensi cahaya. (3) Peristiwa di atas berlaku untuk semua warna cahaya. (4) Energi kinetik maksimum elektron yang terpancar lebih kecil dari energi partikel cahaya. 529. Jika foton sinar – X bertumbukan dengan elektron bebas yang mula-mula diam maka setelah tumbukan elektron akan bergerak dengan kelajuan dan arah tertentu dan foton akan dihamburkan dengan sudut tertentu. Pernyataan berikut yang benar adalah (SPMB 2006) (1) peristiwa ini disebut hamburan Compton (2) foton tidak dapat menyerapkan seluruh energinya kepada elektron (3) panjang gelombang foton yang dihamburkan lebih besar dibandingkan panjang gelombang foton mula-mula (4) selisih panjang gelombang maksimum adalah 2h dengan h adalah kontanta Planck, m   mc adalah massa diam elektron dan c kelajuan cahaya 530. Saat terjadi efek foto listrik jumlah elektron yang lepas dapat diperbanyak dengan menaikkan intensitas cahaya yang digunakan. SEBAB Semakin tinggi intensitas suatu cahaya yang digunakan pada efek foto listrik semakin besar pula energi kinetik elektron foto yang dihasilkan. (SPMB 2005)

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami konsep dan prinsip kuantum, relativitas, fisika inti dan radioaktivitas dalam kehidupan sehari-hari. INDIKATOR: Menentukan besaran-besaran fisis terkait dengan teori relativitas. MATERI 1. Teori Relativitas Khusus (Postulat Einstein) - Postulat pertama; Hukum fisika bentuknya sama pada semua keracu inersial atau tidak bergantung pengamat (diam/berubah) - Postulat kedua; Kelajuan cahaya dalam ruang hampa tidak bergantung pada kecepatan sumber maupun 8 pengamat, walaupun arah bisa berubah (c = 3. 10 m/s) 2. Penjumlahan Kecepatan akibat Postulat Einstein - Kasus Pertama v  vBA v BO  AO v .v 1  AO 2 BA c - Kasus Kedua v  vBA v BO  AO v .v 1  AO 2 BA c keterangan; vAO = laju roket A relatif terhadap pengamat O vBA = laju roket kecil B relatif terhadap roket A vBO = laju roket kecil B menurut pengamat O - Kasus Ketiga v  vA v BA  B v .v 1 B 2 A c - Kasus Keempat v  vA v BA  B v .v 1 B 2 A c keterangan; vA = laju roket A relatif terhadap pengamat O vB = laju roket B relatif terhadap pengamat O vBA = laju roket B menurut pengamat A 3. Pemuluran Waktu dan Penyusutan Panjang - Pemuluran (Dilasi) Waktu t t  o  selalu berlaku to  t  keterangan; to = selang waktu yang diamati oleh pengamat diam terhadap benda (kejadian). t = selang waktu yang diamati oleh pengamat yang bergerak terhadap benda (kejadian) dengan kelajuan v.

[ 83 ]

- Penyusutan (Kontraksi) Panjang L  L o .  selalu berlaku L o  L keterangan; Lo = panjang yang diamati oleh pengamat diam terhadap benda (kejadian) L = panjang yang diamati oleh pengamat yang bergerak terhadap benda (kejadian) dengan kecepatan v Dimana; 

1

v2 c2

   

  0,8   0,6   0,5 3   0,5

Jika; v = 0,6 c v = 0,8 c v = 0,5 c v = 0,5 3 c

4. Dinamika Relativistik - Massa Relativistik m =

mo 

- Momentum Relativistik p = m. v =

mo . v 

- Energi Relativistik 2

E = m. c

=

mo . c2 Eo   

dan Ek = E – Eo - Hubungan Momentum dan Energi 2 2 2 (E) = (Eo) + (p.c) E

keterangan; p = momentum (kg.m/s) Eo = energi diam (J) E = energi total (J) Ek = Energi kinetik (J)

Eo

p. c

SOAL-SOAL UAN 531. Balok dalam keadaan diam panjangnya 2 meter. Panjang balok menurut pengamat yang bergerak terhadap balok dengan kecepatan 0,8c (c = laju cahaya) adalah…. (UAN 2008) A. 0,7 m C. 1,3 m E. 2,0 m B. 1,2 m D. 1,6 m Pembahasan; Lo = 2 m v = 0,8 c Panjang balok relatif;

L  Lo .



karena v  0,8 c maka   0,6

 2. 0,6  1,2 m 532. Seorang pengamat di stasiun ruang angkasa mengamati adanya dua pesawat antariksa A dan B yang datang menuju stasiun tersebut dari arah

[ 84 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

3 c (c 4 adalah cepat rambat cahaya). Kelajuan pesawat A menurut pilot pesawat B adalah …(UAN 2011) 3 9 24 A. c C. c E. c 2 16 25 8 4 B. c D. c 9 3

yang berlawanan dengan kelajuan vA = vB =

533. Sebuah jembatan panjangnya 200 meter. Jika diamati oleh seorang pengamat di dalam pesawat yang bergerak dengan kecepatan 0,6 c (c = kecepatan cahaya) sejajar dengan jembatan, maka panjang jembatan yang teramati adalah … (UAN 2012 KODE A57) A. 233 m C. 180 m E. 120 m B. 200 m D. 160 m 534. Balok dalam keadaan diam panjangnya 2 meter. Panjang balok menurut pengamat yang bergerak terhadap balok dengan kecepatan 0,8 c (c laju cahaya) adalah … (UAN 2012 KODE B69) A. 0,7 m C. 1,3 m E. 2,0 m B. 1,2 m D. 1,6 m 535. Sebuah pesawat antariksa ketika diam di bumi mempunyai panjang 50 m. Pesawat tersebut bergerak dengan kecepatan 0,6 c (c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa). Menurut orang di bumi, panjang pesawat tersebut selama bergerak adalah … (UAN 2012 KODE D32) A. 30 m C. 100 m E. 200 m B. 40 m D. 160 m 536. Bila c = kecepatan cahaya, maka kecepatan yang diperlukan oleh suatu benda supaya massanya bertambah 25% adalah .... (UN 2013) A. 0,2 c C. 0,5 c E. 0,8 c B. 0,3 c D. 0,6 c 537. Sebuah benda mempunyai panjang diam Lo. Jika bergerak dengan kecepatan v yang besarnya mendekati kecepatan cahaya, panjangnya menjadi 0,6Lo. Besar kecepatan benda tersebut adalah .... (c = kecepatan cahaya) (UN 2014) 5 3 1 2c A. c C. c E. 6 5 2 4 1 3c B. c D. 5 2 538. Massa seorang astronot di bumi 70 kg. Jika astronot tersebut berada dalam roket yang sedang bergerak 1 3 c, maka massa astronot dengan kecepatan 2 menurut pengamat di bumi adalah .... (c = kecepatan cahaya) (UN 2015) A. 70 kg C. 130 kg E. 140 kg B. 100 kg D. 135 kg

539. Jarak bumi ke sebuah planet adalah 100 tahun cahaya. Jika ada alien dari planet tersebut bergerak menuju dengan kecepatan 0,8c (c adalah kecepatan cahaya), maka menurut alien, jarak yang ditempuh untuk sampai ke bumi adalah … tahun cahaya. (SNMPTN 2012) A. 40 C. 80 E. 120 B. 60 D. 100 540. Netron mempunyai waktu hidup 12 menit ketika diam di laboratorium. Waktu hidup netron ketika ia bergerak dengan kecepatan 0,8 c adalah …. (SNMPTN 2012) A. 9 menit C. 15 menit E. 20 menit B. 12 menit D. 18 menit 541. Sebuah pesawat supercepat bergerak terhadap bumi dengan laju v = 0,6c. Di dalam pesawat, pulsa cahaya dipancarkan dari sumber S ke cermin C dan dipantulkan kembali ke S. Peristiwa ini diamati oleh A yang berada di pesawat dan B yang berada di bumi. Menurut kerangka A, waktu yang diperlukan pulsa cahaya untuk bergerak bolak-balik -8 S-C-S adalah 2  10 s v s c A pernyataan di bawah ini yang benar adalah …. (SPMB 2007) B (1) menurut A jarak S ke C 3 m (2) menurut B jarak S ke C 2,4 m (3) menurut B waktu yang diperlukan pulsa cahaya -8 untuk bergerak bolak-balik SCS adalah 2,5  10 s (4) Menurut B kelajuan pulsa cahaya pada saat 8 bergerak dari C ke S adalah 1,2  10 s

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) STANDAR KOMPETENSI LULUSAN: Memahami konsep dan prinsip kuantum, relativitas, fisika inti dan radioaktivitas dalam kehidupan sehari-hari. INDIKATOR: 1. Menentukan besaran-besaran fisis pada reaksi inti atom. 2. Menjelaskan pemanfaatan zat radioaktif dalam berbagai aspek kehidupan. MATERI 1. Inti Atom (Nuklir) Atom suatu unsur dapat disimbolkan dengan; A Z

X atau

Z

XA

keterangan; Z = nomor atom (jumlah proton atau elektron) A = nomor massa (jumlah proton + netron) 2. Defek Massa - Massa inti nilainya tidak sama dengan jumlahan massa masing-masing penyusun inti, artinya ada selisih massa yang biasa dikenal dengan istilah defek massa. - Besarnya defek massa ditentukan dengan persamaan; m  Z.mp  (A  Z).mn  mint i  keterangan; m = defek massa mp = massa proton mn = massa neutron minti = massa inti Z = jumlah proton A–Z = jumlah neutron 3. Energi Ikat Inti (Nuklir ) - Energi nuklir merupakan energi yang digunakan untuk mengikat nukleon-nukleon menjadi inti atau energi yang harus kita pasok untuk memisahkan atom menjadi komponen-komponennya. - Besarnya energi ikat inti bisa ditentukan dengan persamaan; E  m. c2  m.(931,5 MeV) dengan c adalah laju rambat cahaya. 4. Partikel Penembak/Penyerta/Hasil dalam Reaksi Nuklir atau Radiasi Sinar Alfa/inti Helium = 42  = 42 He Sinar Beta/ Elektron Positron

= -10  = =

0 +1

e

1 1

Proton

= p

Neutron

= 01 n 2 1

Deuteron

= H

Triteron

= 31H

Sinar Gama

= 00 

Neutrino

= 00 

Anti-neutrino

= 0

0

0 -1

e

[ 85 ]

