File

Ditujukan Untuk Memenuhi Sebagai
Tugas Mata kuliahFisika Dasar
Semester 1
Disusun Oleh:
BUDHI NOVYANNISARI
1101135004
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAHPROF. DR. HAMKA
JAKARTA
2011 M
Soal Fisika Dasar
1
PENGUKURAN
1.
Seorang siswa melakukan percobaan di laboratorium, melakukan pengukuran pelat
tipis dengan menggunakan jangka sorong. Dari hasil pengukuran diperoleh panjang
2,23 cmdan lebar 36 cm, maka luas pelat tersebut menurut aturan penulisan angka
penting adalah........
Penyelesaian :
Diket
: Panjang = 2,23 cm = 3 angka penting.
Lebar = 36 cm = 2 angka penting.
Ditanya : Luas ?
Jawab :
Luas = Panjang x Lebar
= 2,23 x 36
= 80,28
Untuk mencari angka pentingnya ingat : 3 angka penting x 2 angka penting = 2 angka
penting.
Jadi, luasnya adalah 80 cm² (2 angka penting)
2.
Hasil pengukuran panjang dengan menggunakan jangka sorong untuk gambar berikut
adalah….
Penyelesaian :
Diket
: Skala utama : 4,3 Cm
Skala nonius : 9
Ditanya : Hasil pengukuran panjang ?
Jawab :
Skala utama : 4,3 Cm
Skala nonius : 9 x 0,01 = 0,09 Cm
Hasil pengukuran
= skala utama + skala nonius
= 4,3 Cm + 0,09 Cm
= 4,39 Cm
Jadi, hasil pengukuran panjang dengan menggunakan jangka sorong adalah 4,39 Cm
3.
Hasil pengukuran dengan menggunakan mikrometer sekrup pada gambar berikut
adalah…
Soal Fisika Dasar
2
Penyelesaian :
Diket
: Skala utama : 5 mm
Skala nonius : 40
Ditanya : Hasil pengukuran ?
Jawab :
Skala utama : 5 mm
Skala nonius : 40 x 0,01 = 0,40 mm
Hasil pengukuran
= skala utama + skala nonius
= 5,00 mm + 0,40 mm
= 5,40 mm
Jadi, hasil pengukuran dengan menggunakan mikrometer sekrup adalah 5,40 mm
4.
Concorde adalah pesawat tercepat yang digunakan untuk layanan komersial. Ia dapat
melesat dengan laju 1450 mil/jam (sekitar dua kali kecepatan suara, atau dengan kata
lain, bilangan mach 2). (a) berapa lajunya dalam km/jam? (b) berapa lajunya dalam
m/s?
Penyelesaian :
Diket
: v = 1450 mil/jam
Ditanya : a.) v = km/jam?
b.) v = m/s?
Jawab :
a.) v = 1450 mil/ jam
1 𝑗𝑎𝑚
= ( 1450x1,609 km/jam) (
1 𝑗𝑎𝑚
)
= 2333,05 km/jam
b.) v = ( 2333,05 km/jam x 105
𝑚
)(
1 𝑗𝑎𝑚
𝑗𝑎𝑚 3600 𝑠
)
= 648,06 m/s
Jadi, laju dalam km/jam nya adalah 2333,05 km/jam. Sedangkan laju dalam m/s nya
adalah 648,06 m/s
5.
Berapa nanosekon waktu yang diperlukan cahaya untuk menempuh jarak 1,00 m
dalam ruang hampa?
Diket
: s = 1,00 m
c = 2,997 924 58 x 10 -8 m/s dalam ruang hampa
Ditanya : t = .. ns?
Jawsb :
Soal Fisika Dasar
3
t
= s/c
=
t
1,00 𝑚
2,997 924 58 𝑥 10−8
1 𝑛𝑠
-11
= 3,34 x 10
s(
10−9 𝑠
= 3,34 x 10 -11 s
) = 3,34 x 10 -3 ns
Jadi, waktu yang dibutuhkan cahaya untuk menempuh jarak 1,00 m dalam ruang
hampa adalah 3,34 x 10 -3 ns
VEKTOR
6.
Pada gambar grafik di atas, bila setiap skala pada gambar grafik =1 m/s maka besarnya
komponen kecepatan pada sumbu-X dan sumbu-Y adalah ...
Penyelesaian :
Dari gambar terlihat untuk sumbu x jumlah kotaknya 7, dan y jumlah kotaknya 12,
skala 1 kotak = 1 m/s.
Maka : Vx = 7 skala = 7 m/s dan Vy = 12 skala = 12 m/s
Jadi, besarnya komponen kecepatan pada sumbu X dan sumbu Y adalah V x = 7 m/s
dan Vy = 12 m/s
7.
Vektor A memiliki panjang 2 m dan membentuk sudut 30 o terhadap sumbu X. Vektor B
memiliki panjang 3 m dan membentuk sudut 145o terhadap sumbu X. Dan vektor C
memiliki panjang 6 m dan membentuk sudut 300o terhadap sumbu X. Tentukan
panjang dan sudut terhadap sumbu X yang dimiliki vektor D yang merupakan
penjumlahan vektor A,B, dan C?
Penyelesaian :
Diket
:A=2m
𝜃𝐴 = 30o
B=3m
𝜃𝐵 = 145O
C=6m
𝜃𝐶 = 300o
Soal Fisika Dasar
4
Ditanya :Panjang dan sudut yang dimiliki vektor D?
Jawab :
√3
2
1
Ax
= A cos 𝜃𝐴 = 2 cos 30o = 2 x
Ay
= A sin 𝜃𝐴 = 2 sin 30o = 2 x = 1 m
Bx
By
= B cos 𝜃𝐵 = 3 cos 145o = 3 x (- 0,82) = - 2,46 m
= B sin 𝜃𝐵 = 3 sin 145o = 3 x 0,575 = 1,725 m
Cx
= C cos 𝜃𝐶 = 6 cos 300o = 6 x = 3 m
Cy
= Csin 𝜃𝐶 = 6 sin 300o = 6 x ( −
= √3 = 1,73 m
2
1
2
√3
2
) = - 3√3 m = - 5,2 m
Panjang komponen-komponen D adalah
Dx
= Ax + Bx + Cx = 1,73 – 2,46 + 3 = 2,27 m
Dy
= Ay + By + Cy = 1 + 1,725 – 5,2 = - 2,475 m
Panjang vektor D adalah
D = √𝐷𝑥2 + 𝐷𝑦2 = √(2,27)2 + (−2,475)2 = √11,28 = 3,36 m
sudut yang dibentuk vektor D dengan sumbu X yaitu 𝜑 memenuhi
tan 𝜑 =
𝐷𝑦
𝐷𝑥
=
− 2,475
2,27
= - 11
tan 𝜑 = - 11
𝜑
= - 48o
Jadi, panjang dan sudut terhadap sumbu X yang dimiliki vektor D adalah 3,36 m dan –
48o
8.
Sebuah benda berada di atas bidang datar. Pada benda dikenai gaya F yang besarnya
50 N dan arahnya membentuk sudut 37o terhadap arah sumbu X positif. Selama gaya
bekerja benda berpindah dalam arah sejajar sumbu X sejauh 10 m. Hitunglah perkalian
skalar dari vektor gaya dan perpindahan?
Soal Fisika Dasar
5
Penyelesaian :
Diket
: F = 50 N
x = 10 m
𝛼 = 37o
Ditanya : Perkalian skalar dari vektor gaya dan perpindahan ?
Jawab :
F ● x = F x cos 𝛼 = 50 x 10 x cos 37o = 500 x (
4
5
) = 400 Nm
Jadi perkalian skalarnya adalah 400 Nm
9.
Hitung hasil kali vektor
A = 2 ux + 3 uy - uz
B = - ux + uy + 2 uz
Penyelesaian :
Diket
: A = 2 ux + 3 uy - uz
B = - ux + uy + 2 uz
Ditanya : Hasil kali vektor?
Jawab :
𝐮𝐱 𝐮𝐲
AxB=[ 2
3
−1 1
𝐮𝐳
−1] = 7 ux – 3 uy + 5 uz
2
Jadi hasil kali vektornya adalah 7 ux – 3 uy + 5 uz
10.
Sebuah perahu menyeberangi sungai yang lebarnya 180 m dan kecepatan arus airnya
4 m/s. Bila perahu diarahkan menyilang tegak lurus sungai dengan kecepatan 3 m/s,
maka setelah sampai di seberang perahu telah menempuh lintasan sejauh?
Penyelesaian :
Soal Fisika Dasar
6
Perhatikan gambar di atas
vR
= √𝑣𝑝2 + 𝑣𝑎2
= √32 + 42
= 5 m/s
cos 𝛼 =
3
5
AC
=
=
𝑣𝑃
=
𝐴𝐵
𝑣𝑅 𝐴𝐶
180
𝐴𝐶
180 (5)
3
= 300 m
Jadi, perahu telah menempuh lintasan sejauh 300 m
11.
Tiga buah gaya yang bekerja pada sebuah partikel dinyatakan sebagai berikut F 1 = 7i –
16j + 13k N, F2 = -3i + 4j - 21k N, dan F3 = -12k N, carilah resultannya dalam bentuk
komponen. Cari juga besarnya resultan tersebut?
Penyelesaian :
Diket
: F1 = 7i - 16j + 13k N
F2 = -3i + 4j - 21k N
F3 = -12k N
Ditanya : Resultan
Jawab :
Ri = ∑Fx = 7 – 3 + 0 = 4 N
Rj = ∑Fy = -16 + 4 + 0 = -12 N
Rz = ∑Fz = 13 – 21 – 12 = -20 N
Berhubung R = Rxi + Ryj + Rzk
R = 4i – 12j - 20k
Sesuai teori Pythagoras tiga dimensi, maka
R=√𝑅ᵪ² + 𝑅𝑦² + 𝑅ȥ² = √560 = 23,66 N
Jadi resultan dalam bentuk komponennya adalah R = 4i – 12j - 20k. Sedangkan
besarnya resultan adalah 23,66 N
12.
