Nama Peserta Didik
advertisement
MUSYAWARAH GURU MATA PELAJARAN
(MGMP)
FISIKA
SMA/MA SE KABUPATEN LOMBOK TIMUR
Alamat : SMAN 1 LABUHAN HAJI
Website: www.mgmpfisikalotim.blogdetik.com ,
BANK SOAL UJIAN NASIONAL
MATA PELAJARAN FISIKA SMA/MA
SESUAI SKL UN TP 2011-2012
DISUSUN OLEH
TIM MGMP FISIKA SMA/MA
KABUPATEN LOMBOK TIMUR
2011
1
SOAL UAN SESUAI SKL
SKL 01
Membaca pengukuran alat ukur panjang (jangka sorong) dan menentukan ketelitian hasil
pengukuran sesuai alat ukur yang digunakan.
Materi
Jangka sorong memiliki dua buah skala yaitu skala utama dan skala nonius.
1. Buka kunci, kemudian buka rahang dengan digeser.Pasang benda dan kunci, kemudian baca
skala
2. Pada gambar, skala nonius 10 berarti 1 mm dibagi 10 artinya 1 skala = 0,1 mm. Angka pasti
= titik nol nonius ditarik ke atas ke skala utama
3. Angka berikutnya cari skala nonius dan skala utama yang berimpit
4. Gambar pertama, hasil pengukuran = 2,9 cm + 9 x 0,1 mm
5. Gambar kedua, hasil pengukuran = 5,2 cm + 4 x 0,1 mm
Ketidakpastian pengukuran dengan jangka sorong adalah ½ x 0,1 mm = 0,05 mm.
2
Contoh Soal
4
3
1.
0
5
Pembacaan pengukuran dengan menggunakan jangka sorong yang benar adalah......
A. 3,50 cm
B. 3,55 cm
Pembahasan:
C. 3,56 cm
= 3,5 cm + 6 x 0,1 mm
D. 3,60 cm
= 3,56 cm
E. 3,66 cm
Jawaban C
2. Diagram di bawah menunjukkan sebuah batang logam yamg ketebalannya diukur dengan
menggunakan sebuah jangka sorong. Hasil pengukuran adalah …..
1
2
Skala tetap ( cm )
0
5
Skala Nonius ( mm )
A. 1,51 cm
B. 1,55 cm
C. 1,57 cm
D. 2,05 cm
E. 2,52 cm
Pembahasan : Pembacaan : 1,5 cm + 7 x 0,1 mm = 1,57 cm
3. Diagram di bawah menunjukkan sebuah batang besi yang diameternya diukur dengan
menggunakan sebuah jangka sorong. Hasil pengukuran adalah …..
0
1
Skala tetap ( cm )
0
5 Skala nonius (mm)
A. 0,51 cm
B. 0,55 cm
C. 0,57 cm
D. 1,05 cm
E. 1,52 cm
Pembahasan : Pembacaan : 0,5 cm + 7 x 0,1 mm = 0,57 cm
3
4. Perhatikan
gambar skala pada Jangka Sorong berikut :
berimpit
Panjang pengukurannya adalah …
a. 6,09
cm
c. 6,50
b. 6,19
cm
d. 6,59
cm
cm
e. 6,69
cm
Pembahasan : Pembacaan : 6,5 cm + 9 x 0,1 mm = 6,59
5. Amir mengukur diameter sebuah bola dengan menggunakan jangka sorong. Kedudukan
skala nonius terhadap skala utama ditunjukkan seperti gambar di samping. Hasil
pengukuran Amir adalah ….
A. 3,04 cm
B. 3,44 cm
C. 3,45 cm
D. 3,48 cm
E. 3,60 cm
Pembahasan : Pembacaan 3,4 cm + 5 x 0,1 mm = 3,45 cm
6.
Gambar di bawah ini menunjukkkan posisi skala utama dan skala nonius sebuah jangka sorong. Panjang
benda yang diukur adalah .....
2 cm
3 cm
0
A.
B.
C.
D.
E.
(2,560 0,005) cm
(2,510 0,005) cm
(2,600 0,005) cm
(2,660 0,005) cm
(3,200 0,005) cm
Pembahasan : Pembacaan 2,660 cm ± ½ x 0,01 cm = 2,660 ± 0,05 cm
4
SKL 02
Membedakan besaran skalar dan vektor serta menjumlah/mengurangkan besaran-besaran vektor
dengan berbagai cara
Materi
Besaran skalar adalah suatu besaran yang hanya mempunyai besar atau nilai saja. Contoh : jarak,
waktu, massa, suhu, jumlah zat, kelajuan
Besaran vektor adalah besaran yang selain memiliki nilai juga memiliki arah. Contoh kecepatan,
perpindahan, momentum
5
6
Contoh Soal
1. Seorang petugas pos mengendarai sebuah truk pengirim barang dengan rute seperti yang
ditunjukkan oleh gambar berikut:
3,1 km
stop
45
4,0 km
2,6 km
start
Diagram vektor perpindahan truk tersebut adalah ....
A.
D.
B.
E.
C.
2. Besaran – besaran di bawah ini semuanya termasuk besaran skalar adalah …..
A. Massa, suhu, waktu
B. Kecepatan, suhu, gaya
C. Usaha, waktu, perpindahan
D. Jarak, laju, percepatan
E. Gaya, kecepatan, perpindahan
3. Perhatikan vektor – vektor yang besar dan arahnya terlukis pada kertas berpetak
seperti gambar di bawah ini. Jika satu petak adalah 1 newton (N), maka besar
resultan kedua vektor adalah ....
A. 8 N
B. 9 N
C. 10 N
D. 11 N
E. 12 N
7
4. Resultan ketiga gaya pada gambar di bawah adalah ……
A.
B.
C.
D.
E.
4 N, searah dengan F3
4 N, berlawanan arah dengan F3
10 N, searah dengan F3
16 N, searah dengan F3
16 N, berlawanan arah dengan F3
5. Empat buah vector yang bertitik tangkap sama v 1 = 8 satuan , v 2 = 12 satuan , v 3 = 8
satuan dan v 4 = 12 satuan masing masing mengapit sudut 1 = 450 , 2 = 90o , 3 = 1350
dan 4 = 2700 , maka resultan vector nya adalah ….
A. 3 2 .
B. 4 2
C.
8 2
D. 4 3
E. 0
6. Dua vektor gaya bertitik tangkap sama, masing – masing besarnya 15 N dan 9 N, kedua
vektor saling mengapit sudut 60 0 . Besar resultan kedua vektor gaya tersebut adalah …..
A. 19 N
B. 21 N
C. 23 N
D. 25 N
E. 27 N
8
SKL 03
Menentukan besaran-besaran fisis gerak lurus
Materi
GLB (gerak lurus beraturan)
Adalah gerak yang lintasannya berupa garis lurus.
v
S = v. t
V tetap
t
GLBB (gerak lurus berubah beraturan)
vt
v0
t
vt = v0 + a . t
S t = v0 . t + ½ a . t 2
Vt2 – V02 = 2 as
9
Contoh Soal
1. Perhatikan grafik hubungan kecepatan (v) terhadap waktu (t) dari gerak lurus berikut:
v
v
I
t
II
v
t
III
v
t
IV
v
t
V
t
Diantara grafik tersebut yang merupakan grafik gerak lurus beraturan adalah nomor ....
A. I
B. II
C. III
D. IV
E. V
2. Sebuah mobil bergerak GLBB waktu yang diperlukan mobil dari keadaan diam hingga
kecepatannya 20 m/s adalah 4 sekon, jarak yang ditempuh mobil adalah ….
A. 20 m
B. 40 m
C. 60 m
D. 80 m
E. 400 m
3. Sebuah kelereng yang massanya 20 gram jatuh bebas dari ketinggian 10 di atas tanah. Jika
gesekan antara kelereng dengan udara diabaikan dan percepatan gravitasi 10 m/s2, maka
kecepatan kelereng saat sampai di tanah adalah ….
A. 5 m/s
B. 52 m/s
C. 10 m/s
D. 102 m/s
E. 20 m/s
4. Gerak sebuah mobil menghasilkan grafik hubungan kecepatan (v) terhadap waktu (t), yang
diperlihatkan pada gambar di bawah ini. Bila luas daerah di bawah grafik (yang diarsir) 48 m,
maka percepatan mobil adalah ….m/s2
A. 2
16 m/s
B. 3
C. 4
8
D. 6
E. 8
0
t
t (s)
10
5. Buah kelapa dan buah mangga jatuh bersamaan dari ketinggian h1 dan h2. bila h1 : h2 = 2
: 1, maka perbandingan waktu jatuh antara buah kelapa dengan buah mangga adalah ….
A. 1 : 2
B. 1 : 22
C. 2 : 1
D. 2 : 1
E. 22 : 1
6. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 72 km/jam, tiba-tiba didepan mobil ada seorang
anak menyeberang, mobil direm dan berhenti dalam selang waktu 5 detik. Jarak yang
ditempuh mobil hingga berhenti adalah ….
A. 40 m
B. 50 m
C. 60 m
D. 80 m
E. 100 m
11
SKL 4
Menentukan berbagai besaran dalam hukum newton dan penerapannya dalam kehidupan seharihari.
Materi
Hukum I Newton “ Suatu benda diam akan cenderung tetap diam dan benda yang bergerak
cenderung tetap bergerak dengan kecepatan tetap jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada
benda itu”
Hukum II Newton “ besar percepatan yang timbul sebanding dengan besarnya gaya yang bekerja
pada benda, dengan arah yang sama dengan arah gaya, dan berbanding terbalik dengan massanya.
F=m.a
Hukum III Newton “ Apabila sebuah benda pertama mengerjakan sebuah gaya pada benda kedua,
maka benda kedua akan memberikan gaya dengan besar yang sama kepada benda pertama,
namun dengan arah yang berlawanan.
Contoh Soal
2. Dari gambar di bawah ini yang menunjukkan pasangan gaya aksi – reaksi adalah .....
A.
T1 dan T2
B.
W dan T2
C.
N dan T1
D.
N dan W
E.
N dan T2
N
T1
T2
W
12
3. Perhatikan gambar berikut ;
4. Sebuah mobil truk yang massanya 10.000 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Mobil direm
dan dalam waktu 20 sekon mobil tersebut berhenti. Gaya rem yang bekerja pada mobil
tersebut hingga berhenti adalah ….
A. 10.000 N
B. 20.000 N
C. 30.000 N
D. 40.000 N
E. 50.000 N
5. Berat badan seseorang yang berada di dalam lift yang sedang bergerak mengalami kenaikan
sebesar 60 N. jika massa orang tersebut 48 kg, maka lift tersebut bergerak dengan percepatan
A. 0,8 m/s2 ke atas
B. 0,8 m/s2 ke bawah
C. 1,25 m/s2 ke atas
D. 1,25 m/s2 ke bawah
E. 10 m/s2 ke atas
13
6. Sebuah benda bermassa 1 kg terletak pada bidang miring dengan sudu t kemiringan 37º
terhadap bidang horisontal seperti pada gambar. Pada saat itu benda tepat akan bergerak ke
bawah. Maka koefisien gesekan statis antara benda dengan bidang miring adalah ….(sin 37º
= 0,6)
A. ½
B. 1/3 3
C. ½ 2
D. 2/3
37º
E. ¾
7. Diantara gaya gesekan yang timbul pada kasus berikut ini:
(1) ban mobil dengan jalan beraspal
(2) terjun payung
(3) rem karet pada pelek roda sepeda
(4) timbulnya kalor pada mesin mobil
yang menguntungkan adalah pada kasus ….
A. (1), (2), (3) dan (4)
B. (1), (2), dan (3)
C. (1), dan (3)
D. (2), dan (4)
E. (4) saja
14
SKL 05
Menentukan hubungan besaran-besaran fisis yang terkait dengan gaya gravitasi antar planet
Materi
Gaya Gravitasi umum
M1 M2
F = G ------------r2
F = gaya gravitasi (N)
G = konstanta
M = massa benda
R = jarak antara kedua benda
Kuat medan gravitasi :
P
F
M 1 M2
M
g = ------------- = G --------------- = G ----M
M1 r2
r2
Perbandingan g pada ketinggian tertentu:
h
2
g
(r + h)
--- = -------g
r2
A
r
15
Contoh Soal
1. Jika perbandingan jari-jari sebuah planet X dan jari-jari planet Y adalah 2 : 1, sedangkan
perbandingan massa planet X dan massa planet Y adalah 10 : 1, jika seseorang ditimbang di
planet Y beratnya 100 N, maka berat orang tersebut jika pindah ke planet X adalah ....
A. 100 N
B. 200 N
C. 250 N
D. 400 N
E. 500 N
2. Percepatan gravitasi rata-rata di permukaan bumi adalah a. Untuk tempat yang memiliki
ketinggian R (R = jari-jari bumi) dari permukaan bumi memiliki percepatan gravitasi sebesar
….
A.
1
a
8
B.
1
a
4
1
a
2
C.
D.
a
E.
4a
3. Sebuah benda ditimbang di permukaan bumi beratnya 720 N. Jika percepatan gravitasi di
permukaan bumi g = 10 m/s2, maka berat benda jika ditimbang pada ketinggian 2 R (R = jarijari bumi = 6370 km) dari permukaan bumi adalah ....
A. 40 N
B. 80 N
C. 160 N
D. 240 N
E. 480 N
4. Pada ketinggian tertentu dari permukaan bumi, percepatan gravitasi yang dialami adalah 1/9 g
(g = percepatan gravitasi di permukaan bumi), ketinggian tempat tersebut dari permukaan
bumi adalah ....
A.
½R
B.
R
C.
2R
D.
3R
E.
4R
16
5. Dua buah partikel masing-masing massanya m terpisah jarak R mengalami gaya gravitasi
sebesar F. Apabila massa partikel dijadikan 2 kali semula dan jarak kedua partikel dijadikan 3
kalinya maka gaya gravitasi sekarang adalah ....
A.
1
/3 F
B.
2
/3 F
C.
2
/9 F
D.
4
/9 F
E.
4F
6. Perhatikan gambar di bawah ini!
a
a
a
P
Q
a
Q
2m
R
T
m
a
S
Kuat medan gravitasi yang paling besar di alami oleh titik ....
A.
P
B.
Q
C.
R
D.
S
E.
