16. Sebuah bola ditembakkan dari tanah ke udara. Pada ketinggian 9,1 m komponen kecepatan bola dalam arah x adalah 7,6 m/s dan dalam arah y adalah 6,1 m/s. Jika percepatan gravitasi g = 9,8 m/s2, maka ketinggian maksimum yang dapat dicapai bola kira-kira sama dengan .... (A) 14 m (B) 13 m (C) 12 m (D) 11 m (E) 10 m Jawab:
hmax = 9,1 m +
(
v 02 .(sin α )2 g
)
Dengan menggunankan teorema Phytagoras:
Sehingga diperoleh: hmax = 9,1 m +
(
2
2
6 ) 10 10
10 .(
)
= 12,7 m ≈ 13 m
Jawaban: B 17.
Sebuah gaya konstan berarah horizontal dengan besar 50 N bekerja pada balok bermassa m = 5 kg. Balok bergerak ke atas dengan laju awal v0=4m/s sepanjang bidang
miring kasar dengan sudut kemiringan Ѳ (tan Ѳ = 3/4). Koefisien gesekan kinetik antara balok dengan permukaan bidang miring adalah µK = 0,2. Jarak yang ditempuh balok sebelum akhirnya berhenti adalah . . . . (A) 10 m (B) 12 m (C) 15 m (D) 18 m (E) 22 m Jawab: F = 50 N m = 5 kg vo = 4 m/s S = .... ? Vt = 0 m/s tan θ = 3/4
I.
USAHA & ENERGI
µk = 0,2
W =F . s ∆ E k =F . s
1 m(v t −v 0 )2=( F cos θ−mgsinθ−mg cos θ . μ k ) . s 2 1 4 3 4 1 5(−4)2= 50. −5.10 . −5.10 . . . s 2 5 5 5 5 40=( 40−30−8 ) . s 40 s= 2 s=20 m
(
II.
)
HUKUM NEWTON
Σ F=m . a F cos θ−mgsin θ−mgcos θ . μk =m. a 4 3 4 1 50. −5.10 . −5.10 . . =5. a 5 5 5 5 2 a= 5 2 a=0,4 m/s
(
)
Jadi,
2
2
v t =v 0 −2as 02=42 −2(0,4)s
16 0,8 s=20 m
s= Jawaban: -
18. Jari - jari roda gigi depan (R1) dekat pedal pada sebuah sepeda lebih besar dari pada roda gigi belakang (R2). Jika roda gigi deppan dikayuh dengan kecepatan sudut Ѡ1, maka cara memperbesar kelajuan sepeda adalah . . . . (A) Memperkecil jari-jari roda belakang R2 (B) Memperkecil jari-jari roda gigi depan dekat pedal R 1 (C) Memperkecil jari-jari roda gigi pada pusat roda belakang R2 (D) Memperbesar jari-jari roda gigi pada pusat roda belakang R2 (E) Memperkecil kecepatan sudut Ѡ1 Jawab:
gear 1
gear 2
Pada sepeda, gear dihubungan dengan tali sehingga berlaku,
v 1=v 2
Tinjau gear 2
karena , v=
ω r
maka jika jari-jari r semakin kecil maka v kelajuan
semakin besar karena kecepatan sudut ω gear pada roda belakang besar. JAWABAN : C 19. Seorang atlet memiliki otot bisep dengan luas penampang maksimumnya adalah 12 cm2. Jika dia mengangkat barbel bermassa 5 kg, dengan besar gaya angkatnya 7/5 dibanding gaya berat barbel, maka tegangan (gaya persatuan luas) otot bisepnya, dengan pecepatan gravitasi 9,8 m/s2 adalah . . . . (A) 5,71 N/m2 (B) 175 N/m2 (C) 571,7 N/m2 (D) 659 N/m2 (E) 1517 N/m2 Jawab:
F A
=
7 w 5 B A
wB = mB . g = 5 . 9,8 = 49 N Sehingga diperoleh:
F A
=
7 . 49 5 12 x 10−4
= 57.166,67 N/m2
Jawaban: 20. Minyak (ρminyak= 0,8 X 103 kg/m3) mengalir menuruni bukit melewati pipa dengan diameter 2,5 cm. Kelajuan minyak di puncak bukit adalah 9,5 m/s. jika ketinggian bukit adalah 19,5 m, maka kerapatan energi potensial ( energi per satuan volum) pada puncak bukit relatif terhadaap kaki bukit adalah. . . . (A) 191,1 kJ/m3 (B) 152,8 kJ/m3 (C) 93,1 kJ/m3 (D) 74,5 kJ/m3 (E) 50,0 kJ/m3 Jawab:
EP =ρ m . g . h V = 0,8 x 103 . 9,8 . 19,5 = 152,8 kJ/m3 Jawaban: B 21. Sejumlah gas ideal monoatomik mula-mula memiliki volume 250 cc/kmol dan tekanan 120 kPa. Kemudian gas dipanasi pada tekanan tetap sehingga mengembang. Misalkan konstanta gas universal dinyatakan sebagai RJ.mol-1.K-1. Jika pada proses itu temperatur gas naik sebesar 8,4R/ kelvin dan gas melakukan usaha sebesar 4,2 J, maka banyaknya gas tersebut adalah . . . . (A) 0,1 kmol (B) 0,3 kmol (C) 0,5 kmol (D) 0,8 kmol (E) 1,0 kmol Jawab:
Untuk mencari nilai n menggunakan persamaan: P . ∆V = n . R . ∆T P . ∆V = W Sehingga dapat dituliskan: W = n . R . ∆T
4,2 J = n . R J mol-1 K-1 . 8,4/R K n = 0,5 kmol Jawaban: C
22.