5. Radioaktifitas dan Peluruhan - Proses Peluruhan t

 1 T Nt = N0 .   2 - Konstanta Peluruhan 0,693 T=  keterangan; N0 = jumlah inti mula-mula Nt = jumlah inti yang belum meluruh (sisa) t = waktu meluruh T = waktu paruh (waktu inti menjadi separuh) λ = konstanta peluruhan

6. Pemanfaatan Radiosotop - Bidang Industri  Untuk memeriksa material (teknik radiografi); Co – 60 atau Ir – 192  Mengukur tebal lapisan logam. 90  Sinar beta dari Sr untuk industri kertas. - Bidang Kedokteran  Mendiagnosis suatu penyakit; Ir – 192  Membunuh sel kanker/mencegah pertumbuhan sel kanker; Co – 60  Mempelajari cara kerja kelenjar tiroid/gondok; I – 131  Pengobatan trombosis (penyempitan pembuluh darah); Na – 24  Mendeteksi ketidaknormalan tentang diabetes dan anemia; C – 14 - Bidang Biologi  Mendeteksi keadaan limpa; Cr – 51  Mendeteksi keadaan getah bening; Ga – 67  Mendeteksi keadaan pankreas; Se – 75  Mendeteksi keadaan tulang dan paru-paru; Tc – 99  Meneliti khasiat tanaman obat tradisional; C – 14 - Bidang Antropologi  Mengukur umur suatu fosil; C – 14  Mengukur umur batuan; U – 238 - Bidang Hidrologi  Untuk menentukan jumlah kandungan air dalam tanah.  Untuk mengukur kecepatan aliran atau debit aliran.  Isotop silikon untuk mendeteksi kebocoran pipa penyalur yang terbenam dalam tanah.  Untuk mengukur tinggi permukaan cairan dalam suatu wadah tertutup. SOAL-SOAL UAN 542. Perhatikan persamaan reaksi fusi berikut ini: 1 1 2 0 1H  1H  1H  1 e  E Jika massa atom 0 1

1 1

H = 1,009 sma,

2 1

H = 2,014 sma,

e = 0,006 sma dan 1 sma setara dengan energi 931 MeV, maka energi yang dihasilkan dari reaksi ini adalah…. (UAN 2009)

[ 86 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

A. 1,862 MeV D. 2,289 MeV B. 1,892 MeV E. 2,298 MeV C. 1,982 MeV Pembahasan; Defek massanya; m  massa total hasil  massa total reaksi





 massa 21 H  massa 01 e    2. massa 11 H   2,014  0,006    2. 1,009   0,002 Energi yang dihasilkan dari reaksi; E  m. 931 MeV  0,002. 931 MeV  1,862 MeV

t T

t

t

 0,5   1  6000     2  2 2

t

t  2 6000

 t  12000 tahun

544. Jika Nitrogen ditembak dengan partikel alfa, maka dihasilkan sebuah inti Oksigen dan sebuah proton seperti terlihat pada reaksi inti berikut ini: 4 14 17 1 2H  7N  8 O  1H Diketahu massa inti: 4 14 2 H  4,00260 sma 7 N  14,00307 sma 17 8

O  16,99913 sma

1 1

Massa 1 H1 = 1,078 sma

:

Massa 1 d1 = 2,01410 sma

 1  6000 0,5  2.   2

 1   1  6000     2 2

546. Inti atom yang terbentuk memenuhi reaksi fusi berikut ini : 1 1 2 0 1H  1 H  1 d  1 e  E Diketahui

543. Massa unsur radioaktif suatu fosil ketika ditemukan adalah 0,5 gram. Diperkirakan massa unsur radioaktif yang dikandung mula-mula adalah 2 gram. Jika waktu paruh unsur radioaktif tersebut 6000 rahun maka umur fosil tersebut adalah.… (UAN 2008) A. 18000 tahun C. 9000 tahun E.2000 tahun B. 12000 tahun D. 6000 tahun Pembahasan; Nt = 0,5 gram No = 2 gram T = 6000 tahun Umur fosil adalah; 1 Nt  N0 .   2

545. Massa inti atom 40 20 Ca adalah 40,078 sma. Jika massa proton = 1,0078 sma dan neutron = 1,0087 40 sma, defek massa pembentukan 20 Ca adalah.…(UAN 2010) A. 0,165 sma C. 0,262 sma E. 0,330 sma B. 0,252 sma D. 0,320 sma

H  1,00783 sma Jika 1 sma setara dengan energi 931 MeV, maka pada reaksi di atas.… (UAN 2008) A. dihasilkan energi 1,20099 MeV B. diperlukan energi 1,20099 MeV C. dihasilkan energi 1,10000 MeV D. diperlukan energi 1,10000 MeV E. diperlukan energi 1,00783 MeV

Massa 01 e = 0,00055 sma 1 sma = 931 MeV Nilai E (energi yang dihasilkan) pada reaksi fusi tersebut adalah …(UAN 2011) A. 0,44 MeV C. 0,98 MeV E. 1,47 MeV B. 0,88 MeV D. 1,02 MeV 9

547. Massa inti 4Be = 9,0121 sma, massa proton = 1,0078 sma dan massa neutron 1,0086 sma. Bila 1 9 sma setara dengan energi ikat atom 4Be adalah … (UAN 2012 KODE A57) A. 51,39 MeV C. 62,10 MeV E.90,74 MeV B. 57,82 MeV D. 90,12 MeV 548. Massa inti nitrogen 14 N 7 adalah 14 sma. Massa proton = 1,0078 sma, massa neutron = 1,0086 sma dan 1 sma setara dengan 931 MeV, maka besarnya energi ikat inti 14 N 7 adalah … (UAN 2012 KODE B69) A. 35,6 MeV D. 213,8 MeV B. 53,5 MeV E. 320,7 MeV C. 106,9 MeV 549. Sebuah inti atom uranium 238 U 92 = 238,0508, massa proton (mp) = 1,0078 sma, massa neutron (mn) = 1,0086 sma. (1 sma = 931 MeV) maka besar energi ikat atom uranium 238 U 92 adalah … (UAN 2012 KODE C71) A. 9271,76 MeV D. 1922,24 MeV B. 2830,50 MeV E. 1789,75 MeV C. 2399,73 MeV 550. Inti atom yang terbentuk memenuhi reaksi fusi berikut ini: 1 1 2 0 1H + 1H  1d + -1e + E Diketahui; 1 0 Massa 1H = 1,0078 sma Massa -1e = 0,00055 sma 2 Massa 1d = 2,0141 sma 1 sma = 931 MeV Nilai E (energi yang dihasilkan) pada reaksi fusi tersebut adalah … (UAN 2012 KODE D32) A. 0,44 MeV D. 1,02 MeV B. 0,88 MeV E. 1,47 MeV C. 0,98 MeV

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) 551. Radiosotop Carbon-14 bermanfaat untuk…. (UAN 2009) A. pengobatan kanker B. mendekteksi kebocoran pipa C. menentukan umur batuan atau fosil D. mekanisme reaksi fotosintesis E. uji mutu kerusakan bahan industri 552. Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut! (1) Sinar gamma digunakan untuk membunuh sel kanker. (2) Sinar gamma digunakan untuk mensterilkan alat-alat kedokteran (3) Sinar alfa digunakan untuk mendeteksi adanya kebocoran suatu pipa. (4) Sinar beta digunakan untuk mendeteksi kebocoran suaut pipa. Pernyataan yang merupakan manfaat sinar radioaktif yang dihasilkan radioisotop adalah .… (UAN 2010) A. (1), (2) dan (3) D. (1), (2), dan (4) B. (1) dan (3) saja E. (1) dan (4) saja C. (2) dan (4) saja

[ 87 ]

556. Perhatikan pernyataan berikut! (1) perunut fungsi kelenjar tiroid (2) menentukan umur fosil (3) mengawetkan bahan makanan (4) memotret organ tubuh Pernyataan yang merupakan manfaat radioisotop dalam kehidupan sehari-hari adalah … (UAN 2012 KODE C71) A. (1) dan (2) D. (1), (2), dan (4) B. (3) dan (4) E. (2), (3), dan (4) C. (1), (2), dan (3) 557. Manfaat radioisotop dalam kehidupan antara lain: (1) sebagai perunut kebocoran pipa (2) sebagai pengganti alat bedah (3) pengawet bahan makanan (4) memanaskan makanan dengan cepat pernyataan yang benar adalah … (UAN 2012 KODE E45) A. (1), (2), dan (3) D. (1) dan (3) B. (1), (2), dan (4) E. (2) dan (4) C. (2), (3), dan (4) 558. Perhatikan reaksi fusi berikut!

553. Pemanfaatan radioisotope antara lain sebagai berikut: (1) Mengukur knadungan air tanah (2) Memeriksa material tanpa merusak (3) Mengukur endapan lumpur di pelabuhan (4) Mengukur tebal lapisan logam Yang merupakan pemanfaatan di bidang industri adalah …(UAN 2011) A. (1), (2), (3) dan (4) D. (2) dan (4) saja B. (1), (2), dan (3) E. (3) dan (4) saja C. (1) dan (3) saja 554. Pemanfaatan radioisotop dalam kehidupan antara lain: (1) sebagai perunut kebocoran pipa (2) mendeteksi kelainan dalam jaringan tubuh (3) menentukan umur fosil (4) memotong baja dengan akurat Pernyataan yang benar adalah … (UAN 2012 KODE A57) A. (1), (2), (3), dan (4) D. (1), (3), dan (4) B. (1), (2), dan (3) E. (2), (3), dan (4) C. (1), (2), dan (4)

1

1

d2  01 e  E 1

Diketahui: massa 1 H = 1,0078 sma 2

massa 1 d = 2,01410 sma 0

massa 1 e = 0,00055 sma 1 sma = 931 MeV Nilai E (energi yang dihasilkan) pada reaksi fusi tersebut adalah .... (UN 2013) A. 0,44 MeV D. 1,2 MeV B. 0,88 MeV E. 1,47 MeV C. 0,98 MeV 559. Radiasi dari radio isotop Co-60 dimanfaatkan untuk .... (UN 2013) A. penghancuran batu ginjal B. detektor asap C. menentukan umur fosil D. terapi pada kelenjar gondok E. membunuh sel kanker 560. Inti atom yang terbentuk memenuhi reaksi fusi berikut ini! 1

555. Pernyataan-pernyataan berikut: (1) terapi radiasi (2) mengukur kandungan air tanah (3) sebagai perunut (4) menentukan umur fosil Yang merupakan pemanfaatan radioisotop di bidang kesehatan adalah … (UAN 2012 KODE B69) A. (1), (2), (3), dan (4) D. (2) dan (4) B. (1), (2), dan (3) E. (4) saja C. (1) dan (3)

