SIAP MENGHADAPI UJIAN MASUK PTN FAVORIT. Seri KUMPULAN SOAL FISIKA. Untuk Kalangan Sendiri. Wawan Hermanto

SIAP MENGHADAPI UJIAN MASUK PTN FAVORIT

Seri

KUMPULAN SOAL FISIKA

Untuk Kalangan Sendiri

Wawan Hermanto

1

MEKANIKA

Ringkasan Materi (A) Kinematika Gerak Gerak lurus 1. Kecepatan dan Laju Kecepatan rata-rata adalah perpindahan yang terjadi tiap detik

v

Laju rata-rata adalah jarak yang ditempuh dalam selang waktu tertentu 2.

=

S t

v

=

S t

Gerak Lurus Beraturan (GLB) Gerak lurus berturan adalah gerak lurus yang memiliki ciri-ciri: - Kecepatan tetap, v = tetap (a = 0) - Jarak tempuh berubah beraturan: s = jarak yang ditempuh (m) s 0 = jarak mula-mula (m) s = s 0 + v. t v = kecepatan (m/dt) t = waktu yang ditempuh (dt)

3.

4.

Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) GLBB adalah gerak dengan lintasan lurus yang memiliki sifat-sifat: v t

- Percepatan tetap

:

a=

- Kecepatan berubah beraturan

:

v = vo + at

- Jarak tempuh memenuhi

:

s = vo t + ½ a t2

- Memenuhi hubungan

:

v2 = vo2 + 2 a s

Gerak vertikal Gerak vertikal adalah gerak GLBB yang arahnya vertical dan perceptannya g = 10 m/s 2 Persamaannya: v = v0 ± g t h = v0 t ± ½ g t2 v2 = v02 ± 2 g h

± : berarti (+) untuk gerak ke bawah dan (-) untuk gerak ke atas.

Untuk gerak ke bawah dengan v0 = 0 dinamakan gerak jatuh bebas dan berlaku: waktu jatuh: t 

2h g

kecepatan jatuhnya: v 

2gh

v2 = v02 ± 2 g h

Program Intensif SBMPTN

1

Persamaan Gerak 1. Posisi dan Perpindahan Posisi : r = xi + y

j

r  x2  y2

2.

Perpindahan : r = r2 – r1 Kecepatan Sesaat dan Posisi Kecepatan sesaat : dr v=

posisi :

 v dt

r = r0 +

dt

3.

Percepatan dan Kecepatan Sesaat Percepatan sesaat : dv a=

kecepatan sesaat :

v = v0 +

 a dt

dt

Gerak Parabola Gerak parabola adalah perpaduan dua gerak: GLB (arah horisontal) dengan GLBB (arah vertikal) Y Pada arah horisontal (GLB) vy = 0 (Xmax , Ymax)

vX = v0x dan x = v0x . t

Vx = V0x

B

V0y

Pada arah vertikal (GLBB)

Ymax

vy = v0y – g t y = v0y t – ½ g t2



C

V0x

A

- Titik A : titik awal - Titik B : titik tinggi maksimum (vy = 0) 2 2 Ymax = V0 sin 

2g

v0y = v0 sin 

2 Xmax = V0 sin 2

dan

X R

v0

2g

- Titik C : titik terjauh (y = 0)



2 R = V0 sin 2

v0x = v0 cos 

g

PAKET SOAL LATIHAN 1.

2.

2

Sebuah batu kecil dilempar ke atas dan mendarat di sebuah papan terletak 2 m di atas titik pelemparan. Jika kecepatan awal batu dilempar ke atas 7 m/s, maka kecepatan batu ketika mengenai papan adalah... (B) SNMPTN 2010 (A) 0 m/s (D) 3,5 m/s (B) -3 m/s (E) -2 m/s (C) 3 m/s Benda A dan Benda B berada pada ketinggian yang sama dari tanah. Mula-mula A jatuh bebas dan 3 detik kemudin B jatuh bebas pula. Pada saat t sekon sejak benda B jatuh, perbandingan jarak

tempuh kedua benda 1:4. Maka harga t (dalam s) adalah ... (A) 2 s (D) 4 s (B) (B) 3 s (E) 5 s (C) 3,5 s SNMPTN 2012 3.

Sebuah mobil balap direm dengan perlambatan konstan dari kelajuan 25 m/s menjadi 15 m/s dalam jarak 40 m. Jarak total yang telah ditempuh mobil tersebut sampai akhirnya berhenti adalah..... (A) 40 m (D) 107,5 m (B) 62,5 m (E) 130 m (C) 85 m UM – UGM 2003


4.

Gerak sebuah benda dijelaskan oleh grafik hubungan antara kecepatan dan waktu seperti ditunjukkan gambar di bawah ini.

Jarak yang ditempuh oleh benda hingga detik ke-8 adalah…. (B) SNMPTN 2012 (A) 60 m (D) 40 m (B) 50 m (E) 30 m (C) 45 m 5.

6.

Sebuah peluru yang ditembakkan dengan kecepatan v0 dan sudut elevasi 𝛼. Pada titik tertinggi , maka... (C) SNMPTN 2010 (A) Tenaga kinetik nol (B) Tenaga kinetiknya masimal (C) Tenaga potensialnya maksimal (D) Tenaga totalnya maksimal (E) Kecepatannya maksimal Kecepatan benda yang bergerak sebagai fungsi waktu ditunjukkan ditunjukan pada gambar. Pada selang waktu tA-tB benda ….(E)

kecepatan tetap 20 m/s searah dengan pesawat. Jika besar percepatan gravitasi 10 m/s2 pilot harus melepaskan bom ketika jarak mendatar antara pesawat dan kapal sebesar..... (A) 1300 m (B) 1400 m (C) 1500 m (D) 1600 m (E) 1700 m 9. Sebuah bola meluncur pada bidang lengkung parabolik yang licin seperti pada gambar.

Bola tersebut bergerak dengan.... SBMPTN 2014 (A) kelajuan bertambah dan percepatan berkurang (B) Kelajuan berkurang dan perceptan bertambah (C) Kelajuan dan percepatan bertambah (D) Kelajuan dan percepatanya berkurang (E) Kelajuan bertambah dan percepatan tetap. 10. Sebuah bola meluncur pada bidang lengkung seperti pada gambar berikut. Maka bola mengalami....

SBMPTN 2015

(A) (B) (C) (D) (E)

Bergerak dengan percepatan berubah Bergerak dengan kecepatan konstan Berhenti sementara Bergerak dipercepat Bergerak diperlambat

7.

Seorang anak menjatukan sebuah batu dari ketinggian 20 m. Satu detik kemudian ia melemparkan sebuah batu lain ke bawah. Anggap tidak ada gesekan udara dan percepatan gravitasi 10 m/s2. Jika kedua batu tersebut mencapai tanah bersamaan, maka kelajuan awal batu kedua adalah…(C) SNMPTN 2011 (A) 5 m/s (D) 20 m/s (B) 10 m/s (E) 25 m/s (C) 15 m/s

8.

Sebuah pesawat tempur tua terbang mendatar pada ketinggian 500 m di atas permukaan laut dengan kecepatan 150 m/s. Sang pilot ingin melepaskan sebuah bom ke sebuah kapal yang melaju dengan


(A) (B) (C) (D) (E)

kelajuan bertambah dan percepatan berkurang Kelajuan bertambah dan perceptan bertambah Kelajuan bertambah dan percepatan tetap Kelajuan dan percepatanya tetap Kelajuan berkurang dan percepatan tetap.

