2006

1 = × 40 × (1,5 − 1) 2 = 20 × 0,5 = 10 km

UJIAN AKHIR SEMESTER MATA PELAJARAN FISIKA PERIODE 2005/2006 1.

Diketahui : -panjang pelat (p) = 5,45 cm -lebar pelat (l) = 6,2 cm Ditanya : Luas pelat (L)…? L =pxl = 5,45 x 6,2 = 33, 790 cm2 Sesuai aturan penulisan karena dari panjang dan lebar pelat, angka penting yang paling sedikit adalah 2 angka penting, maka hasil akhir harus ditulis dalam dua angka penting sehingga nilai dari luas pelat dibulatkan ke dalam dua angka penting, yaitu 34 cm2 2. Bila sistem dalam keadaan keseimbangan, maka besar tegangan talinya adalah Hukum Newton I ∑F = 0 Gaya yang bekeja pada sumbu y

∑F

y

=0

TBC sin 45 0 − mg = 0 mg sin 45 0 300 600 600 = = = 2 = 300 2 1 2 2 2 2

TBC = TBC

3. Jarak yang ditempuh kendaraan dari menit ke-30 sampai menit ke-90 adalah Luas di bawah kurva Luas I = Luas segiempat BCFE = 40 x (1-0,5) = 40 x 0,5 = 20 km Luas II = Luas segitiga CDF

Luas total = Luas I + Luas II = 20 + 10 = 30 km Diketahui : - kecepatan (V0) = 20 m/s - sudut elevasi (α) = 450 - percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2 Ditanya : tinggi maksimum (hmax)…? 2 V0 sin 2 α hmax = 2g 4.

=

(20)2 (sin 450 )2 2 .10 2

⎛1 ⎞ 400⎜ 2⎟ ⎝2 ⎠ = 20 1 = 20 . = 10 m 2 Jadi tinggi maksimum peluru adalah 10 m. 5. Diketahui : Îfrekuensi benda (f) = 4 Hertz Ditanya : kecepatan sudut (ω) dalam satuan rpm…? ω = 2πf = 2π . 4 = 8π rad / s 1 putaran 1 rpm = menit 2π rad π = = rad / s 60 sekon 30 30 ω = 8π rad / s = . 8π

π

= 240 rpm

6.

Diketahui : -jari-jari kelengkungan (R) = 20 m -kecepatan maksimum (Vmax) = 10 m/s Ditanya ; koefisien gesek (µ)…? mv 2 fs = R mv 2 µ s . mg = R 2 10 2 v µs = = = 0,5 gR 10 . 20

7.

Diketahui : - massa benda (m) = 2 kg - kecepatan (v1) = 2m/s - usaha (W) = 21 J Ditanya : kecepatan akhir (v2)… ? W = perubahan energi kinetik = Ek 2 − Ek1 =

2

1 1 2 2 mv 2 − mv1 2 2

1 2 2 mv1 ) . 2 m 1 ⎛ ⎞ 2 = ⎜ 21 + . 2 . 2 2 ⎟ . 2 ⎝ ⎠ 2 = 25

v 2 = (W +

v 2 = 25 = 5 m / s 8. Diketahui : -massa bola (m) = 100 gram = 0,1 kg -kecepatan (vt) = 20 m/s -selang waktu (∆) = 20 sekon -kecepatan awal (v0) = 0 Ditanya : Gaya (F)…? I = ∆p F . ∆t = ∆p ∆p m(vt − v0 ) 0,1(20 − 0 ) F= = = = 8N ∆t ∆t 0,25 9.

Diketahui : -mA =3 kg

-mB = 5 kg -vA = 8 m/s -vB = 4 m/s Ditanya : kecepatan masing-masing benda setelah tumbukan (vA’ dan vB’) Karena ini merupakan peristiwa tumbukan tidak lenting sama sekali, maka kecepatan kedua benda setelah tumbukan sama. v A ' = v B ' = v' m A v A + m B v B = m A v A '+ m B v B ' m A v A + m B v B = ( m A + m B )v ' v' =

m A v A + m B v B 3 . 8 + 5 . 4 44 = = (3 + 5) 15 (m A + m B )