H1 1 H1 

H2 1 H3 

He4 0 n1  E

2

2

Diketahui: massa 1 H = 2,0141 sma 3

massa 1 H = 3,0160 sma 4

massa 2 He = 4,0026 sma 1

massa 0 n = 1,0086 sma 1 sma = 931 MeV Nilai E (energi yang dibebaskan) pada reaksi fusi di atas adalah .... (UN 2014) A. 0,02 MeV D. 5,03 MeV B. 0,04 MeV E. 17,60 MeV C. 5,01 MeV

[ 88 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

561. Radiosotop Iodium – 131 dapat digunakan untuk .... (UN 2014) A. Membunuh sel kanker B. Mengobati kelenjar gondok C. Mendeteksi penyakit paru-paru D. Melihat gangguan peredaran darah E. Menentukan usia fosil 562. Dari reaksi inti di bawah ini, 235 92 U  n

85  148 92 La 35 Br  3x maka x adalah ..... (UN 2015) A. neutron D. triton B. proton E. partikel alfa C. detron

567. Seorang ahli purbakala mendapatkan bahwa fosil kayu yang ditemukannya mengandung karbon radioaktif kira-kira tinggal 1/8 dari asalnya. Bila waktu paruh karbon radioaktif adalah 5600 tahun, berapa kira-kira umur fosil tersebut …… (dalam tahun) (SPMB 2003) A. 1400 C. 11200 E. 22400 B. 2800 D. 16800

563. Radiosotop dimanfaatkan antara lain untuk; (1) Menentukan usia fosil (2) Terapi penyakit asma (3) Mmebunuh sel kanker (4) Mengukur curah hujan Pernyataan yang benar adalah .... (UN 2015) A. (3) dan (4) D. (1) dan (3) B. (2) dan (4) E. (1) dan (2) C. (2) dan (3)

568. Setelah 72 hari, iodin -131 yang memiliki waktu paruh 8 hari tinggal memiliki massa 10 gram. Massa awal unsur tersebut adalah .... gram (SPMB 2006) A. 80 C. 2160 E. 8260 B. 720 D. 5120

564. Perhatikan reaksi inti berikut!

22 He2 

He4  21 H1

2

Diketahui: massa 1 H1 = 1,008 sma massa 2 He3 = 3,017 sma massa 2 He4 = 4,003 sma (1 sma setara dengan energi 931 MeV), maka energi yang dilepas pada reaksi tersebut adalah .... (UN 2016) A. 2794,860 MeV D. 13,965 MeV B. 952,413 MeV E. 11,761 MeV C. 95,655 MeV 565. Perhatikan grafik peluruhan suatu bahan radioaktif berikut!

A(curie)

2000 1000 0

2

566. Sebuah benda yang berkecepatan 0,6c memiliki -3 2 energi total (1,5  10 gram)c . Jika energi c adalah kecepatan cahaya, maka saat benda tersebut berkecepatan 0,8c, energi totalnya menjadi…. (SPMB 2002) -3 2 -3 2 A. (2  10 gram)c D. (1,3  10 gram)c -3 2 -3 2 B. (1,5  10 gram)c E. (9  10 gram)c -3 2 C. (1,2  10 gram)c

569. Suatu zat dengan bilangan atom 84 meluruh secara radioaktif menjadi atom lain dengan bilangan atom 83. Radiasi yang menyertai proses ini adalah …. (SPMB 2003) A. hanya partikel alpha B. hanya partikel beta C. partikel beta dan sinar gamma D. partikel alpha dan sinar gamma E. partikel alpha, partikel beta, dan sinar gamma 570. Isotop polonium 210 tidak mantap sehingga 84 Po memancarkan partikel alfa dengan energi kinetik sebesar 5,3 MeV. Jika massa atom 210 adalah 84 Po 209,9829 u, massa partikel alfa adalah 4,0026 u dan massa 1 u setara dengan energi 931 MeV, maka massa atom 206 yang terbentuk sebesar …. 82 Pb (SNMPTN 2008) A. 205,9845 u D. 205,9746 u B. 205,9812 u E. 205,9713 u C. 205,9779 u

T(tahun)

Aktifitas zat tinggal 125 curie setelah waktu .... (UN 2016) A. 2 tahun B. 4 tahun C. 6 tahun D. 8 tahun E. 10 tahun

571. Ba137 melepaskan foton sinar gamma 0,66 Mev dalam transisi internalnya. Energi kinetik pentalan atom tersebut sekitar …..eV (SPMB 2004) A. 0,6 C. 2,6 E. 4,8 B. 1,7 D. 3,3

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) PREDIKSI UN 2018 TIPE 1 1.

A.

B.

B.

v

10 t

7

8 D.

0 C.

v

t C.

5

v

t

Pengukuran kedalaman suatu botol dengan jangka sorong hasilnya dilaporkan sebesar (7,490  0,005) cm. Gambar penunjukan alat yang tepat untuk laporan pengukuran di atas adalah .... A. 7 8

0

[ 89 ]

5

v

10

7

t E.

8

v

t

0 D.

4.

Dua orang kembar bernama Falah dan Faleh berada berjauhan di tempat yang berbeda. Akibat rotasi bumi pada porosnya, Falah yang singgah di Mekah dan Faleh di Indonesia akan memiliki kesamaan dalam hal .... A. massanya B. beratnya C. kecepatan liniernya D. kecepatan sudutnya E. percepatan liniernya

5.

Dua buah balok A dan B masing-masing bermassa 3 kg dan 5 kg diletakkan pada lantai dengan seusunan sebagai berikut;

8

5

10

7

8

0 2.

10

7

0 E.

5

5

10

Dua buah gaya bekerja pada sebuah titik massa seperti ditunjukkan pada gambar berikut:

A B Besar gaya normal yang dialami oleh balok B jika 2 percepatan gravitasi adalah 10 m/s adalah .... A. 5 N D. 50 N B. 8 N E. 80 N C. 30 N Jika 1 kotak mewakili 1 N, maka resultan kedua gaya tersebut adalah ... A. 13 N D. 8,5 N B. 12 N E. 8 N C. 9 N 3.

Perubahan kecepatan horisontal pada benda yang o dilempar ke atas dengan sudut elevasi  terhadap bidang horisontal selama bergerak ditunjukkan pada grafik:

6.

Sebuah sepeda motor massanya 200 kg melaju dengan kecepatan awal 20 m/s, tiba-tiba di rem sehingga berhenti setelah menempuh jarak 10 m sejak pengereman di lakukan. Besar gaya pengereman yang diberikan adalah .... A. 400 N D. 4000 N B. 1000 N E. 10.000 N C. 2000 N

7.

Dua buah balok A dan B bermassa 4 kg dan 2 kg digantung pada sebuah tongkat yang panjangnya 1 m dengan posisi seperti gambar berikut;

[ 90 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

Perbandingan momen gaya yang dilakukan oleh balok A dan balok B terhadap titik poros O yang berada di tengah-tengah tongkat adalah .... A. 1 : 1 D. 1 : 6 B. 2 : 1 E. 6 : 1 C. 1 : 2 8.

Gambar berikut menunjukkan dua buah silinder pejal identik dilepas dari puncak bidang miring dengan ketinggian yang sama. A B

h

h

vB vA Silinder A meluncur tanpa gesekan sedangkan silinder B menggelinding. Perbandingan kuadrat kecepatan linier silinder A dan silinder B ketika sampai di ujung bawah bidang miring adalah ... A. 2 : 3 D. 2 : 1 B. 3 : 2 E. 3 : 1 C. 1 : 2 9.

Gaya sebesar F digunakan untuk menarik balok yang massanya 2 kg yang berada pada ujung bawah bidang miring licin yang tingginya 2 m seperti ditunjukkan pada gambar berikut :

2m

F

Besar usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut hingga balok sampai di puncak bidang miring adalah 2 ... ( diketahui g = 10 m/s ) A. 40 N D. 200 N B. 50 N E. 400 N C. 100 N 10. Sebuah pegas dengan nilai konstanta k di tarik dengan dengan gaya F akan bertambah panjang sebesar x, kemudian pegas dipotong menjadi dua bagian yang sama, dan salah satu potongan di tarik dengan gaya sebesar F, maka pertambahan panjang potongan pegas tersebut adalah.... A. 0,125x D. x B. 0,25x E. 2x C. 0,5x 11. Sebuah balok dengan massa 5 kg meluncur dengan kecepatan 4 m/s tanpa gesekan pada bidang datar kemudian menumbuk pegas yang memiliki konstanta 2000 N/m seperti gambar berikut;

Besar perubahan panjang pegas adalah .... A. 1 cm D. 20 cm B. 5 cm E. 40 cm C. 10 cm 12. Grafik berikut menunjukkan perubahan besar gaya selama 0,2 detik saat menyentuh balok bermassa 2 kg yang sedang bergerak dengan kecepatan 10 m/s searah gerak balok; F(N)

40 t(s) 0 0,2 Besar kecepatan balok sesaat gaya tidak menyentuh balok adalah .... A. 8 m/s D. 100 m/s B. 12 m/s E. 200 m/s C. 80 m/s 3

13. Sebuah balok dengan massa jenis 0,8 g/cm dicelupkan ke dalam air. Pada saat balok dalam keadaan diam, perbandingan volume di atas permukaan dan di bawah permukaan adalah .... 3 (massa jenis air 1 g/m ) A. 1 : 2 D. 4 : 1 B. 5 : 4 E. 1 : 4 C. 4 : 1 14. Air dialirkan melalui pipa yang memiliki dua penampang berbeda d1 dan d2 seperti gambar berikut:

d1  2 cm

d2  6 cm

Perbandingan massa air yang mengalir melalui penampang d1 dan d2 dalam selang waktu yang sama adalah .... A. 1 : 6 D. 1 : 1 B. 3 : 1 E. 6 : 1 C. 1 : 3 o

15. Es yang bersuhu 0 C bermassa a dicampur dengan o air bermassa b yang bersuhu 80 C pada akhir o kesetimbangan termal, suhu akhir diperoleh 20 C. perbandingan massa a dan b adalah .... (kalor lebur o es 80 kal/g dan kalor jenis air 1 kal/g C ) A. 3 : 2 D. 5 : 3 B. 2 : 3 E. 2 : 5 C. 3 : 5 16. Perubahan tekanan suatu gas ideal terhadap volumenya dalam ruang tertutup dinyatakan dengan grafik berikut;