Hitunglah sudut diantara vektor berikut :
A = 2 ux + 3 uy - uz
B = - ux + uy + 2 uz
Penyelesaian :
Diket
: A = 2 ux + 3 uy - uz
B = - ux + uy + 2 uz
Ditanya : sudut antara vektor
Jawab :
A ● B = 2(1) + 3(1) + (-1)2 = -1
A
= √4 + 9 + 1 = √14 = 3,74 satuan
B
= √1 + 1 + 4 = √6 = 2,45 satuan
cos 𝛼
=
𝐀●𝐁
𝑨𝑩
=
−1
9,17
= - 0,109
cos 𝛼 = - 0,109
𝛼
= 96,3o
Jadi susut antara kedua vektor adalah 96,3o
Soal Fisika Dasar
7
KINEMATIKA
13.
Seseorang mengadakan perjalanan menggunakan mobil dari kota A ke kota - B,
diperlihatkan oleh grafik di bawah ini, sumbu-Y sebagai komponen kecepatan dan
sumbu-X sebagai komponen waktu, maka jarak yang ditempuh kendaraan tersebut
selama selang waktu dari menit ke-30 sampai menit ke-120 adalah ...
Penyelesaian :
Selang waktu yang digunakan dari menit ke-30 sampai menit ke-120.
a. Dari menit ke-30 sampai ke-60, mobil bergerak dengan kecepatan tetap.
𝑠 = 𝑣 . Δ𝑡 = 40 𝑥
60−30
60
30
= 40 𝑥 60 = 20 𝑘𝑚
b. Dari menit ke-60 sampai ke-90, mobil bergerak diperlambat.
𝑎=
Δ𝑣
Δ𝑡
=
0−40
90−60
60
=
− 40
1
2
= − 80 𝑘𝑚⁄
jam2
Tanda minus (-) menunjukkan kecepatan diperlambat.
1
𝑠 = 2 𝑎 𝑡2
1
𝑠 = 2 . 80 . (
90−60 2
)
60
1 2
= 40 . ( 2 ) = 10 𝑘𝑚
c. Dari menit ke-90 sampai ke-120 mobil berhenti karena kecepatannya 0.
s = 0 km
Jarak keseluruhannya :
𝑠𝑡𝑜𝑡 = 20 + 10 + 0 = 30 km
Jadi jarak keseluruhan adalah 30 km
14.
Sebuah kereta api yang melakukan GLB sepanjang lintasan lurus berada pada posisi 20
km saat jam menunjuk pukul 12.00 kecepatan kereta api adalah 72 km/jam. Berapa
posisi kereta api pada pukul 12.10?
Penyelesaian :
Diket
: to = 12.00
t = 12.10
Soal Fisika Dasar
8
xo = 20 km
v = 72 km/jam
Ditanya : posisi kereta api (xt)
Jawab :
Δt = (t – to) = (12.10 - 12.00) = 10 menit = 1/6 jam
x = x0 + v(t – to)
x = 20 km + 72 km/jam (1/6 jam)
= 32 km
Jadi posisi kereta api pada pukul 12.10 adalah 32 km
15.
Pada waktu bersamaan kedua bola dilempar ke atas, masing – masing dengan
kelajuan v1 = 10 m/s dan v2 = 20 m/s. Jarak antar kedua bola pada saat bola 1
mencapai titik tertinggi adalah ...
Penyelesaian :
Bola 1 (v1 = 10 m/s)
ketinggian maks :
h1 =
𝑣12
2𝑔
=
Bola 2 (v2 = 20 m/s)
ketinggian pada saat t1 = 1 detik
100
20
=5m
waktu mencapai tinggi maks :
t1 =
𝑣1
𝑔
=
10
10
h2 = v2t1 -
1
gt12
2
1
= 20(1) - 10 (1)2 = 15m
2
= 1 detik
Jarak bola 1 dengan bola 2
Δℎ = h2 – h1
= 15 – 5 = 10 m
Jadi, jarak antar kedua bola pada saat bola 1 mencapai titik tertinggi adalah 10 m
Soal Fisika Dasar
9
16.
Pada percobaan di bawah ini
Sebuah benda dijatuhkan bebas dari ketinggian h dengan tanpa kecepatan. Posisi B
pada ketinggian h dari lantai. Hitunglah perbandingan besar energi potensial benda
dengan energi kinetik benda pada posisi B ....
Penyelesaian :
Diket
: h A = h, h B = h, h AB = h - h = h
v A= 0
Ditanya : Perbandingan E pB dan E kB ?
Jawab :
Hitung terlebih dahulu waktu benda bergerak dari A ke B.
1
ℎ𝐴𝐵 = 𝑣𝐴𝑡 + 2 𝑔𝑡2
3
4
1
2
ℎ =0+
𝑔𝑡 2 =
3
1
𝑔𝑡
2
4
2
ℎ
𝑡2 =
3
4
𝑡=√
ℎ.
2
𝑔
3 ℎ
2 𝑔
Perbandingan :
Cari Kecepatan di B :
𝑣𝐵 = 𝑣𝐴 + 𝑔𝑡
3 ℎ
= 0 + 𝑔√2 𝑔
3
𝑣𝐵 = √2 𝑔ℎ
1
2
𝐸𝑝𝐵 ∶ 𝐸𝑘𝐵 = 𝑚𝑔ℎ𝐵 ∶ 2 𝑚 (𝑣𝐵 )
1
1
3
= 𝑚𝑔 4 ℎ ∶ 2 𝑚 2 𝑔ℎ
1
3
= 4 𝑚𝑔ℎ ∶ 4 𝑚𝑔ℎ
1 3
= 4∶ 4
=1∶3
Jadi perbandingan besar energi potensial benda dengan energi kinetik benda pada
posisi B adalah 1 : 3
17.
Bola jatuh bebas dari ketinggian 50 m. Tentukan :
a.) Berapakah laju bola sesaat sebelum sampai di tanah?
b.) Berapakah waktu yang di perlukan bola untuk mencapai tanah?
Penyelesaian :
Diket
:
Soal Fisika Dasar
10
Dengan mengabaikan gesekkan udara, bola itu bergerak dipercepat beraturan hingga
sampai di tanah. Percepatan yang di alaminya adalah 9,8 m/s² ke bawah. Dengan
mengambil arah ke bawah sebagai arah positif, maka:
h = 50 m
g = 9,8 m/s²
vₒ = 0
Ditanya
: a.) Vt ...?
b.) t ...?
Jawab
:
a.) 𝑣𝑡 2 = 𝑣𝑜 2 + 2𝑔ℎ
= 0 + 2 (9,8 𝑚/𝑠 2 . 50 𝑚)
𝑣𝑡 = √980 = 31,3 𝑚/𝑠
b.)
𝑡=
𝑡=
𝑣𝑡 − 𝑣𝑜
𝑎
(31,3 − 0) 𝑚/𝑠
9,8 𝑚/𝑠²
= 3,19 𝑠
Jadi Laju bola sebelum sampai di tanah dan waktu yang diperlukan bola untuk
mencapai tanah adalah 31,3 m/s dan 3,19 s
18.
Jika kamu mengendarai mobil dengan kecepatan 90 km/jam. Tiba - tiba ada seekor
kucing menyebrang jalan 50 m di depanmu. kamu mengerem kuat – kuat hingga
diperlambat sebesar 7,5 m/s2. Berapa jarak yang ditempuh mobil dihitung dari saat
pengereman sampai berhenti?
Penyelesaian :
Diket
: vo = 90 km/jam
a = 7,5 m/s2
Ditanya : jarak
Jawab :
90 𝑥 1000 𝑥 1
= 25
3600
2
0𝑜 – (25 𝑚/𝑠)
= 42 𝑚
2(−7,5 𝑚/𝑠)
𝑣𝑜 = 90 𝑘𝑚/𝑗𝑎𝑚 =
𝑥=
𝑣2 − 𝑣𝑜 2
2𝑎
=
𝑚/𝑠 = 25 m/s
Jadi jarak yang ditempuh mobil dihitung dari saat pengereman sampai berhenti adalah
42 m. Jika diketehui jarak antar mobil dengan kucing saat pengereman 50 m, ternyata
mobil berhenti sebelum menubruk kucing.
19.
Sebuah manik – manik 20 gram dari keadaan diam di titik A menggeser tanpa
mengalami gesekan melalui bidang lenggkung AB hingga lingkaran BC. Jika h = 25 cm
dan R = 5 cm. Hitung gaya yang diberikan oleh bidang terhadap manik-manik di titik C?
Penyelesaian :
Diket
: m = 20 gram = 0,02 kg
h = 25 cm
R = 5 cm
Δℎ= h – 2R = 25 – 10 = 15 cm
Soal Fisika Dasar
11
Ditanya : Fs di titik C
Jawab :
𝑣𝐶 = √2𝑔ℎ=
= √2 𝑥 10 𝑥 0,15 = √3 𝑚/𝑠
𝑚𝑣2
∑ 𝐹𝑠 𝑑𝑖 𝑡𝑖𝑡𝑖𝑘 𝐶 = 𝑐
𝑅
𝑚𝑣2𝑐
𝑁 + 𝑚𝑔
= 𝑅
𝑁 + 0,02 𝑥 10 =
2
0,02(√3)
0,05
𝑁 = 1𝑁
Jadi gaya yang diberikan oleh bidang terhadap manik-manik di titik C adalah 1 N
DINAMIKA PARTIKEL
20.