= 5,5 m / s Jadi vA’ = vB’= 5 m/s

10. Hukum Hooke F = k ∆L 10 N F k= = = 250 N / m ∆L 0,04 m 1 2 W = k (∆L ) 2 1 2 = . 250 . (0,1) 2 = 125 .10 − 2 J = 1,25 J 11. Diketahui : -ρA: ρB = 5 : 4 4 ρB = ρA 5 -hA = 8 -hB = 8 Ditanya : PA : PB

PA = ρ A . g . h A = 8ρ A . g PB = ρ B . g . hB = 8ρ B . g

32 ⎛4 ⎞ = 8⎜ ρ A ⎟ . g = ρA .g 5 ⎝5 ⎠ PA 8ρ A . g 5 10 = = = 32 PB ρA .g 4 8 5 Jadi PA : PB = 10 : 8 12. Diketahui : -h1 = 100 cm = 1 m -h2 = 80 cm = 0,8 m h = h1 – h2 = 1 – 0,8 =0,2 m Ditanya : x Berdasarkan persamaan Bernoulli 1 1 2 2 P1 + ρv1 + ρgh1 = P2 + ρv 2 + ρgh2 2 2 P1 = P2 ] v1 << v 2 ; sehingga v1 dapat diabaikan

1 2 gt 2 2h2 2 . 0,8 t= = = 0,16 = 0,4 s g 10 Jarak yang dapat dicapai oleh air adalah x = v2 . t = 2 .0,4 = 0,8 m =80 cm h2 =

13. Diketahui : -mA = 75 gram -tA = 00 C -mB = 50 gram -tB = 1000 C Ditanya : suhu akhir (takhir)…? Q = m . c . ∆t Azas Black Qlepas = Qterima

m B . c . (t B − t akhir ) = m A . c . (t akhir − t A )

Maka persamaan di atas menjadi

50 . c . (100 − t akhir ) = 75 . c . (t akhir − 0)

1 ρv 2 2 + ρgh2 2 ⎞ ⎛1 ρgh1 = ρ ⎜ v 2 2 + gh2 ⎟ ⎠ ⎝2 1 2 gh1 = v 2 + gh2 2 1 2 gh1 − gh2 = v 2 2 1 2 g (h1 − h2 ) = v 2 2 1 2 gh = v 2 2 v 2 = 2 gh = 2 .10 . 0,2 = 4 = 2 m / s

5000 − 50t akhir = 75t akhir

ρgh1 =

Air yang mengalir dari lubang hanya mempunyai kecepatan horizontal sehingga

5000 = 125t akhir 125t akhir = 5000 5000 = 40 0 C 125 14. Diketahui : -q = +5 C -F = 0,05 N Ditanya : kuat medan listrik dan arahnya…? F 0,05 N E= = = 1.10 − 2 N / C 5C q Jadi besar kuat medan listriknya adalah 1.10-2 N/C dan arahnya menuju muatan (-). t akhir =

15. Pernyataan yang berhubungan dengan angin laut adalah terjadi pada siang hari dan arah anginnya dari laut ke darat. Hal ini disebabkan karena pada siang hari tanah lebih cepat menjadi panas daripada laut sehingga udara di

atas daratan lebih panas daripada udara di atas laut. Dengan demikian udara panas di daratan akan meningkat dan tempatnya akan digantikan oleh udara dingin dari arah laut. Akibatnya udara bergerak dari laut ke darat. 16. Diketahui : - P1 = 100 W - V1 = 220 V - V2 =ε - P2 = 25 W Ditanya : ε …? P = V .I = V .

I . Rab = Vtot − (I . Rbc + I . Rcd )

2

2 V1 ( 220 ) ⎛ 220 ⎞ 2 R= = =⎜ ⎟ = (22 ) Ω P1 100 ⎝ 10 ⎠ = 484Ω 2

2

V P2 = 2 R V2 = P2 . R = 25 . 484 = (110 )

1 2 2

Vtot − (I . Rbc + I . Rcd ) I 1 ⎞ ⎛1 12 − ⎜ . 5 + . 2 ⎟ 2 ⎠ ⎝2 = 1 2 12 − 3,5 8,5 = = = 17 ohm 1 1 2 2