Gas Argon dapat dianggap sebagai gas ideal. Gas itu mula-mula mempunyai energi dalam Ei dan temperatur Ti. Gas tersebut mengalami proses dengan melakukan usaha W, melepaskan energi senilai Q, dan keadaan akhir energi dalam Ef serta temperatur Tf.Besarnya perubahan energi tersebut digambarkan seperti gambar di atas . Apa simpulan proses tersebut? (A) Gas mengalami proses Isobarik dan Tf<Ti (B) Gas mengalami proses Adiabatik dan Tf<Ti (C) Gas mengalami proses Isotermal dan Tf<Ti (D) Gas mengalami proses Isotermal dan Tf=Ti (E) Gas mengalami proses Isokhorik dan Tf=Ti Jawab: Gas melakukan usaha, maka Tf<Ti. Pada tabel terlihat Ei = Ef, sehingga tidak terjadi perpindahan kalor. Gas mengalami proses adiabatik. Jawaban: B 23. Seorang siswa melakukan eksperimen untuk menentukan percepatan gravitasi (g) di permukaan bumi menggunakan pendulum dengan panjang L dan memiliki periode T. Jika eksperimen ini dilakukan di suatu objek angkasa dengan panjang tali 2L didapatkan bahwa percepatan gravitasi di objek angkasa tersebut adalah
1 2
g , maka rasio antara
periode osilasi pendulum di objek angkasa tersebut dan di bumi adalah . . . . (A) 1 : 1 (B) 2 : 1 (C) 4 : 1 (D) 1 : 2 (E) 1 : 4 Jawab:
g1 = g l1 = l
T2 : T1 ? T1 = T g2 = ½ g l2 = 2l
Penyelesaian,
√
l T =2 π g T 2 :T 2 2 l 12 l : 1 g g 2 √4 :√1 2: 1
( )()
sehingga
T
l g
()
1 2
1 2
JAWABAN : B 24. Perhatikan gambar berikut !
Sebuah induktor terpasang paralel dengan lampu pijar dan keduanya terhubung dengan sumber arus AC seperti terlihat pada gambar. Untuk memperbesar terang lampu pijar, yang dapat dilakukan adalah…. (A) Memperbesar frekuensi sumber arus AC (B) Dipasang resistor secara seri dengan lampu (C) Dipasang kapasitor secara paralel dengan lampu (D) Dipasang induktor secara seri dengan lampu (E) Mengurangi tegangan AC Jawab: Karena lampu dan induktor dirangkai secara paralel maka agar lampu menyala dengan terang maka arus yang mengalir pada lampu harus besar dibandingkan arus yang mengalir pada induktor yaitu dengan cara : 1. Hambatan Lampu << atau 2. Hambatan Induktor >> Sehingga opsi yang benar, (C) dipasang kapasitor secara paralel dengan lampu 25. Perhatikan gambar berikut !
Sebuah batang logam bermassa m = 1 kg dan panjang L = 1 m diletakkan pada suatu rel logam yang terhubung dengan sumber arus konstan sehingga pada rangkaian mengalir arus listrik sebesar I = 0,5 A. Rangkaian tersebut berada pada daerah bermedan magnetik seragam dengan besar B dan berarah seperti pada gambar. Jika koefisien gesekan statik antara batang dengan rel adalah μ s = 0,25 m/s2 dan percepatan gravitasi adalah g = 10 m/s2. Maka nilai B maksimum agar batang tetap diam adalah…. (A) 1 T (B) 2 T (C) 3 T (D) 4 T (E) 5 T Jawab:
Untuk menentukan nilai B menggunakan teori gaya gesek dan gaya Lorent: Fg = F L μs . m . g = B . I . l 0,25 . 1 . 10 = B . 0,5 . 1 B = 5T Jawaban: E 26. Pada atom hidrogen, elektron berpindah dari kulit n ke n – 3 dan memancarkan berkas sinar jingga. Jika seandainya elektron berpindah dari kulit n ke n – 2. Maka sinar yang yang mungkin dipancarkan adalah…. (A) Kuning (B) Hijau (C) Ungu (D) Ultra violet (E) Merah Jawab: Eksitasi elektron Kulit n ke n-3 sinar jingga Sinar ? Eksitasi elektron Penyelesaian :
Kulit n ke n-2
E=
hc λ
dimana
E=−13,6 eV
(n1
tinggi
λ=
−
1 E
1 nrenda h
)
Sehingga, Energi eksitasi yang dipancarkann jika elektron berpindah dari kulit n ke n-2 lebih kecil dibandingkan n ke n-3 sebaliknya panjang gelombang
λ
yang dipancarkan lebih
besar Pada gelombang elektromagnetik berlaku, ..., merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu, ultra ungu, ...