11. Dua prahu di sungai bergerak lurus saling mendekati. Laju prahu pertama dan kedua terhadap tanah adalah v dan 2v . Ketika jarak kedua prahu 72 meter dan air tidak mengalir, kedua perahu berpapasan setelah bergerak 20 s. Jika jarak kedua prahu 72 meter dan air sungai bergerak searah prahu pertama dengan kecepatan 1 m/s, maka kedua prahu berpapasan setelah bergerak..... SIMAK UI 2014 (A) 18 sekon (B) 19 sekon (C) 20 sekon (D) 21 sekon (E) 22 sekon

3

12. Salah satu contoh gerak di bawah ini yang memiliki besar percepatan tetap adalah.... (A) (A) sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan tetap sepanjang waktu (B) sebuah benda yang bergerak melingkar beraturan (C) sebuah benda yang awalnya bergerak melingkar beraturan, kemudian diperlambat (D) sebuah benda yang dijatuhkan ke dalam suatu cairan kental (E) sebuah benda yang dikaitkan dengan pegas dan bergetar dengan teratur

SBMPTN 2012

(B)

(C)

(A) tA – tB (B) tB – tC (C) tA – tC

14. Dua vektor A dan B besarnya sama. Bila perbandingan jumlah kedua vektor terhadap selisih

15. Sebuah kubus yang meluncur turun tanpa gesekan pada sebuah bidang miring akan mengalami percepatan tetap. SNMPTN 2011 SEBAB Dengan tidak adanya gesekan, percepatan benda sama dengan percepatan gravitasi.(C) 16. Jumlah gaya yang bekerja pada sebuah benda yang bergerak melingkar beraturan tidak sama dengan nol. SNMPTN 2012 SEBAB Gaya resultan pada sebuah benda yang bergerak melingkar beraturan sebanding dengan percepatan sentripetalnya.(A) 17. Sebuah balon besar berisi udara dijatuhkan dari atap sekolah setinggi 10 m. Grafik berikut yang bisa merepresentasikan kecepatan balon terhadap waktu ketika balon jatuh secara vertikal adalah.... (A) (D)

SIMAK UI 2012

18. Posisi benda yang bergerak sebagai fungsi waktu ditunjukkan pada gambar. Gerak benda dipercepat pada selang waktu...... (D) SBMPTN 2015

13. Sebuah batu dilempar vertikal ke atas dengan laju awal 30 m/s dari puncak sebuah gedung yang tingginya 80 m. Jika besar percepatan gravitasi 10 m/s2, maka waktu yang diperlukan batu untuk mencapai dasar gedung adalah...(D) (A) 12 s (D) 8 s (B) 10 s (E) 7 s (C) 9s SBMPTN 2013

kedua vektor adalah 3 . Maka berapakah sudut antara kedua vektor tersebut?..... (A) 30O (D) 60O O (B) 37 (E) 120O O (C) 45 SPMB 2002

(E)

19.

(A)

(C)

(E)

(B)

(D)

UM-UGM 2014

20. Buah mangga dan buah kelapa jatuh dari pohon. Bila kecepatan buah kelapa dan mangga saat membentur tanah berfurut-turut sama dengan 12 m/s dan 8 m/s, berapakah perbedaan tinggi tempat jatuh keduanya?..... (A) 8 m (C) 4 m (E) 2 m (B) 6 m (D) 3 m UM–UNDIP 2012 21. Sebuah bola ditendang di atas tanah datar sehingga memperoleh kecepatan awal

v0  30i  40 j .

Setelah

melewati

titik

tertinggi, bola menabrak suatu gedung pada ketinggian 20 m. Berapakah waktu yang diperlukan bola sesaat mulai ditendang sampai menabrak dinding?..... (A) 2 s (B) 4 - 2 (C) 4 s

4

(D) tC - tD (E) tD – tE

(D) 2 + 2

3 s

3

(E) 4 + 2 3 UM-UNDIP 2014


(B) Dinamika Gerak a. Hukum Newton - Hukum I Newton Jika tidak ada gaya yang bekerja atau F = 0 maka benda akan lembam. benda diam (tetap diam)

Tidak ada gaya , F = 0

benda bergerak (GLB)

- Hukum II Newton Apabila resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda tidak sama dengan nol, benda tersebut mengalami GLBB. Hukum II Newton dinyatakan seperti di bawah ini. a=

F m

- Hukum III Newton Hukum III Newton menyatakan jika sebuah benda mengerjakan gaya benda lain, maka benda kedua ini mengerjakan gaya pada benda pertama yang sama besar dan berlawanan arah. Hukum ini sering disebut hukum aksi-reaksi Faksi = - Freaksi b.

Gaya Gesek Benda diam : F≤ fs Benda tepat akan bergerak (gaya gesek mencapai maksimum): fs = F fs = s . N

F

Benda bergerak : F > fs maksimum fs = k . N

c.

Mengenal gaya Macam-macam gaya: - Gaya gravitasi atau berat adalah gaya tarik bumi pada benda yang berada di sekitarnya. Arahnya menuju ke pusat bumi dan besarnya memenuhi W = m.g

- Gaya normal adalah gaya tekan bidang pada benda yang arahnya tegak lurus bidang sentuh F a. F2 N f W sin 

F1

f

W cos 



W

Fs =

N = W cos 

N = W - F2

mv 2 R

(F1 dan F2 adalah komponen F) N = W - Fs

- Tegangan tali adalah gaya tarik yang terjadi karena tarikan tali dan arahnya sesuai dengan tarikan tali. d.

Pengembangan Hukum II Newton a. F

b.

a=

F  fk m

fk = K . N fk = gaya gesek kinetis (N) N = gaya normal (N)

fk W sin  W cos 



a=

W sin   f k m

fk = k W cos 

W


5

c.

Tiga buah balok masing-masing bermassa m1, m2, dan m3 disusun seperti pada gambar di bawah ini m2

m1 f1

a = W3  f 1  f 2 m1  m 2  m3

f2 m3

W3 = m3 g f1 = k 1 . W1 f2 = k 2 . W2

Apabila meja licin, ketiga benda bergerak ke kanan dengan percepatan a=

W3 m1  m 2  m3

d.

a3  T1 = T2 = T

e.

Mm r2

T  f1 m1

a2 

T  f2 m2

a1  a2 2

Medan Grafitasi - Gaya gravitasi Pada hukum gravitasi, Newton menjelaskan bahwa gaya tarik antara dua benda bermassa memenuhi: FG = G

a1 

m F

F M

r

G = konstanta gravitasi universal (6,67 . 10-11 Nm2/kg2) Gerak planet dan satelit Pada gerak planet dan satelit, gaya gravitasi dapat bertindak sebagai gaya sentripetal sehingga dapat mengorbit melingkar. FG = Fs

- Kuat medan gravitasi Kuat medan (percepatan) gravitasi dirumuskan sebagai berikut

g= F

atau

m

g=G

M r2

- Energi potensial gravitasi Energi potensial gravitasi didefinisikan sebagai berikut. Ep = – G

Mm r

- Hukum Keppler HK I Keppler Planet-planet bergerak mengelilingi matahari memiliki orbit elips dengan matahari berada di salah satu titik apinya. HK II Keppler Planet bergerak melalui lintasan dengan garis khayal planet-matahari akan menyapu daerah yang sama dalam waktu yang sama HK III Keppler T2  R3 Jarak rata-rata planet matahari pangkat tiga sebanding dengan periode pangkat dua.