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11)

4

P(105 Pa) A

2

B

V(liter) 0 1 3 Besar usaha yag dilakukan gas tersebut dari titik A ke titik B adalah .... A. 120 J D. 300 J B. 150 J E. 600 J C. 200 J

17. Sebuah gas dalam ruang tertutup mengalami proses adiabatik. Besar kalor yang diserap (Q) oleh sistem gas dalam ruang tertutup adalah .... (W = perubahan usaha, U = perubahan tenaga dalam) A. Q = W D. Q = U B. Q = -W E. Q = -U C. Q = 0 18. Pada mesin Carnot, penyerapan kalor berlangsung pada saat sistem sedang mengalami proses .... A. kompresi isotermal B. ekspansi isotermal C. ekspansi adiabatik D. kompresi adiabatik E. Ekspansi isokhorik 19. Perhatikan gambar gelombang berjalan berikut:

20 cm

A

B

Jarak titik A ke B dtempuh dalam waktu 1,5 detik. Cepat rambat gelombang tersebut adalah .... A. 0,2 m/s D. 0,6 m/s B. 0,3 m/s E. 0,8 m/s C. 0,4 m/s 20. Sebuah kawat yang panjangnya 90 cm ujungujungnya dijepit membentuk gelombang stasioner. Jika pada kawat terbentuk lima buah perut, maka panjang gelombang yang terjadi adalah .... A. 60 cm D. 36 cm B. 54 cm E. 30 cm C. 48 cm 21. Jenis gelombang elektromagnetik yang biasa digunakan untuk memeriksa barang di dalam tas di bandara adalah .... A. sinar gamma B. sinar inframerah C. sinar ultra ungu D. gelombang mikro E. sinar x

[ 91 ]

22. Dua buah lensa cembung masing-masing memiliki jarak fokus 2 cm dan 100 cm digunakan untuk membuat teropong dengan pengamatan tak berakomodasi. Perbesaran dan panjang teropong yang dibuat adalah .... A. 50 kali dan 102 cm B. 50 kali dan 98 cm C. 100 kali dan 50 cm D. 200 kali dan 102 cm E. 200 kali dan 98 cm 23. Young melakukan percobaan interferensi dengan celah ganda untuk menentukan panjang gelombang cahaya dari sebuah sumber cahaya. Percobaan dilakukan dua kali dengan jarak antar celah yang berbeda. Percobaan pertama dengan lebar celah d dan percobaan kedua dengan lebar celah ½ d. Jika pada kedua percobaan diperoleh hasil panjang gelombang sumber adalah 1 dan 2, maka perbandingan 1 dan 2 adalah ..... A. 4 : 1 D. 1 : 1 B. 2 : 1 E. 1 : 3 C. 1 : 2 24. Sebuah kisi difraksi dengan tetapan kisi 10000 garis/cm digunakan untuk menentukan panjang gelombang cahaya. Jika jarak layar dari kisi adalah 1 meter dan jarak garis terang ke satu dari terang pusat adalah 60 cm, maka panjang gelombang yang digunakan adalah .... A. 300 nm D. 860 nm B. 600 nm E. 900 nm C. 750 nm 25. Seorang mengendarai sepeda motor dengan kecepatan 40 m/s sambil membunyikan sirine dengan frekuensi yang tetap melewati seorang pengamat yang sedang berdiri di tepi jalan. Jika kelajuan rambat bunyi di udara 340 m/s, maka perbandingan frekuensi sirine yang didengar oleh pengamat sebelum sepeda motor melewatinya dan setelah melewatinya adalah .... A. 12 : 13 D. 15 : 19 B. 13 : 12 E. 12 : 17 C. 19 : 15 26. Sebuah mesin jahit mengeluarkan suara dengan taraf intensitas 50 dB ketika didengar pada jarak 3 m. banyak mesin jahit yang disiapkan agar taraf intesitasnya tetap 50 dB ketika pendengar berada pada jarak 30 m adalah .... A. 30 buah D. 90 buah B. 40 buah E. 100 buah C. 50 buah 27. Dua buah titik berada disekitar benda bermuatan listrik. Titik A berada pada jarak x dan titik B berada pada jarak 2x. Perbandingan kuat medan yang berada pada titik A dan B adalah ....

[ 92 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

A. 1 : 1 B. 1 : 4 C. 4 : 1

D. 2 : 1 E. 1 : 2

28. Dua buah benda bermuatan listrik masing-masing q1 dan q2 dipisahkan pada jarak r satu dengan yang lain. Kedua benda mengalami gaya coulomb sebesar F. jika kemudian masing-masing muatan listrik benda diperbesar menjadi dua kali semula dan jarak kedua benda di dekatkan menjadi setengah kali semula, maka besar gaya coulombnya sekarang menjadi .... A. 32 F D. 0,5 F B. 16 F E. 0,25 F C. 4 F 29. Gambar berikut menunjukkan dua keping logam sejajar yang dimuati oleh baterai 12 volt. A B 0,5 cm

12 V  Kedua keping berada dalam ruang vakum. Besar dan arah kuat medan listrik di antara kedua keping tersebut adalah .... A. 6000 V/m ke kanan B. 6000 V/m ke kiri C. 2400 V/m ke kanan D. 2400 V/m ke kiri E. 1200 V/m ke kanan 30. Sebuah kapasitor dengan nilai kapasitas 100 F dihubungkan pada sumber tegangan 12 volt. Tenaga potensial dalam kapasitor adalah .... -3 -6 A. 7,2. 10 joule D. 7,2. 10 joule -4 -7 B. 7,2. 10 joule E. 7,2. 10 joule -5 C. 7,2. 10 joule 31. Perhatikan rangkain seri berikut:

R I  0,1 A

12 V; 0,1 

10  5 V; 0,1  Besar hambatan R adalah .... A. 59,8 ohm D. 29,8 ohm B. 49,8 ohm E. 19,8 ohm C. 39,8 ohm 32. Dua buah kawat lurus panjang P dan Q masingmasing dialiri arus IP = 1 A dan IQ = 3 A diletakkan sejajar pada jarak 25 cm satu sama lain seperti gambar:

IP

IQ

30 cm

Letak titik yang kuat medan magnetnya nol adalah.... A. 10 cm di sebelah kiri kawat P B. 10 cm di sebelah kanan kawat P C. 7,5 cm di sebelah kanan kawat P D. 7,5 cm di sebelah kiri kawat Q E. 7,5 cm di sebelah kanan kawat Q 33. Sebuah proton ditembakkan masuk ke dalam magnet seperti gambar. Ketika proton memasuki medan magnet maka proton akan .... U

S

A. dibelokkan keluar bidang gambar B. dibelokkan masuk bidang gambar C. dibelokkan mendekati kutub utara magnet D. dibelokkan mendekati kutub selatan E. merambat lurus 34. GGL induksi akibat perubahan orientasi bidang kumparan adalah prinsip kerja pada alat .... A. kapasitor D. transformator B. radiator E. generator C. induktor 35. Perhatikan rangkaian RLC berikut:  100 

 100 H

 1 /  2 F

Frekuensi resonansi yang terjadi pada rangkaian tersebut adalah .... A. 400 Hz D. 60 Hz B. 200 Hz E. 50 Hz C. 100 Hz 36. “Sebagian besar atom adalah ruang kosong”, merupakan pernyataan teori model atom .... A. Bohr D. Rutherford B. Thomson E. Compton C. Dalton 37. Pada peristiwa efek fotolistrik, jika intensitas cahaya yang mengenai permukaan logam ditingkatkan menjadi dua kali semula, maka besar tenaga kinetik maksimum elektron foto adalah .... semula. A. tetap D. 2 kali B. 0,25 kali E. 4 kali C. 0,5 kali 38. Dua buah pesawat antariksa bergerak saling mendekat dengan kelajuan yang sama 0,6c (c = kelajuan cahaya). Kecepatan relativ pesawat kedua terhadap pesawat pertama adalah ....

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) A. 0,70c B. 0,72c C. 0,88c

D. 0,92c E. 1,20c

PREDIKSI UN 2018 TIPE 2 41. Perhatikan gambar pengukuran panjang balok di bawah ini!

39. Perhatikan reaksi fusi berikut! 1 1  X  positron 1 H 1 H unsur X pada reaksi di atas adalah .... A. neutron D. deuteron B. elektron E. sinar gamma C. proton 40. Untuk sterilisasi alat-alat kedokteran digunakan radiasi .... A. cobalt-60 D. sinar katoda B. sinar beta E. posfor-32 C. sinar alpa

[ 93 ]

4

5

0 dapat

5

10

Hasil pengukuran yang diperoleh adalah .... A. 40,0 mm D. 41,9 mm B. 40,4 mm E. 51,9 mm C. 40,9 mm 42. Perhatikan gambar berikut! y

s1 s2 60O

30O

x

Jika s1 = 6 cm dan s2 = 8 cm, maka besar resultan kedua vektor adalah .... A. 2 cm D. 14 cm B. 7 cm E. 48 cm C. 10 cm 43. Grafik berikut merupakan hubungan antara kecepatan (v) dan waktu (t) dari sebuah mobil yang melakukan GLBB. v(m / s) 8 4 2

5

11

t(s)

Jarak yang ditempuh mobil adalah .... A. 25 m D. 52 m B. 36 m E. 61 m C. 45 m 44. Sebuah benda bermassa m diikatkan di ujung suatu tali, lalu diayunkan di bidang vertikal. Jika percepatan gravitasi g, agar benda dapat melakukan gerak melingkar penuh maka di titik terendah gaya sentripetal minimumnya adalah .... A. 5 mg D. 2 mg B. 4 mg E. mg C. 3 mg

[ 94 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

45. Sebuah roda berputar dengan kecepatan 300 rpm. Kelajuan linier dari suatu titik yang berjarak 1 meter dari pusat roda adalah .... A. 5 m/s D. 10 m/s B. 5 m/s E. 15 m/s C. 10 m/s 46. Benda A bermassa 8 kg terletak pada bidang mendatar dihubungkan dengan benda B bermassa 2 kg melalui sebuah katrol. Benda B turun dengan kecepatan tidak tetap.