T
17
SKL 06
Menentukan letak titik berat dari berbagai benda homogen
Materi
TITIK BERAT BENDA TEGAR
Menentukan letak titik berat dengan perhitungan
Y
Y1
Y0
Y2
W1
W2
W0
X1
X0
X
X2
Benda yang mempunyai berat
w1 x1 w2 x 2 w3 x 3
w1 w2 w3
X0
Y0
w1Y1 w2 Y2 w3Y3
w1 w2 w3
Benda yang mempunyai massa
X0
Y0
m1 x1 m 2 x 2 m 3 x 3
m1 m 2 m 3
m1Y1 m 2 Y2 m 3Y3
m1 m 2 m 3
Benda yang berbentuk garis
L1 x1 L 2 x 2 L3 x 3
L1 L2 L3
X0
Y0
L1Y1 l 2 Y2 l 3Y3
L1 L 2 L3
Benda
keliling
Garis
-
Busur setengah lingkaran
R
Titik berat
1
L
2
2R
18
Benda yang mempunyai luasan
X0
A1 x1 A2 x 2 A3 x 3
A1 A2 A3
A1Y1 A2 Y2 A3Y3
A1 A2 A3
Y0
Benda
Jajar genjang
Luas
a.t
Titik berat
Segi tiga
1
a.t
2
1
t
3
Setengah lingkaran
1 2
r
2
4R
3
1
t
2
Benda yang mempunyai volum
X0
Y0
V1 x1 V 2 x 2 V3 x 3
V1 V 2 V3
V1Y1 V 2 Y2 V3Y3
V1 V 2 V3
Benda
Silinder pejal
Silinder berongga
Volum
Titik berat
r2t
1
h
2
Kerucut pejal
1 2
r t
3
1
h
4
Kerucut berongga
1 2
r t
3
1
h
3
Setengah Bola pejal
2 3
r
3
Setengah Bola berongga
2 3
r
3
3
R
8
1
R
2
19
Contoh Soal
1. Sebuah benda homogen berbentuk bidang seperti pada gambar terarsir di bawah. Letak titik
berat dari bidang luasan homogen tersebut dari sumbu x adalah ... .
a. 0,93 cm
y
b. 1,0 cm
c. 1,43 cm
3 cm
d. 1,86 cm
e. 2,0 cm
2 cm
8 cm
2.
x
Koordinat titik berat dari gambar bidang dibawah ini adalah ….
A. 2,2 : 2,2
B. 3,6 : 3,6
C. 4,4 : 4,4
D. 5,4 : 5,4
E. 6,2 : 6,2
3. Gambar berikut adalah susunan benda pejal homogen yang terdiri dari silinder pejal dan kerucut pejal.
Kordinat titik berat susunan benda terhadap titik O adalah ....
Sumbu Y
30 cm
A.
B.
C.
D.
E.
( 0 ; 20 ) cm
( 0 ; 25 ) cm
( 0 ; 25,5 ) cm
( 0 ; 35 ) cm
( 0 ; 50 ) cm
40 cm
O
Sumbu x
20 cm
4.
Sebuah partikel bermassa 0,2 gram bergerak melingkar dengan kecepatan sudut tetap 10 rad
s–1. Jika jari-jari lintasan partikel 3 cm, maka momentum sudut partikel itu adalah ….
A. × 10–7 kg m2 s–1
B. 9 × 10–7 kg m2 s–1
C. 1,6 × 10–6 kg m2 s–1
D. 1,8 × 10–4 kg m2 s–1
E. 4,5 × 10–3 kg m2 s–1
20
5. Koordinat titik berat bangun luasan seperti gambar di samping ini adalah....
A.
8
8, cm
7
26
D. 8, cm
7
B.
12
8, cm
7
30
E. 8, cm
7
C.
18
8, cm
7
6. Disamping ini adalah benda bidang homogen, yang koordinat titik beratnya adalah....
A.
B.
C.
D.
E.
(17, 15)
(17, 11)
(15, 11)
(15, 7)
(11, 7)
7. Perhatikan gambar-gambar di bawah ini.
Benda-benda yang mengalami kesetimbangan labil
ialah ….
A. P dan S
D. P,Q dan S
B. Q dan S
E. P,Q, R dan S
C. Q dan R
8. Gambar di bawah menunjukkan selembar karton homogen yang terdiri dari 2 bangun yaitu bujur sangkar dan
segitiga sama kaki. Koordinat titik berat benda tersebut adalah ....
21
9. Perhatikan gambar di bawah ini !. Koordinat titik berat benda (2,3). Jika X 1 = 2 ; Y1= = 2 dan Y2 = 8, maka X2 =
....
A. 3
Y
B. 4
C. 5
Y2
D. 6
E. 8
Y1
X1
X2
X
22
SKL 07
Menganalisis hubungan besaran-besaran yang terkait dengan gerak rotasi
Materi
DINAMIKA ROTASI
A. MOMEN GAYA (TORSI)
Momen gaya atau torsi merupakan ukuran kemampuan suatu gaya untuk menghasilkan perputaran benda
mengelilingi sumbu putarnya.
Momen gaya atau torsi disefinisikan vektor hasil kali silang antara r dan F.
F sin
F
r
F cos
r
= …:
Momen gaya searah jarum jam diberi tanda positif ( + )
Momen gaya berlawanan arah dengan jarum jam diberi tanda negatif ( - )
= F x r = F r sin
F
=+Fr
F
r
=-Fr
B. MOMEN INERSIA
Momen inersia didefinisikan sebagai hasil kali massa partikel (m) dengan kuadrat jarak partikel dari titik
porosnya (r2)
Secara matematis dirumuskan :
I = mr2
Keterangan :
I = momen inersia ( kgm2 )
r = jarak partikel terhadap poros ( m )
m = massa partikel ( kg )
Momen inersia beberapa partikel
m2
m1
r1
r2
I = miri2 = m1r12 + m2r22
23
Teori sumbu paralel
I = IPM + MR2
Keterangan :
R = jarak sumbu pusat massa ke sumbu paralel
IPM = momen inersia pusat massa
Momen inersia berbagai benda yang umum dikenal
Benda
1.
2.
3.
Momen
Inersia
Batang tipis diputar
poros / pusat massa
terhadap
Batang tipis diputar
salah satu ujungnya
terhadap
Silinder tipis berongga diputar
terhadap sumbu simetri
I =
1
ML2
12
I =
1
ML2
3
I = MR2
4.
Silinder pejal ( piringan ) diputar
terhadap sumbu simetri
5.
Cincin diputar diputar terhadap
sumbu simetri
I = MR2
Bola pejal
diameternya
I =
2
MR 2
5
I =
2
MR 2
3
6.
7.
diputar
I = 1 MR 2
2
terhadap
Bola berongga diputar terhadap
diameter
C. DINAMIKA ROTASI
Hukum II Newton untuk gerak translasi
Keterangan :
F = gaya ( N )
F = m.a
m = massa benda ( kg )
a = percepatan benda ( m/s2 )
Hukum II Newton untuk gerak rotasi
Keterangan :
= momen gaya / torsi ( Nm )
= I .
I = momen inersia ( kg/m2 )
= percepatan sudut ( rad /s2 )
Hukum Kekekalan Energi Mekanik
EM = EP + EkT + EKR
24
D. MOMENTUM SUDUT DAN HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM SUDUT
1.
Pengertian Momentum Sudut
Momentum sudut (L) didefinisikan sebagai hasil kali momen inersia dengan kecepatan sudut.
L=I
2.
atau
L = mrv
Hukum Kekekalan Momentum Sudut
L1 = L2
I11 = I2 2
25
Contoh soal :
1. Perhatikan pernyataan-pernyataan tentang gerak melingkar beraturan berikut :
(1) Kecepatan sudut sebanding dengan frekuensi
(2) Kecepatan linear sebanding dengan kecepatan sudut
(3) Kecepatan sudut sebanding dengan periode
Pernyataan yang benar adalah ....
A. (1)
B. (1) dan (2)
C. (2)
D. (2) dan (3)
E. (3)
2. Sebuah benda dilemparkan dengan kecepatan awal 50 m/s dan sudut elevasi 60º terhadap
horisontal. Setelah 2 sekon dari saat melempar , benda bergerak ke arah sumbu x sejauh ….
A. 5 m
B. 10 m
C. 15 m
D. 50 m
E. 100 m
3. Dua buah roda yang saling menempel masing-masing memiliki jari-jari 12 cm dan 4 cm,
diputar pada satu poros. Apabila periode roda yang besar 1 sekon, maka perbandingan laju
linear roda besar terhadap roda kecil adalah ….
A. 1 : 4
B. 1 : 3
C. 1 : 2
D. 2 : 3
E. 3 : 1
4.
26
5. Pada gambar di bawah ini, sistem dalam keadaan setimbang. Jika z adalah titik berat batang
AB dan massa benda C 15 kg. Maka massa batang AB adalah ....
A. 20 kg
B. 25 kg
C. 35 kg
T
D. 40 kg
A
3
m
2
m
E. 45 kg
B
Z
C
6. Dua buah benda silinder pejal dan bola pejal berada pada bidang miring dengan sudut
kemiringan sebesar , perbandingan percepatan silinder pejal dengan bola pejal saat turun ke
bawah adalah....(g = 10 m/s2)
A. 1/3: 5/7
B. 2/3: 5/7
C. 3/3: 5/7
D. 5/7: 2/3
E. 5/7: 3/3
7.
Perhatikan gambar sebuah roda pejal homogen di bawah ini. Pada tepi roda dililitkan sebuah tali dan kemudian
ujung tali ditarik dengan gaya F sebesar
6 N. Jika massa roda 5 kg dan jari-jarinya 20 cm, percepatan
sudut roda tersebut adalah ….
A. 0,12 rad s–1
B. 1,2 rad s–1
C. 3,0 rad s–1
D. 6,0 rad s–1
E. 12,0 rad s–1
8.
Dua butir kelereng yang identik menuruni bidang miring. Kelereng yang satu lebih licin dari pada kelereng
lainnya. Jika kelereng yang satu meluncur, sedang kelereng yang lainnya menggelinding, pernyataan manakah
yang benar ........
A. kelereng yang meluncur akan tiba di dasar lebih dahulu
B. kelereng yang menggelinding akan tiba di dasar lebih dahulu
C. kelereng yang menggelinding tiba di dasar dengan energi kinetik yang lebih besar
D. kedua kelereng tiba di dasar dengan kecepatan linier yang sama
E. kelereng mana yang tiba di dasar terlebih dahulu bergantung pada sudut kemiringan bidang
27
9.
Bola pejal jari-jari 40 cm dan massa 5 kg berotasi terhadap sumbunya dan memiliki momentum anguler 1,2 kg
m2/s. Laju anguler silinder tersebut adalah …
A. 0,94 rad/s
C. 3,75 rad/s
E. 15 rad/s
B. 1,87 rad/s
D. 7,50 rad/s
28
SKL 8
Menjelaskan hubungan usaha dengan perubahan energi dalam kehidupan sehari-hari dan
menentukan besaran-besaran yang terkait.
MATERI
Usaha
W = F . s cos Ѳ
W = usaha
F = gaya yang bekerja
S = perpindahan
Ѳ = sudut antara F dan s
Usaha dan Energi kinetik
W = ∆ Ek = ½ m v₂ ² - ½ m v₁ ²
W = usaha ( joule )
m = massa benda ( kg )
v1 = kecepatan benda awal ( m/s )
v2 = kecepatan benda akhir ( m/s )
Usaha dan Energi potensial
W = ∆ Ep = m g h2 - m g h1
W = usaha ( joule )
m = massa benda ( kg )
g = percepatan gravitasi
h2 = ketinggian kedua
h1 = ketinggian pertama
29
Contoh soal :
1. Sebuah benda bermassa 4 kg mula – mula diam, kemudian bergerak dengan percepatan 3
m/s2 lurus. Usaha yang diubah menjadi Ek setelah dua detik adalah ….
A. 6 joule
B. 12 joule
C. 24 joule
D. 48 joule
E. 72 joule
2. Balok dengan massa 10 yang mula-mula diam di lantai yang licin diberi gaya 50 N
membentuk sudut 60⁰ terhadap horizontal. Benda tersebut berpindah sejauh 5 m, maka
besar usaha yang diberikan pada balok adalah ….
A. 15 joule
B. 45 joule
C. 75 joule
D. 100 joule
E. 125 joule
3. Besar usaha untuk memindahkan benda bermassa 16 kg dari keadaan diam hingga
kecepatannya 10 m/s pada bidang mendatar licin adalah ….
A. 40 joule
B. 80 joule
C. 160 joule
D. 400 joule
E. 800 joule
4. Sebuah benda massa 4 kg dengan kecepatan 3 m/s, beberapa saat kemudian benda itu
bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Usaha total yang dikerjakan pada benda selama
beberapa saat tersebut adalah ….
A. 24 joule
B. 32 joule
C. 36 joule
D. 60 joule
E. 72 joule
30
5. Sebuah peti massanya 80 kg dinaikkan dari tanah ke atas truk yang tingginya 1,5 m. Bila
g = 10 m/s2, maka besar usaha yang dikeluarkan adalah ….
A. 600 joule
B. 800 joule
C. 1000 joule
D. 1100 joule
E. 1200 joule
6. Sebuah benda bermassa 50 kg mula-mula diam diatas lantai orizontal licin. Benda itu
kemudian ditarik dengan gaya F = 100 N yang arahnya membentuk sudut Ѳ terhadap
lantai. ( tg Ѳ = ¾ ). Jika benda berpindah 5 m , maka usaha yang dilakukan adalah ….
A. 40 joule
B. 80 joule
C. 200 joule
D. 400 joule
E. 500 joule
7. Benda seberat 20 N berada pada bidan miring licin dengan sudut kemiringan 30⁰ . Bila
benda meluncur sejauh 2 m, maka usaha yang dilakukan oleh gaya berat adalah ….
A. 10 joule
B. 20 joule
C. 20 V3 joule
D. 30 joule
E. 40 joule
8. Seorang tukang batu menaikkan batubata yang massanya 2 kg setinggi 3 m, ika
percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s2, maka orang tersebut melakukan usaha sebesar
….
A. 30 joule
B. 45 joule
C. 60 joule
D. 90 joule
E. 120 joule
31
9. Sebuah bola dilepaskan dari puncak ( A ) seperempat lingkaran yang licin, dengan jarijari 1 meter titik B berada pada dasar dan bola berhenti di titik C pada horizontal berjarak
4 m dari B yang kasar. Maka nilai koefisien gesekan kinetik pada permukaan BC adalah
….
A. 0,1
B. 0,2
C. 0,25
D. 0,3
E. 0,4
10. Balok bermassa M diturunkan vertikal sejauh d dengan menggunakan tali. Balok
diturunkan dengan percepatan g/4. MakaUsaha yang dilakukan oleh tali pada balok
tersebut adalah …
A. – ¾ M.g.d
B. – ½ M.g.d
C. -1/4 M.g.d
D. -3/4 M.g/d
E. – M.g/d
32
SKL 9
Menjelaskan sifat elastisitas benda dan penerapannya dalam kehidupan sehari- hari.
MATERI
Gaya Pegas
F = k . ∆x
F = gaya pegas
k = tetapan pegas
∆x = pertambahan panjang
Energi potensial pegas
Ep = ½ k (∆x)2
Ep = energi potensial ( J )
k = tetapan pegas ( N/m)
∆x = pertambahan panjang ( m )
33
Contoh soal :
1. Suatu pegas panjangnya 10 cm, jika ditarik dengan gaya 4 N panjangnya menjadi 22 cm.
Panjang total pegas ketika ditarik dengan gaya 6 N adalah ….