Sebuah balok beratnya w tergantung pada seutas tali yang disambung dengan dua tali
lain di O. Salah satu dari kedua tali tersebut dihubungkan dengan langit – langit, dan
lainnya dihubungkan dengan dinding. Tentukan tegangan pada ketiga tali tersebut
dengan anggapan massa tali diabaikan?
Penyelesaian :
Diket
:w=W
Ditanya : Tegangan pada ketiga tali
Jawab :
Soal Fisika Dasar
12
∑ 𝑭𝑦 = 0
T1 + ( - W) = 0 atau
di titik O berlaku :
∑ 𝑭𝑥 = 0, maka
T3 cos 60o – T1 = 0
T3
=
T1 = W
𝑇1
sin 60𝑜
=
𝑊
sin 60𝑜
= 1,155 W
T2 = T3 cos 60o
T2 = (1,155 W) cos 60o = 0,577 W
Jadi tegangan pada ketiga tali tersebut adalah T1 = W , T2 = 0,577 W dan T3 = 1,155 W
21.
Balok A massanya 2 kg, balok B massanya 1 kg dan 𝜇𝑘 = 20. Balok B mula – mula diam,
dan bergerak ke bawah sehingga menyentuh lantai setelah selang waktu ...
Penyelesaian :
Diket
: mA = 2 kg
mB = 1 kg
𝜇𝑘
= 20
Ditanya : waktu
Jawab :
Soal Fisika Dasar
13
𝑎=
=
=
∑𝑭
10−0,2(2)10
𝑎=
3
= 2 𝑚/𝑠 2
𝑚𝑡𝑜𝑡
𝑚𝐵 𝑔− 𝑓𝑘
𝑚𝐴 + 𝑚𝐵
1(10)− 𝜇𝑘 𝑚𝐴 𝑔
2+1
saat B tida di tanah :
𝑠=
1
2
𝑎𝑡 2
𝑡=√

2𝑠
𝑎
= √
50
2
𝑡 = √25 = 5 𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛
Jadi waktu yang dibutuhkan balok B untuk menyentuh lantai adalah 5 sekon
22.
Seekor kijang yang bergerak dengan percepatan konstan mampu menempuh jarak
antara dua titik yang terpisah sejauh 70 m dalam waktu 7,00 s. kecepatan kijang ini
ketika melalui titik kedua adalah 15,0 m/s. Tentukan:
a.) berapakah kecepatannya pada saat ia melampaui titik pertama?
b. ) berapakah percepatannya?
Penyelesaian :
Diket
: s = 70 m
t = 7,00 s
𝑣1 = 15,0 𝑚/𝑠
Ditanya
: a.) 𝑣1 ...?
b.) 𝑎 ...?
Jawab
:
a.) 𝑣1 =
b.) 𝑎 =
𝑠
𝑡
=
𝑣2−𝑣1
𝑡
70 𝑚
7,00 𝑠
=
= 10 𝑚/𝑠
15,0 𝑚/𝑠 – 10 𝑚/𝑠
7,00 𝑠
= 0,714 𝑚/𝑠 2
Jadi kecepatan dan percepatannya adalah 10 m/s dan 0,714 m/s2
23.
Soal Fisika Dasar
14
Pada sistem keseimbangan benda tegar seperti gambar di atas, batang A homogen
dengan panjang 80 cm beratnya 18 N. Pada ujung B digantung beban yang beratnya
30 N. Batang ditahan oleh tali BC. Jika jarak AC = 60 cm, tegangan pada tali adalah
........
Penyelesaian :
Diket : Lb
= 80 cm
Wbatang = 18 N
Wbeban = 30 N
Jarak AC = 60 cm
Ditanya : Tegangan tali
Jawab :
BC² = AB² + AC² = 80² + 60² = 6400 + 3600 = 10.000
BC = 100 cm = 1 m
Syarat seimbang : ∑ 𝜏𝐴 = 0
1
WB . AB + W AB . AB - T sin . AB = 0
2
30 . 0,8 + 18 . 0,4 - T . 0,6 . 0,8
24 + 7,2 - 0,48 T
0,48 T
T
=0
=0
= 31,2
= 65 N
Jadi besar tegangan pada tali adalah 65 N
24.
Mesin sebuah pesawat menghasilkan gaya 140 kN selama lepas landas. Massa
pesawat 40 ton. Tentukan :
a.) Percepatan yang dihasilkan mesin pesawat
b.) Minimum panjang landasan jika untuk memulai terbang diperlukan laju 60 m/s
Penyelesaian :
Diket
: F = 140 kN
m = 40 ton
Ditanya :a.) Percepatan
b.) panjang landasan  v = 60 m/s
Jawab :
a.) Percepatan yang dihasilkan mesin pesawat
Soal Fisika Dasar
15
𝑎=
𝐹
𝑚
=
140000
40000
= 3,5 𝑚/𝑠 2
b.) Panjang landasan yang diperlukan
𝑣 2 = 𝑣𝑜 2 + 2𝑎𝑠
602 = 0 + 2 𝑥 3,5 𝑚/𝑠 2 𝑥 𝑠
𝑠=
602
7
=
3600
7
= 514 𝑚
Jadi percepatan yang dihasilkan mesin pesawat adalah 3,5 𝑚/𝑠 2 , sedangkan panjang
landasan yang diperlukan jika laju pesawat 60 m/s adalah 514 m.
25.
Balok I massanya 1 kg dan balok II massanya 2 kg terletak dci atas lantai licin seperti
pada gambar. Jika F = 6 N, maka gaya kontak antar kedua balok adalah ...
Penyelesaian :
Diket
: m1 = 1 kg
m2 = 2 kg
F =6N
Ditanya : Gaya kontak antar kedua balok
Jawab :
Percepatan total
𝑎𝑡𝑜𝑡 =
𝐹
𝑚1 + 𝑚2
=
6
1+2
= 2 𝑚/𝑠 2
F12 = - F21
F12 = m1a
= 1 kg x 2 m/s2
=2N
Jadi gaya kontak antar kedua balok adalah 2 N
Soal Fisika Dasar
16
GAYA GESEK
26.
Sebuah mobil massanya 1800 kg mula – mula kecepatannya 36 km/jam dalm waktu 1
menit kecepatannya menjadi 72 km/jam. Berapa gaya yang dialami oleh mobil?
berapa gaya yang dialami oleh orang yang massanya 60 kg yang berada dalam mobil
tersebut?
Penyelesaian :
Diket
: m = 1800 kg
vo = 36 km/jam = 1 m/s
vt = 72 km/jam = 2 m/s
m0r= 60 kg
Ditanya : a.) Gaya yang dialami mobil
b.) Gaya yang dialami oleh orang
Jawab :
a.) Mobil mengalami percepatan
𝑎=
( 2 m/s – 1 m/s )
60 𝑠
1
𝑚/𝑠2
60
=
Mobil mengalami gaya sebesar
𝐹 =𝑚𝑎
b.) Gaya yang dialami oleh orang
𝐹 =𝑚𝑎
1
= 60 𝑘𝑔 𝑥 60 𝑚/𝑠2
= 1𝑁
1
= 1800 𝑘𝑔 . 60 𝑚/𝑠 2 = 30 𝑁
Jadi gaya yang dialami oleh mobil adalah 30 N. Sedangkan gaya yang dialami oeh
orang yang berada di dalam mobil tersebut adalah 1 N
27.
Suatu percobaan di laboratorium fisika seperti gambar di atas yang bertujuan untuk
menentukan koefisien gesek statik sebuah benda terhadap bidang miring, dilakukan
sebagai berikut. Benda yang massanya m, diletakkan di atas bidang yang masih pada
posisi horizontal, lalu bidang sedikit demi sedikit dimiringkan sampai benda pada
posisi saat akan bergerak, pada saat benda persis akan bergerak diamati sudut
kemiringan bidang terhadap horizontal 53°. Simpulkanlah berapa koefisien gesek statis
benda terhadap bidang tersebut........
Penyelesaian :
Diket
: 𝜃 = 53o
Soal Fisika Dasar
17
Ditanya : Koef. gesek statis benda terhadap biadang miring
Jawab :
∑ 𝑭𝑥
= 0
𝑊𝑥 − 𝑓𝑠 = 0
𝜇𝑜 𝑚𝑔 cos 53𝑜 − 𝑚𝑔 sin 53𝑜 = 0
𝜇𝑜 𝑚𝑔 cos 53𝑜 = 𝑚𝑔 sin 53𝑜
𝑜
𝜇𝑜 =
𝑚𝑔 sin 53
𝑜
𝑚𝑔 cos 53
=
𝑜
sin 53
𝑜
cos 53
=
0,8
0,6
=
4
3
Jadi koefisien gesek statis benda terhadap bidang tersebut adalah
28.
4
3
Sebuah benda massanya 10 kg meluncur dari keadaan diam dari atas puncak bidang
miring licin sudut miringnya 30o terhadap bidang mendatar. Tentukan :
a.) Lukiskan gaya – gaya yang bekerja pada benda tersebut
b.) Hitung percepatan benda
c.) Jika panjang bidang miring 10 m berapa waktu yang diperlukan balok sampai di
dasar bidang
Penyelesaian :
Diket
: m = 10 kg
𝜃 = 30o
Ditanya : a.) lukiskan gaya yang bekerja
b.) Percepatan
c.) waktu  panjang bidang miring 10 m
Jawab:
a.)
Soal Fisika Dasar
18
b.) ∑ 𝐹 = 𝑚 𝑎
𝑊 sin 𝛼 = 𝑚 𝑎
𝑎 = 𝑔 sin 30𝑜 = 10 𝑚/𝑠 2 .
c.) 𝑠 = 𝑣𝑜 𝑡 +
𝑡= √
2𝑠
𝑎
1
2
𝑎=
maka
1
2
𝑊 sin 𝛼
𝑚
2
= 𝑔 sin 𝛼
= 5 𝑚/𝑠
𝑎𝑡 2
= √
2 𝑥 10
5
=2𝑠
Jadi percepatan bendanya adalah 5 𝑚/𝑠 2 dan waktu yang diperlukan balok jika
panjang bidang miring 10 m adalah 2 s.
