KUNCI JAWABAN UJI KOPETENSI SEMESTER 1 A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: b Pembahasan: Titik B dan G mempunyai fase sama sebab arahnya sama (ke atas) dan berada di atas garis setimbang (sb x). 2. Jawaban: d Pembahasan: Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang didalam perambatannya tidak memerlukan medium perantara. Gelombang transversal adalah suatu gelombang jika partikel-partikel mediumnya bergetar ke atas dan ke bawah dalam arah tegak lurus terhadap gerak gelombang. Gelombang longitudinal adalah suatu gelombang jika arah getaran medium sejajar dengan arah rambat gelombang. Gelombang berjalan adalah gelombang yang amplitudo dan fasenya sama di setiap titik yang dilalui gelombang. Gelombang diam (stasioner) adalah gelombang yang amplitudo dan fasenya berubah (tidak sama) di setiap titik yang dilalui gelombang. 3. Jawaban: c Pembahasan: l 2 = =2 m 5 5 5 Perut ke-3 = λ 4 5 2 1 = ⋅ = = 0,5 m 4 5 2
λ=
2m
4. Jawaban: c Pembahasan: y = 0,2 (cos 5x) sin (10t) x t 1 y = 2 A cos 2π sin 2π − λ T λ 2πx cos = cos 5πx
λ
2
=5
λ λ = 0,4 m 5. Jawaban: c
Pembahasan: Berdasarkan percobaan Melde : v = =
4F
µ
=
F
µ
F
µ
bila tegangan diperbesar menjadi 4F maka v’
= 2v .
6. Jawaban: b Pembahasan: f = (1 F kedua kawat sama (sejenis) nada dasar pada kawat pendek : (syarat fo L = ½ ) fo =½ L F = 60 Hz F2 = 4F; L2 = 2L nada kedua pada kawat panjang: (syarat f2 L2 = 3/2) f2 = 3/(L2F = 3/2.1/(2 L2).F = 3/2.2.1/(2L) F 3.60 = 180 Hz
7. Jawaban: e Pembahasan: Anggap intensitas satu mesin tik = I1 maka intensitas 100 mesin tik = I2 = 100 I1. Cari penambahan kebisingan akibat 100 mesin tik: ∆TI = 10 log I2/I1 = 10 log 100 I1/I1 = 20 dB Jadi, kebisingan 100 mesin tik adalah : TI2 = TI1 + ∆TI = 90 dB . 8. Jawaban: a Pembahasan: Diketahui : v = 340 m.s-1 vs = 20 m.s-1 fs = 8.640 Hz Ditanya : a. fp pada saat mobil ambulan mendekati Dody b. fp pada saat mobil ambulan menjauhi Dody Jawab : a. fp pada saat mobil ambulan mendekati Dody = v/(v - vs ) fs fp = ((340 m.s-1)/(340 m.s-1- 20 m.s-1) 8.640 Hz = 9.180 Hz b. fp pada saat mobil ambulan menjauhi Dody = v/(v + vs) fs fp = (340 m.s-1)/(340 m.s-1) + 20 m.s-1 ) 8.640 Hz = 8.160 Hz Pada saat mobil ambulan mendekati Dody frekuensi sirine yang terdengar 9.180 Hz. Akan tetapi, pada saat mobil ambulan menjauhi Dody mendengar frekuensi sirine sebesar 8.160 Hz. 9. Jawaban: e Pembahasan: r
r
B
A