A. 18 cm
B. 24 cm
C. 28 cm
D. 33 cm
E. 44 cm
2. Pegas mendatar dengan k = 200 N/m, balok massa 2 kg bergerak dengan kelajuan v = 0,5
m/s menumbuk pegas, maka pegas tertekan sepanjang ….
A. 5 cm
B. 8 cm
C. 10 cm
D. 15 cm
E. 16 cm
3. Gambar disamping menunjukkan hubungan antara
F (Newton)
Gaya pegas dengan pertambahan panjang (Ax). Dari
Grafik tersebut, maka nilai tetapan pegasnya adalah
10
A. 5 N/m
B. 50 N/m
C. 100 N/m
D. 200 N/m
E. 500 N/m
2
x (cm)
4. Dua pegas dipasang pararel lalu diberi beban 3 kg. Konstanta pegas masing-masing
sebesar 200 N/m dan 100 N/s, jika g = 10 m/s2, maka pertambahan panjang pegas akibat
diberi beban adalah ….
A. 10 cm
B. 20 cm
C. 30 cm
D. 40 cm
E. 50 cm
34
5. Sebuah pegas diberi beban 100 N sehingga pegas bertambah panjang 2 cm. Energi
potensial yang dimiliki pegas tersebut adalah ….
A. 1 joule
B. 2 joule
C. 3 joule
D. 4 joule
E. 5 joule
1. Tiga buah pegas identik, tetapan pegas masing-masing sebesar 300 N/m. Perbandinagn
pertambahan panjang pegas total, jika ketiga pegas itu seri dan pararel dengan beban yang
sama adalah ….
A. 1 : 1
B. 1 : 3
C. 3 : 1
D. 1 : 9
E. 9 : 1
6.
Sebuah pegas baja memenuhi hukum Hooke. Gaya sebesar 8 N membuat pegas
bertambah 40 mm. Sebuah gaya 10 N akan memulurkan pegas sepanjan ….
A. 10 mm
B. 20 mm
C. 50 mm
D. 90 mm
E. 100 mm
7. Pada getaran harmonik pegas, jika massa beban yang digantung di ujung kawat pegas 1
kg, periode getarannya 2 sekon. Jika massa beban ditambah menjadi 4 kg, maka
periodenya menjadi ….
A. 5 sekon
B. 4 sekon
C. 3 sekon
D. 2 sekon
E. 1 sekon
35
8. Grafik hubungan gaya ( F ) terhadap pertambahan
F (N)
A
Panjang ( Ax ) dari pegas A dan B seperti gambar
Disamping, maka ….
B
20
A. tetapan pegas A = tetapan pegas B
B. tetapan pegas A < tetapan pegas B
C. tetapan pegas A = 2 kali tetapan pegas B
5
10 X (cm)
D. tetapan pegas A = ½ kali tetapan pegas B
E. tetapan pegas A = 4 kali tetapan pegas B
36
SKL 10
Menentukan besaran-besaran yang terkait dengan hukum kekekalan energy mekanik
MATERI
Hukum kekekalan energy mekanik
Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
Ek = ½ m.v2
Ep = m.g.h
m = massa benda
v = kecepatan benda
g = percepatan gravitasi
h = ketinggian tempat
Em1 = Energi mekenik di tempat 1
Em2 = Energi mekanik di tempat 2
Ep1, Ep2 = Energi potensial di tempat 1, 2
Ek1, Ek2 = Energi kinetik di tempat 1, 2
37
Contoh soal :
1. Sebuah peluru dengan massa 200 gram ditembakkan vertical keatas dari permukaan tanah
dengan kecapatan 60 m/s. Jika g = 10 m/s2, maka energy kinetiK benda pada ketinggian
40 m dari tanah adalah ….
A. 110 Joule
B. 160 joulE
C. 280 joule
D. 320 joule
E. 360 joule
2. Benda 1 kg jatuh bebas dari tempat yang tingginya 40 m. Jika g = 10 m/s2 maka pada
ketinggian 20 m energy kinetic dan laju benda adalah ….
A. 200 joule dan 10 m/s
B. 200 joule dan 20 m/s
C. 400 joule dan 10 m/s
D. 400 joule dan 20 m/s
E. 500 joule dan 10 m/s
3. Sebuah benda dengan massa 1 kg dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 40
m/s. Bila g = 10 m/s2, maka besarnya energi kinetik pada saat ketinggian benda 20 m
adalah ….
A. 300 J
B. 400 J
C. 500 J
D. 600 J
E. 800 J
4. Benda bermassa 1 kg berada diatas lemari yang tingginya 2 m, didorong dari permukaan
lemari sehingga lepas dari lemari dengan kecepatan 2 m/s. Jika g = 10 m/s2, maka energi
mekanik benda pada ketinggian 1 m dari tanah adalah ….
A. 10 J
B. 12 J
C. 16 J
D. 20 J
E. 22 J
38
5. Sebuah benda bermassa 0,5 kg dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20
m/s. Jika g = 10 m/s2, energi kinetik benda pada ketinggian 15 m di atas tanah adalah …
A. 25 J
B. 75 J
C. 100 J
D. 125 J
E. 200 J
6. Sebuah genting bermassa 1 kg berada diatap rumah yang tingginya 3 m dari tanah. Bila g
= 10 m/s2, maka besar energi potensial genting terhadap tanah adalah ….
A. 3 J
B. 10 J
C. 15 J
D. 30 J
E. 300 J
7. Sebuah benda jatuh bebas dari tempa yang tingginya 80 m. Jika energi potensialnya mulamula 4000 J dan g = 10 m/s2, maka :
1. massa benda tersebut 5 kg
2. benda sampai ditanah setelah 4 s
3. tepat sebelum sampai ke tanah kecepatannya 40 m/s
4. tepat sampai di tanah energi kinetiknya 4000 J
Berdasarkan data diatas, pernyataan yang benar adalah ….
A. 1, 2, 3
B. 1, 3
C. 2, 4
D. 4 saja
E. 1, 2, 3,dan 4
8. Sebuah peluru dengan massa 20 gram ditembakkan dengan sudut elevasi 300 dan dengan
kecepatan 40 m/s. Jika gesekan udara diabaikan, maka energi potensial pada titik tertinggi
adalah …
A. 2 J
B. 4 J
C. 6 J
D. 8 J
E. 16 J
39
9. Sebuah benda bermassa 2 kg terletak di tanah. Benda itu ditarik vertikal ke atas dengan
gaya 25 N selama 2 detik kemudian dilepaskan. Jika g = 10 m/s2, maka energi kinetik
benda pada saat mengenai tanah adalah ….
A. 150 J
B. 125 J
C. 100 J
D. 50 J
E. 25 J
10. Sebuah benda massanya 2 kg dilempar vertikal keatas dengan kecepatan 10 m/s. Jika g =
10 m/s2, maka besar energi potensial di titik tertingginya adalah ….
A. 10 J
B. 50 J
C. 100 J
D. 120 J
E. 200 J
40
SKL 11
Menentukan besaran-besaran fisis yang terkait dengan hukum kekekalan momentum
MATERI
Hukum kekekalan momentum :
m1v1 + m2v2 = m1v1’ + m2v2’
m1, m2 = massa benda 1, 2
v1, v2 = kecepatan benda 1, 2 sebelum tumbukan
v1’, v2’ = kecepatan benda 1, 2 setelah tumbukan
Koefisien elastisitas / kelentingan ( e ) :
-
( v2’ - v1’ )
________ = e
( v2 - v1 )
Jika tumbukan lenting sempurna :
e = 1
Jika tumbukan lenting sebagian : 1 > e > 0
Jika tumbukan tak lenting sempurna : e = 0
41
Contoh soal :
1. Benda A dan B masing-masing massanya 4 kg dan 2 kg, benda A bergerak ke Timur
dengan laju 4 m/s menumbuk benda B yang sedang bergerak ke Barat dengan laju 3 m/s.
Jika setelah tumbukan benda B bergerak ke Timur 2 m/s, maka kecepatan bola A setelah
tumbukan adalah ….
A. 1,5 m/s ke Timur
B. 1,5 m/s ke Barat
C. 2,5 m/s ke Timur
D. 2,5 m/s ke Barat
E. 3 m/s ke Timur
2. Benda bergerak lurus dibawah pengaruh resultan gaya tetap selama 4 sekon, momentum
linear benda tersebut berubah dari 4 kg m/s menjadi 12 kg m/s dengan arah gerak akhir
berlawanan dengan arah gerak mula-mula. Resultan gaya pada benda itu besarnya adalah
A. 2 N
B. 4 N
C. 8 N
D. 10 N
E. 12 N
3. Peluru dengan massa 10 gram mempunyai kecepatan 3600km/jam menegenai dan
menembus balok bermassa 100 kg yang diam diatas permukaan datar tanpa gesekan.
Kecepatan peluru setelah menembus balok 360 km/jam. Kecepatan balok setelah
tertembus peluru menjadi ….
A. 0.09 m/s
B. 0,9 m/s
C. 9 m/s
D. 90 m/s
E. 900 m/s
4. Dua bola masing-masing bermassa 2 kg dan 4 kg, bola pertama bergerak ke timur dengan
kecepatan 3 m/s. Sedangkan bola kedua bergerak ke utara dengan kelajuan 2 m/s. Maka
momentum resultan kedua bola adalah ....
A. 4 kg m/s
B. 6 kg m/s
C. 8 kg m/s
D. 10 kg m/s
E. 12 kg m/s
42
5. Sebuah balok 2 kg meluncur ke kanan dengan kecepatan 10 m/s sepanjang meja yang
licin dan menumbuk baloklain bermassa 8 kg yang diam. Bila arah kanan diambil positif
dan tumbukan lenting sempurna, maka kecepatan balok 2 kg dan 8 kg masing-masing
setelah tumbukan adalah…
A. 6 m/s dan 4 m/s
B. 6 m/s dan 4 m/s
C. 4 m/s dan 6 m/s
D. 4 m/s dan 6 m/s
E. -4 m/s dan 4 m/s
6. Sebuah benda massa 0,5 kg bergerak dengan kecepatan 5 m/s menumbuk benda lain
bermassa 1/3 kg dalam keadaan diam. Bila setelah tumbukan kedua benda bergabung
dalam geraknya, maka kecepatan kedua benda setelah tumbukan adalah ….
A. 2 m/s
B. 3 m/s
C. 4 m/s
D. 5 m/s
E. 6 m/s
7. Seorang anak bermassa 20 kg menaiki perahu yang bermassa 60 kg yang sedang diam di
atas air danau yang tenang. Suatu ketika anak tersebut melompat ke belakang dengan
kelajuan 6 m/s terhadap air. Kecepatan perahu setelah anak melompat adalah ….
A. 8 m/s ke depan
B. 5 m/s ke depan
C. 2 m/s ke depan
D. 8 m/s ke belakang
E. 2 m/s ke belakang
8. Dua buah bola m1 = m2 = 2 kg bergerak salng mendekati dengan kecepatan masingmasing 10 m/s dan 5 m/s. Jika kedua benda tumbukan lenting sempurna, maka
perbandingan kecepatan bola pertama sebelum dan sesudah tumbukan adalah ….
A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. 1 : 3
D. 2 : 1
E. 3 : 1
43
9. Peluru bermassa 150 gram berkecepatan 100 m/s menumbuk balok 3,85 kg yang diam di
atas lantai licin. Jika setelah tumbukan peluru bersarang di dalam balok, maka kecepatan
balok setelah tumbukan adalah ….
A. 1,50 m/s
B. 1,75 m/s
C. 2,00 m/s
D. 3,50 m/s
E. 3,75 m/s
10. Bola A dan B bergerak saling mendekat dengan kecepatan masing-masing 4 m/s ke kanan
dan 5 m/s ke kiri, massa A dan B, 1 kg dan 2 kg. Jika keduanya bertumbukan lenting
sempurna, makakecepatan bola A dan B sesaat setelah tumbukan adalah ….
A. VA’ = 8 m/s ke kanan dan Vb’ = 1 m/s ke kanan
B. VA’ = 8 m/s ke kanan dan VB’ = 1 m/s ke kiri
C. VA’ = 8 m/s ke kiri dan VB’ = 1 m/s ke kanan
D. VA’ = 8 m/s ke kiri dan VB’ = 1 m/s ke kiri
E. VA’ = 8 m/s ke kiri dan Vb’ = 8 m/s ke kanan
44
SKL 12
Menentukan proses perpindahan kalor dan azas Black
MATERI
Perpindahan Kalor ada 3 :
1. Konveksi
Q/t = H = k.A.AT
L
Q/t = hantaran kalor tiap detik
K
2. Konduksi
Q/t = K = h.l.AT
3. Radiasi
Q/t = e . V . T⁴ . A
Azas Black
Q lepas = Q terima
Konsep Kalor :
Q = m . c . AT
Q = m.L
Q = C . AT
45
Contoh soal :
1. Air panas 1000C ditambahkan pad 300 gram air yang bersuhu 00C sampai campuran itu
mencapai suhu 400C. Massa minimum air panas yang ditambahkan adalah ….
A. 50 gr
B. 60 gr
C. 75 gr
D. 120 gr
E. 200 gr
2. Jika 500 gram air yang bersuhu 200C di campur dengan 300 gram air yang bersuhu
1000C, maka suhuakhir campuran air tersebut adalah …
A. 350C
B. 400C
C. 500C
D. 600C
E. 650C
3. 100 gram es suhu – 10 0C dicampurkan dengan a gram air suhu 60 0C. Jika suhu akhir
yang dicapai 10 0C, kalor lebur es 80 kal/gr, kalor jenis es 0,5 kal/gr.0C dan kalor jenis air
1 kal/gr.0C,maka besar a adalah ….
A. 30 gram
B. 100 gram
C. 180 gram
D. 190 gram
E. 200 gram
4. a gram es – 10 0C dicampur dengan b gram air bersuhu 20 0C. Jika suhu akhir yang
dicapai 5 0C, kalor lebur es 80 kal/gr, kalor jenis es 0,5 kal/gr.0C dan kalor jenis air 1
kal/g.0C, maka perbandingan a : b adalah ….
A. 3 : 17
B. 1 : 6
C. 3 : 11
D. 1 : 2
E. 6 : 1
46
5. Dua batang logam sejenis P dan Q luas penampangnya berbanding 1 : 2 , sedangkan
panjangnya berbanding 3 : 4. Bila perbedaan suhu ujung-ujung batang sama, maka
jumlah rambatan kalor tiap satuan waktu pada P an Q berbanding..
A. 2 : 3
B. 3 : 2
C. 8 : 3
D. 3 : 8
E. 1 : 1
6. Dua logam A dan B memiliki ukuran sama tetapi jenisnya berbeda, dilekatkan jadi satu.
Ujung kiri A bersuhu 90 0C dan ujung kanan B bersuhu 0 0C. Jika koefisien konduksi
termal A adalah 2 kali koefisien konduksi termal B, maka suhu bidang batas atau
sambunganA dan B adalah….