29.
Sebuah benda bermassa 4 kg bberada di atas bidang yang memiliki kemiringan 37 o
dan koefisien gesekan benda 𝜇𝑠 = 0,4 dan 𝜇𝑘 = 0,3. Apakah benda akan meluncur ke
bawah ? Berapa gaya gesekan benda dengan bidang?
Penyelesaian :
Diket
: m = 4 kg
𝜇𝑠 = 0,4
𝜇𝑘 = 0,3
Ditanya : gaya gesekan benda dengan bidang
Jawab :
4
𝑁 = 𝑊 cos 𝛼 = 𝑚𝑔 cos 37𝑜 = 4 𝑥 10 𝑥 5 = 32 𝑁
gaya gesek statik maksimum :
𝑓𝑠 𝑚𝑎𝑘𝑠 = 𝜇𝑠 𝑁 = 0,4 𝑥 32 = 12,8 𝑁
Gaya penggerak benda arah sejajar bidang
3
𝐹 = 𝑊 sin 𝛼 = 𝑚𝑔 sin 37𝑜 = 4 𝑥 10 𝑥 5 = 24 𝑁
Karena F > fs maks maka benda sudah bergerak. Gaya gesekan yang bekerja pada benda
adalah gaya gesekan kinetik.
𝑓𝑘 = 𝜇𝑘 𝑁 = 0,2 𝑥 32 = 6,4 𝑁
Percepatan benda adalah
𝑎=
Soal Fisika Dasar
𝐹− 𝑓𝑘
𝑚
=
24−6,4
4
= 4,4 𝑚/𝑠 2
19
Jadi karena F > fs maks maka benda sudah bergerak. Gaya gesekan yang bekerja pada
benda adalah gaya gesekan kinetik sebesar 6,4 N
30.
Sebuah benda bermassa 25 kg terletak diam diatas bidang datar yang kasar.
Kemudian benda tersebut didorong dengan gaya F horizontal sebesar 100 N, ternyata
setelah 5 detik kecepatan benda menjadi 10 m/s. Tentukan koefisien gesek kinetik 𝜇𝑘
antara benda dengan lantai.?
Penyelesaian :
Diket
: m = 25 kg
F = 100 N
v = 10 m/s
Ditanya : koefisien gesek
Jawab :
𝑎=
∆𝑣
∆𝑡
=
10
5
= 2 𝑚/𝑠 2
∑𝐹 = 𝑚 𝑎
𝐹 − 𝑓𝑘 = 25 𝑥 5
100 − 𝑓𝑘 = 50
𝑓𝑘 = 50 𝑁
Koefisien geseknya :
𝜇𝑘 =
𝑓𝑘
𝑁
=
𝑓𝑘
𝑚𝑔
=
50
25 𝑥 10
= 0,20
Jadi koefisien gesek kinetik antar benda dengan lantai adalah 0,20
GAYA GRAVITASI
31.
Massa bumi 5,98 x 1024 kg dan massa bulan 7,35 x 1022 kg. Jarak bumi - bulan adalah
3,84 x 108 m. Tentukan :
a.) Gaya yang dilakukan bumi pada bulan
b.) Gaya yang dilakukan bulan pada bumi
c.) Kuat medan gravitasi bumi pada posisi bulan
d.) Kuat medan gravitasi bulan pada bumi
Soal Fisika Dasar
20
Penyelesaian :
Diket
: mbm = 5,98 x 1024 kg
mbl = 7,35 x 1022 kg
R = 3,84 x 108 m
Ditanya : a.) Gaya yang dilakukan bumi pada bulan
b.) Gaya yang dilakukan bulan pada bumi
c.) Kuat medan gravitasi bumi pada posisi bulan
d.) Kuat medan gravitasi bulan pada bumi
Jawab :
a.) Gaya yang dilakukan bumi pada bulan
𝐹=𝐺
𝑀𝑏𝑚 𝑀𝑏𝑙
𝑅𝑏𝑚−𝑏𝑙 2
= 6,67 𝑥 10
−11
(5,98 𝑥 1024 ) 𝑥 (7,35 𝑥 1022 )
= 1,99 𝑥 1020 𝑁
(3,85 𝑥 108 )2
Jadi, gaya yang dilakukan bumi pada bulan adalah 1,99 𝑥 1020 𝑁
b.) Gaya yang dilakukan bulan pada bumi merupakan gaya reaksi dari gaya yang
dilakukan bumi pada bulan. Gaya tersebut sama besar tetapi berlawanan arah.
Jadi gaya yang dilakukan bulan pada bumi adalah 1,99 𝑥 1020 𝑁
c.) Kuat medan gravitasi bumi pada posisi bulan
𝑔𝑏𝑙−𝑏𝑚 = 𝐺
𝑀𝑏𝑚
𝑅𝑏𝑚−𝑏𝑙 2
= 6,67 𝑥 10−11
5,98 𝑥 1024
(3,85 𝑥 108 )2
= 2,7 𝑥 10−3 𝑁/𝑘𝑔
Jadi kuat medan gravitasi bumi pada posisi bulan adalah 2,7 𝑥 10−3 𝑁/𝑘𝑔
d.) Kuat medan gravitasi bulan pada posisi bumi
𝑔𝑏𝑚−𝑏𝑙 = 𝐺
𝑀𝑏𝑙
𝑅𝑏𝑚−𝑏𝑙 2
= 6,67 𝑥 10−11
7,35 𝑥 1022
(3,85 𝑥 108 )2
= 3,26 𝑥 10−5 𝑁/𝑘𝑔
Jadi kuat medan gravitasi bulan pada posisi bumi adalah 3,26 𝑥 10−5 𝑁/𝑘𝑔
32.
Hitunglah percepatan gravitasi g pada ketinggian 20 km di atas permukaan air laut.
Misalnya di permukaan air laut, dengan r = 6371 km.?
Penyelesaian :
Diket
: dr = 20 km
r = 6371 km
Ditanya : percepatan gravitasi
Jawab :
Soal Fisika Dasar
21
𝑑𝑔
𝑔
=2
=
𝑑𝑟
𝑟
2 𝑥 20
6371
𝑥 100 %
= 0,63 %
Hasil ini menunjukkan bahwa pada ketinggian 20 km di atas permukaan air laut,
percepatan gravitasi berkurang sebesar 0,63 % dari percepatan gravitasi di permukaan
air laut. Jika percepatan gravitasi di permukaan air laut sama dengan 10 m/s2, maka
percepatan gravitasi di ketinggian 20 km tersebut tinggal 9,937 m/s2.
33.
Berapakah banyaknya kerja yang diperlukan untuk menggerakkan suatu benda
bermassa 1 kg dari permukaan bumi ketempat yang jauhnya tak terhingga? Diketahui
G = 6,673 x 10-11 N.m2.kg-2, jari – jari bumi Re = 6,37 x 106 m, massa bumi = 5,98 x 1024
kg.?
Penyelesaian :
Diket
: G = 6,673 x 10-11 N.m2.kg-2
Re = 6,37 x 106 m
m = 5,98 x 1024 kg
Ditanya : Usaha
Jawab :
𝑊 = 𝐺 𝑀𝑒
=
𝑚
𝑅𝑒
(6,673𝑥10−11 )(5,98𝑥1024 )(1)
6,37𝑥106
= 6,0 𝑥 107 𝐽
Jadi banyaknya kerja yang diperlukan untuk menggerakkan benda bermassa 1 kg
adalah 6,0 𝑥 107 𝐽
34.
Tentukan kuat medan gravitasi bumi pada tempat yang jaraknya dari permukaan bumi
adalah tiga kali jari – jari bumi. Diketahui kuat medan gravitasi di permukaan bumi
adalah 9,8 N/kg.?
Penyelesaian :
Diket
: gperm = 9,8 N/kg
h = 3 Rb
Ditanya : kuat medan graavitasi
Jawab :
Jarak titik pengamatan dari permukaan bumi  h = 3 Rb
Jarak titik pengamatan dari pusat bumi
 r = Rb + h = 4 Rb
Kuat medan gravitasi di permukaan bumi
 gperm = 9,8 N/kg
𝑔=𝐺
Soal Fisika Dasar
𝑀𝑏
𝑟2
=𝐺
𝑀𝑏 𝑅𝑏 2
𝑅𝑏 2 𝑟 2
𝑅
2
= 𝑔𝑝𝑒𝑟𝑚 ( 𝑏)
𝑟
22
2
𝑅
9,8
= 9,8 ( 𝑏 ) =
4𝑅
16
𝑏
= 0,6 𝑁/𝑘𝑔
Jadi kuat medan gravitasi bumi pada tempat yang jaraknya tiga kali jari – jari bumi
adalah 0,6 N/kg
35.
Sebuah benda langit memiliki jari – jari 5000 km. Kuat medan gravitasi di permukaan
benda langit tersebut adalah 8 N/kg. Berapakah massa jenis benda langit tersebut?
Penyelesaian :
Diket
: R = 5000 km
g = 8 N/kg
Ditanya : massa jenis
Jawab :
𝑔=𝐺
𝑀
𝑅2
4
𝑀 = 𝜌 𝑉 = 𝜌 𝑥 ( 𝜋𝑅3 )
3
𝑔=𝐺
𝜌=
=
4
3
𝜌( 𝜋𝑅 3 )
3𝑔
𝑅2
4𝜋𝐺𝑅
=
4
3
𝜋𝐺𝜌𝑅
3𝑥8
4𝑥3,14𝑥(6,67𝑥10−11 )𝑥(5𝑥106 )
= 5,7𝑥103 𝑘𝑔/𝑚3
Jadi massa jenis benda langit tersebut adalah 5,7𝑥103 𝑘𝑔/𝑚3
GAYA PEGAS
36.