A

T T

50. Batang logam yang panjangnya 1 m dengan luas 2 penampang 2,5 m digunakan untuk menahan beban 2 25 kg. bila percepatan gravitasi 10 m/s dan modulus 11 elastisitas logam 2.10 N/m, maka pertambahan panjang logam adalah .... A. 5,00 m D. 0,50 m B. 2,50 m E. 0,05 m C. 1,00 m 51. Bola dengan massa 2 kg dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan 30 m/s. Pada ketinggian 25 m bola tersebut mempunyai energi kinetik sebesar .... A. 100 J D. 500 J B. 200 J E. 600 J C. 400 J

B Besar tegangan tali jika percepatan gravitasi 10 m/s adalah .... A. 32 N D. 10 N B. 20 N E. 8 N C. 16 N

2

47. Perhatikan gambar berikut! y 2

4

52. Bola pertama bermassa 10 kg bergerak ke kanan dengan kecepatan 8 m/s dan bola kedua bermassa 12 kg bergerak ke kiri dengan kecepatan 4 m/s. Jika sesudah tumbukan lenting sempurna, benda dua bergerak ke kanan dengan kecepatan 6 m/s, maka kecepatan benda pertama sebesar ..... A. 6 m/s ke kanan D. 4 m/s ke kiri B. 6 m/s ke kiri E. 2 m/s ke kanan C. 4 m/s ke kanan 53. Diketahui bagan pipa venturi ditampilkan sebagai berikut.

2

x 4 Titik berat benda terhadap titik O adalah .... 1   1  A.  2,   D.   ,2  3   3   1  B.   ,2  E.  2, 3   2 

 1 C.  3,  2  48. Sebuah benda bermassa 2 kg jatuh bebas dari puncak gedung bertingkat yang tingginya 100 m. apabila gesekan dengan udara diabaikan dan 2 percepatan gravitasi 10 m/s , maka usaha yang dilakukan oleh berat hingga benda sampai pada ketingian 20 m dari tanah adalah .... A. 200 J D. 1600 J B. 400 J E. 2400 J C. 600 J 49. Sebuah pegas panjangnya 20 cm ditarik dengan gaya 10 N menyebabkan panjang pegas menjadi 22 cm/ bila pegas tersebut ditarik dengan gaya F sehingga panjang pegas menjadi 23 cm, maka gaya F sama dengan .... A. 22 N C. 17 N E. 12 N B. 20 N D. 15 N

2

2

Jika percepatna gravitasi 10 m/s , A1 = 25 cm , A2 = 5 2 cm , dan h = 0,3 m, maka besarnya v1 dan v2 adalah .... A. 0,5 m/s dan 2,5 m/s B. 1 m/s dan 2 m/s C. 1 m/s dan 2,5 m/s D. 0,5 m/s dan 2 m/s E. 2 m/s dan 2,5 m/s 54. Dua batang logam A dan B yang mempunyai ukuran sama disambung satu sama lain pada salah satu ujungnya. Jika suhu ujung bebas logam A dan ujung o o bebas B berturut-turut adalah 210 dan 30 serta koefisien konduksi kalor logam A = dua kali koefisien konduksi kalor logam B, maka suhu pada sambungan kedua logam tersebut adalah .... o o A. 160 C D. 80 C o o B. 150 C E. 50 C o C. 100 C 55. Perhatikanfaktor-faktor yang dialami gas ideal berikut ini! (1) Terjadi perubahan tenaga dalam tekanan tetap (2) Volume tetap (3) Tekanan tetap (4) Tidak melakukan usaha Yang terjadi pada proses isobarik adalah ....

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) A. (1) saja B. (2) saja C. (3) saja

D. (1) dan (3) E. (2) dan (4)

C. maya, diperbesar, dan terbalik D. maya, diperbesar, dan tegak E. maya, diperkecil, dan tegak

56. Suatu gas ideal mengalami proses termodinamika seperti pada gambar di bawah: p(x10 5 Pa) 6 3

1

4

[ 95 ]

V(m3 )

Dalam 1 siklus, usaha yang dihasilkan sebesar .... 5 5 A. 1,0 x 10 J D. 4,5 x 10 J 5 5 B. 1,5 x 10 J E. 6,5 x 10 J 5 C. 3,5 x 10 J 57. Suatu mesin Carnot mempunyai efisiensi 60%. Jika o tandon suhu rendahnya 27 C, maka tandon suhu tingginya adalah .... o o A. 427 C D. 477 C o o B. 437 C E. 500 C o C. 450 C 58. Suatu gelombang merambat dengan persamaan : y = 8 sin  (2t – 0,2x) jika y dan x dalam meter, serta t dalam sekon maka besar frekuensi dan panjang gelombangnya adalah .... A. 1 Hz dan 10 m D. 1 Hz dan 2,5 m B. 2 Hz dan 10 m E. 1 Hz dan 0,4 m C. 3 Hz dan 10 m 59. Spektrum gelombang elektromagnetik pada cahaya tampak diberikan; 1. merah 3. Kuning 2. ungu 4. biru Urutan cahaya yang menyatakan frekuensi semakin besar adalah .... A. 1, 2, 3, dan 4 D. 1, 3, 2, dan 4 B. 1, 2, 4, dan 3 E. 4, 3, 2, dan 1 C. 1, 3, 4, dan 2 60. Mikroskop dengan lensa objektif dan okuler masingmasing dengan fokus 8 mm dan 25 mm. Bayangan nyata yang dibentuk oleh lensa objektif berada pada jarak 16 cm dari lensa objektif. Titik dekat mata pengamat berada pada jarak 25 cm. Jika pengamat mengamati dengan berakomodasi maksimum, maka perbesaran total mikroskop .... kali A. 125 D. 200 B. 150 E. 209 C. 175 61. Bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler mikroskop bersifat (terhadap benda semula) .... A. nyata, diperbesar, dan terbalik B. nyata, diperbesar, dan tegak

-7

62. cahaya dengan panjang gelombang 5. 10 m ditembakkan tegak lurus pada celah kembar yang jaraknya 0,1 mm. Pola interferensi yang terjadi ditangkap layar yang berjarak 1 m dari celah, maka jarak dua garis terang berurutan adalah ..... A. 2,5 mm D. 10 mm B. 5,0 mm E. 20 mm C. 7,5 mm 63. Sudut pita terang difraksi orde kedua dihasilkan oleh o kisi dengan 6250 celah/cm sebesar 60 maka panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah.... A. 4000 Å D. 5500 Å B. 4000 3 Å E. 5000 3 Å C. 5000 Å 64. Sumber bunyi yang bergerak mendekati seorang pendengar dengan kecepatan 10 m/s mendengar frekuensi bunyi tersebut 1020 Hz, pendengar dalam keadaan diam. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m/s, maka berapakah frekuensi sumber bunyi tersebut .... A. 990 Hz D. 1200 Hz B. 1000 Hz E. 1400 Hz C. 1100 Hz 65. Gelombang mikro adalah gelombang elektromagnetik yang dapat dimanfaatkan untuk ..... A. membunuh sel kanker B. memeriksa cacat logam C. mencari jejak sebuah benda D. memasak makanan dengan cepat E. mensterilkan pelaratan kedokteran 66. Taraf intensitas bunyi seribu peluit identik yang dibunyikan bersama-sama adalah 60 dB. Jika 10 peluit identik dibunyikan bersama-sama taraf intensitasnya .... A. 40 dB D. 70 dB B. 50 dB E. 90 dB C. 60 dB 67. Muatan listrik masing-masing Q1 = -4 C dan Q2 = 9 C terpisah sejauh 6 cm. r  6 cm

Q1 Q2 Letak sebuah titik yang kuat medan listriknya sama dengan nol adalah .... A. 12 cm di sebelah kanan Q2 B. 12 cm di sebelah kiri Q1 C. 6 cm di sebelah kanan Q1 D. 6 cm di sebelah kiri Q2 E. 3 cm di sebelah kiri Q1

[ 96 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

68. Grafik yang menyatakan hubungan antara besar gaya Coulomb F terhadap jarak r antara dua muatan adalah .... A. F

r B.

73. Sebuah trafo step up mengubah tegangan 10 volt menjadi 100 volt. Jika efisiensi trafo 80% dan kumparan sekunder dihubungkan sebuah lampu 100 V / 40 W, maka kuat arus primernya .... A. 1,5 A D. 5 A B. 2 A E. 6 A C. 3,5 A

F

r C.

F

74. Sebuah rangkain seri R-L-C yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC sebesar 100 2 volt seperti pada gambar.

r D.

F

R  80 

r E.

4

72. Sinar alfa bergerak dengan kecepatan 5 x 10 m/s sejajar kawat lurus yang berarus 2 A pada jarak 1 cm akan mengalami gaya Lorentz sebesar .... (o = 4. -7 10 Wb/Am) -20 -20 A. 1. 10 N D. 4. 10 N -20 -20 B. 2. 10 N E. 8. 10 N -20 C. 3. 10 N

XL  90  XC  30 

F

Arus efektif yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah .... A. 1 A D. 10 2 A

r 69. Tiga buah kapasitor masing-masing 2 F, 3 F, dan 6 F dirangkai secara seri dan dihubungkan tegangan 12 volt. Energi total pada rangkaian sebesar .... A. 12 J D. 72 J B. 24 J E. 144 J C. 36 J 70. Perhatikan rangkaian listrik di bawah!

A 10  5

4V

1V 10 

B Beda potensial antara titik A dan B adalah ... A. +0,25 V D. -1,25 V B. -0,25 V E. +2,50 V C. +1,25 V 71. Kawat berbentuk seperempat lingkaran berjari-jari 5 cm berarus listrik 4 ampere. Besar induksi magnetik di P adalah .... -6 -6 A.  x 10 T D. 1 x 10 T -6 -6 B. 2 x 10 T E. 2 x 10 T -6 C. 4 x 10 T

B. 2 A C. 10 A

E. 100 A

75. Model atom Bohr menjelaskan elektron bergerak mengelilingi inti hanya pada lintasan tertentu, maka besarnya momentum anguler elektron pada lintasan itu adalah .... A. berbanding terbalik dengan tetapan Planck B. berbanding lurus dengan tetapan Planck C. berbanding terbalik dengan tetapan Rydberg D. berbanding lurus dengan tetapan Rydberg E. berbanding terbalik dengan momentum linier 76. Dari peristiwa efek fotolistrik pada logam 1, 2, 3, 4, dan 5 diperoleh suatu grafik yang menyatakan hubungan antara tenaga kinetik maksimum elektron foto dengan frekuensi sinar.