A. 45 0C
B. 55 0C
C. 60 0C
D. 72 0C
E. 80 0C
7. Jumlah energi yang dipancarkan dalam bentuk radiasi tiap detik oleh benda hitam pada
suhu 600 K dan 300 K memiliki perbandingan sebesar ….
A. 1 : 1
B. 4 : 1
C. 8 : 1
D. 16 : 1
E. 32 : 1
8. Energi yang diradiasikan perdetik oleh benda hitam pada suhu T1 besarnya 16 kali energi
yang diradiasikan perdetik pada suhu T0, maka besarnya T1 adalah …
A. 2 T0
B. 2,5 T0
C. 3 T0
D. 4 T0
E. 5 To
47
SKL 13
Mendiskripsikan azas Bernoulli dalam fluida dan penerapannya
MATERI
Persamaan kontinuitas :
A1 . v1 = A2 . v2
A1, A2 = Luas penampang 1, 2
V1, v1 = kecepatan pipa 1, 2
Persamaan Bernoulli
P1 + ½ p v12 + pgh1 = Konstan
48
Contoh soal :
1. Air mengalir pada suatu pipa yang mempunyai luas penampang satu dan luas penampang dua
dengan perbandingan 2 : 3, maka perbandingan kecepatan air mengalir melalui penampang
satu dan dua adalah ….
A. 1 : 2
B. 2 : 1
C. 2 : 3
D. 3 : 2
E. 4 : 1
2. Air mengalir pada suatu pipa dengan diameter yang berbeda dengan perbandingan 1 : 2 ,
jika kecepatanair yang mengalir pada pipa besar 40 m/s, maka besar kecepatan air pada pipa
yang kecil adalah ….
A. 20 m/s
B. 40 m/s
C. 80 m/s
D. 120 m/s
E. 160 m/s
3.
Bila kita berdiri di dekat rel dan kebetulan serangkaian kereta api lewat dengan cepat, maka
kita …
A. merasa ditarik menuju rel
B. merasa didorong menjauhi rel
C. kadang-kadang merasa ditarik
D. ditarik atau didorong bergantung pada kecepatan kereta api
E. tidak merasa apa-apa
4. Pada gambar tersebut, air melewati pipa
Venturimeter, jika penampang A1 dan A2
Masing-masing 5 cm2 dan 4 cm2. Jika g =10 m/s2
Maka kecepatan air yang memasuki pipa venturimeter
Adalah …..
A. 3 m/s
B. 4 m/s
C. 5 m/s
D. 9 m/s
E. 25 m/s
49
SKL 14
Menjelaskan variabel-variabel pada persamaan umum gas ideal
MATERI
Persamaan umum gas ideal
P.V = n.R.T
P . V = gr. R . T
M
1. Jika pada keadaan normal ( t = 0⁰ dan P = 1 atm ), 4 gram oksigen O2 ( Mr = 32 ), R = 8,314
J/mol. K, 1 atm = 10⁵ N/m2, maka volume gas tersebut adalah ….
A. 1,4 . 10-6 m3
B. 2,8 . 10-3 m3
C. 22,4 . 10-3 m3
D. 2,8 m3
E. 22,4 m3
2. Sejumlah gas berada dalam ruang tertutup yang volmenya 5 lt, tekanan 1 atm sedangkan
suhunya 87⁰ C. Bila volume dijadikan 2,5 lt, suhu diturunkan menjadi 27⁰ C, maka tekanan
berubah menjadi ….
A. 0,6 atm
B. 5/3 atm
C. 2 atm
D. 1 1/5 atm
E. 4 atm
3. Bila gas ideal dalam suatu bejana volumenya dijadikan sepertiganya dan suhu mutlaknya
dilipatkan dua kalinya, maka tekanannya menjadi ….
A. 3 kali
B. 0,5 kali
C. 1,5 kali
D. 2 kali
E. 6 kali
50
SKL 15
Menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi energi kinetic gas
MATERI
ENERGI KINETIK GAS
Energi kinetic gas rata-rata
Ek =
3
kT
2
E k = energi kinetic rata-rata ( J )
k = tetapan Boltzman ( 1,38 x 10-23 )
T = suhu mutlak ( K )
Energi kinetik total gas ideal
Ek
3
3
nRT NkT
2
2
E k = energi kinetik total gas ( joule )
Hubungan Ek dengan E k
atau
Ek
Ek
N
Kecepatan efektif gas ideal
Ek N Ek
v rms = kecepatan efektif molekul gas ( m/s )
v rms =
3kT
=
m
3p
=
v rms =
v rms
v2
= massa atom relative ( gr/mol )
= massa jenis gas ( kg/m3 )
p
= tekanan gas ( Pa )
Mr
3RT
Mr
Kecepatan efektif gas tergantung pada suhu dan tidak
tergantung pada tekanan atau volume gas.
51
Contoh soal :
1. Suatu gas ideal dalam ruang tertutup suhunya 370 C. Energi kinetik partikelnya Ek0. Apabila
energi kinetiknya dijadikan 2 Ek0, maka suhu gas sekarang menjadi ....
A. 3100 C
D. 4250 C
0
B. 347 C
E. 6200 C
C. 3500 C
2. Jika konstanta Boltman k = 1,38 x 10-23 J/K, maka energi kinetik sebuah atom gas helium
pada suhu 270 C adalah ....
A. 4,14 x 10-21 J
D. 5,59 x 10-21 J
B. 2,07 x 10-21 J
E. 6,21 x 10-21 J
-21
C. 12,42 x 10 J
3. Bila sebanyak M kg gas berisi n molekul pada suhu tetap dan energi kinetik rata-rata
molekul-molekulnya adalah E joule, maka ....
1) energi kinetik setiap molekul sebesar E
2) untuk 2 M kg gas ini pada suhu yang sama jumlah energi kinetik molekulnya 2 nE
3) untuk 2 M kg gas ini pada suhu yang sama energi kinetik rata-rata molekulnya 2 E
4) E adalah ukuran suhu gas
Pernyataan di atas yang benar adalah ....
A. 1, 2, dan 3
D. 4
B. 1 dan 2
E. 1, 2, 3, dan 4
C. 2 dan 4
4. Suhu gas ideal dalam tabung T dan energi kinetik rata-rata molekul gas = E. Jika suhu gas
dinaikkan menjadi 2T maka energi kinetik rata-rata molekul gas menjadi ....
A. ½ E
B.
E
C.
2E
D.
4E
E.
8E
5. Jika suhu gas ideal dalam ruangan tertutup dinaikkan menjadi 4 kali suhu semula, maka
kecepatan gerak partikel-partikelnya menjadi ....
1
a.
kali semula
D. 4 kali semula
4
1
B.
kali semula
E. 16 kali semula
2
C. 2 kali semula
52
SKL 16
Menentukan berbagai besaran fisis dalam proses termodinamika pada mesin kalor
MATERI
TERMODINAMIKA
Sistem Termodinamika
Termodinamika adalah ilmu yang membahas tentang suhu, kalor dan usaha mekanik pada gas ( sistem
).
Sistem adalah sejumlah gas yang terdapat dalam wadah tertutup.
Bila gas dalam tabung yang dipanaskan, maka piston
V2
akan bergerak sejauh s, karena gas memuai. Usaha
V yang dilakukan sistem karena adanya perubahan volume
sebesar :
W = usaha luar ( J )
v1
P = tekanan gas ( Pa )
Piston V1
W = PdV
v1 dan v2 = volume gas ( m3 )
v
2
Menentukan Usaha Luar Dengan Grafik P – V
Jika tekanan ( P ) dan volume ( V ) diketahui, maka usaha yang dilakukan oleh gas sama dengan luas
daerah di bawah kurva P – V.
a. Proses ke arah kanan ( isobarik )
P
W positif jika V2 > V1 gas mengalami pemuaian
P
W = luas daerah yang diarsir
W = P ( V2 – V1 ) = P V
V
V1
V2
b. Proses ke arah kiri ( isobarik )
W negatif jika V2 < V1 gas mengalami pemampatan
P
P
W = luas daerah yang diarsir
V
V2
V1
b. Proses berbentuk siklus
P
B
W = luas ABCD
W = P x V
C
P2
WAB = 0
WBC = positif ( + )
WCD = 0
WDE = negative ( - )
P1
A
D
V
V1
V2
53
Hukum I Termodinamika
Q = U + W
Q = kalor yang diterima/dilepas system ( J ),
W = usaha luar yang dilakukan/diterima system ( J )
U = perubahan energi dalam ( J )
Catatan :
Jika W positif maka sistem melakukan kerja
Jika W negatif maka sistem menerima kerja
Jika Q positif maka sistem menerima kalor
Jika Q negatif maka sistem melepas kalor
Penerapan Hukum I Termodinamik
a. Pada proses isothermis
T = 0 maka U = 0
Q=W
P
P1
W = nRT ln
V2
V1
1
P2
2
V
V1
V2
b. Pada proses isokhorik
W=0
V = 0 maka
P
Q = U
U =
3
nRT
2
P2
P1
V
V1 = V 2
c. Pada proses isobarik
P = 0 maka W = PV
P
Q = U + W
P
W
V
V1
V2
d. Proses Adiabatik
Q = 0
W = U
W=-
W=
3
nR(T 2 T1 )
2
3
nR (T1 T2 )
2
P1V1 = P2V 2
Cp
Cv
= tetapan
laplace
54
Siklus Carnot
Siklus carnot adalah suatu proses dimana sistem (gas) yang melakukan proses dapat kembalai
keadaan semula.
Siklus carmot disebut siklus ideal yang terdiri dari dua proses yaitu proses isothermis dan
proses adiabatic
Kerja dan efisiensi mesin carnot
W = Q1(1 -
(1
T2
)
T1
T2
)100%
T1
atau
(1
Q2
) 100%
Q1
Menaikkan efisiensi mesin
W = Q1 – Q2
T1 (1 ) T1 ' (1 ' )
Q1 = kalor yang diserap dari reservoir suhu tinggi T1 ( J )
W = kerja mesin Carnot ( J )
T1 = suhu reservoir tinggi ( K )
T2 = suhu reservoir rendah ( K )
= efisiensi mesin Carnot
' = efisiensi mesin Carnot yang baru
Hukum II Termodinamika
Ada dua perumusan untuk hukum II Termodinamika, yaitu :
a. Rumus Kelvin – Planck
Kalor tidak mungkin dapat diubah seluruhnya menjadi usaha
Q1
T
max (1 2 )100%
T1
W
Q1= kalor yang diserap ( J )
W = usaha yang bermanfaat ( J )
Q2
Q2 = kalor yang terbuang ( J )
b. Rumus Clausius
Kalor tidak mungkin diserap seluruhnya dari reservoir suhu rendah tanpa melakukan usaha
pada mesin.
T
Q1
( 1 1) x100%
T2
T
W
W Q2 ( 12 1)
T
Q2
Rumus di atas juga berlaku untuk mesin pendingin
atau refrigerator.
55
Koefisien daya guna (koefisien performansi)
Digunakan untuk menghitung kinerja mesin pendingin.
K
Q2
Q2
W Q1 Q2
K = koefisien performansi
T2 = suhu reservoir rendah (K)
T1 = suhu reservoir tinggi (K)
atau
K
T2
T 1 T2
Q1 = kalor yang diberikan pada suhu reservoir tinggi (J)
Q2 = kalor yang diserap dari suhu reservoir rendah (J)
56
Contoh soal :
1. Usaha yang dilakukan oleh gas ideal yang mengalami proses isokhorik dari tekanan P1
sampai P2 adalah ....
P P2 V1 V2
A. 0
D. 1
X
2
2
B. P1V1
E. (P1-P2)V
C. P2V2
2. Suatu gas menerima kalor 200 kal dan menerima kerja 100 J dari lingkungan. Perubahan
energi dalamnya adalah ....
A. 940 J
D. 100 J
B. 740 J
E. 0 J
C. 300 J
3. 1,5 m3 gas helium 270 C dipanaskan secara isobarik sampai 870 C. Jika tekanan gas helium 2
x 105 N/m2, gas helium melakukan usaha luar sebesar ....
A. 60 kJ
D. 480 kJ
B 120 kJ
E. 660 kJ
C. 280 kJ
4. Jika reservoir suhu tinggi bersuhu 800 K maka efisiensi maksimum mesin 40%. Agar
efisiensi maksimumnya naik menjadi 50%, suhu reservoir suhu tinggi harus dinaikkan
menjadi .... K
A. 900
D. 50
B. 960
E. 0
C. 100
5. Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti pada diagram P – V di bawah ini. Kerja yang
dihasilkan pada proses siklus ini adalah .... ( dalam kilo joule )
A. 200
P (105 Pa)
B. 400
a
b
C. 600
3
D. 800
1
E. 1.000
d
c V (m3)
2
4
57
SKL 17
Menentukan besaran-besaran yang terkait dengan pengamatan menggunakan
mikroskop/teropong
MATERI
MIKROSKOP
Terdiri dari dua lensa positif, yaitu :
a. lensa obyektif (dekat benda)
b. lensa okuler (dekat mata)
Jarak fokus lensa obyektif < jarak fokus lensa okuler ( fob < fok )
Bayangan yang dihasilkan lensa obyektif : nyata, terbalik, diperbesar ( fob < sob < 2fob )
Bayangan yang dihasilkan lensa okuler : maya, tegak, diperbesar seperti pada lup.
Perbesaran dan panjang mikroskop
a. Untuk mata berakomodasi maksimum
M = perbesaran mikroskop
Sob = jarak benda terhadap lensa obyektif (cm)
S’ok= -PP
S’ob= jarak bayangan terhadap lensa obyektif (cm)
S ' ob PP
d = panjang mikroskop (cm)
M =
x 1
Sok = jarak benda terhadap lensa okuler (cm)
S ob f ok
S’ok = jarak bayangan terhadap lensa okuler (cm)
d
= S’ob + Sok
b. Untuk mata tak akomodasi
S' ob PP
x
S ob f ok
d = S’ob+Sok
M=-
Teropong ( fob > fok )
Macam-macam teropong
a. Teropong bintang
Terdiri dari 2 lensa positif
Perbesaran teropong bintang :
M =
f ob
f ok
Panjang teropong bintang :
d = fob + fok
d = panjang teropong (m)
b. Teropong bumi
Terdiri dari 3 lensa positif, yaitu lensa obyektif, pembalik, dan lensa okuler.
Perbesaran sudutnya :
M =
f ob
f ok
Panjang teropong :
d = fob + 4fp + fok
fp = jarak focus lensa pembalik (cm)
c. Teropong panggung ( teropong Tonil )
Terdiri dari 2 lensa ,yaitu lensa positif sebagai obyektif dan lensa negative sebagai okuler.
