2015

Soal dan Pembahasan UAS Fisika X T.P.2014/2015 SOAL PILIHAN GANDA Pada soal bertema fluida, fluida bersifat ideal, yaitu : tidak kompresibel, tidak mengalami gesekan, alirannya stasioner dan tidak berrotasi pada saat bergerak. Percepatan gravitasi yang digunakan, g = 10 m/s2 Statika Fluida 1. Tekanan ban sebuah sepeda sebesar 404 kPa. Nilai ini tidak setara dengan … . A. 404.000 pascal B. 4,04 bar C. 304 cmHg D. 4,04 atm E. 3.040 mmHg Pembahasan : 404 kPa = 404.000 Pa = 4,04 bar = 4 atm = 304 cmHg = 3.040 mmHg Oleh karena 1 atm = 1,01 bar, maka 4,04 bar = 4 atm 1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg, sehingga 4 atm = 304 cmHg = 3.040 mmHg

2. Pada jembatan timbang, pipa di titik A memiliki luas permukaan 15 cm2 dan di titik B memiliki luas permukaan sebesar 600 cm2 . Gaya tekan di titik A agar dapat mengimbangi beban mobil sebesar 20.000 N adalah ... N. A. 15 B. 150 C. 500 D. 600 E. 2000 Pembahasan : Anggap titik A sebagai titik 1 dan titik B sebagai titik 2. Berdasar hukum Pascal,

1

A1 15 F2  20.000  500 N A2 600

Page

, maka F1 

F1 F2  A1 A2

Soal dan Pembahasan UAS Fisika X T.P.2014/2015 (Ilustrasi soal nomor 3 dan 4) Seorang penyelam dari BASARNAS mengevakuasi korban tenggelam pesawat pada kedalaman 30 meter di bawah permukaan air laut. Jika densitas air laut adalah 1.200 kg/m3, percepatan gravitasi di kedalaman tersebut 10 m/s2. 3. Tekanan hidrostatis yang diterima tubuh penyelam adalah … . A. 360.000 N/m2 B. 360.000 atm C. 1.200 N/m2 D. 1.200 Pa E. 30 atm Pembahasan :

Ph idrostatik  gh  (1.200)(10)(30)  360.000

N m2

4. Tekanan mutlak yang diterima tubuh penyelam adalah … . A. 4,61 bar B. 4,61 atm C. 3,6 N/m2 D. 3,6 atm E. 76 cmHg Pembahasan :

Pmutlak  Phidrostatik  Patmosfer  360.000  101.000  461.000

N  4,61bar m2

5. Dua buah jenis fluida dicampur dalam pipa U seperti pada gambar di samping. Tinggi h1 = 8 cm, h2 = 10 cm. Jika rapat massa fluida 1 yang memiliki h1 adalah 1000 kg/m3, maka rapat massa fluida 2 yang memiliki tinggi h2 adalah … kg/m3. A. 800 B. 8000 C. 8 D. 10 E. 80 Pembahasan :

gh2

(10)(10)

Page

1 gh1   2 gh2  gh (1000)(10)(8) 2  1 1   800 kg / m 3

2

Di titik perbatasan fluida, besar tekanan hidrostatik adalah sama, sehingga :

Soal dan Pembahasan UAS Fisika X T.P.2014/2015 6. Balok kayu terapung dengan ¾ bagian volumenya berada di atas permukaan air laut. Jika rapat massa air laut 1.200 kg/m3, maka rapat massa balok kayu tersebut adalah … kg/m3. A. 200 B. 250 C. 300 D. 400 E. 1.200 Pembahasan : Terdapat dua hubungan persamaan Gaya Apung: a. Gaya apung setara dengan berat fluida yang dipindahkan b. Gaya apung setara dengan berat benda Dari a dan b dapat disimpulkan bahwa berat fluida yang dipindahkan setara dengan berat benda, maka :

wbenda  w fluida _ pindah mbenda.g  m fluida _ pindah

 benda.Vbenda.g   fluida.V fluida _ pindah.g Maka :

 benda 

 fluida.V fluida _ pindah.g Vbenda.g



(1.200)( 14 Vbenda )(10)  300 kg / m 3 (Vbenda )(10)

Ingat bahwa volume fluida yang dipindahkan sama dengan volume benda yang tercelup.