Perbandingan intensitas bunyi A dan B : IA : IB = IA : IB =
1 rA
2
:
1 rB
2
→ IA : IB =
1
(2r )
2
:
1
(r )2
1 :1 → I A : I B = 4 :1 4
10. Jawaban: b Penyelesaian: Diketahui : nu = 1 na = 1,33 i = 30° Ditanya : r = ? Jawab : Berkas sinar berasal dari udara menuju air jadi n1 = nu = 1 dan n2 = na = 1,33. Berdasarkan hukum Snellius,
sin i n1 n u = = sin r n2 n a sin n2 sin 30o × 1 sin r = = n1 1,33 r = 22,1o Besar sudut bias r = 22,1° di atas tentunya didapat dengan bantuan kalkulator atau tabel trigonometri pada matematika. 11. Jawaban: b Penyelesaian: Pada kasus ini mula-mula berkas sinar merambat di udara lalu masuk ke lapisan minyak yang terapung di permukaan air, baru kemudian sinar masuk ke dalam air. Jadi, sebelum sampai ke dalam air sinar mengalami dua kali pembiasan seperti diperlihatkan gambar di bawah. Air
30o
Udara Oil pertama, berkas sinar datang dari udara ke minyak dengan n = 1 dan n = 1,45 serta i = Pembiasan 1 2 1 30°, kita hitung besar sin rr11, Minyak
sin i1 n sin 30o 1, 45 Water = 2= = sin r 1 n1 sinrr2 1 1 Air
sin r1 =
1× sin 30o 0,5 = = 0,345 1, 45 1, 45
Dalam hal ini kita tidak membutuhkan besar sudut r1, sebab untuk langkah pengerjaan berikutnya justru nilai sin r, yang dibutuhkan. Pembiasan kedua, berkas sinar datang dari minyak ke air dengan n1 = 1,45 dan n2 = 1,33, dan dari gambar di atas tampak besar i2 = r1 atau sin i2 = sin r1, kita hitung besar r2
sin i2 n = 2 sin r 2 n1 sin r1 1,33 = sin r2 1, 45 sin r2 =
1, 45 × 0,345 = 0,375 1,33
r2 = 22o 12. Jawaban: a Penyelesaian: Ada yang perlu Anda catat dari soal di atas yaitu bahwa sinar yang masuk pada prisma adalah sinar monokromatik. Maksudnya sinar yang hanya terdiri dari satu warna. Misalnya merah, kuning atau hijau. Sebenarnya, berkas sinar yang dibicarakan pada soal-soal terdahulu pun merupakan sinar-sinar monokromatik. Diketahui : i1 = 45o nu = n1 = 1,0 β = 60° (sebab prisma sama sisi) Ditanya : a. Dm = ?
b. nprisma = n1 ? Jawab : Karena sudut pembias prisma θ > 15°, maka kita gunakan persamaan Dm = 2i1 – θ = 2 × 45o – 60° = 30o Untuk menentukan indeks bias prisma kita gunakan Hukum Snellius pada prisma saat deviasi minimum Dm + β β n1 sin = n 2 sin 2 2 30 + 60 60 1× sin = n 2 sin 2 2 o o sin 45 = n 2 sin 30 n2 =
sin 45 o = sin 30 o
1 2
2 1 2
= 2
Jadi, deviasi minimum prisma = 30°, sedangkan indeks biasnya n2 = 13. Jawaban: a Penyelesaian: q 6 × 10−6 E3 = k 2 = 9 × 109 = 6 × 107 N/C 2 − 2 r3 3 × 10
(
2 atau 1,41.