Perbesaran sudutnya :
M =
d
f ob
f ok
= fob + fok
58
Contoh soal :
1. Sebuah benda mikro berada 1 cm di muka lensa obyektif mikroskop. Jarak focus lensa
obyektif 0,9 cm. Mata pengamat di belakang lensa okuler melihat bayangan benda dengan
perbesaran terhadap lensa okuler = 10 kali. Perbesaran mikroskop adalah ….
A. 11,9 kali
D. 110 kali
B. 90 kali
E. 190 kali
C. 100 kali
2. Mikroskop dengan jarak fokus obyektif dan okuler masing-masing 1 cm dan 2,5 cm. Jika
panjang mikroskop 13,5 cm pada saat pengamat normal tidak berakomodasi, maka jarak
preparat dengan lensa obyektif adalah ....
A. 0,9 cm
D. 1,1 cm
B. 1 cm
E. 1,3 cm
C. 1,09 cm
3. Suatu teropong bintang memiliki jarak fokus l;ensa obyektif dan okuler masing-masing 100
cm dan 8 cm. Ternyata bayangan bintang yang diamati tepat jatuh di fokus okulernya.
Kemudian okuler digeser hingga mata pengamat berakomodasi sejauh 32 cm,
maka lensa okuler telah digeser sejauh ....
A. 1,2 cm ; ke dalam
D. 1,6 cm ; ke luar
B. 1,2 cm ; ke luar
E. 2,0 cm ; ke dalam
C. 1,6 cm ; ke dalam
4. Perhatikan pernyataan berikut ini !
(1) bayangan lensa obyektif mikroskop nyata, tegak, diperesar
(2) bayangan lensa okuler mikroskop maya, tegak, diperesar
(3) bayangan akhir mikroskop terbalik terhadap benda aslinya
Pernyataan yang benar adalah ....
A. (1)
D. (2) dan (3)
B. (1) dan (2)
E. Semua benar
C. (1) dan (3)
5. Teropong bumi dengan jarak fokus lensa obyektif, pembalik dan okuler masing-masing 40
cm, 15 cm, dan 5 cm. Supaya mata tidak berakomodasi, maka panjang teropong adalah
A. 60 cm
D. 105 cm
B. 75 cm
E. 110 cm
C. 90 cm
59
SKL 18
Menjelaskan berbagai jenis gelombang elektromagnetik serta manfaatnya dalam kehidupan
sehari-hari
MATERI
GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Gelombang elektromagnetik adalah rambatan dari medan magnet dazn medan listrik ke segala
arah saling tegak lurus secara periodik atau kontinu
Dalam ruang hampa besar cepat rambat gelombang elektromagnetik sebesar :
0 = permeabilitas magnet dalam ruang hampa udara
1
= 4 x 10-7 W/A.m
c=
0 0
0 = permitivitas listrik dalam hampa udara
= 3 x 108 m/s
= 8,85 x 10-12 C2/Nm2
Persamaan cepat rambat gelombang elektromagnetik dalam hampa udara :
c = f
c = cepat rambat gelombang elektromagnetik = 3 x 108 m/s
f = frekuensi gelombang elektromagnetik ( Hz )
= panjang gelombang elektromagnetik ( m )
Sifat-sifat gelombang elektromagnetik :
a. gelombang transversal
e. dapat dilenturkan
b. dapat dipantulkan
f. dapat dikutubkan (polarisasi)
c. dapat dibiaskan
g. tidak dibelokkan oleh medan listrik
d. dapat dipadukan (interferensi)
maupun medan magnet
Spektrum gelombang elektromagnetik
Spektrum gelombang elektromagnetik dari frekuensi tinggi ke rendah adalah :
gamma -rontgen -ultraviolet-cahaya tampak-inframerah-microwave-TV-radio
Radar (Radio Detection and Ranging)
berfungsi sebagai pesawat pemancar dan penerima gelombang
Bila RADAR digunakan untuk mengetahui letak suatu benda di udara, maka jarak benda adalah :
c = 3 x 108 m/s
cxt
t = waktu untuk bolak-balik (s)
s=
s = jarak (m)
2
Intensitas gelombang elektromagnetik
Intensitas gelombang elektromagnetik adalah energi rata-rata per satuan luas untuk
menembus suatu bidang tiap satuan waktu yang dirumuskan dengan
I=
Emax Bmax
2 0
Emax= kuat medan listrik maksimum (N/C)
2
Bmax = kuat medan magnet maksimum (Wb/m )
Hubungan antara Emaxdan Bmax
c=
E max
Bmax
60
Contoh soal :
1. Bila sinar ultraviolet, sinar inframerah, dan sinar –x berturut-turut dengan U, I,dan X, maka
urutan yang menunjukkan energi makin besar adalah ....
A. U, I, X
D. I, U, X
B. U, X, I
E. X, I, U
C. I, X, U
2. Suatu kapal laut dilengkapi dengan RADAR untuk mengukur kedalaman laut. Jika indeks
bias air laut dan waktu yang diperlukan RADAR bolak-balik 8 x 10-5 s, maka kedalaman laut
adalah ....
A. 48 km
D. 12 km
B. 24 km
E. 7 km
C. 11 km
3. Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut :
(1) di udara kecepatannya cenderung sebesar 3 x 108 m/s
(2) dapat merambat di ruang hampa
(3) dapat mempengaruhi lempeng film
(4) merupakan gelombang longitudinal
Pernyataan yang merupakan sifat gelombang elektromagnetik adalah :
A. (1), dan (2)
B. (1), (2), dan (3)
C. (1) dan (4)
D. (2), (3), dan (4)
E. (3) dan (4)
4. Gelombang di bawah ini merupakan gelombang elektromagnetik, kecuali ....
A. sinar x
D. Sinar ultraviolet
B. sinar
E. Sinar inframerah
C. sinar
5. Urutan gelombang elektromagnetik dari frekuensi kecil ke besar adalah ....
A. cahaya merah, cahaya kuning, sinar gamma, radar
B. cahaya jingga, cahaya kuning, sinar – X, sinar ultraungu
C. sinar – X, gelombang radio, sinar inframerah, sinar gamma
D. gelomang radio, cahaya merah, cahaya hijau, sinar - X
E. sinar X, cahaya hijau, cahaya merah, gelombang radio
61
SKL 19
Menentukan besaran-besaran dan sifat gelombang berjalan
MATERI
Gelombang
Gelombang adalah rambatan dari usikan.
Persamaan gelombang berjalan
Y
V
y = A sin ( t kx ) dengan = 2 f
2
y
A
k=
0
X
x
A = amplitudo (m)
y = simpangan (m)
x = posisi titik pada tali dalam arah sumbu x
Cepar rambat gelombang
= panjang gelombang (m)
v = f atau v =
f = frekuensi ( Hz )
k
v = cepat rambat gelombang (m/s)
= fase
f = frekuensi gelombang (Hz)
Catatan :
Tanda (-) untuk bilangan k berarti gelombang
merambat ke kanan
Tanda (+) untuk bilangan k berarti gelombang
merambat ke kiri
Fase gelombang berjalan
Beda fase
t x
T
x
ft
x
Cepat rambat gelombang dawai (percobaan Melde)
V = cepat rambat gelombang (m/s)
F = tegangan tali (N)
F
v=
= massa per satuan panjang (kg/m)
m = massa dawai (kg)
l = panjang dawai (m)
m
=
l
Gelombang Stasioner
Pemantulan ujung bebas
Ac= amplitudo
gelombang stasioner (m)
t l
x
x
y c 2 A sin 2 cos 2 Ac= 2 A cos 2
T
Ac
Letak perut dari ujung pemantul
1
n n 0,1,2,...
2
Letak simpul dari ujung pantul
2n 1 n 0,1,2,...
1
4
62
Pemantulan ujung terikat/tetap
t l
x
y c 2 A cos 2 sin 2
T
x
Ac 2 A sin 2
Letak perut dari ujung pemantul
2n 1 n 0,1,2,...
1
4
Letak simpul dari ujung pemantul
1
n n 0,1,2,...
2
63
Contoh Soal :
Akibat adanya pemantulan terbentuk gelombang stasioner dengan persamaan
y 0,5 sin 0,4cos 10t 4 meter. Dari persamaan tersebut kelajuan gelombang pemantul
adalah ....
A. 2 m/s
D. 10 m/s
B. 4 m/s
E. 25 m/s
C. 5 m/s
2. Massa beban yang menegangkan dawai pada percobaan Melde mula-mula 50 gram,
menghasilkan kelajuan rambat gelombang sebesar x m/s. Jika massa beban tersebut ditambah
150 gram, maka kelajuan rambat gelombang menjadi y m/s,
perbandingan x dan y adalah ....
A. 1 : 4
D. 2 :1
B. 1 : 3
E. 3 : 1
C. 1 : 2
3. Sebuah sumber gelombang P, merambatkan gelombang dengan persamaan:
x
y 4.10 2 sin t
6
x dan y dalam m, sedangkan t dalam sekon. Pada saat P telah bergetar 1 sekon, maka
simpangan titik Q yang terletak sejauh 1 m dari P adalah ....
A. 2 x 10-2 m
D. 5 x 10-2 m
B. 3 x 10-2 m
E. 2,5 x 10 -1 m
-2
C. 4 x 10 m
4. Suatu tali dipengaruhi gelombang transversal stasioner maka pernyataan di bawah yang tidak
benar adalah ....
A. titik di simpul tali pernah menggetar
B. titik di perut menggetar dengan amplitudo maksimum
C. jarak antara 2 perut yang berturutan = 1/2
D. pada pemantulan ujung tetap mengalami kenaikan fase ½
E. simpang getaran di perut selalu maksimum
5. Pada sebuah tali yang ditegangkan dengan beban seberat 200 gram secara vertikal, merambat
sebuah gelombang dengan kecepatan 10 ms-1. Jika panjang tali terseut 2 m, maka massa tali
tersebut adalah .... (g = 10 ms-2 )
A. 40 gr
D. 25 gr
B. 35 gr
E. 20 gr
C. 30 gr
64
SKL 20
Menjelaskan terjadinya peristiwa interferensi dan difraksi cahaya serta menentukan besaranbesaran yang terkait dengan peristiwa tersebut.
MATERI
Interferensi cahaya
Interferensi maksimum (konstruktif atau saling menguatkan)
m
m = 0,1,2,3,......
Interferensi minimum (destruktif atau saling melemahkan)
m = 1,2,3,.....
1
(2m 1)
2
Bila cahaya yang digunakan monokromatik, maka hasil interferensi berupa garis terang atau
gelap
Percobaan yang mengamati gejala interferensi cahaya
a. Thomas Young, Fresnell
layar
Interferensi maksimum
dp
m
l
Sumber
cahaya
o
d = jarak antar celah AB
l = jarak celah ke layar
p = jarak orde terang (m)
m = orde terang (1,2,3,....)
m = 0 (terang pusat)
= panjang gelombang cahaya (m)
Interferensi minimum
dp
1
2m 1
l
2
pusat
p
l
m = orde gelap = 1,2,3,...
Jarak antara dua garis terang atau dua garis gelap berdekatan ( p )
l
d
Jarak antara garis terang dan gelap yang berdekatan
p
p
l
2d
65
b. Interferensi selaput tipis
Interferensi maksimum
1
2nd cos r 2m 1
2
= panjang gelombang (m)
d = tebal lapisan (m)
n = indeks bias lapisan
r = sudut bias
m = orde terang/gelap (1,2,3,...)
Interferensi minimum
2nd cos r m
Difraksi cahaya
Celah tunggal
Interferensi maksimum
1
d sin 2m 1
2
d = lebar celah (m)
= sudut difraksi
m = orde terang/gelap
= panjang gelombang (m)
Interferensi minimum
d sin m
Kisi
1
d
k
d = lebar kisi (m)
k = banyak garis pada kisi
Interferensi maksimum
d sin m
m = orde terang/gelap
= sudut difraksi
Interferensi minimum
1
d sin 2m 1
2
66
Contoh soal :
1. Dua celah yang berjarak1 mm disinari cahaya merah dengan panjang gelombang
6,0 x 10-7 m. Garis gelap terang dapat diamati pada layar yang berjarak 1 m dari celah. Jarak
antara gelap ketiga dan terang kelima adalah ....
A. 0,60 mm
D. 1,50 mm
B. 0,90 mm
E. 1,80 mm
C. 1,20 mm
2. Cahaya monokromatis dilewatkan melalui dua celah sempit yang berjarak 0,5 mm. Pola
interferensi terlihat pada layar yang berjarak 2 m terhadap celah. Jika panjang gelombang
0
cahaya tersebut 5000 A , maka jarak antara dua garis terang yang berurutan adalah ....
A. 1,0 mm
D. 2,5 mm
B. 1,5 mm
E. 5,0 mm
C. 2,0 mm
3. Seerkas cahaya jatuh pada dua celah sempit dengan jarak 0,2 mm dan jarak layar ke celah 1
m. Jarak pita terang pusat ke terang ke dua 5 mm, maka panjang gelombang cahaya yang
digunakan adalah ....
A. 6 x 10-7 m
D. 2 x 10-7 m
B. 5 x 10-7 m
E. 5 x 10-6 m
-7
C. 2,5 x 10 m
4. Seberkas cahaya melewati celah tunggal yang sempit menghasilkan interferensi minimum
orde kedua dengan sudut deviasi 300. Bila panjang gelombang cahaya yang digunakan 6000
0
A . Berapakah lebar celah tersebut ?
A. 6 x 10-4 mm
D. 2,4 x 10-3 mm
-3
B. 1,2 x 10 mm
E. 3 x 10-3 mm
C. 1,8 x 10-3 mm
5. Seberkas sinar monokromatis dengan panjang gelombang 5 x 10-7 m datang tegak lurus pada
kisi. Jika orde kedua membuat sudut 300 dengan garis normal kisi, maka jumlah goresan per
cm kisi adalah ....
A. 50
D. 6000
B. 500
E. 6500
C. 5000
67
SKL 21
Menentukan intensitas dan taraf intensitas dari beberapa sumber bunyi yang identik
Intensitas Bunyi
I
P
A
Atau
I 2 2 f 2 A 2 v
A = luas bidang yang ditembus (m2)
P = daya (W)
I = intensitas bunyi (W/m2)
A = amplitudo (m)
f = frekuensi gelombang (Hz)
= massa jenis medium (kg/m3)
v = cepat rambat bunyi (m/s)
Jika sumber bunyi berupa titik, maka untuk jarak pengamat yang berbeda berlaku :
I1 = intensitas bunyi pada jarak r1
I2= intensitas bunyi pada jarak r2
I1 : I2 = r12 : r22
r1= jarak titik 1
r2= jarak titik 2
Taraf Intensitas (TI)
I
TI 10 log
I0
TI n TI 1 10 log n
TI = taraf intensitas (dB =desibell)
I = intensitas bunyi (W/m2)
I0= intensitas ambang (I0=10-12 W/m2)
TI1 = taraf intensitas n sumber bunyi (dB)
n = banyaknya sumber bunyi
TIn= taraf intensitas total
r22
TI n TI 1 10 log 2
r1
68
Contoh soal :
1. Sepuluh peluit dibunyikan bersamaan menghasilkan taraf intensitas 30 dB, maka taraf
intensitas bunyi untuk sebuah peluit adalah ....