6


PAKET SOAL LATIHAN

1.

2.

Sebuah balok dengan berat 100 newton diam pada sebuah bidang datar. Kemudian, dari waktu t = 0 s sampai t = 5 s balok didorong dengan gaya konstan 40 newton sejajar bidang datar. Koefisien gesek kinetic dan ststik antara balok dan bidang datar berturut-turut adalah 0,2 dan 0,3. Dalam selang waktu antara t = 5 s sampai t = 10 s balok…(A) (A) Bergerak dengan kecepatan tidak tetap (B) Bergerak dengan kecepatan tetap (C) Bergerak dengan percepatan tidak tetap (D) Bergerak kemudian akhirnya diam (E) Bergerak kemudian berhenti sebelum detik ke-10 SBMPTN 2015 (kode 533) Sebuah balok dengan berat 100 newton diam pada sebuah bidang datar. Kemudian, dari waktu t = 0 s sampai t = 5 s balok didorong dengan gaya konstan 50 newton sejajar bidang datar. Koefisien gesek kinetic dan ststik antara balok dan bidang datar berturut-turut adalah 0,2 dan 0,3. Dalam selang waktu antara t = 5 s sampai t = 10 s balok…(A) SBMPTN 2015 (kode 542) (A) Selalu diam (B) Diam sesaat (C) Bergerak (D) Bergerak kemudian diam (E) Diam kemudian bergerak

Sebuah balok dengan berat 100 newton berada pada sebuah bidang datar. Koefisien gesek kinetic antara balok dan bidang datar sama dengan 0,2. Pada saat t = 0 s balok diam. Kemudian, dari waktu t = 0 s sampai t = 5 s balok didorong dengan gaya konstan F N sejajar bidang datar sehingga balok bergerak dan baru berhenti pada t = 10 s.. nilai F sama dengan…(A (A) 40 N (D) 70 N (B) 50N (E) 80 N (C) 60 N SBMPTN 2015 (kode 505) ) 4. Sebuah peti bermassa 50 kg ditarik dari A ke B

(E) 1000,0 Newton 5.

Berat suatu benda di permukaan bumi adalah 490 N. Banda trsebut dibawa ke suatu planet yang memiliki jari-jari ½ kli jari-jari bumi dan massa jenisnya 2 kali massa jenis bumi. Jika dianggap planet dan bumi berbentuk bola, maka berat benda di planet itu adalah ... (D) SBMPTN 2014 (A) 980 N (D) 490 N (B) 630 N (E) 425 N (C) 560 N

6.

Sistem 2 benda dinyatakan seperti gambar di bawah dengan massa tali, massa katrol dan gesekan pada katrol diabaikan. Jika koefisien gerak antara benda bermassa 6 kg dengan bidang 1/3 dan percepatan gravitasi 10 m/s2, kedua benda bergerak dengan percepatan sebesar… (A)

(A) 2 m/s (B) 1 m/s (C) 1/2m/s 7.

3.

 F yang arahnya mendatar. Benda 3 turun dengan percepatan 4,2 m/s2. Bila tan   4 dengan gaya



k  0,5 maka besar gaya F adalah.... (A) (B) (C) (D)

0,1 Newton 1,0 Newton 10,0 Newton 100,0 Newton


SBMPTN 2014

8.

(D) 1/6 m/s (E) 1/4 m/s SBMPTN 2014

Sebuah balok bermassa 10 kg yang diam didorong dengan gaya sebesar 80 N, tetapi balok tersebut tetap diam. Pernyataan yang benar terkait keadaan tersebut adalah….(C) SNMPTN 2013 (1) besar resultan gaya yang bekerja pada balok adalah 80 N. (2) besar gaya gesek sama dengan 80 N. (3) besar gaya gesek sama dengan resultan gaya. (4) Koefisien gesek statis μs > 0,8. Jarak antara matahari dan bumi adalah 1,5 × 10 8 km sedangkan jarak antara matahari dan neptunus adalah 4,5 × 109 km. Periode neptunus mengelilingi matahari adalah 165 tahun dan massa neptunus adalah 18 kali massa bumi. Jika gaya gravitasi pada bumi oleh matahari adalah F dan kelajuan bumi mengelilingi matahari adalah v, maka gaya gravitasi pada neptunus oleh matahari, serta kelajuan neptunus adalah ... (B) (A) 1/20 F dan 2/10 v (B) 1/50 F dan 2/11 v (C) 2/10 F dan 1/20 v (D) 2/11 F dan 1/50 F (E) 1/30 F dn 1/11 v SNMPTN 2012

7

9.

Sebuah peti bermassa 50 kg mula-mula di atas lantai horizontal yang kasar (μk = 0,5). Kemudian peti itu di dorong dengan gaya F=100N yang arahnya seperti gambar.

14. Bila diketahui bahwa jari-jari bumi 6,4  106 m, maka kelajuan lepas suatu roket yang diluncurkan vertikal dari permukaan bumi adalah... (C) (A) 4 2 km/s

(D) 10 2 km/s

(B) 6 2 km/s

(E) 12 2 km/s

(C) 8 2 km/s Jika sin   0,6 dan cos   0,8 maka gaya gesek yang dialaminya adalah ... (D) (A) 30 N (D) 80 N (B) 50 N (E) 85 N (C) 60 N SNMPTN 2012 10. Seorang pemadam kebakaran yang beratnya 650 N meluncur turun sepanjang tiang vertical dengan percepatan rata-rata sebesar 3 m/s2. Gaya vertikal rata-rata yang dilakukan orang tersebut pada tiang adalah ….(E) SNMPTN 2012 (A) 300 N (D) 450 N (B) 350 N (E) 455 N (C) 400 N 11. Semakin besar massa benda semakin lambat gerak benda itu. SEBAB Sebuah benda memiliki percepatan lebih kecil daripada benda lain yang lebih ringan jika keduanya dikenai gaya yang sama SNMPTN 2012 12. Sebuah balok bermassa m meluncur dari ketinggian h pada sebuah bidang miring (sudut kemiringan terhadap bidang datar adalah 𝜃) dengan kelajuan tetap. Koefisien gesek kinetik antara balok dan bidang miring adalah 𝜇. Besar gaya gesek kinetik yang bekerja pada balok adalah... (D) (A) μmg (D) mgsin θ (B) mg (E) mgcos θ (C) μmg/sinθ SNMPTN 2011 13. Pernyataan berikut yang benar tentang gaya tak konservatif... (B) SNMPTN 2010 (1) energi mekanik benda yang dipengaruhi oleh gaya tak konservatif besarnya tidak konstan. (2) Kerja yang dilakukan oleh gaya tak konservatif pada benda sama dengan nilai negatif perubahan energi potensial benda. (3) Kerja yang dilakukan oleh gaya tak konsevatif pada benda bergantung pada lintasan gerak benda. (4) Contoh gaya tak konservatif adalah gaya Coulomb.

8

UMPTN 2011

15. Suatu gaya merupakan gaya konservatif jika kerja yang dilakukannya terhadap benda ....(A) (1) hanya bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir (2) sama dengan perubahan energi potensial benda (3) tidak bergantung pada bentuk lintasan gerak (4) tidak bergantung pada perubahan energi potensial SNMPTN 2010 16.

UM-UGM 2014 17.