Sebuah pegas memiliki konstanta 1000 N/m. Pegas berada di atas lantai datar yang
licin dimana salah satu ujung pegas dikaitkan pada tempat yang tetap dan pada ujung
lainnya ditambatkan benda yang bermassa 0,5 kg. Benda disimpangkan sejauh 10 cm
dari posisi seimbang. Tentukan :
a.) Frekuensi osilasi benda
b.) Simpangan pegas sebagai fungsi waktu
c.) Kecepatan benda sebangai fungsi waktu
d.) Percepatan benda sebagai fungsi waktu
𝜋
e.)kecepatan benda saat 𝑡 = 4√2000 𝑠
Penyelesaian :
Diket
: k = 1000 N/m
m = 0,5 kg
x = 10 cm
Soal Fisika Dasar
23
Ditanya : a.) Frekuensi osilasi benda
b.) Simpangan pegas sebagai fungsi waktu
c.) Kecepatan benda sebangai fungsi waktu
d.) Percepatan benda sebagai fungsi waktu
𝜋
e.)kecepatan benda saat 𝑡 = 4√2000 𝑠
Jawab
:
a.) Frekuensi osilasi benda
𝑘
𝜔= √ = √
𝑚
1000
0,5
= 44,7 𝑟𝑎𝑑/𝑠
Jadi frekuensi osilasi benda adalah 44,7 rad/s
b.) Simpangan pegas sebagai fungsi waktu
𝑥 = 𝐴 cos(𝜔𝑡 + 𝜑𝑜 ) = 0,1 cos(44,7 𝑡 + 𝜑𝑜 )
Benda mulai dilepas dari posisi simpangan maksimum. Jadi saat t = 0 maka x = 0,1
m sehingga
0,1 = 0,1 cos(44,7 𝑥 0 + 𝜑𝑜 )
atau
1 = cos(𝜑𝑜 )
yang memberikan 𝜑𝑜 = 0
Dengan demikian bentuk umum persamaan simpangan adalah
𝑥 = 0,1 cos( 44,7 𝑡)
Jadi simpangan pegas sebagai fungsi waktu adalah 𝑥 = 0,1 cos( 44,7 𝑡)
c.) Kecepatan benda sebangai fungsi waktu
𝑣𝑜 = 𝜔 𝐴 = 44,7 𝑥 0,1 = 4,47 𝑚/𝑠
Berdasarkan persamaan kecepatan osilasi benda yaitu :
𝑣 = −𝑣𝑜 sin(𝜔𝑡 + 𝜑𝑜 )
maka kecepatan benda sebagai fungsi waktu memenuhi
𝑣 = −4,47 sin(44,7𝑡)𝑚/𝑠
Jadi kecepatan benda sebagai fungsi waktu adalah 𝑣 = −4,47 sin(44,7𝑡)𝑚/𝑠
d.) Percepatan benda sebagai fungsi waktu
𝑎𝑜 =
𝑘𝐴
𝑚
=
1000𝑥0,1
0,5
= 200 𝑚/𝑠 2
Berdasarkan persamaan osilasi benda yaitu :
𝑎 = − 𝑎𝑜 cos(𝜔𝑡 + 𝜑𝑜 )
Maka percepatan benda sebagai fungsi waktu memenuhi
𝑎 = −200 cos(44,7 𝑡 ) 𝑚/𝑠 2
Jadi percepatan benda sebagai fungsi waktu adalah 𝑎 = −200 cos(44,7 𝑡 ) 𝑚/𝑠 2
𝜋
e.) Kecepatan benda saat 𝑡 = 4√2000 𝑠
𝜋
saat 𝑡 = 4√2000 𝑠 = 0,0176 𝑠 kecepatan benda adalah :
Soal Fisika Dasar
24
𝑣 = −4,47 sin(44,7 𝑥 0,0176) = −4,47 sin(0,787)
0,787
karena 180𝑜 = 𝜋 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛, maka 0,787 𝑟𝑎𝑑 = ( 3,14 ) 𝑥 180𝑜 = 45𝑜
1
Jadi, 𝑣 = −4,47 sin(45𝑜 ) = −4,47 𝑥 ( ) = −3,2 𝑚/𝑠
√2
𝜋
Jadi kecepatan benda saat 𝑡 = 4√2000 𝑠 adalah – 3,2 m/s
37.
Sebuah pegas memiliki panjang 10 cm dan konstanta 500 N/m digantung secara
vertikal. Pada ujung bawah pegas ada sebuah benda yang bermassa 500 g. Benda
tersebut disimpangkan sejauh 2 cm dari posisi seimbang baru. Hitunglah :
a.) Periode osilasi pegas
b.) Panjang maksimim dan minimum pegas saat berosilasi
Penyelesaian :
Diket
: k = 500 N/m
m = 500 g = 0,5 kg
Lo = 10 cm = 0,1 m
A = 2 cm
Ditanya : a.) Periode osilasi pegas
b.) Panjang maksimim dan minimum pegas saat berosilasi
Jawab :
Pertambahan panjang pegas akibat digantungkan benda :
∆𝐿 =
𝑚𝑔
𝑘
=
0,5 𝑥 10
500
= 0,01 𝑚 = 1 𝑐𝑚
Panjang pegas saat berada dalamposisi seimbang baru adalah :
𝐿 = 𝐿𝑜 + ∆𝐿 = 10 + 1 = 11 𝑐𝑚
a.) Periode ossilasi pegas
𝑘
500
𝑚
0,5
𝜔= √ =√
= √1000 = 32 𝑟𝑎𝑑/𝑠
Periode osilasi pegas adalah :
𝑇=
2𝜋
𝜔
=
2 𝑥 3,14
32
= 0,2 𝑠
Jadi periode osilasi pegas adalah 0,2 s
b.) Panjang maksimim dan minimum pegas saat berosilasi
Amplitudo simpangan pegas adalah A = 2 cm
Dengan demikian, selam berosilasi :
Panjang maksimum pegas  L + A = 11 + 2 = 13 cm
Panjang minimum pegas  L – A = 11 – 2 = 9 cm
Jadi panjang maksimum dan minimum pegas saat berisolasi adalah 13 cm dan 9 cm
38.
Dari hasil percobaan yang dilakukan di laboratorium pada sebuah pegas yang diberi
beban diperoleh hubungan antara beban yang digantungkan pada pegas terhadap
Soal Fisika Dasar
25
pertambahan panjang pegas tersebut seperti gambar grafik di bawah ini, maka
besarnya konstanta pegas adalah ...
Penyelesaian :
Diket
: F = 20 N
x = 2 cm
Ditanya : Besar konstanta
Jawab :
Ambil salah satu titik ajuan : F = 20, x = 2 cm = 0,02 m
𝐹 = 𝑘 ∆𝑥
20 𝑁 = 𝑘 . 0,02 𝑚
𝑘=
20 𝑁
0,02 𝑚
= 1000 𝑁/𝑚
Jadi besarnya konstanta pegas adalah 1000 N/m
39.
Sebuah pegas yang digantung vertikal panjangnya 15 cm. Jika direnggangkan dengan
gaya 0,5 N, panjang pegas menjadi 27 cm. Berapa panjang pegas jika direnggangkan
dengan gaya 0,6 N.?
Penyelesaian :
Diket
: 𝑥𝑜 = 15 𝑐𝑚
𝑥1 = 27 𝑐𝑚
𝐹1 = 0,5 𝑁
𝐹2 = 0,6 𝑁
Ditanya : Panjang pegas
Jawab :
𝐹 = 𝑘 ∆𝑥

𝐹 ∞ ∆𝑥
maka
∆𝑥2
∆𝑥1
𝑥−15
27−15
=
=
𝐹2
𝐹1
0,6
0,5
𝑥 = 29,4 𝑐𝑚
Jadi panjang pegas jika direnggangkan dengan gaya 0,6 N adalah 29,4 cm
Soal Fisika Dasar
26
40.
Dua buah pegas yang tersambung secara seri tergantung pada suatu atap. Konstanta
masing – masing pegas adalah 800 N/m dan 400 N/m. Pada ujung bawah sambungan
pegas diikatkan sebuah benda yang bermassa 0,5 kg. Berapa frekuensi osilasi benda?
Penyelesaian :
Diket
: k1 = 800 N/m
k2 = 400 N/m
m = 0,5 kg
Ditanya : Frekuensi osilasi benda
Jawab :
1
𝑘𝑒𝑓
=
1
+
1
𝑘1
𝑘2
800
𝑘𝑒𝑓 =
=
1
800
+
1
400
=
3
800
3
Frekuensi osilasi pegas adalah
𝜔= √
𝑘𝑒𝑓
𝑚
267
= √
= √534 = 23 𝑟𝑎𝑑/𝑠
0,5
Jadi frekuensi osilasinya adalah 23 rad/s
GAYA SENTRIPENTAL
41.
Sebuah jembatan melengkung dengan jari – jari kelengkungan R. Titik pusat
kelengkungan ada di bawah jembatan itu. Gaya yang di akibatkan pada jembatan itu
oleh sebuah mobil yang beratnya W yang bergerak dengan kecepatan v sewaktu
berada di puncak jembatan itu, jika g adalah percepatan gravitasi, adalah sebesar ...
Penyelesaian :
Diket
:r=R
w=W
Ditanya : gaya yang diakibatkan
Jawab :
Soal Fisika Dasar
27
Pada gerak melingkar berlaku :
𝐹𝑠 =
𝑚𝑣 2

𝑅
𝑊−𝑁 =
𝑚𝑣 2
𝑅
atau
𝑁=𝑊−
𝑚𝑣 2
𝑅
= 𝑊 (1 −
𝑣2
𝑔𝑅
)
Jadi gaya yang diakibatkannya adalah 𝑁 = 𝑊 (1 −
42.