A. 10 dB
D. 40 dB
B. 20 dB
E. 50 dB
C. 30 dB
2. Taraf intensitas bunyi pada jarak 1 meter adalah 80 dB, maka taraf intensitas bunyi pada jarak
100 m adalah ….
A. 20 dB
D. 50 dB
B. 30 dB
E. 60 dB
C. 40 dB
3. Titik A dan B masing-masing berada pada jarak 4 m dan 9 m dari sebuah sumber bunyi. Jika
IA dan IB masing-masing adalah intensitas bunyi di titik A dan dan di titik B, maka IA : IB
adalah ....
A. 3 : 2
D. 16 : 81
B. 4 : 9
E. 81 : 16
C. 9 : 4
4. Sepuluh peluit dibunyikan bersamaan menhgasilkan taraf intensitas 30 dB, maka intensitas
bunyi untuk sebuah peluit adalah ....
A. 10-6
D. 10-11
B. 10-9
E. 10-12
-10
C. 10
5. Intensitas gelombang bunyi pada suatu titik yang berjarak R dari sumber sama dengan I. Jika
jarak titik diubah menjadi 4R, maka intensitasnya menjadi ....
1
A. 16
D.
4
1
B. 1
E.
16
C. 4
69
SKL. 22
Menentukan besaran-besaran yang menimbulkan efek Doppler dan
menentukan perubahan akibat efek Doppler tersebut
MATERI SAJI
Tinggi rendahnya nada suatu bunyi berhubungan dengan frekuensi gelombang bunyi
yang masuk ke telinga seseorang. Besar kecilny frekuensi gelombang yang diterima pendengar
dapat dicari menggunakan rumus :
fp
v vp
v vs
. fs
Keterangan :
fp = frekuensi yang diterima pendengar (Hz)
fs = frekuensi yang dipancarkan sumber bunyi (Hz)
v = cepat rambat bunyi di udara (m/s)
vp = kecepatan pendengar (m/s)
vs = kecepatan sumber bunyi (m/s)
Salah satu akibat dari efek doppler adalah terjadinya pelayangan bunyi
S
vs(+)
vs(-)
vp(+)
P
vp(-)
Vp = 0, bila pendengar diam
Vs = 0, bila sumber bunyi diam
70
Contoh soal :
1. Sumber bunyi bergerak dengan kecepatan 20 m/s mendekati seseorang yang diam. Frekuensi
dari sumber bunyi 380 Hz dan cepat rambat bunyi di udara 400 m/s. Frekuensi gelombang
bunyi yang di dengar orang adalah .... Hz
A. 400
B. 420
C. 440
D. 460
E. 480
2. Seorang penerbang yang pesawatnya menuju menara bandara mendengar sirine menara
dengan frekuensi 2.000 Hz. Jika sirine memancarkan bunyi dengan frekuensi 1.700 Hz dan
cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, kecepatan pesawat udara tersebut adalah .....m/s
A. 30
B. 40
C. 50
D. 60
E. 70
3. Suatu sumber bunyi bergerak relatif terhadap pendengar yang diam. Bila cepat rambat bunyi
di udara 325 m/s dan kecepatan sumber bunyi 25 m/s, perbandingan frekuensi yang diterima
pendengar saat sumber mendekati dan menjauhi pendengar adalah ....
A. 5 : 6
B. 6 : 7
C. 7 : 6
D. 6 : 5
E. 5 : 4
4. Kereta api yang bergerak dengan laju 90 km/jam mendekati stasiun sambil membunyikan
peluitnya dengan frekuensi 630 Hz. Di stasiun seorang calon penumpang berlari dengan laju 2
m/s menyongsong kereta. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, maka bunyi peluit yang
didengar orang tersebut adalah .... Hz
A. 615
B. 684
C. 720
D. 750
E. 960
5. Seorang pengendara sepeda mendengar suara sirine sebuah ambulan yang datang dari arah
depan, kemudian tepat berpapasan dengannya. Sesuai efek doppler , frekuensi sirine yang
didengar pengendara sepeda tersebut adalah .....
A. Lebih tinggi
B. Lebih rendah
C. Sama besar
D. Mula-mula lebih tinggi, kemudian lebih rendah
E. Mula-mula lebih rendah, kemudian lebih tinggi
6. Kereta bergerak dengan laju 72 km/jam menuju stasiun sambil membunyikan peluitnya.
Bunyi peluit tersebut terdengar oleh kepala stasiun dengan frekuensi 680 Hz, kecepatan bunyi
di udara 340 m/s. Frekuensi peluit kereta api tersebut adalah ..... Hz
A. 640
B. 680
C. 700
D. 720
E. 760
71
7. Seorang anak yang berdiri diam meniup peluit pada frekuensi340 Hz ke arah mobil yang
sedang bergerak mendekati anak tersebut. Pelayangan yang terdengar antara gelombang
langsung dan gelombang yang dipantulkan mobil adalah 10 Hz. Jika kecepatan bunyi di udara
adalah 340 m/s, maka kecepatan mobil adalah ....m/s
A. 5
B. 10
C. 15
D. 20
E. 25
72
SKL. 23.
Menentukan besaran-besaran yang terkait dengan hukum Coulomb dan
medan listrik
MATERI
Bunyi hukum Coulomb : “Besar gaya tarik atau gaya tolak antara dua muatan sebanding
dengan muatan-muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya”
F k.
q1.q2
r2
Kuat medan listrik pada lokasi dimana muatan uji berada didefinisikan sebagai besar gaya
Coulomb (gaya listrik) yang bekerja pada muatan uji itu dibagi dengan besar muatan uji.
E
F
q
k 2
q
r
Keterangan :
F = gaya Coulomb (N)
E = kuat medan listrik (N/C)
1
k = konstanta =
= 9 x109 N.m2/C2
4. . 0
q1, q2, q = muatan listrik (C)
r = jarak muatan (m)
0 8,85 x 10-12 C2/Nm2
73
Contoh soal :
1. Dua buah muatan masing-masing 5 C dan 4 C berjarak 3 meter satu sama lain. Jika k = 9 x
109 Nm2/C2 maka besar gaya Coulomb yang dimiliki kedua muatan adalah .... N
A. 1 x 1010
B. 2 x 1010
C. 3 x 1010
D. 4 x 1010
E. 5 x 1010
2. Dua buah muatan titik berada di udara pada jarak x cm . Muatan P dan Q positif yang
besarnya sama.
P (+)
Q (+)
1
2
a
3
a
a
4
a
5
Titik yang kuat medan listriknya sama dengan nol adalah ....
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
E. 5
3. Dua titik A dan B berjarak 0,5 m satu sama lain (A disebelah kiri dan B dikanan) masing –
masing bermuatan –4.10-9C dan +9.10-9C. Maka letak titik C agar kuat medannya sama
dengan nol berada pada jarak ….
A. pertengahan AB.
B. 1 m di kanan A.
C. 1 m di kiri A.
D. 1 m dikanan B.
E. ¼ m di kiri A.
4. Muatan listrik q1 = 10 µC, q2 = 20 µC, q3 terpisah seperti pada gambar berikut.
q1
q2
a
q3
0,5 a
Agar gaya coulomb yang bekerja di muatan q2 = 0, muatan q3 adalah .....µC
A. 2,5
B. - 2,5
C. 25
D. - 25
E. 4
5. Muatan listrik Q1 segaris dengan Q2 seperti pada gambar berikut. (k =9 x 109 N.m2/ C2)
+
A
3 cm
2 cm
Q1 = +2 µC
+
Q2 = +4 µC
Kuat medan listrik pada titik A adalah .....N/C
A. -7 x 10 7
B. 7 x 10 7
C. 12 x 10 5
D. - 12 x 10 5
E. 11 x 10 7
74
SKL. 24.
Menentukan berbagai faktor yang mempengaruhi kapasitas kapasitor
keping sejajar
MATERI
++++
++++
++++
+q
d
-q
-------------
A
(faktor yang mempengaruhi C)
(dielektrik)
* Susunan kapasitor
Seri
Kapasitor keping sejajar tersusun atas dua keping
konduktor dengan luas masing-masing A, jarak
antara dua keping tersebut d dan diberi muatan
sama besar tapi berlawanan arah (muatan positif
dan muatan negatif)
C
0.A
d
C
q
V
E
V
d
Paralel
1
1
1
1
.....
Cs C1 C2
Cn
C p C1 C2 C3 ..... Cn
* Energi yang tersimpan dalam kapasitor
1
1
1 q2
W .q.V .C.V 2
2
2
2 C
Keterangan :
C = kapasitas kapasitor (farad)
W = energi (joule)
q = muatan (coulomb)
V = tegangan (volt)
75
Contoh soal :
1. Kapasitor X, Y dan Z dirangkai seperti pada gambar !
Bila saklar S ditutup, energi listrik
yang tersimpan pada kapasitor Z
adalah .....
A.
6 joule
B. 12 joule
C. 24 joule
D. 64 joule
E. 84 joule
Y=3F
X=6F
Z=3F
S
12 V
2. Dua kapasitor 4 µF dan 2 µF disusun seri, kemudian diberi tegangan 6 volt. Energi yang
tersimpan dalm kapasitor tersebut adalah .....joule.
A. 2,0 x 10-5
B. 2,4 x 10-5
C. 2,5 x 10-5
D. 2,7 x 10-5
E. 3,0 x 10-5
3. Kapasitas suatu kapasitor keping sejajar adalah 12,5 µF. Setelah disisipkan bahan dielektrik
kapasitasnya menjadi 37,5 µF. Permitivitas relatif bahan dielektrik tersebut adalah .....
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3
E. 4
4. Suatu kapasitor keping sejajar dengan luas tiap keping 1.000 cm2, dengan jarak terpisah 1 cm.
Kapasitor dihubungkan dengan sumber tegangan 12 volt. Kuat medan dalam kapasitor sebesar
..... N/C.
A. 600
B. 800
C. 1.200
D. 1.500
E. 1.800
5. Perhatikan rangkaian di bawah ini !
A
C1
C4
C2
C3
B
VAB = 10 volt, kemudian C1, C2, C3, C4 berturut3
turut adalah 4 µF, 2 µF, 1µF dan µF. Energi
7
yang tersimpan pada rangkaian kapasitor adalah
..... mikro joule
A. 25
B. 50
C. 75
D. 100
E. 150
76
SKL. 25
Menentukan hasil pengukuran kuat arus dan tegangan listrik
MATERI SAJI
Arus listrik adalah aliran semu partikel-partikel listrik bermuatan positif di dalam suatu
penghantar
Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah
Arus listrik diukur dengan menggunakan amperemeter yang dirangkai seri dalam
rangkaian
Tegangan listrik diukur dengan menggunakan avoltmeter yang dirangkai paralel dalam
rangkaian
I
q
t
I
Keterangan :
I = kuat arus (ampere)
q = muatan (coulomb)
t = waktu (sekon)
V
R
V = tegangan (volt)
R = hambatan (ohm)
Pembacaan skala pada amperemeter atau voltmeter
I ..atau..V
penunjuk..skala
batas..ukur..meter
skala...maksimum
77
Contoh soal :
1. Untuk menentukan nilai hambatan (R) kawat AB sesuai hukum ohm, disusun rangkaian
seperti pada gambar.
2
3
1
voltmeter
4
0
5
V
0V
A
RAB = 5
V
A
B
2
10 V
3
1
4
0
5
V = 12 v
R = 1,6
?
S
0A
A
5A
Saat saklar S ditutup, jarum voltmeter berada pada angka 5, maka angka yang ditunjukkan
jarum amperemeter adalah .....
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
E. 5
2. Untuk mengetahui nilai hambatan (R) suatu kumparan digunakan rangkaian seperti gambar.
2
3
1
4
0
5
V
0V
A
R
V
2
1
10 V
3
4
0
5
9V
2
0A
A
10 A
Nilai hambatan R adalah .....Ώ
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
E. 5
78
V (volt)
3. Dari percobaan hubungan tegangan (V) dan kuat
arus (I) pada resisitor dihasilkan grafik V-I pada
gambar di samping. Jika V = 4,5 volt, kuat arus
yang mengalir sebesar ..... mA
A. 10
B. 20
C. 30
D. 40
E. 50
3
I (A)
0,02
4. Kawat tembaga ( = 1,72 x 10-8 m) mempunyai panjang 150 m dan luas penampang 0,3 mm2.
Apabila arus yang mengalir melalui kawat tersebut 25 A, tegangan antara ujung-ujung kawat tembaga
itu sebesar …. volt
A. 110
B. 215
C. 220
D. 450
E. 900
5. Sejumlah resistor dengan nilai hambatan masing-masing 160 dihubungkan parallel untuk dapat
membawa arus 5 A yang berasal dari sumber tegangan 100 V. Jumlah resistor yang dibutuhkan
sebanyak …. buah.
A. 9
B. 8
C. 7
D. 6
E. 5
6. Untuk menentukan nilai hambatan (R) kawat AB sesuai hukum ohm, disusun rangkaian seperti pada
gambar.
2
3
1
voltmeter
0
0V
RAB = 2
5
?
V
A
4
B
A
V
2
1
5V
3
4
0
5
V = 12 v
R = 1,6
S
0A
A
10 A
Saat saklar S ditutup, jarum amperemeter berada pada angka 1, maka angka yang ditunjukkan jarum
voltmeter adalah .....
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
E. 5
79
SKL. 26.
Menggunakan hukum Ohm dan hukum Kirchoff untuk menentukan
berbagai besaran listrik dalam rangkaian tertutup
MATERI
Hukum I Kirchoff
I masuk = I keluar
Hukum II Kirchoff
E+ I.R = 0
Aturan tanda pada Hukum II Kirchoff :
Arus bertanda (+) jika searah dengan arah loop yang kita tentukan dan bertanda (-) jika
berlawanan dengan arah loop yang kita tentukan.
Apabila saat mengikuti arah loop, kutub (+) sumber tegangan dijumpai lebih dulu
daripada kutub (-) GGL (E) bertanda (+, sebaliknya jika kutub (-) dijumpai lebih dulu,
GGL (E) bernilai (-).
SOAL
1. Perhatikan rangkaian berikut ini !
E2 = 6 V
E1 = 12 V
2
r1 = 0
r2 = 0
4
Bila saklar S ditutup, maka daya
pada R = 4 adalah .....
A. 6 W
B. 9 W
C. 18 W
D. 20 W
E. 36 W
S
2. Perhatikan rangkaian berikut ini !
2
5
A
Bila saklar S ditutup, maka beda
potensial antara titik A dan B
adalah .... volt
6V
6V
3
1
1
A. 1,2
B. 4,6
C. 2,4
S
B
5
D. 3,6
E. 4,8
F.