JAWABAN : E
27. Sifat bayangan yang jatuh ke retina mata normal adalah nyata dan terbalik SEBAB Berkas cahaya yang masuk ke mata normal yang di fokuskan oleh lensa mata dan jatuh di retina. Jawab: Sifat bayangan yang dibentuk oleh mata adalah nyata dan terbalik. Pernyataan Benar. Lensa mata berfungsi memfokuskan cahaya yang masuk ke mata agar jatuh tepat ke retina. Alasan Benar. Jawaban: A (saling berhubungan) 28. Dua muatan identik q dan Q terpisah sejauh x. Energi potensial listrik sistem dua muatan itu V. kemudian satu muatan identik ke 3 diletakkan tepat di tengah diantara kedua muatan q dan Q tersebut. Pada kejadian itu gaya coloumb tidak melakukan usaha SEBAB Gaya coloumb total yang bekerja pada muatan ke 3 sama dengan nol Jawab Pernyataan :
q=Q=Q' r q Q =r Q Q '
W=0 '
Ingat!
W =k Q ' 0
(
q Q − rq Q rQ Q '
'
)
W =0
(pernyataan benar)
Alasan : FC3 = 0
1
r
3
r
q FC13 Q’ FC23
2 Q
Karena muatan identik dan jarak muatan sama maka, FC3 = FC13 - FC23 = 0 (alasan benar tapi tidak berhubungan) Jawaban: B 29. Sebuah satelit mengorbit bumi dalam bentuk elips. Manakah pernyataan berikut yang benar ? (1) Kelajuan satlit berubah-ubah (2) Energi mekanik satelit berubah-ubah (3) Energi kinetik satelit berubah-ubah (4) Periode orbit satelit berubah-ubah Jawab: (1) Kelajuan satelit berubah-ubah Lintasan satelit berbentuk elips
v = wR, kecepatan berbanding lurus dengan R. Pada lintasan elips, titik 1 dengan jarak R1 dari Bumi berbeda dengan titik 2 dengan jarak R2 dari Bumi. Sehingga kecepatan di titik 1 tidak sama dengan kecepatan di titik 2. Pernyataan (1) Benar. (2) Energi mekanik satelit berubah-ubah Menurut teori Hukum Kekekalan Energi Mekanik, energi mekanik di semua titik sama. Pernyataan (2) Salah. (3) Energi kinetik berubah-ubah. Energi kinetik berbanding lurus dengan kecepatan. Karena kecepatan satelit berubah-ubah, maka energi kinetiknya juga beruba-ubah. Pernyataan (3) Benar. (4) Periode satelit berubah-ubah Periode satelit pada saat mengorbit Bumi selalu tetap. Pernyataan (4) Salah. Jawaban: B 30. Sebuah gelombang stasioner memiliki persamaan y = 40 cos (2πx) sin (100πt) dengan x dan y dalam cm dan t dalam sekon. Pernyataan berikut yang benar adalah…. (1) Amplitudo gelombang sumber adalah 40 cm (2) Frekuensi gelombang sumber 50 Hz (3) Panjang gelombang sumber adalah 50 cm (4) Cepat rambat gelombang sumber adalah 50 cm Jawab:
Persamaan umum gelombang stasioner: y = A cos (kx) sin (wt) (1) Amplitudo gelombang sumber adalah 40 cm A = 40 cm. Pernyataan (1) Benar. (2) Frekuensi gelombang sumber 50 Hz f = w/2π = 100π/2π = 50 Hz. Pernyataan (2) Benar. (3) Panjang gelombang sumber adalah 50 cm λ = 2π/k = 2π/2π = 1 cm. Pernyataan (3) Salah. (4) Cepat rambat gelombang sumber adalah 50 cm/s v = w/k = 100π/2π = 50 cm/s. Pernyataan (4) Benar. Jawaban: -