E

1 234 5

f

Logam yang memiliki gaya ikat elektron terendah atau memiliki panjang gelombang ambang tertinggi adalah nomor .... A. 5 D. 2 B. 4 E. 1 C. 3

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) 77. Perbandingan dilasi waktu untuk sistem yang bergerak pada kecepatan 0,8c dengan sistem yang bergerak dengan kecepatan 0,6c adalah .... A. 3 : 4 D. 9 : 16 B. 4 : 3 E. 16 : 9 C. 4 : 9

PREDIKSI UN 2018 TIPE 3 81. Gambar di bawah ini menunjukkan pembacaan skala jangka sorong yang digunakan untuk mengukur tebal. 0 5 10

78. Pada reaksi di bawah ini! 3 2  0 n1   1H  1 H

4

3

5

6

7

8

9

2

Massa dari partikel 1 H = 3,0160 sma, massa 1 H = 2,0141 sma, massa  = 4,0026 sma, dan massa 0 n1 = 1,0086 sma (1 sma setara dengan 931 MeV). Besarnya energi yang dibebaskan pada reaksi di atas adalah .... A. 0,17596 MeV D. 175,960 MeV B. 1,75960 MeV E. 1759,60 MeV C. 17,5960 MeV 79. Pada proses peluruhan 83 Bi215 menjadi pelepasan .... A. positron D. proton B. zarah  E. elektron C. neutron

[ 97 ]

84

Bi215 terjadi

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tebal kayu hasil pengukurannya adalah .... A. 4,59 cm D. 5,29 cm B. 4,29 cm E. 7,79 cm C. 4,19 cm 82. Sebuah partikel bergerak dari titik P menuju Q kemudian ke R kemudian berhenti di S seperti ditunjukkan seperti gambar.

80. Eksperimen uji fungsi hati dengan teknik radiofarmaka menggunakan radiosotop radioaktif .... A. Radon D. Cobalt-60 B. Thorium E. C-12 C. Iodium-131 Terhadap sumbu x+ besar dan arah perpindahan partikel adalah .... o o A. 3 arah -45 D. 3 arah 45 o B. 3 2 arah -45 E. 10 arah x+ o

C. 3 2 arah 45

83. Tiga buah vektor gaya terletak pada sebuah diagram kartesius seperti gambar. F3  10 N

F1  18 N

30o 60o F2  8 N

Resultan ketiga vektor adalah .... A. 18 2 N D. 10 2 N B. 18 3 N

E. 10 N

C. 10 3 N 84. Seseorang bersepeda dengan kecepatan 6 m/s tibatiba melihat jalanan berlubang pada jarak 18 m di mukanya. Perlambatan minimum pengereman sepeda agar tidak menabrak lubang adalah .... A. 5 m/s D. 2 m/s B. 4 m/s E. 1 m/s C. 3 m/s

[ 98 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

85. Grafik kecepatan (v) terhadap waktu (t) dari sebuah mobil yang bergerak sebagai berikut; v(m / s)

10

89. Sebuah karton homogen berbentuk huruf “W”. 1 cm

1 cm

4 cm

5

2 cm

t(s)

4 12 0 8 16 Pernyataan yang benar adalah .... Detik ke Gerak mobil A 0–8 Bergerak mundur B 0–8 Bergerak lurus berubah beraturn C 8 – 12 Berhenti 2 D 8 – 12 Bergerak dengan a = 1,25 m/s E 12 – 16 Bergerak dipercepat beraturan 86. Sebuah balok bermassa 5 kg ditarik tali dengan gaya F dan F1, berturut-turut 110 N dan 20 N di atas bidang datar licin dengan arah seperti gambar. F F1

60o

Besar dan arah gaya ketiga harus diberikan agar balok tidak bergerak adalah .... A. 55 N ke kanan D. 55 3 ke kiri B. 55 N ke kiri E. 35 N ke kiri C. 55 3 ke kanan 87. Sebuah bola yang beratnya W diikat pada satu ujung benang, sedang ujung lainnya di putar sehingga bola menempuh gerak melingkar dengan gaya sentripetal yang besarnya F. selisih tegangan tali di posisi terendah dengan tertinggi adalah .... N A. (F+W) D. 2W B. (2F + W) E. nol C. 3W 88. Dua bola masing-masing bermassa 2 m dan 3m dihubungkan dengan kawat sepanjang 3a. Kawat massanya diabaikan.

2m

3m a

Momen inersianya terhadap sumbu yang berjarak a dari benda bermassa 2 m adalah... 2 2 A. 15 ma D. 8 ma 2 2 B. 14 ma E. 5 ma 2 C. 10 ma

2 cm

2 cm

2 cm

Koordinat titik berat luasan tersebut adalah.... A. (3,4,0) D. (4,2,8) B. (2,8,4) E. (4,2,2) C. (4,3,0) 90. Sebuah batang yang diabaikan massanya dipengaruhi tiga buah gaya (seperti gambar). FA FC

B

30o

A

C

FB FA = FB = 20 N dan FC = 30 N. Jika jarak AB = 10 cm dan BC = 20 cm, maka besar momen gaya batang terhadap titik B adalah .... A. 14 Nm D. 4 Nm B. 8 Nm E. 1 Nm C. 4 Nm 91. Sebuah benda yang massanya 5 kg bergerak ke timur dengan kecepatan 63 m/s, tiba-tiba benda tersebut meledak menjadi 2 bagian masing-masing 2 kg dan 3 kg. v  125 m/s v  63 m/s

sebelum sesudah meledak meledak Jika kecepatan bagian yang besar 125 m/s searah dengan kecepatan mula-mula, maka kecepatan bagian benda yang kecil adalah.... A. 345 m/s ke barat D. 30 m/s ke timur B. 345 m/s ke utara E. 30 m/s ke barat C. 45 m/s ke timur 92. Sebuah durian bermassa 2 kg jatuh dari ketinggian 10 m di atas permukaan tanah. Perbandingan tenaga kinetik dan tenaga potensial saat ketinggian durian 2 2,5 m dari tanah adalah .... (g = 10 m/s ). A. 5 : 1 D. 1 : 2 B. 3 : 1 E. 1 : 1 C. 1 : 3 93. Sebuah benda bermassa 1 kg ditembakkan dengan o kecepatan awal 40 m/s dengan sudut elevasi 30 dari arah mendatar seperti gambar.

vo 30o

B hB  10 cm

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) 2

Jika percepatan gravitasi 10 m/s dan B merupakan salah satu titik lontasan benda, maka tenaga kinetik benda di B adalah .... A. 700 joule D. 400 joule B. 600 joule E. 300 joule C. 500 joule 94. Tiga pegas identik dengan konstanta pegas k, disusun seperti gambar di bawah.

k k

k

Ketika diberi beban 100 gr, sistem pegas bertambah 2 panjang 0,5 m. Jika percepatan gravitasi 10 m/s , maka nilai k adalah .... A. 150 N/m D. 275 N/m B. 200 N/m E. 300 N/m C. 225 N/m 95. Alat yang bekerja menggunakan prinsip Bernoulli adalah .... A. penyemprot obat nyamuk B. penghisap debu C. pompa bensin D. pompa hidrolik E. suntikan 96. Sejumlah gas ideal mengalami proses isokhorik maka.... A. semua molekul kecepatan kinetik sama B. tidak ada panas yang keluar dari sistem C. tenaga dalam gas nol D. gas tidak dikenai usaha E. tekanan gas bertambah 97. Efisiensi dan kalor suhu tinggi mesin Carnot memiliki spesifikasi seperti Q1 T1 gambar di bawah adalah .... A. 40% dan 7000 joule B. 60% dan 7000 joule W  4200 J C. 60% dan 1400 joule T2 D. 67% dan 7000 joule Q2  2800 J E. 67% dan 1400 joule o

98. Es bermassa M gram bersuhu 0 C, dimasukkan ke o dalam air bermassa 340 gram bersuhu 20 C yang ditempatkan pada bejana khusus. Anggap bejana tidak menyerap/melepaskan kalor. Jika kalor jenis es o o 0,5 kal/g C, kalor jenis air 1 kal/g C, dan o keseimbangan termal terjadi pada suhu 5 C, maka massa es (M) adalah .... A. 170 gram D. 68 gram B. 100 gram E. 60 gram C. 80 gram

[ 99 ]

99. Perhatikan lima pernyataan berkaitan gelomang berikut ini: (1) Merupakan gelombang longitudinal (2) Terdiri dari rapatan dan renggangan (3) Mengalami polarisasi (4) Merupakan gelombang transversal (5) Mengalami interferensi Pernyataan yang benar berkaitan dengan gelombang cahaya dan bunyi adalah .... Gelombang Cahaya Gelombang Bunyi A. (1), (3), dan (5) (1) dan (3) B. (2), (4), dan (5) (1), (3), dan (5) C. (3), (4), dan (5) (1), (2), dan (5) D. (1), (3), dan (4) (3), (4), dan (5) E. (1), (2), dan (4) (2), (3), dan (5) 100. Sebuah gelombang yang merambat pada dawai memiliki persamaan simpangan; Y = 10 sin 2(15t – 0,05x + 0,5) dengan x dan y dalam cm dan t dalam sekon, pernyataan berikut yang benar adalah .... A. cepat rambat gelombangnya 300 cm/s B. amplitudo gelombangnya 5 cm C. panjang gelombangnya 60 cm D. frekuensi gelombangnya 30 Hz E. bilangan gelombangnya 2 101. Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 945 Hz bergerak mendekati pendengar dengan kecepatan 25 m/s. Kecepatan rambat bunyi di udara 340 m/s. Jika pendengar menjauhi sumber bunyi dengan kecepatan 20 m/s, frekuensi bunyi yang diterima pendengar adalah .... A. 1080 Hz C. 960 Hz E. 930 Hz B. 1024 Hz D. 954 Hz 102. Intensitas bunyi pada posisi A yang berjarak 10 m -6 2 -12 2 adalah IA = 10 W/m (Io = 10 W/m ) A

sumber bunyi 10 m

B

100 m

C

1000 m

Maka perbandingan taraf intensitas bunyi pada posisi A : B : C dari sumber bunyi adalah .... A. 7 : 5 : 3 D. 2 : 4 : 6 B. 6 : 4 : 3 E. 1 : 4 : 9 C. 3 : 2 : 1 103. Gelombang elektromagnetik yang memiliki tenaga besar akan memiliki daya tembus besar. Jika diserap jaringan hidup, menimbulkan efek serius. Dengan mengendalikan daya tembusnya, gelombang elektromagnetik ini dapat digunakan untuk membunuh sel kanker. Gelombang elektromagnetik dimaksud adalah .... A. cahaya tampak D. sinar ultraviolet B. gelombang mikro E. sinar ultraviolet C. sinar gamma

[ 100 ]

Fisika (Sains) adalah miniatur permasalahan dunia. Sejauh mana Anda bisa mentadaburinya, sejauh itu pula nilai manfaat Anda bagi sesama.