80
3. Perhatikan rangkaian berikut ini !
E1 = 4 V
B
A
Apabila kuat arus yang melalui
C
E2 sebesar 0,2 A, tegangan
antara B dan D adalah ..... V
E2
R2 = 4
A. 4,8
B. 3,2
C. 2,4
D. 1,6
D
R1 = 4
4. Perhatikan rangkaian berikut ini !
E. 1,2
E1 = 6 V
R3 = 10
E2 = 9 V
R1 = 4
R2 = 6
Kuat arus yang melalui E2 sebesar ..... A
A. 0,3
B. 0,6
C. 0,9
D. 1,2
E. 1,5
81
SKL. 27.
Menjelaskan timbulnya medan magnet induksi di sekitar kawat berarus dan
menentukan besaran-besaran yang mempengaruhinya
MATERI
Induksi elektromagnetik yaitu timbulnya arus listrik pada suatu penghantar yang
disebabkan oleh perubahan medan magnetik.
Fluks magnetik
Induksi magnetik pada suatu titik
Induksi magnetik di pusat
di sekitar kawat lurus berarus listrik
lingkaran berarus listrik
= (B cos ).A
B
0 .I
2. .a
B
0 .I . N
2.a
Keterangan :
= fluks magnetik (Wb)
A = luas penampang (m2)
B = induksi magnetik (T)
= sudut antara B dengan normal bidang (...0)
0 = 4 x 10-7 Wb/A.m
I = kuat arus (A)
a = jarak titik ke penghantar yang lurus (m)
(induksi magnetik pada kawat lurus berarus listrik)
N = jumlah lilitan kawat
a = jari-jari lingkaran penghantar (m)
(induksi magnetik pada kawat melingkar berarus listrik)
82
Contoh soal :
1. Kawat lurus berarus listrik terletak seperti pada gambar ! (µ0 = 4π.10-7 Wb.A-1.m-1)
Besar dan arah induksi magnetik di titik P (Bp) adalah .....
A. 4. x 10 -5, arah masuk tegak lurus bidang gambar
B. 4. x 10 -5, arah keluar tegak lurus bidang gambar
C. 4. x 10 -5, arah ke atas
D. 2. x 10 -5, arah ke bawah
E. 2. x 10 -5, arah menuju kawat
I = 10 A
P
5 cm
2. Kawat lurus berarus listrik menembus bidang kertas seperti pada gambar ! (µ0 = 4π.10-7
Wb.A-1.m-1)
I = 20 A
P
X
5 cm
Besar dan arah induksi magnetik di titik P (Bp) adalah .....
A. 8. x 10 -5, arah ke bawah titik P
B. 8. x 10 -5, arah ke atas titik P
C. 8. x 10 -5, arah menjauhi kawat
D. 4. x 10 -5, arah masuk bidang kertas
E. 4. x 10 -5, arah keluar bidang kertas
3. Sebuah kawat lurus dialiri arus listrik 5 A seperti pada gambar ! (µ0 = 4π.10-7 Wb.A-1.m-1)
P
2 cm
I = 5A
Besar dan arah induksi magnet di titik P adalah .....
A. 4 x 10-5 T, ke kanan
B. 4 x 10-5 T, ke kiri
C. 5 x 10-5 T, tegak lurus menuju bidang kertas
D. 5 x 10-5 T, tegak lurus menjauhi bidang kertas
E. 9 x 10-5 T, tegak lurus menjauhi bidang kertas
83
4. Kawat lurus dialiri arus listrik 7 A diletakkan seperti pada gambar ! (µ0 = 4π.10-7 Wb.A-1.m-1)
Q
2 cm
I=7A
Besar dan arah induksi magnetik di titik Q adalah .....
A. 7 x 10-5 T, tegak lurus menuju bidang kertas
B. 7 x 10-5 T, tegak lurus menjauhi bidang kertas
C. 9 x 10-5 T, tegak lurus menuju bidang kertas
D. 9 x 10-5 T, tegak lurus menjauhi bidang kertas
E. 14 x 10-5 T, tegak lurus menuju bidang kertas
5. Kawat lurus berarus listrik menembus bidang kertas seperti pada gambar ! (µ0 = 4π.10-7
Wb.A-1.m-1)
I = 20 A
P
X
10 cm
Besar dan arah induksi magnetik di titik P (Bp) adalah .....
A. 4. x 10 -5, arah mendekati kawat
B. 4. x 10 -5, arah menjauhi kawat
C. 4. x 10 -5, arah ke bawah titik P
D. 4. x 10 -5, arah ke atas titik P
E. 12. x 10 -5, arah keluar bidang kertas
6. Induksi magnetik pada suatu titik yang berjarak 15 cm dari sebuah kawat lurus panjang
berarus 30 A besarnya adalah .... Wb/m2.
A. 1,0 x 10-5
B. 2,0 x 10-5
C. 3,0 x 10-5
D. 4,0 x 10-5
E. 5,0 x 10-5
84
SKL. 28.
Menjelaskan timbulnya gaya magnet (gaya Lorentz) dan menentukan
besaran-besaran yang mempengaruhinya
MATERI SAJI
Arah medan magnetik
Gaya lorentz pada penghantar berarus listrik yang berada dalam medan magnet
F B.i.l.sin
Keterangan :
F = gaya lorentz (N)
B = medan magnetik (T)
I = kuat arus (A)
L = panjang kawat penghantar (m)
= sudut antara I dan B
Gaya lorents pada muatan yang bergerak di dalam medan magnet
F B.q.v.sin
Keterangan :
q = besar muatan listrik yang bergerak (C)
v = kelajuan muatan listrik yang bergerak (m/s)
= sudut antara B dan v
Gaya magnetik antara dua penghantar sejajar yang berarus listrik
F 0 .i1.i2
l
2. .a
Keterangan :
a = jarak antara kedua kawat (m)
85
Contoh soal :
1. Sebuah partikel bermuatan q bergerak dengan kecepatan v dalam suatu ruang bermedan
magnet B yang saling tegak lurus. Partikel tersebut mengalami gaya lorentz sebesar F. Bila
partikel lain yang bermuatan 4q dan bergerak dua kali lebih cepat dalam ruangan yang sama,
maka besar gaya lorentz yang dialami partikel kedua adalah ....
A. 2F
B. 4F
C. 6F
D. 8F
E. 10F
2 Dua kawat sejajar lurus panjang sejajar seperti gambar di samping, jarak antara kedua kawat
10 cm dengan dialiri arus masing-masing 400 mA dan 500 mA. Bila arus pada kedua kawat
searah dan µ0 = 4π.10-7 Wb.A-1.m-1, gaya interaksi kedua kawat persatuan panjang kawat
adalah ......
A.
B.
C.
D.
E.
4 x 10-9 Nm-1, tarik-menarik
4 x 10-7 Nm-1, tolak-menolak
4 x 10-7 Nm-1, tarik-menarik
4 π x 10-7 Nm-1, tolak-menolak
4 π x 10-7 Nm-1, tarik-menarik
500 mA
400 mA
10 cm
3. Dalam pengaruh medan magnetik 2,5 x 10-3 T, sebuah partikel bergerak dengan kecepatan 3
x 106 m/s dan membentuk sudut 300 terhadap arah medan magnet. Jika muatan partikel
tersebut sebesar 2 x 10-19 C, gaya lorentz pada partikel tersebut sebesar …..N
A. 7,5 x 10-16
B. 6,0 x 10-16
C. 4,5 x 10-16
D. 3,0 x 10-16
E. 1,5 x 10-16
4. Dua kawat lurus P dan Q diletakkan sejajar dan terpisah 3 cm seperti gambar.
Q
P
I1= 3 A
R
I2= 6 A
I3= 1 A
3 cm
Kawat R yang dialiri arus 1 A akan mengalami gaya magnetik yang besarnya nol, jika
diletakkan …..
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
86
5. Dua kawat berarus listrik terpisah seperti gambar berikut.
I1
a
I2
a
a
a
Gaya magnetik per satuan panjang yang dialami kawat berarus I1 adalah …..
0 I1 I 2
A.
(newton); arah menuju kawat I2
4 .a
0 I1 I 2
B.
(newton); arah menjauhi kawat I2
4 .a
0 I1 I 2
C.
(newton); arah menuju kawat I2
2 .a
0 I1 I 2
D.
(newton); arah menjauhi kawat I2
2 .a
0 I1 I 2
E.
(newton); arah menjauhi kawat I2
.a
6. Besar gaya yang dialami kawat lurus berarus listrik di dalam medan magnet homogen tidak
bergantung pada …..
A. Posisi kawat di dalam medan magnet
B. Panjang kawat
C. Kuat arus
D. Kuat medan magnet
E. Hambatan kawat
8. Dua kawat sejajar P dan Q masing-masing panjangnya 2 m dan terpisah pada jarak 2 cm
berarus listrik searah. Pada kawat Q yang kuat arusnya 1,5 A mengalami gaya magnetik dari
kuat arus pada kawat P sebesar 6 x 10-5 N. Jika µ0 = 4π.10-7 Wb.A-1.m-1, kuat arus pada kawat
P adalah .... A.
A. 1,2
B. 1,5
C. 2,0
D. 2,4
E. 3,0
87
SKL 29
Menentukan kaitan besaran-besaran fisis pada peristiwa induksi Faraday
Materi :
Skema perubahan laju fluks magnetik.
x x
x P x
x
Bx x
x
x
x
d = B.dA
x x
x
x
x
d = B. l. ds
x x
x
x
x
v
d/dt = B. l. ds/dt
x x
x
x
x
x x
x
x
x
= B.l.v
= ggl induksi (volt)
x x
Q x
x
ds (perpindahan kawat PQ),
Catatan :
(1) Perlu juga diperhatikan arah B, v dan I.
(2) Penerapan induksi elektromagnetik ( Arus pusar, trafo dan Generator )
Penemuan dari hasil percobaan Faraday
(1) Bila jumlah fluks yang memasuki kumparan berubah, maka pada ujung kumparan akan
timbul
ggl induksi ()
(2) Besar ggl induksi tergantun pada laju perubahan fluks (d /dt) dan jumlah lilitan (N) pada
kumparan
= d /dt dan
d
= N ------dt
= ggl induksi (Volt)
N = Jumlah lilitan kumparan
d /dt = Laju perubahan fluks
88
Contoh soal :
1. Diantara faktor berikut ;
(1) jumlah lilitan kumparan
(2) laju perubahan fluks magnetik
(3) hambatan luar
Yang mempengaruhi gaya gerak listrik induksi dari suatu kumparan adalah ....
a. 1 saja
b. 1 dan 2
c. 2 saja
d. 2 dan 3
e. 3 saja
2. Induktansi suatu kumparn 500 mH berubah setiap saat menurut fungsi I (t) = 2t2 + 4t – 3,
bes Ggl induksi pada saat t = 0,1 sekon adalah ......
a. 2.200 volt
b. 220 volt
c. 22 volt
d. 4,4 volt
e. 2,2 volt
3. Perhatikan gambar 1
P
• • • • • • • • • • •
• • • • • • • • • • • •
• •R= 0,02 Ω • • • • • •
• • • • • • • • • • • • v = 2 m/s
• • • • • • Q• • • •
Kawat PQ panjang 50 cm digerakan tegak lurus dalam medan magnet yang homogen 0,02 T
Besar dan arah arus induksi pada kawat PQ adalah ....
a. 1 ampere dari P ke Q
b. 1 ampere dari Q ke P
c. 4 ampere dari P ke Q
d. 4 ampere dari Q ke P
e. 4,8 ampere dari P ke Q
4. Kumparan yang terdiri dari 10 lilitan dan besar ggl induksi pada kumparan 5 volt.
Perubahan magnetik selama 0,2 sekon adalah ....
a. 0,01 tesla
b. 0,1 tesla
c. 0,2 tesla
d. 0,3 tesla
e. 0,4 tesla
5. Fluks magnetik yang memasuki kumparan berkurang dari 10 Wb menjadi 4 Wb dalam waktu
3 sekon, jika kumparan mempunyai 15 lilitan dan juga mempunyai hambatan 6 ohm, maka
kuat arus pada kumparan adalah ....
a. 5 A
b. 10 A
c. 12,5 A
d. 15 A
e. 17,5 A
89
6. Gaya gerak listrik induksi kawat yang panjangnya l bergerak tegak lurus dengan laju v tegak
lurus terhadap medan magnet B adalah V volt.
Jika panjang kawat diperpendek menjadi ½ kali semula dan induksi magnet dua kali semula
serta laju kawat tetap maka besar ggl induksi sekarang adalah ....
a. 0,5 V
b. V
c. 1,5 V
d. 2 V
e. 2,5 V
90
SKL 30
Menentukan besaran-besaran fisis pada rangkaian arus bolak-balik yang
mengandung Resistor, Induktor dan Kapasitor
Materi :
R
L
C
~
Tegangan masing-masing komponen;
VR = I.R (Pada Resistor)
VL = I. XL (Pada Induktor)
VR = tegangan resistor
R = resistpr
I = arus pada rangkaian
rangkaian
VL = tegangan induktor
XL = reaktansi induktif
I = arus pada rangkaian
VC = I.XC (Pada Kapasotor)
VC = tegangan kapasitor
XC = reaktansi kapasitif
I = arus pada
XL = ω. L dan
1
XC = ---------ω .C
Tegangan sesaat rangkaian V = Vm sin ωt
Sedangkan V rangkaian;
V = (VR )2 + ((VL - VC ))2
Sedangkan hambatan total rangkaian = Z (impedansi)
Z = (R )2 + ((XL - XC ))2
Frekuensi resonansi terjadi jika XL = XC
sehingga Z = R (terjadi frekuensi resonansi)
91
Contoh soal :
1. Rangkaian R-L-C seri dihubungkan dengan sumber arus bolak-balik yang memiliki frekuensi
angulaer 2.500 rad/s . Jika R = 600 Ω, XL = 1.800 ohm dan C 0,4 µF, maka impedansi
rangkaian adalah
a. 250 Ω
b. 600 Ω
c. 650 Ω
d. 1.000 Ω
e. 1.250 Ω
2. Rangkaian R-L-C beresonansi pada frekuensi 2 MHz, jika L = 25/4π mH maka nilai C adalah
a. 10/ π pF
b. 20 pF
c. 40/ π pF
d. 100 pF
e. 400 pF
3. Perhatikan gambar !
R= 40 Ω
L = 0,5 H
C = 60 µF
~
Jika tegangan sesaat rangkaian sebesar 200 √2 sin 100 t, maka besar reaktansi induktifnya
adalah
a. 25 ohm
b. 50 0hm
c. 60 ohm
d. 75 ohm
e. 100 ohm
4. Karena pengaruh arus bolak-balik diperoleh data seperti pada gambar berikut ;
A
B
R= 400 Ω
C
XL = 600 Ω
---- 100 V----------------------- 50 V -------------------------------VAB --------------------------Besar tegangan antara titik A dan B adalah ....
a. 100 V
b. 100√2 V
c. 150 V
d. 150√2 V
e. 200 V
92
5.
a
R
b
L
c
C
d
Dalam suatu rangkaian arus bolak-balik melalui resistor 8 ohm, induktor dengan reaktansi
4 ohm dan reaktansi kapasitor 10 ohm seperti pada gambar.