UM-UGM 2014 18. Pada benda diam, resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah nol.(C) SEBAB Pada benda diam tidak ada satupun gaya yang bekerja padanya. SNMPTN 2010 19. Semakin besar massa suatu benda makin lambat gerak benda itu. SEBAB Sebuah benda memiliki percepat lebih kecil dari benda lain yang lebih ringan bila keduanya dikenai gaya yang sama. SPMB – UNY 2010


20. Percepatan gravitasi bumi di daerah kutub lebih besar daripada di daerah khastulistiwa SEBAB Bumi berotasi dengan sumbu putar melalui kedua kutubnya SPMB – UNSOED 2010 21. Pada sistem berikut anggap massa dan gesekan pada katrol dapat diabaikan. Diketahui balok 1 bermassa M1 = 2 kg, dan balok 2 bermassa M2 = 3,5 kg. Bila percepatan balok 1 besarnya a1 dan balok 2 besarnya a 2 , maka dapat disimpulkan....

(D) mgsin 1  sin  2 

(E) 2mgsin 1  sin  2  25. Balok kayu 100 kg diam diatas lantai kasar dengan koefisien gesek statis 0,6 dan koefisien gesek kinetik 0,4. Balok kayu akan dipindahkan dengan cara ditarik menggunakan gaya tetap yang besarnya 600 N membentuk sudut 370 terhadap arah datar. Bila sin 37o = 0,6 dan cos 37o = 0,8. Dalam selang waktu 2 detik pertama, maka.... (1) Benda tepat bergerak (2) Kecepatan pada detik ke-2 adalah 4,48 m/s (3) Gaya gesek statisnya 600 N (4) Jarak yang ditempuh sampai detik ke-2 adalah 4,48 m UM – UNDIP 2008 26. Perhatikan gambar berikut :Bila massa A dan B masing-masing adalah 20 kg dan 80 kg, maka tegangan tali yang dialami adalah…. (A) 180 N (B) 270 N (C) 300 N (D) 360 N (E) 450 N

UM- UNDIP 2014 22.

(A) 20 N (B) 25 N (C) 40 N

(B) 1 mg sin 1  sin  2  2 (C) mgsin 1  sin  2 

(D) 50 N (E) 80 N UM – UGM 2014

23. Balok A yang massanya 2 kg dan balok B yang massanya 1 kg mula – mula diam, lalu bergerak ke bawah sehingga menyentuh lantai setelah selang waktu.... (A) 2 s (B) 5 s (C) 3 s (D) 4 s (E) 5 s SIMAK – UI 2013 24. Dua balok masing-masing bermassa m dihubungkan dengan seutas tali dan ditempatkan pada bidang miring licin menggunakan sebuah katrol. Jika massa tali dan katrol diabaikan, dan sistem bergerak ke kiri maka besar tegangan tali adalah.....

27. Sebuah kotak diletakan pada bak mobil terbuka yang sedang mulai bergerak dengan percepatan 6 m/s2. Massa kotak adalah 40 kg. Jika koefisien gesekan statis dan kinetis antara lantai bak terbuka dan kotak berturut-turut adalah 0,8 dan 0,5. Maka gaya gesekan yang diberikan lantai bak terbuka pada kotak adalah..... (A) 120 N (B) 160 N (C) 200 N (D) 240 N (E) 320 N 28. Tiga buah benda A, B dan C tersusun seperti tampak pada gambar memiliki massa masing masing 6 kg, 4 kg, dan 8 kg. Massa tali dan katrol diabaikan. Koefisien gesek antara B dan bidang 0,25. Bila gaya tegangan tali yang dialami 25 N, maka koefisien gesek antara A dengan bidang adalah....

1 3 (B) 1 6 1 (C) 12 (A)

(A) 1 mg sin 1  sin  2  2


(D) 1 24 (E) 1 36

9

C. Gerak Melingkar - Gerak melingkar beraturan (GMB) v aT as

Fs

atot =

v

as  aT

 = 0.t  .t2 2 = 02  .

 = 2 f

as

2

 = 0  .t

f= 1 T

R Fs

- Gerak melingkar berubah beraturan

2 as = v R

2 Fs = m v R

2

v = .R aT = .R

Hubungan Roda-roda

B



A

A



A

B





B



A = B

TA = TB

vA = vB

TA > TB

vA = vB

TA > TB

ra > rB

fA = fB

ra > rB

fA < fB

ra > rB

fA < fB

A < B

A < B

vA > vB Usaha dan Energi Usaha :

W = F. s

atau

F

W = (F. cos  - f ) . s



F cos 

f

Lihat gambar di samping Usaha seseorang untuk mendorong peti pada bidang miring = F . s Usaha oleh gaya berat = - W sin  . s Usaha oleh gaya gesek = - f . s Jadi usaha yang dilakukan terhadap peti, sebesar:



W = (F – W sin  - f ) . s

Energi potensial

:

E=mgh

Energi kinetik

:

Ek = ½ mv2

Hubungan Usaha dan Energi perubahan ketinggian

W = Ep

perubahan kecepatan

W = Ek

W = Ep

10


Kekekalan Energi Energi mekanik : Em = Ep + Ek Em = tetap Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2 Impuls dan Momentum P=mv Momentum : Impuls : I = F t

I = p F . t = m v

Hubungan impuls dan momentum:

Tumbukan v ' Pada tumbukan, semua benda memiliki koefisien kelentingan (elastisitas) e sebesar: e=Tumbukan ada tiga jenis: v a. Tumbukan lenting sempurna (elastis) Berlaku kekekalan energi mekanik (kinetik), kekekalan momentum dan e = 1 b. Tumbukan lenting sebagian Berlaku kekekalan momentum dan 0 < e < 1 c. Tumbukan tidak lenting (tidak elastis) Berlaku kekekalan momentum dan e = 0 Tumbukan tidak lenting biasanya setelah tumbukan benda akan bersatu, menempel, bersama-sama, atau bersarang Kesetimbangan Benda Tegar -

Syarat setimbang

 F  0 syarat setimbang traslasi F  0   0 , syarat setimbang rotasi x

y

Momen gaya : -

 = F.d

dengan d  F.

Koordinat titik berat Titik berat gabungan benda memenuhi : Z0 (X0 , Y0) Dalam perumusan ini W dapat diubah sesuai bendanya: a. Sistem massa, W diganti m b. Benda ruang, W diganti V c. Bidang luasan, W diganti A d. Batang, W diganti  Momentum sudut:

gerak translasi :

menggelinding

 F  m. a

Xp =

x W w

Yp =

a R =F.R =

yW w

I. = F. R

gerak rotasi :  = I. Hukum kekekalan momentum sudut:


I1. 1 = I2. 2

11

PAKET SOAL LATIHAN

GERAK MELINGKAR 1. Sebuah benda bermassa 2 kg meluncur dalam jalanan lingkaran vertikal yang licin berjari-jari R=2m. Jika di titik A (OA=horizontal) lajunya 2 5 m/s, maka di titik A ...(E) (1) Percepatan sentripetalnya 10 m/s2 (2) Percepatan tangensialnya 10 m/s2 (3) Nilai mutlak percepatannya 10 2 (4) Percepatan sudutnya 5 rad/s2 2.

3.

4.