104. Amatilah diagram pembentukan bayangan oleh mikroskop di bawah ini! okuler objektif

108. Besar tenaga listrik yang tersimpan dalam rangkaian kapasitor berikut adalah ....

4 F 4 F

2 F

10 cm

fok

6 cm

2 F

fob

12 V  -5

Agar pengamatan dilakukan dengan mata berakomodasi minimum (tanpa akomodasi) maka lensa .... A. okuler digeser 4 cm menjauhi objektif B. okuler digeser 4 cm mendekati objektif C. objektif digeser 4 cm mendekati okuler D. objektif digeser 4 cm menjauhi okuler E. objektif digeser 11 cm mendekati okuler

-4

A. 9,60 x 10 J -6 B. 9,60 x 10 J -6 C. 8,64 x 10 J

D. 8,64 x 10 J -5 E. 8,64 x 10 J

109. Perhatikan gambar voltmeter yang sedang digunakan pada sebuah eksperimen berikut! 1

0

15

0

105. Sebesar sinar monokromatis dengan panjang gelombang 400 m datang tegak lurus pada kisi. Jika o spektrum orde ke-5 membuat sudut 30 dengan garis normal pada kisi, maka jumlah garis per cm kisi tersebut adalah .... A. 2500 D. 25000 B. 5000 E. 50000 C. 5500 106. Diketahui muatan listrik Q1 positif dan Q2 negatif; (1) Muatan Q1 menarik muatan Q2 (2) Gaya Coulomb sebanding dengan Q1 dan Q2 (3) Gaya Coulomb berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara Q1 dan Q2 (4) Kuat medan listrik di tengah-tengah antara Q1 dan Q2 nol Pernyataan yang benar adalah .... A. 4 D. 1, 2, dan 3 B. 2 dan 4 E. 1, 2, 3, dan 4 C. 1 dan 3 107. Dua muatan titik terpisah pada jarak x mengalami gaya coulomb sebesar F. Q1 Q2 F 1 x x 2

1 x menjauhi Q1, maka besar 2 gaya coulomb yang dialami Q2 menjadi .... 3 A. 9 F D. F 2 2 B. 4 F E. F 3 4 C. F 9 Jika Q2 digeser sejauh

2

3

30

Beda potensial yang ditunjukkan voltmeter di atas adalah .... A. 25,0 V D. 7,5 V B. 12,5 V E. 2,5 V C. 10,0 V 110. Perhatikan rangkaian tertutup di bawah! A

2 R3

R2

1

B Jika R2 = 10  dan R3 = 2  dihubungkan dengan 1 = 12 volt dan 2 = 4 volt. Besarnya beda potensial antara A dan B adalah .... A. 12 V D. – 16 V B. nol E. – 24 V C. – 12 V 111. Sepotong kawat berarus listrik I dengan arah sejejar sumbu Y, berada diantara kutub magnet. Z

U

I X

S Y

Kawat akan mendapat gaya Lorentz ke arah.... A. sumbu X+ D. sumbu Z+ B. sumbu YE. sumbu ZC. sumbu X-

Sesungguhnya Alloh tidak merobah keadaan suatu kaum sehingga mereka merobah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Ar Ro’d; 11) 112. Perhatikan gambar kawat

3 lingkaran yang di aliri 4

arus listrik 4 A berikut:

P

I4 A -7

2

Jika jari-jari kawat 3 cm dan o = 2.10 Wb/Am , besar induksi magnetik di titik P adalah .... 2 A. 2.105 T D. 2 .10 7 T 3 2 B. 2 .10 5 T E. 2.107 T 3 C. 2.106 T 113. Perhatikan data pengukuran beberapa besaran dalam trafo berikut: NP

NS

VP

VS

IP

IS

300 750 P 250 Q 2 Berdasarkan data pada tabel di atas, nilai P dan Q berturut-turut adalah .... A. P = 100 volt dan Q = 3 ampere B. P = 100 volt dan Q = 4 ampere C. P = 100 volt dan Q = 5 ampere D. P = 150 volt dan Q = 5 ampere E. P = 150 volt dan Q = 4 ampere 114. Perhatikan rangkaian seri R-L-C berikut yang dihubungkan dengan tegangan maksimum 60 2 volt. R  12 

XL  30 

C. (3) dan (4) 116. Perhatikan reaksi berikut; H12  H13  He24  n10  Q Bila massa berturut-turut H12 , H13 , He24 dan n10 adalah 2,014741 sma; 3,016977 sma; 4,003879 sma; dan 1,008987 sma, maka tenaga yang dibebaskan pada reaksi tersebut adalah .... (1 sma  931 MeV) A. 174,6 MeV D. 0,1726 MeV B. 17,6 MeV E. 0,01726 MeV C. 1,726 MeV 117. Pemanfaatan radiosotop dari zat radiaktif berikut yang benar adalah .... A. Xe-133 untuk mengetahui usia fosil B. Na-24 untuk mengukur debit air C. C-14 untuk mengukur debit air D. Ti-201 mendeteksi kerusakan ginjal E. Co-60 mendeteksi kerusakan saraf otak 118. Sebuah pesawat ruang angkasa panjangnya 10 meter ketika diam di bumi. Jika pesawat bergerak dengan laju 0,6c sejajar permukaan bumi (c = laju cahaya dalam ruang hampa). Menurut pengamat di bumi panjang pesawat adalah.... A. 12,5 m D. 8,0 m B. 12,0 m E. 6,0 m C. 10,0 m 119. Hubungan tenaga kinetik elektron dan frekuensi pada gejala fotolistrik terlihat pada grafik di bawah;

E (joule) Eo

XC  21 

Vm  60 2 volt

Kuat arus listrik yang ditunjukkan oleh amperemeter adalah .... A. 4 2 A D. 3 A B. 4 A E. 2 A C. 3 2 A 115. Menurut Rutherford, atom dapat dipahami sebagai berikut: (1) Atom mempunyai inti atom yang bermuatan positif dan mengandung hampir seluruh massa atom (2) Atom mempunyai elektron-elektron bermuatan negatif mengitari inti (3) Elektron tetap berada di orbit (4) Spektrum atom hidrogen bersifat diskret Pernyataan yang merupakan kelemahan model atom tersebut adalah .... A. (1) dan (2) D. (3) saja B. (2) dan (3) E. (4) saja

[ 101 ]

P

Q

f (Hz)

Jika konstanta Planck = h, besarnya fungsi kerja logam adalah .... A. EQ  h. (Q  P) D. EQ  h.(Q  P) B. EQ  (Q  P). h1

E. EQ  h.(P  Q)

2

C. EQ  h .(Q  P) 120. Perhatikan pernyataan berikut; (1) Lepas tidaknya elektron dari logam ditentukan oleh gelombang elektromagnetik yang datang (2) Elektron dapat keluar dari logam saat permukaan logam disinari gelombang elektromagnetik (3) Fungsi kerja logam tergantung frekuensi gelombang yang datang Pernyataan yang benar terkait dengan efek fotolistrik adalah .... A. (1), (2), dan (3) D. (1) saja B. (1) dan (2) E. (2) saja C. (1) dan (3)

[ 102 ]

DAFTAR PUSTAKA -

Fishbane, dkk. 2005. Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics-3th ed. New Jersey; Pearson Education Inc.

-

Fowles, GR dan Cassiday GL. 1990. Analytical Mechanics-4th ed. Florida-USA; Harcourt Brace College Publishing.

-

Halliday, D. , Resnick.1994. Fundamental of Physics. John Wiley & Sons. Inc.

-

Tipler,P. G, Mosca. 2004. Physics for Scientists and Engineers-5th ed. New York; WH.Freeman and Company.

-

Young, H.D dan Roger. 2004. Fisika Universitas (jilid 1 dan 2). Jakarta; Penerbit Erlangga.

-

Alfatah, A. 2011. 100% Suka Fisika SMA (kelas X, XI, dan XII). Yogyakarta; Mata Elang Media.

-

Alfatah, A. 2013. Metode Bimbel Privat Kuasai Rumus Fisika SMA (kelas X, XI, dan XII). Yogyakarta; Planet Ilmu.

-

Alfatah, A. 2016. Twin Master Outlines Fisika SMA (kelas X, XI, dan XII). Bandung; Yrama Widya.

-

PUSPENDIK BALITBANG KEMENDIKBUD. 2016. Kumpulan soal-soal Ujian Nasional (tahun 2008 sd 2016). Jakarta; BNSP

-

Kumpulan soal-soal Masuk Perguruan Tinggi Negeri, dari berbagai Sumber.

[ 103 ]

LAMPIRAN A. SATUAN Satuan-satuan dasar Panjang

Meter (m) adalah jarak yang ditempuh oleh cahaya di ruang vakum dalam waktu 1/299.792.458 sekon

Waktu

Sekon (s) adalah waktu yang diperlukan untuk 9.192.631.770 siklus pada radiasi yang berhubungan dengan transisis antara dua tingkat hiperhalus dengan keadaan dasar atom 133Cs

Massa

Kilogram (kg) adalah massa pada Standar Internasional untuk bobot dan ukuran yang disimpan di Sevres, Prancis

Arus

Ampere (A) adalah arus pada dua kawat panjang pararel yang terpisah sejauh 1 meter dan menimbulkan gaya magnetic per satuan panjang sebesar 2.10-7 N/m

Temperature

Kelvin (K) adalah 1/273,16 dari temperature termodinamika pada triple point air

Intensitas cahaya

Candela (cd) adalah intensitas cahaya, dalam arah tegak lurus permukaan benda hitam seluas 1/600.000 m2 pada temperatur beku platinum dengan tekanan 1 atm

Satuan-satuan turunan Gaya, Berat Kerja, Energi Daya Frekuensi Muatan listrik Potensial listrik Hambatan listrik Kapasitas listrik Medan Magnetik Fluks Magnetik Induktansi

newton (N) 1 N joule (J) watt (W) hertz (Hz) coulomb (C) volt (V) ohm () farad (F) tesla (T) weber (Wb) 1 Wb henry (H)

1J 1W 1 Hz 1C 1V 1 1F 1T 1H

= 1 kg m/s2 = Nm = 1 J/s = 1 1s =1As = 1 J/C = 1 V/A = 1 C/V = 1 N/Am = 1 Tm2 = 1 J/A2