Dinamika Fluida 7. Minyak Pertalite mengalir dengan laju 6 m/s di dalam pipa berdiameter 4 cm menuju ke pipa berdiameter 8 cm. Laju Minyak Pertalite pada pipa besar adalah … m/s. A. 4/6 B. 4/8 C. 8/4 D. 24 E. 3/2 Pembahasan : Berdasarkan persamaan kontinuitas, Q  A.v  konstan, maka 1 A1 42 6 3 2 d1 v1  6m / s , maka : v2  v1  v  2 6   m/ s 2 1 1 A2 4 2 8 2 d 2

A1 .v1  A2 .v2 . Jika

Page

3

2

Soal dan Pembahasan UAS Fisika X T.P.2014/2015 (ilustrasi soal 8 dan 9) Kolam renang yang dianggap luas permukaan airnya sangat luas, berisi air setinggi 4 meter. Ternyata terdapat lubang kebocoran di titik A yang luas penampangnya 0,5 m 2, berada sedalam 80 cm dari permukaan air. 8. Kecepatan pancaran air yang keluar dari titik bocor A adalah … m/s. A. 4 B. 16 C. 0,5 D. 0,8 E. 80 Pembahasan : Berdasar teori Torricelli, v  2.g.h  (2)(10)(0,8)  4m / s

9. Debit air yang keluar dari titik bocor A adalah … m3/s. A. 80 B. 16 C. 4 D. 2 E. 0,8 Pembahasan : Persamaan kontinuitas, Q  A.v  (0,5)(4)  2m3 / s

Page

10. Hubungan antara tekanan (P), kecepatan aliran (v) dan massa jenis fluida (ρ) menurut Bernoulli dinyatakan dengan persamaan … . 1 A. P  gh  v 2  konstan 2 1 B. P  gh  v 2  konstan 2 1 C. P  v 2  gh  konstan 2 1 D. P  2 gh  v 2  konstan 2 1 E. P  gh  v 2  konstan 2

4

Temperatur dan Kalor

Soal dan Pembahasan UAS Fisika X T.P.2014/2015 Pembahasan : Asas Bernoulli : P  gh 

1 2 v  konstan 2

11. Suatu benda diukur temperaturnya dengan termometer skala Fahrenheit menunjukkan 68ºF. Jika temperatur benda tersebut diukur menggunakan termometer skala Reamur, maka akan menunjukkan … ºR. A. 30 B. 24 C. 20 D. 16 E. 10 Pembahasan :

68  32 R0 (68  32)  R (80)  16R 212  32 80  0 (212  32)

12. Jika kalor jenis es 0,5 kal/g.ºC, kalor lebur es (Les = 80 kal/g), kalor jenis air, cair = 1 kal/g.ºC, maka untuk menaikkan temperatur 5 kg es dari –10ºC ke 5ºC dibutuhkan kalor sebanyak … kalori. A. 25.000 B. 50.000 C. 400.000 D. 450.000 E. 500.000 Pembahasan : Persamaan kalor, Qtotal  Q1  Q2  Q3  mes .ces .Tes  mes .Les  mair .cair .Tair

Qtotal  (5.000)(0,5)(10)  ((5.000)(80)  (5.000)(1)(5)  450.000 kalori Dengan,

Q1  kalor untuk menaikkan temperatur air dari -10 ºC menjadi 0 ºC Q2  kalor untuk meleburkan es

Page

5

Q3  kalor untuk menaikkan temperatur air (es yang mencair) dari 0 ºC menjadi 5 ºC

Soal dan Pembahasan UAS Fisika X T.P.2014/2015 13. Pompa sepeda ditekan pelan-pelan sehingga tidak terjadi perubahan temperatur pada pompa. Jika mula-mula V1 = 750 cm2, P1 = 1 atm, T1 = 30ºC, maka tekanan pompa pada saat volumenya menjadi 250 cm2 adalah … atm. A. 1/3 B. 3 C. 0,75 D. 0,25 E. 30 Pembahasan : Tidak terjadi perubahan temperatur atau isotherm. Maka persamaan pemuan gas menjadi:

P1V1  P2V2  P2 

V1 (750) P1  (1)  3atm V2 250

14. Sebuah konduktor sepanjang 10 cm bertemperatur 30ºC dipanasi ujung yang satu. Jika koefisien muai panjang konduktor tersebut 0,0002 /ºC, maka panjang akhir konduktor jika telah mencapai temperatur 80ºC menjadi … cm. A. 0,1 B. 0,01 C. 10,1 D. 10,01 E. 11 Pembahasan : Persamaan Perubahan Panjang, L  .L0 .T  (0,0002)(10)(50)  0,1cm Maka panjang akhir konduktor = 10,1 cm

15. Batang baja dan tembaga memiliki luas penampang yang sama disambung seperti pada gambar. Jika ujung bebas Baja 0ºC dan ujung kbaja  0,5x10 2 watt / m.C bebas Tembaga 150ºC, dan

Page

maka temperatur pada sambungan kedua konduktor tersebut adalah … ºC. A. 120 B. 240 C. 150 D. 75 E. 0

6

ktembaga  4 x10 2 watt / m.C , panjang tembaga dua kali panjang baja,

Soal dan Pembahasan UAS Fisika X T.P.2014/2015 Pembahasan :

k baja .Tbaja .

Abaja Ltembaga

 k tembaga.Ttembaga.

At embaga Ltembaga

 A  A (0,5 x10 2 )(T  0)   (0,5 x10 2 )(150  T )  L  2L  Maka, T  120C

SOAL ISIAN 1. Balok kayu terapung di atas air dengan ¾ bagian volumenya berada di atas permukaan air. Jika massa jenis air 1000 kg/m3 , tentukan massa jenis balok kayu tersebut ! Pembahasan : Seperti soal nomor 6 pilihan ganda, wbenda  w fluida _ pindah

mbenda.g  m fluida _ pindah

 benda.Vbenda.g   fluida.V fluida _ pindah.g Maka :

 benda 

 fluida.V fluida _ pindah.g Vbenda.g



(1.000)( 14 Vbenda )(10)  250 kg / m 3 (Vbenda )(10)

2. Sebuah tandon air diletakkan pada tanah seperti pada gambar di samping. Luas pemukaan air sangat besar, sedangkan luas penampang titik bocor sangat kecil. Jika percepatan gravitasi di tempat tersebut, g = 10 m/s2. Tentukan :

a. Kecepatan air pada titik kebocoran v b. Jarak horizontal x c. Debit air, Q Pembahasan : a. Berdasar teorema Torricelli yang diturunkan dari Asas Bernoulli :

v  2.g.(h  h)  (2)(10)(1,25  0,8)  9  3m / s b. x  2 ( H  h)h  2 (0,45)(0,8)  1,2meter c. Dari persamaan kontinuitas, Q  A.v  (3m / s)( Am 2 )  3A m

3

Page

7

s

Soal dan Pembahasan UAS Fisika X T.P.2014/2015 3. Jelaskan arti fisis dari kalor jenis air, c = 4.200 J/kg.ºC ! Pembahasan : Untuk menaikkan temperatur sebesar 1ºC atau 1K dari air yang bermassa 1 kg, air membutuhkan kalor sebanyak 4.200 joule, begitu sebaliknya, untuk menurunkan temperatur sebesar 1ºC atau 1K dari air yang bermassa 1 kg, air harus melepaskan kalor sebanyak 4.200 joule

Page

8

4. Tentukan nilai konversi 10ºC ke bentuk ºF, ºR, K ! Pembahasan : Gunakan persamaan universal : 10  0 F  32 (10) a. ºC menjadi ºF :  ,  F  32F  (180),  F  50F 100  0 212  32 100) 10  0 R0 (10) b. ºC menjadi ºR :  , R  (80),  R  8R 100  0 80  0 100) 10  0 K  273 (10) c. ºC menjadi K :  ,  K  273K  (100),  F  283K 100  0 373  273 100)