Sebuah partikel bergerak pada suatu lingkaran mengikuti hukum 𝑠 = 2𝑡 3 − 3𝑡 2 − 16𝑡 − 20, s adalah panjang busur lingkaran yang ditempuh. Jika pada saat t = 3 sekon, percepatan total partikel adalah 50 m/s2. Maka jari-jari lintasan adalah….m a. 5 c. 15 e. 25 b. 10 d. 20 Sebuah sistem tata surya terdiri atas beberapa planet dan sebuah matahari. Energi kinetik sebuah planet yang bergerak melingkar mengelilingi matahari (A) Sebanding dengan massa matahari (B) Sebanding dengan jari –jari orbit (C) Berbanding terbalik dengan jari-jari matahari (D) Berbanding terbalikdengan massa planet (E) Berbanding terbalik dengan jari-jari planet SBMPTN 2014 Balok seberat 1 kg ikut bergerak melingkar pada dinding sebelah dalam sebuah tong yang berputar dengan koefisien gesek statis 0,4. Jika jari-jari tong 1 m kelajuan minimum balok bersama tong agar tidak terjatuh adalah ... (C) (A) 0,4 m/s (D) 8 m/s (B) 4 m/s (E) 25 m/s (C) 5 m/s

USAHA DAN ENERGI 5. Sebuah balok bergerak dari keadaan diam menuruni suatu bidang miring yang panjang. Bagian pertama bidang miring itu licin dan bagian berikutnya sampai ke dasar bersifat kasar. Setelah bergerak selama beberapa saat di bagian yang kasar, balok berhenti. Pada peristiwa itu …(B) (1) Gaya gesek melakukan usaha pada balok (2) Usaha oleh gaya gravitasi sama dengan minus perubahan energi potensial balok (3) Energi mekanik balok berkurang (4) Usaha total pada balok sama dengan nol SBMPTN 2015

12

6.

Sebuah balok bergerak dari keadaan diam menuruni suatu bidang yang panjang. Bagian pertama bidang miring itu licin dan bagian berikutnya sampai ke dasar bersifat kasar. Setelah bergerak selama beberapa saat di bagian kasar, balok berhenti. Pada peristiwa itu Pernyataan yang benar adalah....(E) (1) Usaha total pada balok sama dengan nol (2) Usaha oleh gaya gravitasi bernilai positif (3) Usaha oleh gaya gesek tidak sama dengan nol (4) Usaha oleh gaya ravitasi sama dengan perubahan energi potensial balok

SNMPTN 2015 7.

Sebuah benda bermassa m di lempar ke atas dari permukaan tanah dengan kelajuan awal Vo. Selain mendapatkan gaya gravitasi, mg, benda tersebut mendapat gaya gesekan udara yang besarnya ¼ mg dan arahnya berlawanan dengan arah gerak. Kelajuan benda ketika mencapai permukaan tanah lagi adalah... (C) SBMPTN 2014 (A) Vo (D) ¾ Vo (B) (C)

3 4 3 5

𝑉𝑜

(E) 3/5 Vo

𝑉𝑜

8.

sebuah benda bergerak lurus beraturan di atas permukaan horizontal tanpa gesekan. Sebuah gaya horizontal yang bekerja pada benda selalu akan memperlambat geraknya. SEBAB Usaha negatif yang dilakukan gaya pada benda berakibat pada pengurangan kecepatan. SBMPTN 2013

9.

Sebuah balok m dihubungkan dengan M, dengan menggunakan tali ringan tak elastis melalui sebuah katrol. Ketika balok M dilepaskan sehingga jatuh sejauh x, balok m bergerak ke atas sepanjang bidang miring. Ketika bergerak, balok m mengalami gaya gesek konstan F.

Berapakah panas yang dihasilkan oleh gesekan dalam proses ini? (A) (A) Fx (D) Mgx sin  – Fx (B) Mgx (E) Mgx sin  + Fx (C) Mgx sin  SNMPTN 2009


10. Ketika dilempar ke atas, sebuah batu akan mengalami perubahan energi potensial. (B) SEBAB Selama bergerak naik, gaya gravitasi pada batu malakukan usaha negatif. SNMPTN 2009 11. Usaha yang dilakukan pada sebuah benda tergantung pada massa benda tersebut. (A) SEBAB Usaha yang dilakukan bergantung pada besar gaya yang diberikan. SNMPTN 2009 12. Suatu balok (m = 5 kg) dikenai gaya yang besarnya berubah terhadap waktu menurut persamaan F = 10t, F dalam N dan t dalam s. Usaha yang dilakukan balok setelah menempuh jarak 9 meter adalah.....(E) (A) 90 J (D) 202,5 J (B) 110 J (E) 270 J (C) 180,5 J 13. Sebuah benda bermassa 20 kg diberi gaya F yang arahnya sejajar sumbu x dan besamya merupakan fungsi perpindahan seperti tertera pada gambar. Jika pada x = 0 benda dalam keadaan diam, maka pada x = 7 m, kecepatan benda sama dengan... (A) 2m/s (B) 4 m/s (C) 6 m/s (D) 8 m/s (E) 10 m/s

16. pada sistem katrol gambar di bawah, diketahui massa M1 = 5 kg , M2 = 4 kg dan massa katrol m = 2 kg. Koefisien gesek antara bidang dan massa M1 adalah 0,6 dan katrol berputar tanpa slip (g = 10 m/s2 ). Daya rata-rata gesekan bidang dan massa M1 selama 2 detik adalah..... (A) 900 J/s (B) 600 J/s (C) 450 J/s (D) 300 J/s (E) 150 J/s SIMAK - UI 2014 17. Sebuah gaya F = 2i + 3j melakukan usaha dengan titik tangkapnya berpindah menurut r = 4i +aj. Bila usaha itu bernilai 26 joule, maka nilai a = ...... (A) 5 (D) 8 (B) 6 (E) 12 (C) 7 18. Peluru ditembakan dengan sudut elevasi  , sampai pada ketinggian maksimum energi kinetiknya nol. SEBAB Pada ketinggian maksimum kecepatan pluru tersebut adalah nol. SPMB UNY 2010 19.

14.

UM – UGM 2014 UM-UNSOED 2014 15. Peluru bermassa 50 gram ditembakan vertikal ke atas dengan senapan, pada saat mencapai sepermpat ketinggian maksimumnya besarnya kecepatan pluru adalah 40 m/s. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2 dan gesekan dengan udara diabaikan, maka : (1) Ketinggian maksimum yang dicapai pluru tersebut adalah 320 m (2) Kecepatan awal pluru saat ditembakan adalah 80 m/s (3) Energi potensial pluru saat titik tertinggi adalah 160 J (4) Lamanya pluru melayang di udara adalah 16 detik. UNDIP 2014


IMPULS DAN MOMENTUM 20. Bila dua kelereng identik bergerak saling mendekat dengan laju sama pada sebuah lintasan lurus, maka dimungkinkan bahwa besar momentum masing-masing kelereng akan berubah. (D) SBMPTN 2015 SEBAB Hukum kekekalan energi menjamin energi kinetik total kedua kelereng tidak berubah 21. Bila dua kelereng identik bergerak saling mendekat dengan kelajuan sama bertumbukan secara elastik, maka energi kinetik masing-masing kelereng akan berubah. (D) SBMPTN 2015 SEBAB Momentum kedua kelereng selalu berlawanan