)
14. Jawaban: d Pembahasan: a. r < R, maka E = 0 b. r = R = 4 . 10-2 m
0,8 ×10−6 ) q 9 ( E = k 2 = ( 9 ×10 ) = 4,5 ×106 N/C . 2 − 2 R ( 4 ⋅10 )
c. r > R, r = 2. 10-2 m
( 0,8 ×10 ) = 1,8 ×106 N/C q E = k 2 = ( 9 × 109 ) 2 R ( 2 ⋅10−2 ) −6
15. Jawaban: a Penyelesaian:
1 1 1 1 V = k ⋅ q − = ( 9 ×109 ) ⋅ ( −1, 6 × 10−19 ) − = 10,8 volt −10 −11 10 ×10 4 ×10 r1 r2 ΔEp = q ⋅V = ( −1, 6 ×10−19 ) ( 21, 6 ) = −17, 28 × 10−19 Joule
16. Jawaban: c Penyelesaian : W = q(v2 - v1) = 40(50 - 5) = 40 . 45 = 1800 joule 17. Jawaban: e
Penyelesaian :
L=
µo ⋅ A ⋅ N 2 l
L tergantung pada : - luas penampang solenoide - jumlah lilitan solenoide - panjang solenoid 18. Jawaban: b Pembahasan: Diketahui : q = 3 µC = 3 x 10-6 C F = 0,45 N Medan Listrik dapat dihitung dengan persamaa
F = E.q atau E =
E=
F q
0, 45 = 1, 5 ×105 N/C = 1,5 x 105 N/C dengan arah berlawanan arah dengan arah F yaitu: −6 3 ×10
= 1800 + 300 = 2100 terhadap sumbu X positif 19. Jawaban: d Pembahasan: −19 qBr (1, 6 ×10 ) ( 0,35 )( 0,14 ) v= = = 4, 7 ×106 m/s mp 1, 67 ×10−27
Jadi, laju linier proton adalah 4,7 × 106 m/s. 20. Jawaban: a Penyelesaian: Diketahui : I
l
Ditanya
= 40 A = 1,5 m
B
= 2,4 × 10-2 Wb/m2
α
= 30o
: Fl = …. ?
Jawab
:
Fl = B ⋅ q ⋅ v sin α = 2, 4 ×10−2 ⋅ 40 ⋅1,5 sin 30o = 0, 72 N Jadi, gaya Lorentz yang bekerja pada kawat tersebut adalah 0,72 N.
B. Uraian 1. Jawab: = 70 × 109 N/m2. ρ = 2,70 x 103 kg/m3. Ditanya : v = …. ? Jawab : Ayo gunakan Persamaan 1.11. Diketahui
ν= =
2.
:E
E
ρ 70 × 109 N/m 2 2,70 × 103 kg/m3
= 5 × 103 m.s −1 Jadi, cepat rambat gelombang longitudinal batang alumunium adalah 5 × 103 m.s-1. Jawab: Diketahui :E = 70 × 109 N/m2. ρ = 2,70 x 103 kg/m3. Ditanya : v = …. ? Jawab : Ayo gunakan Persamaan 1.11.
ν= =
E
ρ 70 × 109 N/m 2 2,70 × 103 kg/m3
= 5 × 103 m.s −1 Jadi, cepat rambat gelombang longitudinal batang alumunium adalah 5 × 103 m.s-1. 3. Jawab: Pembahasan: Diketahui : vp = 36 km/jam = 10 m.s-1 vs = 0 m.s-1 fs = 1.700 Hz Ditanya fp = …. ? f p1 = f s ⋅
v + vp v + vs
= 1.700
340 − 10 = 1.650 Hz. 340 + 0
Jadi, frekuensi peluit yang terdengar oleh pengamat dalam kereta api sebesar 1.650 Hz.
4.
Jawab: Penyelesaian: Tanpa disebut atau dinyatakan dalam soal, kita harus sudah maklum bahwa cepat rambat cahaya di c ruang hampa adalah 3 × 108 m/s sehingga dari, n = , kita dapatkan cepat rambat cahaya pada v medium tersebut, yaitu: 3 × 108 v= = 1,88 × 108 m.s -1 1,6 5. Jawab: Diketahui: r13 = 0,5 m q1 = 5 C = 5 x 10-6 C -6 q2 = 9 C = 9 x 10 C q2 Q1 q3 -6 q3 = 4 C = 4 x 10 C r23 = 0,5 m = 5 x 10-1 m r12 = x r13 = 0,5 – x k = 9 x 109 Nm2/C2 Agar tidak merasakan gaya di q1 (F1 = 0) maka F12 harus sama dengan F13 F12 = F13
k
q1 q2
( r12 )
2
=k
q1 q3
( r13 )
2
2
r13 q3 4 r 4 2 = atau 13 = = = q2 9 r12 9 3 r12 ( 0,5 − x ) 2 = ⇒ 1,5 − 3 x = 2 x x 3 5x = 1,5 x = 0,3 m dari q2 atau x = 0,2 m dari q3