𝑣2
𝑔𝑅
)
Seorang anak duduk di atas kursi pada roda yang berputar vertikal. Jika percepatan
gravitasi bumi 10 m/s2 dan jari – jari roda 2,5 m, maka laju maksimum roda itu agar
anak tidak terlepas dari tempat duduknya adalah ...
Penyelesaian :
Diket
: g = 10 m/s2
R = 2,5 m
Ditanya : Laju maksimum
Jawab :
Kemungkinan anak terlepas dari tempat duduknya
adalah ketika berada di titik tertinggi.
Pada gerak melingkar
∑ 𝐹𝑘𝑒 𝑝𝑢𝑠𝑎𝑡 = 𝑚
𝑚𝑔 − 𝑁 =
𝑚𝑔 − 0 =
𝑣2
𝑚𝑅
𝑣2
𝑚𝑅
𝑣2
𝑅
 𝑣𝑚𝑎𝑘𝑠 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝑁 = 0
𝑣𝑚𝑎𝑘𝑠 = √𝑔 𝑅
= √10 𝑥 2,5
= 5 𝑚/𝑠
Jadi laju maksimum roda itu agar anak tidak terlepas dari tempat duduknya adalah
5m/s
Soal Fisika Dasar
28
43.
Sebuah benda bermassa m diikat diujung seutas tali, lalu diayunkan di bidang vertikal.
g = percepatan gravitasi. Agar benda dapat melakukan gerak melingkar penuh maka
dititik terendah gaya sentripental minimumnya harusnya?
Penyelesaian :
Diket
: g = percepatan gravitasi
Ditanya : Besar gaya sentripental minimumnya
Jawab
Syarat perlu agar benda bergerak melingkar penuh :
𝑣𝐴 min = √5 𝑔 𝑅
Jadi,
𝐹𝑠 = 𝑚
=𝑚
𝑣𝐴 2
𝑅
5𝑔𝑅
𝑅
= 5 𝑚𝑔
Jadi besar gaya sentripental minimumnya adalah 5 mg
44.
Sebuah batu dengan massa 2 kg diikat dengan tali dan berputar sehingga lintasan
berbentuk lingkaran vertikal dengan jari – jari 0,5 m. Jika kecepatan sudut batu 6 rad/s
dan g = 10 m/s2 maka tegangan tali pada saat batu di titik tertinggi adalah?
Penyelesaian :
Diket
: m = 2 kg
g = 10 m/s2
R = 0,5 m
𝜔 = 6 𝑟𝑎𝑑/𝑠
Ditanya : tegantan tali pada saat di titik tertinggi
Jawab :
∑ 𝐹𝑘𝑒 𝑝𝑢𝑠𝑎𝑡 = 𝑚 𝜔2 𝑅
𝑇 + 𝑚𝑔 = 𝑚 𝜔2 𝑅
𝑇 + (2)10 = 2 (6)2 (0,5)
𝑇 = 16 𝑁
Jadi tegangan tali pada saat titik tertinggi adalah 16 N
Soal Fisika Dasar
29
45.
Lintasan bulan mengelilingi bumi hampir menyerupai lingkaran dengan jari – jari
384.000 km. Periode revolusi bulan mengelilingi bumi adalh adalh 27,3 hari. Berapa
percepatan sentripental bulan ke arah bumi?
Penyelesaian :
Diket
: R = 384.000 km = 3,84 x 108 m
T = 27,3 hari = 273 hari x 24 (jam/hari) x 3600 (s/jam) = 2,36 x 10 6 s
Ditanya : percepatan sentripental
Jawab :
Keliling lintasan bulan :
𝐾 = 2𝜋𝑅
= 2 𝑥 𝜋 𝑥 3,84 𝑥 108
= 2,4 𝑥 109 𝑚
Laju gerak melingkar bulan
𝑣=
𝐾
𝑇
=
2,4𝑥109
2,36𝑥106
= 1,02 𝑥 103 𝑚/𝑠
Percepatan sentripental bulan :
3 2
𝑣 2 (1,02 𝑥 10 )
𝑎=
=
= 2,71 𝑥 10−3 𝑚/𝑠 2
𝑅
3,84𝑥108
Jadi percepatan sentripental bulan kearah bumi adalah 2,71 𝑥 10−3 𝑚/𝑠 2
ELASTISITAS
46.
Suatu kawat baja memiliki diameter 2mm dan panjang 4 m. kawat tersebut digunakan
untuk menggantung benda yang bermassa 5,0 kg. Hitunglah :
a.) Pertambahan panjang kawat
b.) Konstanta pegas untuk kawat
Penyelesaian:
Diket
: d = 2 mm = 2 x 10-3 m
L=4m
Ditanya : a.) Pertambahan panjang kawat
b.) Konstanta pegas untuk kawat
Jawab :
Jari – jari kawat = 𝑟 =
𝑑
2
=
2𝑥10−3
2
= 1 𝑥 10−3 𝑚
Luas penampang kawat
𝐴 = 𝜋 𝑟 2 = 3,14 𝑥 (1 𝑥 10−3 )2 = 3,14 𝑥 10−6 𝑚2
Berat beban = 𝑊 = 𝑚𝑔 = 5,0 𝑥 10 = 50 𝑁
𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑢𝑠 𝑌𝑜𝑢𝑛𝑔 𝑏𝑒𝑠𝑖 ∶ 𝑌 = 200 𝑥 109 𝑁/𝑚2
a.) Pertambahan panjang kawat
𝜎 1𝑊
50
𝛿= =
=
= 8 𝑥 10−5
𝑌 𝑌𝐴 (200𝑥109 )(3,14𝑥10−6 )
Soal Fisika Dasar
30
Pertambahan panjang kawat adalah
∆𝐿 = 𝛿 𝐿 = ( 8 𝑥 10−5 )𝑥 4 = 3,2 𝑥 10−4 𝑚
Jadi pertambahan panjangnya adalah 3,2 𝑥 10−4 𝑚
b.) Konstanta pegas untuk kawat
𝑌𝐴 (200𝑥109 )(3,14𝑥10−6 )
𝑘=
=
= 1,57 𝑥 105 𝑁/𝑚
𝐿
4
Jadi konstanta pegas untuk kawat adalah 1,57 𝑥 105 𝑁/𝑚
47.
Ketika ditarik dengan gaya 8 N sebuah pegas mengalami pertambahan panjang 2 cm.
Tentukan :
a.) Konstanta pegas
b.) simpangan pegas jika diberi gaya 10 N
c.) Simpangan pegas jika digantung dengan beban 2 kg
d.) Frekuensi ossilasi pegas ketika digantung dengan beban 400 g
Penyelesaian :
Diket
:F=8N
x = 2 cm
Ditanya : a.) Konstanta pegas
b.) simpangan pegas jika diberi gaya 10 N
c.) Simpangan pegas jika digantung dengan beban 2 kg
d.) Frekuensi ossilasi pegas ketika digantung dengan beban 400 g
Jawab :
a.) Konstanta pegas
𝑘=
𝐹
8
=
= 400 𝑁/𝑚
𝑥
0,02
Jadi konstanta pegasnya adalah 400 N/m
b.) simpangan pegas jika diberi gaya 10 N
𝐹1
10
𝑥1 = =
= 0,025 𝑐𝑚
𝑘
400
Jadi simpangan pegas jika diberi gaya 10 N adalah 0,025 cm
c.) Simpangan pegas jika digantung dengan beban 2 kg
W = mg = 2 x 10 = 20 N
𝑊
20
𝑥2 =
=
= 0,05 𝑐𝑚
𝑘
400
Jadi simpangan pegas jika digantung dengan beban 2 kg adalah 0,05 cm
Soal Fisika Dasar
31
d.) Frekuensi ossilasi pegas ketika digantung dengan beban 400 g = 0,4 kg
𝑘
400
𝜔= √ = √
= √1000 = 32 𝑟𝑎𝑑/𝑠
𝑚
0,4
Jadi frekuensi osilasi pegas ketika digantung dengan beban 400 g adalah 32 rad/s
48.
Empat buah pegas sejenis dengan konstanta 500 N/m disusun secara seri. Susunan
pegas tersebut digantungi benda bermassa 2 kg. Hitunglah:
a.)Pertambahan panjang susunan pegas
b.) Pertambahan panjang masing-masing pegas
Penyelesaian :
Diket
: k = 500 N/m
m = 2 kg
Ditanya : a.)Pertambahan panjang susunan pegas
b.) Pertambahan panjang masing-masing pegas
Jawab :
1
1 1 1 1 4
= + + + =
𝑘𝑒𝑓 𝑘 𝑘 𝑘 𝑘 𝑘
atau
𝑘𝑒𝑓 =
𝑘
4
=
500
4
= 125 𝑁/𝑚
a.)Pertambahan panjang susunan pegas
W = mg = 2x 10 = 20 N
𝑊
20
∆𝐿 =
=
= 0,16 𝑚
𝑘𝑒𝑓 125
Jadi pertambahan panjang susunan pegas adalah 0,16 m
b.) Pertambahan panjang masing-masing pegas
∆𝐿1 = ∆𝐿2 = ∆𝐿3 = ∆𝐿4 =
𝑊
20
=
= 0,04 𝑚
𝑘
500
Jadi pertambahan panjang masing – masing pegas adalah 0,04 m
49.