13

22. Dua benda saling bertumbukan secara lenting sempurna. Pada kejadian itu .... SNMPTN 2012 (1) Energi kinetik total tetap (2) Tidak timbul panas maupun suara (3) Setelah tumbukan kedua benda berpisah (4) Terjadi peristiwa aksi-reaksi Pernyataan yang benar adalah .... 23. Sebuah benda yang diam di atas lantai licin di dorong dengan gaya konstan selama waktu ∆t sehingga benda mencapai kelajuan v. Bila percobaan di ulang tetapi dengan besar gaya dua kali semula. Maka selang waktu yang diperlukan untuk mencapai kelajuan yang sama adalah ... (D) (A) 4∆t (D) ∆t/2 (B) 2∆t (E) ∆t/4 (C) 4∆t SNMPTN 2013 24. bola 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 meter ke lantai. Bola menyentuh lantai selama 0,4 detik sebelummemantul dan memberikan gaya rata-rata tumbukan 180 N. Koefisien restitusi tumbukan tersebut adalah..... (A) 0,2 (D) 0,8 (B) 0,4 (E) 1,00 (C) 0,6 SIMAK – UI 2014

KESETIMBANGAN BENDA TEGAR 25. Empat buah benda berbentuk bola dan silinder, masing-masing berwujudu pejal dan berongga, memiliki jari-jari dan massa yang sama. Keempatnya dilepaskan dari ketinggian h melalui bidang miring sehingga menggelinding tanpa tergelincir. Manakah pernyataan yang benar?.... (1) Gerak benda –benda tersebut tidakmelibatkan gaya gesek. (2) Bola pejal adalah yang pertama tiba di dasar. (3) Bola berongga akan tiba di dasar bidang bersamaan dengan silinder berongga (4) Silinder pejal bukan yang terakhir tiba di dasar bidang SBMPTN 2013 26. Diketahui dua benda tegar masing-masing berbentuk silinder dan bola berada pada lantai datar. Kedua benda itu ditarik oleh gaya yang sama, bertitik tangkap di pusatnya dan mempunyai kecepatan awal sama. Pernyataan berikut ini yang benar adalah.... SBMPTN 2013 (1) jika jari-jari kedua benda sama dan lantai licin maka kecepatan kedua benda selalu sama. (2) jika jari-jar bola lebih besar dan lantai kasar maka kecepatan kedua benda bias selalu sama. (3) jika jari-jari tidak sama dan lantai licin maka kecepatan kedua benda akhirnya sama asalkan kecepatan awal berbeda.

14

(4) jika jari-jari tidak sama dan lantai licin maka kecepatan kedua benda selalu berbeda. 27. Jarak sumbu kedua roda depan terhadap sumbu keuda roda belakang sebuah truk yang bermassa 300 kg adalah 3 meter. Pusat massa truk terletak 2 meter di belakang roda muka. Maka beban yang dipikul oleh kedua roda depan truk tersebut adalah (A) 5 kN (D) 10 kN (B) (B) 15 kN (E) 20 kN (C) 25 kN 28. Ma= 4kg, Mb=5kg, g=10m/s2. Koefisien gesekan statis antara benda A dengan C adalah 0,3 dan antara benda A dengan meja 0,2. Sistem tidak bergerak. Maka pernyataan di bawah ini yang benar adalah ... (E) SNMPTN 2012 (1) Gaya gesek antara A dan C adalah nol (2) Tegangan tali 50 N (3) Massa minimum benda C adalah 21 kg (4) Gaya gesek antara A dan Meja adalah 50 N 29. Gambar di bawah ini menunjukkan sistem katrol yang menghubungkan dua benda A dan B. Benda A ditarik dengan gaya F sehingga tali yang mengait benda A membentuk sudut q dengan sumbu vertikal. Besar sudut q dan gaya F agar sistem setimbang adalah... (E) SNMPTN 2009

(A)  = 30o dan F = 200 3 N (B)  = 60o dan F = 200 N (C)  = 30o dan F = 100 3 N (D)  = 30o dan F = 200 N (E)  = 60o dan F = 100 3 N 30. Keping yoyo 200 gram bergerak ke bawah melepaskan diri dari lilitan talinya. Jika keping yoyo dianggap roda pejal, dan posisi benang seperti pada gambar di bawah ini serta percepatan gravitasi bumi = 10 m/s2, maka momen gaya yang bekerja pada yoyo adalah (A) 0,01 Nm (B) 0,02 Nm yoyo (C) 0,20 Nm (D) 1,00 Nm (E) 2,00 Nm 6 cm

SBMPTN 2012


2

FLUIDA & KALOR

Ringkasan Materi A. Fluida 1.

Tekanan hidrostatis:

2.

Hukum Pascal :

3.

Hukum Archimedes: - Terapung B < r W = FA - Melayang B = r W = FA - Tenggelam B > r W > FA

Ph =  g h

F1 F2  A1 A2

F

1

F

W

2

F

W

3 W

FA = Wu - Wf FA = f g V V = volume fluida yang dipindahkan 4.

Tegangan permukaan :

5.

Kapilaritas :

h=

= W 2

2 cos  gr

h = tinggi kenaikan/penurunan zat cair 6.

Persamaan Kontinuitas:

A1 . V1 = A2 . V2 7.

A . V = Q (debit)

Q=V/t

Persamaan Bernoulli : p1 +  g h1 + ½  v12 = p2 +  g h2 + ½  v22

8.

Gaya Stokes pada bola : Fs = 6   r v


15

B. Suhu dan Kalor 1. Termometer Kesetaraan antara dua termometer memenuhi:

X X 0 2.

=

X

Titik

Y Y 0

X0

:  =

 0 . . T

X

didih Y Y Titik

Pemuaian luas : A = A0. . T Pemuaian volume : V = V0. . T  = koefisien muai pajang  = koefisien muai luas  = koefisien muai volume  = 2  = 3

4.

Y0

X

Pemuaian Pemuaian panjang

3.

Y

beku

Kalor Kalor untuk mengubah suhu

:

Q = m. c. T

Kalor untuk mengubah wujud

:

Q = m. L

Asas Black

:

Qlepas = Qterima

Perpindahan panas Konduksi

:

Q k . A.T = t d

Konveksi

:

Q = h. A. T t

Radiasi

:

keterangan : k = konduktivitas termal zat h = koefisien konveksi  = tetapan stefan-Boltzman e = emisitas

Q = e. . A.T4 t

PAKET SOAL LATIHAN

FLUIDA 1. Tiga buah benda dimasukkan ke dalam air, ternyata A mengapung, B melayang dan C tenggelam. Jika ketiganya mempunyai volume yang sama, maka berarti SNMPTN 2008 (1) besar gaya apung yang dialami A lebih kecil dari gaya beratnya (2) besar gaya apung yang dialami B sama dengan gaya beratnya (3) gaya apung yang dialami A sama dengan gaya apung yang dialami B (4) gaya apung yang dialami B sama dengan gaya apung yang dialami C 2.

16

Dua jenis fluida dengan rapat massa masingmasing adalah 0,9 gr/cm3 dan 0,7 gr/cm3 dituangkan ke dalam suatu wadah sehingga salah satu fluida berada di atas yang lainnya. Kemudian,

sebuah kubus dimasukkan ke dalam campuran fluida tersebut sehingga kubus itu mengapung dengan 50% volumenya berada di dalam fluida yang rapat, 20% volumenya tidak tercelup sama sekali, serta sisanya berada pada fluida yang kurang rapat. Berapakah rapat massa benda itu? (A) 0,82 gr/cm3 (D) 0,78 gr/cm3 (B) 0,72 gr/cm3 (E) 0,66 gr/cm3 3 (C) 0,76 gr/cm SNMPTN 2009 3.