Rab =

V P1 = 1 R

= 5 2.22 2 =

Vcd 1 = A Rcd 2 Dalam rangkaian sri berlaku Vtot = Vab + Vbc + Vcd I=

= I . Rab + I . Rbc + I . Rcd

V V2 = R R

2

- nilai pada voltmeter (V)= 1 volt Ditanya : R…? Vcd = I . Rcd

(5 . 22)2

= 110 volt Jadi nilai ε adalah sebesar 110 volt

Jadi nilai R adalah 17 Ω 18. Dalam hal ini kita gunakan aturan tangan kanan sebagai berikut : Ibu jari menunjukkan arah arus I, keempat jari lainnya menunjukkan arah meda magnet, sedangkan arah gaya Lorentz ditunjukkan oleh arah keluar dari telapak tangan.

17. Diketahui :

+y

i F

R

B +x +z Dalam kasus ini arah arus searah dengan sb. y positif (ke atas), medan magnet kea rah sb. x positif (ke kanan). Berdasarkan aturan tangan kanan, maka arah gaya

lorentz (F) nya ke arah sb. z negatif atau menjauhi pembaca. 19. Diketahui : -Vp = 110 V -Vs = 220 V - Ip =5A - Is =2A Ditanya : efisiensi (η)…? Ps = Vs . I s = 220 . 2 = 440 W Pp = V p . I p = 110 . 5 = 550W

η= =

Ps × 100% Pp

440 × 100% = 80 % 550

Jadi efisiensinya adalah 80 % 20. Apabila benda diletakkan di ruang II atau di antara titik f dan 2f, maka bayangannya akan bersifat nyata, terbalik, dan diperbesar. 21. Diketahui : - Sn = 30 cm - Pa = 6 Ditanya : f…? S Pa = n f S 30 f = n = Pa 6

= 5 cm 22. Hal-hal yang merupakan sifat-sifat sinar katode adalah dapat dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet, dapat menghasilkan sinar x jika menumbuk permukaan logam, terdiri dari partikel-partikel bermuatan negatif, dan dapat memendarkan berbagai macam zat seperti sulfide seng dan barium platina sianida.

23. 12 D + 12D→ 24 He+ abY + Q Partikel Y adalah… 2 2 4 a 1 D + 1 D → 2 He + bY + Q 2 1

D + 12D→ 24 He+ 00Y + Q

2 1

D + 12D→ 24 He+ 00 γ + Q

0 0

γ adalah foton

24. Diketahui G : G G r = (6t )i + 2 + 2t 2 j Ditanya : kecepatan partikel saat t = 2 sekon (v saat t = 2 s).

(

)

G G G r = xi + yj maka x = 6t

y = 2 + 2t 2 dx d vx = = 6t = 6 m / s dt dt dy d vy = = (2 + 2t 2 ) = 4t m / s dt dt maka G G G G G v = (v x i + v y j ) = (6i + 4tj )m / s Saat t = 2s, persamaan v di atas menjadi G G G v = (6i + 8 j ) Sehingga besar kecepatannya adalah 2

2

v = vx + v y = 62 + 82 = 36 + 64 = 100 = 10 m / s 25. Besar gaya sentripetal dituliskan dengan rumus

dapat

mv 2 R Dari rumus di atas dapat dinyatakan bahwa -gaya sentripetal berbanding lurus dengan massa benda -gaya sentripetal berbanding lurus dengan pangkat dua kecepatan linear F=

-gaaya sentripetal berbanding terbalik dengan jari-jari lintasan 26. Pernyataan yang benar tentang kecepatan gerak harmonik adalah kecepatan gerak harmonik berbanding lurus dengan f. Hal ini dapat dilihat dari persamaan berikut:

v = ωA cos ωt v = 2πf A cos 2πft 27. Diketahui : = 10 m - rA =100 m - rB = 60 dB - TIA Ditanya : TIB…? 2 r TI B = TI A − 10 log B 2 rA 100 2 = 60 − 10 log 2 10 ⎛ 100 ⎞ = 60 − 10 log⎜ ⎟ ⎝ 10 ⎠ = 60 − 10 log 100

2

= 60 − 10.2 = 40 dB

28. Diketahui : -panjang batang AB = 80 cm = 0,8 m -berat batang AB (WAB) = 18 N -berat benda (WB) = 30 N -jarak AC = 60 cm = 0,6 m Ditanya : tegangan pada tali (T)…?