B. TABEL KONVERSI Panjang 1 meter 1 centimeter 1 kilometer 1 inchi 1 kaki 1 mil

m

cm

1 –2 10 3 10 –2 2,540 × 10 0,3048 1.609

10 1 5 10 2,540 30,48 5 1,609 × 10

2

km –3

10 –5 10 1 –5 2,540 × 10 –4 3,048 × 10 1,609

inchi

kaki

mil

39,37 0,3937 4 3,397 × 10 1 12 4 6,336 × 10

3,281 –2 3,281 × 10 3 3,281 × 10 –2 8,333 × 10 1 5.280

6,214 × 10 –6 6,214 × 10 0,6214 –5 1,578 × 10 –4 1,894 × 10 1

Massa kg 1 kilogram 1 1 gram 10–3 1 slug 14,59 1 unit massa atom 1,660 × 10–27 Catatan: 1 metrik ton = 1000 kg

g 103 1 1,459 × 104 1,660 × 10–24

slug 6,852 × 10–2 6,852 × 10–5 1 1,137 × 10–28

u 6,024 × 1026 6,024 × 1023 8,789 × 1027 1

–4

[ 104 ] Waktu detik 1 60 3.600 8,640 × 104 3,156 × 107

1 sekon 1 menit 1 jam 1 hari 1 tahun

menit 1,667 × 10–2 1 60 1.440 5,259 × 105

jam 2,778 × 10–4 1,667 × 10–2 1 24 8,766 × 103

hari 1,157 × 10–5 6,994 × 10–4 4,167× 10–2 1 365,2

tahun 3,169 × 10–8 1,901× 10–6 1,141 × 10–4 2,738 × 10–5 1

cm/s 102 1 30,48 44,70

ft/s 3,281 3,281 × 10–2 1 1,467

mil/j 2,237 2,237 × 10–2 0,6818 1

Kecepatan m/s 1 meter per sekon 1 1 centimeter per sekon 10–2 1 kaki per sekon 0,3048 1 mil per jam 0,4470 Catatan; 1 mil/men = 60 mil/j = 88 ft/s. Gaya N 1 4,448

1 newton 1 pound Usaha, Energi, Panas J 1 joule 1 ft.lb 1 eV 1 cal 1 Btu 1 kWh

1 1,356 –19 1,602 × 10 4,186 3 1,055 × 10 6 3,600 × 10

ft.lb

eV

0,7376 1 –19 1,182 × 10 3,087 2 7,779 × 10 6 2,655 × 10

6,242 × 10 18 8,464 × 10 1 19 2,613 × 10 21 6,585 × 10 25 2,247 × 10

18

lb 0,2248 1

cal

Btu

0,2389 0,3239 –20 3,827 × 10 1 2 2,520× 10 5 8,601 × 10

9,481 × 10 –3 1,285 × 10 –22 1,519 × 10 –3 3,968 × 10 1 2 3,413 × 10

kWh –4

–7

2,778 × 10 –7 3,766 × 10 –26 4,450 × 10 –6 1,163 × 10 –4 2,930 × 10 1

Tekanan Pa 1 pascal 1 atmosfer 1 centimeter mercuri 2 1 pound per inchi 2 1 pound per kaki

1 5 1,013 × 10 3 1,333 × 10 3 6,895 × 10 47,88

Atm

lb/in.2

cm Hg –6

9,869 × 10 1 –2 1,316 × 10 –2 6,805 × 10 –4 4,725 × 10

–4

7,501 × 10 76 1 5,171 –2 3,591 ×10

lb/ft2 –4

1,450 × 10 14,70 0,1943 1 –3 6,944 × 10

–2

2,089 × 10 3 2,116 × 10 27,85 144 1

[ 105 ]

C. DAFTAR TETAPAN Beberapa Konstanta Fisika yang Fundamental Konstanta Laju cahaya dalam vakum Muatan elektron Massa diam elektron Massa diam proton Massa diam neutron Konstanta permitivitas Konstanta permeabilitas Konstanta Planck Panjang gelombang Compton elektron Konstanta Gas Molar Bilangan Avogadro Volume gas molar gas ideal pada STP Konstanta Stefan-Boltzman Konstanta Rydberg Konstanta gravitasi Jari-jari Bohr

Simbol c e me mp mn o o h λe R k NA Vm σ R G ao

Data Matahari Massa Jari-jari Massa jenis rata-rata Gravitasi permukaan Temperatur permukaan Kecepatan radiasi seluruhnya

1,99 x 1030 kg 6,96 x 105 km 1,41 x kg/m3 274 m/s2 6000 K 3,92 x 1026 W

Data Bumi Massa Jari-jari khatulistiwa Jari-jari kutub Massa jenis rata-rata Percepatan gravitasi Laju lintasan rata-rata Laju sudut Medan magnet (di Washington D.C) Momen dipol magnet Atmosfer standar Massa jenis udara kering pada STP Laju bunyi dalam udara kering pada STP

5,98 x 1024 kg 6,537 x 106 m 6,378 x 106 m 5522 kg/m3 9,80665 m/s2 29,770 m/s 7,29 x 10-5 rad/s 5,7 x 10-5 T 8,1 x 1022 A.m2 1,013 x 105 Pa 1,29 kg/m3 331,4 m/s

Data Bulan Massa Jari-jari Massa jenis rata-rata Gravitasi permukaan

7,36 x 1022 kg 1738 km 3340 kg/m3 1,67 m/s2

Nilai 3,00 x 108 m/s 1,60 x 1019 C 9,11 x 1031 kg 1,67 x 10-27 kg 1,68 x 10-27 kg 8,85 x 1012 F/m 1,26 x 10-6 H/m 6,63 x 10-34 J/s 2,43 x 1012 m 8,31 J/mol.K 1,38 x 10-23 J/K 6,02 x 1023 / mol 2,24 x 10-2 m3/mol 5,67 x 10-8 W/m2.K4 1,10 x 107 / m 6,67 x 1011 m3/s2.kg 5,29 x 1011 m

[ 106 ]

PENULIS

Arif Alfatah, S.Pd.Si, M.Sc atau Abu Falah Arif Alfatah As Srageny hadir dimuka Bumi tepatnya di desa Gupakwarak, Kecamatan Tangen, Kabupaten Sragen, Jawa Tengah pada tanggal 11 Syawal 1402 H atau 1 Agustus 1982 M. Pendidikan dasar sampai menengah Beliau selesaikan dari tahun 1989 sampai tahun 2001 di desa kelahirannya. Beliau menamatkan pendidikan strata satu (S1) Jurusan Pendidikan Fisika FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta (UNY) pada tahun 2006 dan Magister S2 Fisika FMIPA Universitas Gadjah Mada (UGM) bidang minat Fisika Teoritik diselesaikan pada tahun 2013.

Pengalaman dan semangat Beliau mengajarkan fisika sudah tidak diragukan lagi, baik melalui lembaga pendidikan formal maupun non formal, atau juga menjadi tutor privat fisika di wilayah kota pelajar Yogyakarta. Kegemaran beliau selain menebarkan ilmu fisika, adalah menekuni dunia tulis-menulis. Prestasi yang pernah beliau raih berkaitan dengan menulis adalah sebagai Juara 2 Lomba Penulisan Buku Pelajaran MIPA MA berbasis Agama tingkat Nasional yang diselenggarakan oleh DEPAG Pusat RI tahun 2007.

Karya sederhana Beliau, yang telah diterbitkan antara lain; 2 1. Buku Paket MC = F, Misi (Rahasia) Calon Fisikawan Muslim kelas X SMA diterbitkan Balai Pustaka Jakarta Pusat tahun 2008. 2. Buku Suplemen Bahas Tuntas 1001 Soal Fisika SMP kelas VII, VIII, dan IX diterbitkan Pustaka Widyatama Yogyakarta tahun 2009. 3. Buku Suplemen Metode Cling Semua Rumus Fisika kelas X, XI, dan XII SMA diterbitkan Pustaka Widyatama Yogyakarta tahun 2010-2011-2012-2013. 4. Buku Suplemen 100% Bahas Tuntas Soal-soal Aseli UN SMA diterbitkan Pustaka Widyatama Yogyakarta tahun 2011-2012-2013. 5. Buku Suplemen 100% Bahas Tuntas Soal-soal Aseli UN SMP diterbitkan Pustaka Widyatama Yogyakarta tahun 2011. 6. Buku Paket 100% Suka Fisika kelas X, XI, dan XII SMA diterbitkan Mata Elang Media Yogyakarta tahun 2011-20122013. 7. Buku Suplemen Metode Bimbel Privat Kuasai Rumus Fisika kelas X, XI, dan XII SMA diterbitkan Planet Ilmu Yogyakarta tahun 2013. 8. Buku Suplemen Twin Master Outlines Fisika kelas X, XI, dan XII SMA/MA diterbitkan Yrama Widya Bandung tahun 2016.

Bidang minat kajian yang sekarang Beliau tekuni, meliputi; Pendidikan dan Media Pembelajaran Fisika, Sains – Islam, Astronomi/Falak, dan Sejarah Islam di Nusantara. Aktifitas sekarang yang mewarnai kehidupan Beliau, antara lain; 1. Pendidik Fisika MA Mu’allimin Muhammadiyah Yogyakarta (2006 – sekarang). 2. Pembina/Pembimbing OSN bidang Fisika-Astronomi Madrasah di Kota Yogyakarta (2012 – sekarang). 3. Peneliti/Penulis Kajian Sejarah Islam di Nusantara (2014 – sekarang). 4. Direktur CV. Pustaka Fathlaila (2014 – sekarang).

Untuk berbagi pengalaman dan diskusi seputar dunia tulis menulis, pendidikan, pembelajaran fisika, sains-islam, dan sejarah islam di nusantara bisa menghubungi Beliau melalui HP/WA 081329515670.



Sesungguhnya dalam penciptaan langit



dan bumi, dan silih bergantinya malam

  

dan siang terdapat tanda-tanda bagi orang-orang yang berakal.

 

(Yaitu) Orang-orang yang mengingat



Alloh sambil berdiri atau duduk atau

   "

dalam keadaan berbaring dan mereka memikirkan tentang penciptaan langit dan bumi (seraya berkata): "Ya Tuhan



kami, tiadalah Engkau menciptakan ini



dengan sia-sia, Maha Suci Engkau, maka



peliharalah kami dari siksa neraka”.

".  

(Ali Imran: 190-191)

f Pustaka fathlaila Hadir Memberi Manfaat Plumbon Kidul RT 02 Mororejo Tempel Sleman DIY. HP/WA; 081329515670 Email; [email protected]