Sebuah ban dalam mobil di isi udara, volume ban 0,1 m3 dan massanya 1 kg. Apabila ban dalam tersebut dipakai sebagai pengapung di dalam air massa jenis air 1 gr/cm3 dan g=10 m/s2, maka ban tersebut dapat mengapungkan beban sebesar ... (E) (A) 1.001 kg (D) 100 kg (B) 1000 kg (E) 99 kg (C) 101 kg


4.

Sebuah balok plastik homogen mengapung di suatu bejana air. Seperlima bagian balok berada di atas permukaan air. Jika volume balok V dan massa air sebanyak V tersebut adalah 12 g, maka massa balok adalah … g (C) (A) 9,2 (D) 9,8 (B) 9,4 (E) 10,0 (C) 9,6

5.

Sebuah balok kubus dari kayu yang sisinya 10 cm dan kerapatannya 0,5 g/cm3, terapung di dalam sebuah bejana berisi air. Sejumlah minyak dengan kerapatan 0,8 g/cm3 dituangkan ke atas air itu sehingga permukaan atas lapisan minyak berada 4 cm di bawah permukaan atas balok itu. Besarnya tekanan total pada permukaan bawah balok adalah…. (dalam kilopascal) (A) 100,5 (D) 402 (B) 201 (E) 502,5 (C) 301,5 SNMPTN 2008

6.

Sebuah balok plastik homogen dimasukkan ke sebuah bejana yang penuh berisi cairan. Jika massa jenis balok 1,04 g/cc dan massa jenis cairan 1,3 g/cc, maka rasio volume cairan yang tumpah terhadap volume balok adalah...(B) (A) 3 : 5 (D) 3 : 2 (B) 4 : 5 (E) 2 : 1 (C) 5 : 4 SBMPTN 2015

7.

8.

9.

Dua jenis fluida dengan rapat massa masingmasing adalah 0,9 gr/cm3 dan 0,7 gr/cm3 dituangkan ke dalam suatu wadah sehingga salah satu fluida berada di atas yang lainnya. Kemudian, sebuah kubu sdimasukkan ke dalam campuran fluida tersebut sehingga kubus itu mengapung dengan 50% volumenya berada di dalam fluida yang rapat, 20% volumenya tidak tercelup sama sekali, serta sisanya berada pada fluida yang kurang rapat. Berapakah rapat massa benda itu? (A) 0,82 gr/cm3 (D) 0,78 gr/cm3 3 (B) 0,72 gr/cm (E) 0,66 gr/cm3 3 (C) 0,76 gr/cm SNMPTN 2009 Gaya per satuan panjang yang bekerja pada bendungan vertikal setinggi 4 meter adalah..... (A) 8 N/m2 (D) 8000 N/m2 (B) 80 N/m2 (E) 80.000 N/m2 2 (C) 800 N/m Berat benda di udara 100 N, berat benda di minyak 40 N, rapat massa benda 5 g/cm3 maka berat benda dalam air adalah.... (A) 80 N (D) 50 N (B) 75 N (E) 40 N (C) 60 N


10. Informasi mengenai tekanan di adalah sebagai berikut. Posisi 5.000 m di atas permukaan laut Tepat di permukaan laut 20 m di bawah permukaan laut

beberapa posisi Tekanan (atm) 0,5 1 3

Berdasarkan informasi tersebut, simpulan manakah yang tepat? SNMPTN 2013 (A) Tekanan pada kedalaman 10 m di bawah permukaan laut adalah 2 atm. (B) Tekanan pada kedalaman 50 m di bawah permukaan laut adalah 5 atm. (C) Pada kedalaman tertentu di bawah laut, tekanan mendekati nol. (D) Pada ketinggian 2.500 m di atas permukaan laut, tekanan adalah 0,75 atm. (E) Pada ketinggian 20.000 m di atas permukaan laut, tekanan adalah nol.

SUHU DAN KALOR 11. Pada suatu suhu, skala termometer fahrenheit menunjukan 3 kali skala termometer reamur.suhu tersebut setara dengan..... (A) 200 oF (D) 128 oF (B) 160 oF (E) 96 oF o (C) 144 F SBMPTN 2014 12. Lima kilogram es bersuhu −22°C dipanaskan sampai seluruh es tersebut mencair dengan suhu 0°C. Jika kalor laten es 333 kJ/kg dan kalor jenis es 2100 J/kg°C, maka jumlah kalor yang dibutuhkan adalah .... (A) 1496 kJ (D) 1596 kJ (B) 1696 kJ (E) 1796 kJ (C) 1896 kJ SNMPTN 2011 13. Hasil campuran 1 gram es bersuhu 0°C dengan 1 cc air bersuhu 0°C dalam wadah dinding adiabatik adalah .... SNMPTN 2012 (A) Air dan es yang jumlahnya tidak dapat ditentukan (B) Air sedikit lebih banyak daripada es (C) 0,5 gram es dan 1,5 cc air (D) 1 gram es dan 1 cc air (E) 1,5 gram es dan 0,5 cc air 14. Sebuah batang tembaga bermassa 1 kg dipanaskan pada tekanan tetap 100 kPa hingga suhunya berubah dari 20°C ke 50°C. Bila diketahui massa jenis, koefisien muai panjang, dan kalor jenis tembaga berturut-turut adalah 8,92 × l03 kg/m3, l,7×10−5 °C−1, dan 387 J/kg °C, maka perubahan energi dalam proses tersebut adalah sekitar....

17

(A) 35 kJ (B) 23 kJ (C) 12 kJ

(D) 8 kJ (E) 5kJ SBMPTN 2013

15. Sebongkah tembaga bermassa 10 gram dan bersuhu 125oC dimasukkan ke dalam kalorimeter berisi air bersuhu 20oC. Suhu akhir campuran adalah 23oC. Jika percobaan ini diulangi kembali dengan dengan menggunakan kondisi awal yang sama kecuali massa tembaga yang dipakai diubah menjadi m, maka suhu akhir campuran adalah 25oC. Jika kalorimeter dianggap tidak menyerap kalor, maka nilai m adalah SNMPTN 2008 (A) 13 gram (D) 15 gram (B) 17 gram (E) 19 gram (C) 21 gram 16. Sebuah batang tembaga bermassa 1 kg dipanaskan pada tekanan tetap 100 kPa hingga suhunya berubah dari 20 °C ke 50 °C. Bila diketahui massa jenis, koefisien muai panjang, dan kalor jenis tembaga berturut-turut adalah 8,92 × l03 kg/m3, l,7×10−5 °C−1, dan 387 J/kg °C, maka perubahan energi dalam proses tersebut adalah sekitar.... (A) 35 kJ (D) 8 kJ (B) 23 kJ (E) 5kJ (C) 12 kJ SBMPTN 2013 17. Sebongkah tembaga bermassa 10 gram dan bersuhu 125oC dimasukkan ke dalam kalorimeter berisi air bersuhu 20oC. Suhu akhir campuran adalah 23oC. Jika percobaan ini diulangi kembali dengan dengan menggunakan kondisi awal yang sama kecuali massa tembaga yagn dipakai diubah menjadi m, maka suhu akhir campuran adalah 25oC. Jika kalorimeter dianggap tidak menyerap kalor, maka nilai m adalah…. SNMPTN 2008 (A) 13 gram (D) 19 gram (B) 15 gram (E) 21 gram (C) 17 gram 18. Sebuah benda padat dari angkasa luar bermassa M mempunyai kapasitas kalor jenis c, kalor lebur L, dan konduktivitas termal tinggi. Ketika memasuki

atmosfer bumi, benda mengalami gesekan atmosferik dan menyerap energi dengan kelajuan serap R konstan sehingga suhunya berubah sebesar ∆𝑇 tepat di bawah titik leburnya. Waktu yang diperlukan benda tersebut untuk melebur semuanya adalah…. SNMPTN 2009 (A) (B)