CB 2 = AB 2 + AC 2 = (0,8) + (0,6 ) = 0,64 + 0,36 =1 2

2

CB = 1 = 1 m AC 0,6 sin α = = = 0,6 1 CB AB 0,8 cos α = = = 0,8 1 CB ∑τ = 0 ⎛1 ⎞ W AB ⎜ AB ⎟ + WB ( AB ) − T ( AA') = 0 ⎝2 ⎠ ⎛1 ⎞ 18⎜ . 0,8 ⎟ + 30(0,8) − T ( AB sin α ) = 0 ⎝2 ⎠ 7,2 + 24 − T (0,48) = 0 31,2 − 0,48 T = 0 0,48 T = 31,2 31,2 T= = 65 N 0,48 29. Diketahui : - W1 = 200 N - W2 = 400 N Ditanya : FA dan FB…? ∑τ A = 0 ⎛3 ⎞ ⎛1 ⎞ FA . (0) + FB . L − W1 . ⎜ L ⎟ − W2 ⎜ L ⎟ = 0 ⎝4 ⎠ ⎝2 ⎠ ⎛3 ⎞ ⎛1 ⎞ FB . L = W1 . ⎜ L ⎟ + W2 ⎜ L ⎟ ⎝4 ⎠ ⎝2 ⎠ ⎛3 ⎞ ⎛1 ⎞ W1 . ⎜ L ⎟ + W2 ⎜ L ⎟ ⎝4 ⎠ ⎝2 ⎠ FB = L ⎛3 ⎞ ⎛1 ⎞ 200⎜ L ⎟ + 400⎜ L ⎟ ⎝4 ⎠ ⎝2 ⎠ = L 100 L + 300 L 400 L = = = 400 N L L

∑τ

B

=0

⎛1 ⎞ ⎛1 ⎞ FB . (0) + FA . L − W1 . ⎜ L ⎟ − W2 ⎜ L ⎟ = 0 ⎝2 ⎠ ⎝4 ⎠ ⎛1 ⎞ ⎛1 ⎞ FA . L = W1 . ⎜ L ⎟ + W2 ⎜ L ⎟ ⎝2 ⎠ ⎝4 ⎠ ⎛1 ⎞ ⎛1 ⎞ ⎛1 ⎞ W1 . ⎜ L ⎟ + W2 ⎜ L ⎟ 200⎜ L ⎟ ⎝2 ⎠ ⎝4 ⎠ = ⎝2 ⎠ FA = L ⎛1 ⎞ ⎛1 ⎞ 200⎜ L ⎟ + 400⎜ L ⎟ ⎝2 ⎠ ⎝4 ⎠ = L 100 L + 100 L 200 L = = = 200 N L L Jadi besar gaya yang dilakukan penyangga pada batang FA adalah 200 N dan besar FB adalah 400 N 30. Diketahui : - n = 5 mol - R=8,31 J/mol K - P konstan Ditanya : CP…? 5 CP = n R 2 5 = . 5 . 8,31 2 = 103,88 J / K 31. Diketahui : -T1 = 600 K - η = 50 % Ditanya : T2…?

η=

T1 − T2 .100% T1

ηT1 100%

= T1 − T2

T2 = T1 −

ηT1

100% 50% . 600 K = 600 K − 100% = 600 K − 300 K = 300 K = (300 − 273) C 0

= 27 0 C 32. Diketahui : =V -ε1 = B2 -B1 = ¼ l1 -l2 -V2 = 6V1 Ditanya : ε2…? ε 1 = V = − B1 . l1 .V1

ε 2 = − B2 . l 2 .V2 1 = − B1 . l1 . 6V1 4 6 = (− B1 . l1 .V1 ) 4 6 1 ε2 = V =1 V 4 2 33. Diketahui : - r = 10 cm = 0,1 m - I1 = 400 mA = 0,4 A - I2 = 500 mA =0,5 A - µo = 4л x 10-7 Wb/Am F Ditanya : ... ? l I1 I 2 F = µo l 2πr I I 0,4 . 0,5 F = µ o 1 2 = 4π × 10 −7 l 2πr 2π . 0,1 = 4π × 10 −7 N / m