Kabel alumunium memiliki diameter 1,5 mm dan panjang 5,0 m. Kabel tersebut
kemudian digunakan untuk menggantung benda yang memiliki massa 5,0 kg. Modulus
Young alumunium adalah Y = 7 x 1010 N/m. Tentukan :
a.) Berapa stress yang bekerja pada kawat
b.) Berapa strain kawat
Penyelesaian :
Diket
: d = 1,5 mm
Soal Fisika Dasar
32
Lo = 5,0 m
Y = 7 x 1010 N/m
Ditanya : a.) Berapa stress yang bekerja pada kawat
b.) Berapa strain kawat
Jawab :
Jari – jari kawat = 𝑟 =
𝑑
2
=
2𝑥10−3
2
= 7,5 𝑥 10−4 𝑚
Luas penampang kawat
𝐴 = 𝜋 𝑟 2 = 3,14 𝑥 (7,5 𝑥 10−4 )2 = 1,8 𝑥 10−6 𝑚2
Beben yang di gantung pada kawat
𝑊 = 𝑚𝑔 = 5,0 𝑥 10 = 50 𝑁
a.) Berapa stress yang bekerja pada kawat
𝐹
10
𝜎= =
= 5,6 𝑥 106 𝑁/𝑚2
𝐴 1,8 𝑥 10−6
Jadi stress yang bekerja pada kawat adalah 5,6 𝑥 106 𝑁/𝑚2
b.) Berapa strain kawat
𝛿=
𝜎 5,6𝑥106
=
= 8 𝑥 10−5
𝑌
7𝑥1010
Jadi strain kawat alumunium adalah 8 𝑥 10−5
50.
Kabel alumunium memiliki diameter 1,5 mm dan panjang 5,0 m. Kabel tersebut
kemudian digunakan untuk menggantung benda yang memiliki massa 5,0 kg. Modulus
Young alumunium adalah Y = 7 x 1010 N/m. Tentukan :
a.) Berapa pertambahan panjang kawat
b.)Berapa konstanta pegas kawat
Penyelesaian :
Diket
: d = 1,5 mm
Lo = 5,0 m
Y = 7 x 1010 N/m
Ditanya : a.) Berapa pertambahan panjang kawat
b.)Berapa konstanta pegas kawat
Jawab :
Jari – jari kawat = 𝑟 =
𝑑
2
=
2𝑥10−3
2
= 7,5 𝑥 10−4 𝑚
Luas penampang kawat
𝐴 = 𝜋 𝑟 2 = 3,14 𝑥 (7,5 𝑥 10−4 )2 = 1,8 𝑥 10−6 𝑚2
Beben yang di gantung pada kawat
𝑊 = 𝑚𝑔 = 5,0 𝑥 10 = 50 𝑁
Soal Fisika Dasar
33
𝜎=
𝐹
10
=
= 5,6 𝑥 106 𝑁/𝑚2
𝐴 1,8 𝑥 10−6
𝛿=
𝜎 5,6𝑥106
=
= 8 𝑥 10−5
𝑌
7𝑥1010
a.) Berapa pertambahan panjang kawat
∆𝐿 = 𝛿 𝑥 𝐿𝑜 = 8 𝑥 10−5 𝑥 5 = 4 10−4 𝑚 = 0,4 𝑚𝑚
Jadi pertambahan panjang kawat adalah 0,04 mm
b.)Berapa konstanta pegas kawat
𝑌𝐴 (7𝑥1010 )𝑥(1,8 𝑥 10−6 )
𝑘=
=
= 2,52 𝑥 104 𝑁/𝑚
𝐿
5
Jadi konstanta pegas kawat adalah 2,52 𝑥 104 𝑁/𝑚
USAHA DAN ENERGI
51.
Benda dilepaskan dari puncak seperempat lingkaran lalu berhenti dititik C yang
berjarak 5 m dari B Tentukan koefisien gesek kinetik permukaan BC, jika AB licin?
Penyelesaian :
Diket
: BC = 5 m
R = 1,25 m
Ditanya : Koef gesek kinetik
Jawab :
energi  usaha gesekan
𝐸𝐾𝐵 = 𝐸𝑃𝐴 = 𝑊𝑔𝑒𝑠 𝐵𝐶
𝑚𝑔ℎ = 𝑓𝑔𝑒𝑠 𝑠
𝑚𝑔ℎ = 𝜇𝑚𝑔 𝑠
𝜇=
ℎ
𝑠
=
1,25
5
= 0,25
Jadi koef gesek kinetiknya adalah 0,25
Soal Fisika Dasar
34
52.
Sebuah benda bermassa 20 kg terletak pada bidang miring dengan sudut 30 o terhadap
bidang horizontal. Jika percepatan gravitasi 9,8 m/s2 dan benda bergerak sejauh 3 m
ke arah bawah, usaha yang dilakukan oleh gaya berat adalah?
Penyelesaian :
Diket
: m = 20 kg
g = 9,8 m/s2
𝜃 = 30𝑜
Ditanya : usaha
Jawab :
W = mg sin 30o s
= 20 x 9,8 x ½ x 3
= 294 J
Jadu usaha yang dilakukan benda tersebut adalah 294 J
53.
Sebuah palu bermassa 2 kg dan berkecepatan 20 m/s menghantam sebuah paku,
sehingga paku ini masuk kedalam kayu 5 cm. Besar gaya tahanan yang disebabkan
kayu adalah?
Penyelesaian :
Diket
: mpalu = 2kg
vpalu = 20 m/s
s = 5 cm
Ditanya : gaya tahanan
Jawab :
∆𝐸𝐾 = 𝑊
𝑚𝑣 2 = 𝐹𝑠
2
1
1
2
𝑥 2 𝑥 (20)2 = 𝐹 ( 5 𝑥 102 )
𝐹 = 8000 𝑁
Jadi gaya tahanan yang disebabkan kayu adalah 8000 N
54.
Sebuah benda bermassa 4 kg, mula – mula diam kemudian bergerak lurus dengan
percepatan 3 m/s2. Usaha yang diubah menjadi energi kinetik setelah 2 detik adalah?
Penyelesaian:
Soal Fisika Dasar
35
Diket
: m = 4 kg
a = 3 m/s2
Ditanya : usaha  t = 2 s
Jawab :
v = a t = 3 (2) = 6 m/s
1
𝑊 = 𝐸𝐾 − 𝐸𝐾𝑜 = 2 𝑚𝑣 2 −
1
1
2
𝑚𝑣𝑜 2
𝑊 = 2 4 (6)2 − 0 = 72 𝐽
Jadi usaha yang diubah menjadi energi kinetik setelah 2 detik adalah 72 J
55.
Sebuah benda bermassa 2 kg terletak ditanah. Benda itu ditarik vertikal ke atas
dengan gaya 25 N selama 2 detik lalu dilepaskan. Jika g = 10 m/s2, energi kinetik benda
pada saat mengenai tanah adalah?
Penyelesaian:
Diket
: m = 2 kg
F = 25 N
g = 10 m/s2
Ditanya : energi kinetik
Jawab :
Gerak A ke B
𝑎=
=
∑𝐹
= 5𝑚
𝑚
𝐹− 𝑚𝑔
𝑚
25− 20
=
2
= 2,5 𝑚/𝑠 2
1
𝑆𝐴𝐵 = 𝑎𝑡 2
2
1
= (2,5)22
2
Jadi energi
125 J
Soal Fisika Dasar
benda
𝑣𝐵 = 𝑎 𝑡
= 2,5 (2)
= 5 𝑚/𝑠
𝐸𝑃𝐷 + 𝐸𝐾𝐷 = 𝐸𝑃𝐵 + 𝐸𝐾𝐵
1
𝐸𝐾𝐷 = 2(10)5 + 2 2 (5)2
= 125 𝐽
pada saat mengenai tanah adalah
36
IMPULS DAN MOMENTUM
56.
Sebuah benda jatuh ke lantai dengan kecepatan 10 m/s kemudian dipantulkan
kembali dengan kecepatan 8 m/s. Jika massa benda adalah 0,8 kg dan lama peristiwa
tumbukan antara benda dan lantai adalah 0,2 s, berapakah impuls yang dilakukan oleh
lantai pada benda dan gaya yang dilakukan lantai pada benda?
Penyelesaian:
Diket
: v = 10 m/s
m = 0,8 kg
t = 0,2 s
Ditanya : impuls
Jawab :
Momentum benda sebelum tumbukan
𝑝
̅̅̅1 = 0,8 𝑥 10 = 8 𝑘𝑔 𝑚/𝑠
Momentum benda setelah tumbukan
𝑝2 = 0,8 𝑥 (−8) = −6,4 𝑘𝑔 𝑚/𝑠
̅̅̅
Impuls yang dilakukan lantai pada benda sama dengan perubahan momentum benda,
yaitu :
𝐼 = ̅̅̅
𝑝2 − 𝑝
̅̅̅1 = −6,4 − 8 = −14,4 𝑘𝑔 𝑚/𝑠
Gaya yang dilakukan lantai pada benda adalah
∆𝑝
14,4
𝐹=
= −
= −72 𝑁
∆𝑡
0,2
Jadi impuls yang dilakukan oleh lantai pada benda dan gaya yang dilakukan lantai pada
benda adalah – 14,4 kg m/s dan – 72 N
57.
Sebuah benda bermassa 1,0 kg melakukan tumbukan berhadap - hadapan dengan
benda lain yang bermassa 8,0 kg. Setelah tumbukan kedua benda bersatu. Laju benda
pertama sebelum tumbukan adalah 20 m/s dan laju benda kedua sebelum tumbukan
adalah 5 m/s. Tentukan laju gabungan setelah tumbukan?