Jika V bc = 24 volt maka V ad adalah .... volt.
a. 10
b. 40
c. 50
d. 60
e. 70
93
SKL 31
Membedakan teori-teori atom
Materi
(1) Teori Dalton
1. Partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi
2. Atom dari unsur yang sama adalah sama dalam segala hal, tetapi berbeda dengan atom
dari unsur yang lain
3. Dua atom atau lebih, baik dari unsur yang sama atau berbeda dapat membentuk molekul
4. Dalam reaksi kimia, atom berpisah dan kemudian bergabung lagi
Kelebihan : dapat menjelaskan melalui reaksi kimia dengan baik
Kelemahan : Ditemukanya sub atomik (proton, neutron dan elektron)
(2) Teori JJ Thomson
Atom adalah bola pejal yang zatnya bermuatan positip, dan elektron(muatan negatip)
tersebar di seluruh permukaanya. (model kue kismis)
Kelebihan : menyebutkan muatan listrik dalam atom
Kelemahan : tidak sesuai dengan hamburan partikel alpha
(3) Teori Rutherford
Berdasarkan analisa darai Hamburan partikel alpha oleh Geiger dan Marsden ;
1. Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positip, yang terletak dipusat atom dan
hampir seluruh massa terpusat padanya
2. Pada jarak yang relatif jauh dari inti atom terdapat elektron bergerak mengelilingi inti
tersebut
3. Jumlah muatan inti atom sama dengan jumlah muatan negatifnya, sehingga atom dalam
keadaan netral
4. Gerak elektron diperlukan agar, elektron tidak jatuh ke inti atom
Kelebihan
: sesuai dengan percobaan hamburan partikel alpha
Kelemahan
: tidak mampu menjelaskan tentang spektrum atom
Rutherford menjelaskan gerak elektron dengan meggunakan teori klasik
(Hukum Newton II)
- elektron selalu memancarkan energi (berkurang terus) sehingga
elektron
jatuh ke inti atom (kenyataan keadaan atom stabil)
- Jika jari-jari elektron selalu mengecil maka frekuensi gelombang
elektromagnetik juga mengecil hal ini mengakibatkan adanya spektrum
yang kontinu. Kenyataan spektrum atom adalah diskontinu/garis
94
(4) Teori Bohr
Pada dasarnya teori Bohr sama dengan teori Ruterford, akan tetapi untuk mengatasi
kelemahan dari Ruterford, Bohr membuat dua postula;
1. Postulat I
Elektron dalam mengorbit inti berada pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut
lintasan Stasioner (tidak menyerap atau memancar energi)
2. Postulat II
Jika atom menyerap energi sebesar perubahan tingkat energi dalamnya maka elektron
berpindah lintasan (eksitasi), dan
Jika atom melepas energi sebesar perubahan tingkat energi dalamnya maka elektron
berpindah lintasan (transisi)
Catatan
: atom menyerap energi sebesar energi dasarnya, elektron dalam keadaan
terionisasi
Kelebihan : dapat menjelaskan dan sesuai dengan spektrum atom hidrogen
Kelemahan : tidak dapat menjelaskan efek Zeeman, tidak dapat menjelaskan spektrum
atom berelektron
banyak dan melanggar ketidakpastian Heisenberg)
Catatan ; model atom yang diterima sekaran dan dapat mengatasi kelemahan Bohr adalah
Model atom mekanika kuantum.
95
Contoh soal :
1. Pernyataan di bawah ini berkaitan dengan kelemahan model atom Rutherford bahwa
Rutherford
tidak dapat menjelaskan;
(1) hamburan partikel alpha
(2) stabilitas atom
(3) muatan positip yang terpusat pada inti atom
(4) spektrum atom yang berupa garis/diskrit
Pernyataan yang benar adalah ....
a. 1,2 dan 3
b. 1 dan 3
c. 2 dan 4
d. 4 saja
e. 1,2,3 dan 4
2. Pengujian model atom JJ Thomson, dilakukan oleh ....
a. Geiger-Marsden
b. Biot Savart
c. Plank
d. Ruterford
e. Bohr
3. Berikut adalah model atom, dari Dalton kecuali ....
(1) atom partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi
(2) dalam reaksi kimia yang berperanan adalah elektron terluar
(3) dua atom atau lebih dapat membentuk molekul
(4) muatan positip meyebar merata di permukaan atom
Pernyataan yang benar adalah ....
a. 1,2 dan 3
b. 1 dan 3
c. 2 dan 4
d. 4 saja
e. 1,2,3 dan 4
4. Salah satu pernyataan dari Rutherford adalah ....
a. dalam orbit tertentu elektron tidak membebaskan energi
b. tiap lintasan elektron mempunyai energi sendiri-sendiri
c. elektron mengelilingi inti seperti planet mengorbit tata susrya
d. atom berbentuk bola pejal bermuatan positip, dan elektron merata tersebar di permukaanya
e. atom adalah bagian terkecil dari suatu unsur
5. Dua buah kelemahan Rutherford adalah ....
a. Bertentangan dengan teori Bohr
b. elektron yang mengelilingi inti akan memancar energi dan tidak mempunyai lintasan
tertentu
c. tidak menjelaskan tingkat energi atom, dan atom tidak stabil
d. atom tidak stabil dan bertentangan dengan hasil pengamatan tentang spektrum atom
hidrogen yang berbentuk diskrit
e. elektron bergerak mengelilingi inti, dan massa atom terpusat pada inti.
96
6. Pada lintasan dasar elektron mempunyai energi -13,6 eV, jika elektron berpindah dari lintasan
n = 1 ke lintasan n = 2, maka yang terjadi pada atom adalah ....
a. menyerap energi 13,6 eV
b. memancarkan energi 10,2 ev
c. menyerap energi 10,2 eV
d. memancar energi sebesar 3,4 eV
d. menyerap energi 3,4 eV
97
SKL 32
Menjelaskan teori kuantum Plank dan kaitanya dengan radiasai benda hitam
Materi :
(1) Radiasi yang dipancarkan oleh getaran molekul-molekul tidaklah kontinu melainkan
dalam bentuk paket-paket energi diskret yang disebut Kuantum (sekarang foton)
Energi dari molekul-molekul dikatakan terkuantisasi dan energi yang diperkenankan disebut
tingkat energi. Ini berarti tingkat energi bisa hf, 2hf, 3 hf, 4 hf dst
Besar energi tiap foton , E = h . f
( h = tetapan Plank = 6,6 x 10-34 Js, f = frekuensi foton)
Jika ada n buah foton, E = n h f,
n = banyak foton
(2) Molekul-molekul memancarkan atau menyerap energi
dengan cara melompat dari satu tingkat ke tingkat yang lain
jika bilangan kuantum n berubah.
Energi
5hf
4hf
hf
3hf
hf
2hf
hf
0
hf
hf
hf
98
Contoh soal :
1. Pernyataan berikut;
(1) sebanding dengan jumlah foton
(2) berbanding lurus dengan frekuensi foton
(3) berbanding lurus dengan tetapan Planck
(4) berbanding terbalik terhadap panjang gelombangnya
Pernyataan yang benar mengenai energi suatu foton adalah ....
a. 1,2 dan 3
b. 1 dan 3
c. 2 dan 4
d. 4 saja
e. 1,2,3 dan 4
2. Frekuensi cahaya tampak 6 x 1014 Hz. Jika tetapan Planck h = 6,6 x 10-34 Js maka energi
fotonya ...
a. 1,975 x 10-17 Joule
b. 2,975 x 10-18 Joule
c. 3,975 x 10-19 Joule
d. 4,975 x 10-19 Joule
e. 5,975 x 10-19 Joule
3. Sebuah benda suhunya 127oC, jika tetapan Wien 2,8 x 10-3 mK maka panjang gelombang
cahaya yang diradiasikan membawa energi terbanyak adalah ....
a. 7,0 x 10-6 m
b. 3,5 x 10-6 m
c. 2,0 x 10-6 m
d. 1,4 x 10-6 m
e. 1,12 x 10-6 m
4. Jika tetapan Planck 6,6 x 10-34 Js, kecepatan cahaya 3 x 108 m/s dan panjang gelombang 600
nm maka energi foton itu adalah ...
a. 3,3 x 10-21 J
b. 0,3 x 10-19 J
c. 3,3 x 10-19 J
d. 3,0 x 10-19 J
e. 33 x 10-19 J
5. Besar intensitas cahaya yang dipancarkan oleh benda hitam adalah ....
a. berbanding terbalik dengan luas permukaan benda
b. berbanding terbalik dengan tetapan stefan boltzman
c. berbanding terbalik dengan suhunya
d. berbanding terbalik dengan daya yang dipancarkanya
e. tidak tergantung pada koefisien emisifitasnya
99
SKL 33
Menentukan besaran-besaran fisis pada reaksi inti Atom
Materi :
Pengertian reaksi inti;
Peristiwa tumbukan partikel berenergi tinggi dan inti tersebut akan berubah menjadi inti yang
baru.
Pada reaksi inti harus memenuhi hukum kekekalan nomor atom, nomor massa dan kekekalan
energi.
Contoh;
1. 2He4 + 7N14
17
8O
2. 4Be9 + 2He4
+ 1H1
12
6C
+ 0n1
Perhitungan energi pada reaksi inti ;
a+X
Y + b + Q (Energi reaksi)
Energi reaksi = energi reaktan – energi produk
Q = [(ma + mX) – (mY + mb)] x 931 M.eV
1. Reaksi Fisi (Pembelahan)
Reaksi pembelahan inti yang menghasilkan inti setengah berat, partikel kecil dan energi besar.
235
92U
141
56Ba
+ 36Kr92 +3.0n1 + E
2. Reaksi Fusi (Penggabungan)
Reaksi suatu inti sehingga terbentuk inti baru yang nomor massanya lebih tinggi dari inti
asalnya.
2
1H
+ 1H2
Energi ikat inti ;
Ei = ∆ m .931 M.eV,
A = Nomor massa
Ei = Energi ikat inti,
mn = massa neutron
3
2He
+ 0n1
+E
∆ m ={ Z.mp + ( A – Z ) mn – mi}
Z = Nomor atom,
mp = massa proton
mi = massa inti
100
Contoh soal :
1. Perhatikan reaksi inti berikut ;
23
26
+ 2H4
11Na
12Mg + a
Partikel a tersebut adalah ....
a. neutron
b. proton
c. alpha
d. positron
e. deutron
2. Massa sebuah proton 1,0073 sma, massa neutron 1,0087 sma ,
p + 2H2,0141
2p + n
maka energi dari reaksi inti berikut adalah ....
a. 1,769 M.eV
b. 17,69 M.eV
c. 13,43 M.eV
d. 39,36 M.eV
e. 65,60 M.eV
3. Partikel penyusun inti atom adalah ....
a. Proton dan neutron
b. Proton dan elektron
c. nukleon dan meson
d. proton,elekron dan neutron
e. proton saja
4. Hukum yang tidak berlaku pada reaksi inti adalah ....
a. kekekalan massa
b. kekekalan energi kinetik
c. kekekalan momentum
d. kekekalan jumlah nukleon
e. kekekalan jumlah muatan
5. Massa sebuah proton 1,007276 sma, massa neutron 1,0086665 sma dan masa inti He 4,002606
sma maka energi ikat inti Helium (2He4) adalah ......
a. 32,2819 MeV
b. 31,2819 MeV
c. 30,2819 MeV
d. 29,2819 MeV
e. 28,2819 MeV
6. Massa sebuah proton 1,007 sma, massa neutron 1,008 sma dan masa inti Litium = 7,001 sma
maka energi ikat Litium (3Li7) adalah .... MeV
a. 0,052
b. 1,011
c. 4,844
d. 48,44
e. 52,00
101
7.
X pada reaksi inti berikut ini :
+ proton menunjukkan :
A.
D.
B.
E.
C.
102
SKL 34
Menentukan jenis-jenis zat radioaktif dan mengidentifikasi manfaat radioisotop dalam
kehidupan
Materi :
(1) Menentukan jenis-jenis zat radioaktif
Zat radioaktif (inti tidak stabil), jika jumlah neutron> jumlah proton.
Inti stabil jika banyak neutron = banyak proton
Jenis sinar radioaktif ;
1. α (alpha)
2. β (beta)
3. γ (gamma)
Sifat sinar ;
1. Daya tembus α < β < γ , tetapi
2. Daya ionisasi α > β > γ ,
(2) Manfaat radioisotop dalam kehidupan
1. Radioisotop sebagai perunut/pencari jejak
- Pengobatan (foto hasil rnutan radioisotop yang disuntikan dalam tubuh) bisa
mengetahui Penyakit gondok melauli kelenjar tiroid (radioisotop iodium)
- Industri, kebocoran suatu pipa pada sistem industri dapat diketahui dengan dengan
cara
menyuntikan sejumlah radioisotop pada pipa.
2. Radioisotop berdasar sifat radiasinya
- Pengobatan, radioterapi (membunuh sel kanker)
- Penentuan umur fosil atau batuan
103
Contoh soal :
1. Berikut urutan daya ionisasi dari yang terkecil .....
a. α , β , γ
b. β, γ , α
c. γ , β , α
d. β , α , γ
e. α , γ , β
2. Sinar radioaktif γ, tidak disimpangkan ketika berada dalam medan magnet maupun medan
listrik, Hal ini disebabkan karena .....
a. Sinar radioaktif γ bermuatan positif
b. Sinar radioaktif γ bermuatan negatif
c. Sinar radioaktif γ , tidak bermuatan
d. Semua sinar radiokatif tidak disimpangkan
e. Sinar radioaktif γ, daya tembusnya paling besar
3. Berikut adalah manfaat radioisotop kecuali .....
a. menedeteksi penyempitan pembuluh darah
b. menedeteksi kebocoran pipa minyak
c. membunuh sel kanker
d. menentukan umur manusia purba
e. memeotong lembaran baja dengan akurat
4. Manfaat dari radioisotop di bidang industri adalah .....
a. meneliti gejala difusi dalam logam
b. mendeteksi saluran pipa bawah tanah
c. mengukur jumlah kandungan air dalam tanah
c. mensterilkan alat-alat bedah
d. mengukur debit air
104
5. Berdasarkan grafik, jumlah zat radioaktif setelah meluruh selama 1 jam adalah ....
No
a. ¼ No
b. 1/8 No
c. 1/16 No
d. 1/32 No
e. 1/64 No
½ No---
10
20
30
40
6. Unsur radioaktif memiliki waktu paro 4 jam dan setelah meluruh selama 20 jam yang belum
meluruh
ada 5 gram. Banyak unsur semula adalah .....
a. 640 gr
b. 320 gr
c. 160 gr
d. 80 gr
e. 40 gr
105