34. Diketahui :

- R = 60 ohm - V = 220 volt -R/Z = 0,6 Ditanya : arus I…? R = 0,6 Z R 60 = Z= 0,6 0,6 = 100 Ω V 220 = 2,2 A I= = Z 100 35. Diketahui : - R = 40 Ω - VZ = 100 V - VR = 80 V Ditanya : XL…? 2

2

2

2

VZ = VR + VL V L = VZ − V R =

(100)2 − (80)2

= 10000 − 6400 = 3600 = 60 volt V 80 = 2A IR = R = R 40 IR = IL = I = 2 A

XL =

VL 60 = = 30 Ω IL 2

36. Pernyataan yang benar tentang gelombang elektromagnetik adalah - Tidak dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet - Tidak dapat merambat melalui ruang hampa - Tidak bermuatan listrik -Tidak dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi 37.

Diketahui : - d = 2 mm = 2 x 10-3 m - L=1m

- n=2 - y = 0,5 mm = 5 x 10-4 m Ditanya : λ…? d.y = n.λ L d.y λ= n. L =

2.10 −3. 5.10 − 4 = 5 .10 −7 m 2 .1

38. Diketahui : -diameter pupil (D) = 2 mm = 2.10-3 m - panjang gelombang (λ) = 500 nm = 5.107 m - Jarak maksimum mobil dan orang(L) =4.103 m Ditanya : jarak daya urai(d0)…? 1,22 . λ . L d0 = D (1,22). (5.10 −7 ). (4.10 3 ) = 2.10 −3 = 1,22 m = 122 cm 39. Diketahui : -u=v -L2 =0,6 L1 -c = C Ditanya : u…?

deutron= 12 H

L2

L1 =

u2 C2 0,6 L1

1− =

1− 1− 1−

2

v C2

2

0,6 L1 v = = 0,6 2 L1 C 2

v = 0,6 2 2 C

A=2 Z =1 A − Z = 2 −1 = 1

[

= [1.1,008 + (1,0009 )] − 2,016 = 2,017 − 2,016 = 0,001 sma

Energi ikat int i : E = ∆m . 931 MeV

= [0,001. 931 MeV ] = 0,931 MeV

2

t

v = 1 − 0,36 C2 v 2 = 0,64 C 2

⎛ 1 ⎞T N (t ) = N 0 ⎜ ⎟ ⎝2⎠

v = 0,8 C Jadi nilai adalah 0,8 C

⎛ 1 ⎞T N (3) = 100⎜ ⎟ ⎝2⎠

40. Ek =E-W Ek = hf-hf0 Berdasarkan persamaan di atas, dapat diketahui bahwa energi kinetic fotoelektron tidak dipengaruhi oleh intensitas cahaya.

⎛ 1 ⎞T 50 = 100⎜ ⎟ ⎝2⎠

3

3

41. Diketahui : - mp = 1,008 sma -mn = 1,009 sma -minti = 2,016 sma Ditanya : E…?

]

∆m = Z .m p + (1,0009 ) − 2,016

3

50 ⎛ 1 ⎞ T =⎜ ⎟ 100 ⎝ 2 ⎠ 1

3

⎛ 1 ⎞ ⎛ 1 ⎞T ⎜ ⎟ =⎜ ⎟ ⎝2⎠ ⎝2⎠ 3 1= T T =3

12

⎛1⎞ 3 N (12 ) = N 0 ⎜ ⎟ ⎝2⎠

4

⎛1⎞ = 100⎜ ⎟ ⎝2⎠ 100 = = 6,25 gr 16

43. Diketahui : -ib = 0,05 mA -iC = 2,00 mA Ditanya : i 2 hFE = C = = 40 i B 0,05 44. Pernyataan yang benar sesuai dengan teori pita energi adalah - koduktor = pita konduksinya berisi detengah bagian, pita konduksinya kosong, sedangkan pita valensinya terisi penuh Semikonduktor = pita konduksinya terdiri dari sebagian dan pita valensinya terdiri dari sebagian atau kosong, celah antara pita valensi dan pita konduksi adalah sempit -Isolator : pita koduksinya kosong, pita valensinya penuh 45. Lapisan matahari yang dapat kita lihat menerupai piringan emas yang terang adalah fotosfer.