Penyelesaian :
Diket
: m1 = 1 kg
m2 = 8 kg
v1 = 20 m/s
v2 = 5 m/s
Ditanya : laju gabungan
Jawab :
Momentum benda pertama sebelum tumbukan
𝑝1 = 𝑚1 𝑣1 = 1,0 𝑥 20, 0 = 20 ,0 𝑘𝑔 𝑚/𝑠
Soal Fisika Dasar
37
Momentum benda kedua sebelum tumbukan
𝑝2 = 𝑚2 𝑣2 = 8,0 𝑥 (−5, 0) = −40 ,0 𝑘𝑔 𝑚/𝑠
Momentum total sebelum tumbukan
𝑝 = 𝑝1 + 𝑝2 = 20 + (−40) = −20 𝑘𝑔 𝑚/𝑠
Momentum total setelah tumbukan hanya momentum benda setelah menyatu
𝑝′ = (𝑚1 + 𝑚2 )𝑣 ′ = (1 + 8)𝑣 ′ = 9𝑣 ′
𝑝 = 𝑝′
−20 = 9𝑣 ′
20
𝑣′ = −
= −2,2 𝑚/𝑠
9
Jadi besarnya laju gabungan benda setelah tumbukan adalah 2,2 m/s. setelah
tumbukan gabunagan kedua benda bergerak searah dengan arah datang benda kedua
58.
Tentukan koefisien elastisitas tumbukan kedua benda yang bermassa 1,0 kg dan 2,0
kg. Benda pertama bergerak ke kanan dengan kecepatan 40 m/s. Benda kedua juaga
bergerak ke kanan dengan kecepatan 10 m/s. Setelah tumbukan benda kedua
bergerak kekanan dengan kecepatan 25 m/s.
Penyelesaian :
Diket
: m1 = 1 kg
m2 = 2 kg
v1 = 40 m/s
v2 = 10 m/s
v’2 = 25 m/s
Ditanya : koefisien elastisitasnya
Jawab :
Momentum benda pertama sebelum tumbukan
𝑝1 = 𝑚1 𝑣1 = 1,0 𝑥 40, 0 = 40 ,0 𝑘𝑔 𝑚/𝑠
Momentum benda kedua sebelum tumbukan
𝑝2 = 𝑚2 𝑣2 = 2,0 𝑥 10 = 20 ,0 𝑘𝑔 𝑚/𝑠
Momentum benda kedua setelah tumbukan
𝑝′2 = 𝑚2 𝑣′2 = 2,0 𝑥 25 = 50 ,0 𝑘𝑔 𝑚/𝑠
Momentum benda pertama setelah tumbukan dihitung dengan hukum kekekalan
momentum
𝑝1 + 𝑝2 = 𝑝′1 + 𝑝′ 2
atau
𝑝′1 = 𝑝1 + 𝑝2 − 𝑝′ 2
= 40,0 + 20,0 − 50,0
= 10,0 𝑘𝑔 𝑚/𝑠
Soal Fisika Dasar
38
Kecepatan benda pertama setelah tumbukan
𝑝′
10,0
𝑣′1 = 1 =
= 10 𝑚/𝑠
𝑚1
1,0
Koefisien elastisitasnya adalah
𝑒=
𝑣′2 − 𝑣′1
25 − 10
= −
= 0,5
𝑣2 − 𝑣1
10 − 40
Jadi koefisien elastisitasnya adalah 0,5
59.
Dua buah benda titik bermassa 5 kg dan 6 kg terletak berdekatan dibidang datar licin.
Sistem ini mendapatkan impuls gaya hingga kedua benda bergerak masing – masing
dengan laju v1 = 1 m/s dan v2= 2 m/s dengan arah saling tegak lurus. Besarnya impuls
gaya yang bekerja pada sistem adalah?
Penyelesaian:
Diket
: m1 = 5 kg
m2 = 6 kg
v1 = 1 m/s
v2= 2 m/s
Ditanya : impuls
Jawab :
Impuls = momentum akhir – momentum awal
Momentum akhir = 𝑚1 𝑣1 + 𝑚2 𝑣2
Momentum awal = 0 (semula benda diam)
𝐼 = 𝑚1 𝑣1 + 𝑚2 𝑣2 − 0
(𝑠𝑒𝑐𝑎𝑟𝑎 𝑣𝑒𝑘𝑡𝑜𝑟)
2
2
𝐼 = √(𝑚1 𝑣1 ) + (𝑚2 𝑣2 )
(𝑠𝑒𝑐𝑎𝑟𝑎 𝑠𝑘𝑎𝑙𝑎𝑟)
2
2
𝐼 = √(5𝑥1) + (6𝑥2)
= √169 = 13 𝑁𝑠
Jadi impuls yang bekerja pada sistem adalah 13 Ns
60.
Sebuah benda bermassa 0,5 kg bergerak dengan kecepatan 𝑣1 = 4𝑖 𝑚/𝑠. Benda
kedua yang bermassa 0,8 kg bergerak dengan kecepatan 𝑣2 = −4𝑖 + 3𝑗 𝑚/𝑠 . Jika
setelah tumbukan benda pertama memiliki kecepatan 𝑣′1 = −2𝑖 + 1𝑗 𝑚/𝑠, tentukan
kecepatan benda kedua setelah tumbukan?
Penyelesaian:
Diket
: m1 = 0,5 kg
m2 = 0,8 kg
𝑣1 = 4𝑖 𝑚/𝑠
𝑣2 = −4𝑖 + 3𝑗 𝑚/𝑠
𝑣′1 = −2𝑖 + 1𝑗 𝑚/𝑠
Ditanya : kecepatan benda kedua
Jawab :
Momentum benda pertama sebelum tumbukan
𝑝1 = 𝑚1 𝑣1 = 0,5 𝑥(4𝑖) = 2,0𝑖 𝑘𝑔 𝑚/𝑠
Soal Fisika Dasar
39
Momentum benda kedua sebelum tumbukan
𝑝2 = 𝑚2 𝑣2 = 0,8𝑥(−4𝑖 + 3𝑗) = −3,2𝑖 + 2,4𝑗 𝑘𝑔 𝑚/𝑠
Momentum benda petama setelah tumbukan
𝑝′1 = 𝑚1 𝑣′1 = 0,5 𝑥(−2𝑖 + 1𝑗) = −1,0𝑖 + 0,5 𝑗 𝑘𝑔 𝑚/𝑠
Dengan hukum kekekalan momentum
𝑝1 + 𝑝2 = 𝑝′1 + 𝑝′ 2
atau
𝑝′ 2 = 𝑝1 + 𝑝2 − 𝑝′1
= 2,0𝑖 + (−3,2𝑖 + 2,4𝑗) − (−1,0𝑖 + 0,5 𝑗)
= −0,2𝑖 + 1,9𝑗 𝑘𝑔 𝑚/𝑠
Kecepatan benda kedua setelah tumbukan adalah
𝑝′ 2 −0,2𝑖 + 1,9𝑗
𝑣′2 =
=
= −0,25𝑖 + 2,4 𝐽 𝑚/𝑠
𝑚2
0,8
Jadi kecepatan benda setelah tumbukan adalah −0,25𝑖 + 2,4 𝐽 𝑚/𝑠
FLUIDA
61.
Berapa massa jenis rata - rata campuran 100 mL air dan 300 alkohol?
Penyelesaian:
Diket : V1 = 100 mL
V2 = 300 mL
𝜌1 = 1000 𝑘𝑔/𝑚3
𝜌2 = 790 𝑘𝑔/𝑚3
Ditanya : Massa jenis rata –rata campuran
Jawab :
Massa jenis rata – rata campuran
𝜌1 𝑉1 + 𝜌2 𝑉2 1𝑥100 + 0,79𝑥300
(𝜌) =
=
= 0,843 𝑔/𝑙 = 843𝑘𝑔/𝑚3
𝑉1 + 𝑉2
100 + 300
Jadi massa jenis rata – rata campuran nya adalah 843 kg/m3
62.
Berapa tekanan Hidrostatik pada dasar sungai yang memiliki kedalaman 10 m?
Berapakah gaya yang dilakukan air sungai pada tiap 10 m2 luas dasar sungai?
Penyelesaian :
Diket
: h = 10 m
A = 10 m2
Ditanya : tekanan hidrostatik dan gaya
Jawab :
Soal Fisika Dasar
40
Tekanan hidrostatik pada dasar sungai
𝑃 = 𝜌 𝑔 ℎ = 103 𝑥 10 𝑥 10 = 105 𝑃𝑎
Jadi tekanan hidrostatik pada dasar sungai adalah 105 𝑃𝑎
Besar gaya pada A = 10 m2
𝐹 = 𝑃𝐴 = 105 𝑥 10 = 106 𝑁
Jadi besar gaya yang dilakukan air sungai tiap 10 m2 luas dasar sunagai adalah 106 𝑁
63.
Tentukan tekanan hidrostatik dan tekanan total pada kedalaman 25 m di bawah
permukaan laut, jika tekanan permukaan laut 1,01 x 105 Pa.
Penyelesaian :
Diket
: h = 25 m
𝑃𝑜 = 1,01 𝑥 105 𝑃𝑎
Ditanya : tekanan hidrostatik
Jawab :
Massa jenis air laut :
𝜌 = 1,025 𝑥 103 𝑘𝑔/𝑚3
Tekanan hidrostatik yang dihasilkan :
𝑃 = 𝜌 𝑔 ℎ = 1,025 𝑥103 𝑥 10 𝑥 25 = 2,56 𝑥 105 𝑃𝑎
Jadi tekanan hidrostatiknya adalah 2,56 𝑥 105 𝑃𝑎
Tekanan total pada kedalaman tersebut adalah
𝑃𝑇 = 𝑃𝑜 + 𝑃 = 1,01 𝑥 105 + 2,56 𝑥105 = 3,57 𝑥 105 𝑃𝑎
Jadi tekanan total pada kedalaman tersebut adalah 3,57 𝑥 105 𝑃𝑎
Soal Fisika Dasar
41
Daftar Pustaka
 http://www.invir.com
 penerbit ITB Dr.Eng.Mikrajuddin Abdullah,M.Si
 Bob Foster
 schaum
 http://www.google.com
 sears
 common textbook, JICA
Soal Fisika Dasar
42