𝑀 𝑐+𝐿 ∆𝑇

(D)

𝑅 𝑀 𝑐∆𝑇+𝐿

(E)

𝑅

𝑅 𝑀∆𝑇 𝑐+𝐿 𝑅 𝑀 𝑐∆𝑇+𝐿

(C) 𝑀 𝑐 + 𝐿 ∆𝑇𝑅 19. Lima kilogram es bersuhu -22oC dipanaskan sampai dengan seluruh es tersebut mencair dengan suhu 0oC. jika kalor laten Co, maka jumlah kalor jenis es 2100 J/kg Co, maka jumlah kalor yang di butukan adalah … SNMPTN 2011 (A) 1496 KJ (D) 1796 KJ (B) 1596 KJ (E) 1896 KJ (C) 1696 KJ 20. Luka bakar yang diakibatkan oleh tersiram 200 gram air bersuhu 100oC akan lebih parah dibandingkan dengan dengan yang diakibatkan tersentuh 200 gram besi bersuhu 100oC SEBAB Kalor yang tersimpan dalam 200 gram air bersuhu 100oC lebih banyak dibandingkan dengan yang tersimpan dalam 200 gram besi bersuhu 100 oC 21. Sepotong buah semangka dan sepotong donat (keduanya bermassa sama) yang baru dikeluarkan dari lemari es akan mencapai suhu ruang secara bersamaan. SEBAB Laju pemanasan sebuah benda berbanding lurus dengan suhu mula-mula benda tersebut. 22. Sebuah alat pemanas yang baik seharusnya memiliki SNMPTN 2008 (1) konduktivitas kalor yang tinggi (2) permeabilitas yang tinggi (3) kalor jenis yang rendah (4) konduktivitas listrik yang rendah

Ringkasan Materi C. Teori Kinetik Gas dan Termodinamika 1. Kinetik gas Persamaan umum gas ideal: Kecepatan rata-rata partikel gas:

18

PV = n R T PV = N k T

v 

3kT m

Energi kinetik rata-rata partikel:

Ek = 3 kT 2


2.

Termodinamika Hukum I Termodinamika

: Q = W + U

Energi dalam

: U = N.

Ek

U = 3/2 N K T

Proses-proses sistem gas 1. Proses Isobarik - Tekanan tetap 

P

V  tetap T

- Usaha gas: W = p. V = p. (V2 – V1 ) Atau W = luas kurva 2.

B

V1

V2

V

P

Proses Isotermik - Suhu tetap  PV = tetap dan U = 0  Q = W - Usaha proses gas memenuhi: W

A

P1 = P2

V  n R T ln  2  V1

A P1

  

B

P2

3.

V

V2

V1

P

Proses Isokhorik - Volume tetap - W = 0  Q = U

P1

B

P2

A V

4.

V1 = V 2

Proses Adiabatik - Tidak ada kalor yang masuk atau keluar sistem - Grafik P-V lebih tajam dari isotermik



- Berlaku: P1 V1 = P2 V2 dengan: Mesin kalor Usaha

P P1

Cp Cv

:

B

P2

: W = Q 1 – Q2

Efisiensi

A

V1

V2

V

W Q1

Mesin Carnot (mesin kalor dengan efisiensi maksimum) =1-

Usaha :

T2 T1

Q1 T1

=

Q2 T2

W = Q1 – Q2

PAKET SOAL LATIHAN

TEORI KINETIK GAS 1.

Perhatikan pernyataan berikut : (1) Tekanan gas sebanding dengan energi tiaptiap partikel (2) Energi kinetik sebanding dengan suhu mutlak gas


(3) Kecepatan partikel gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Menurut teori kinetik gas, maka pernyataan di atas yang benar adalah..... (A) 1 dan 2 (D) 1 saja (B) 2 dan 3 (E) 3 saja (C) 1 dan 3

19

2.

Tekanan gas ideal dinaikkan menjadi dua kali lipat dari semula dengan volume tetap. Rerata kuadrat kelajuan molekul gas ini menjadi.... (A) tidak berubah SBMPTN 2013 (B) berkurang menjadi separuhnya (C) bertambah menjadi dua kali lipatnya (D) bervariasi bergantung pada tekanan awalnya (E) bervariasi bergantung pada volume

3.

Untuk menaikkan suhu n mol gas ideal secara isokhorik sebesar ∆T diperlukan kalor sebesar 20nR joule dengan R=8,31 adalah nominal konstanta umum gas ideal. Jika gas tersebut dipanaskan pada tekanan tetap dengan pertambahan suhu sebesar ∆T, maka kalor yang diperlukan sebesar 30nR joule. Jika suhu gas setelah dipanaskan adalah 310 K, maka suhu awalnya adalah … K. (D SBMPTN 2015 (A) 260 (D) 290 (B) 270 (E) 300 (C) 280

4.

5.

6.

20

Sebuah balon yang awalnya berisi gas 1 liter ditambahkan gas yang sama sehingga volume balon menjadi 1,2 liter dan massa gas di dalam balon menjadi satu setengah kalinya. Jika suhugas tetap, maka rasio pertambahan tekanan awal adalah ..... SBMPTN 2015 (A) 0,25 (D) 0,67 (B) 0,33 (E) 0,75 (C) 0,50 Pada wadah tertutup diisi n mol gas ideal monoatomik. Suhu dan tekanan gas adalah T dan P, sedangkan volume wadah dijaga tetap V. Ketika suhunya diturunkan menjadi 3/4gas adalah T dan P, sedangkan volume wadah dijaga tetap V. Ketika suhunya diturunkan menjadi ¾ T maka SBMPTN 2014 (2) Tekanan menjadi ¾ P (3) Energi yang dilepas adalah 3/4nRT (4) Usaha yang dilakukan gas adalah nol (5) Perubahan energi dalamanya adalah -3/4 nRT Untuk menaikkan suhu n mol gas ideal secara isokhorik sebesar 10 K diperlukan kalor sebesar 20nR joule dengan R=8,31 adalah nominal konstanta umum gas ideal. Jika gas tersebut dipanaskan pada tekanan tetap 2 × 105 Pa dengan pertambahan suhu yang sama, maka kalor yang diperlukan sebesar 30nR joule. Pertambahan volume gas tersebut adalah … cm3(B) (A) 25 nR (D) 100 nR (B) 50 nR (E) 125 nR (C) 75 nR SBMPTN 2015

7.

Tekanan suatu gas ideal di dalam suatu tabung dilipatduakan dengan volume dipertahankan tetap. Jika gas dianggap bersifat ideal, maka perbandingan kelajuan rms (Vrms) keadaan awal dan keadaan akhir adalah .… SNMPTN 2010 (A) ½ (D) 1/ 2 (B) 2 (E) 4 (C) 2

TERMODINAMIKA 8.

Pernyataan yang benar tentang proses isothermal gas ideal adalah .… SNMPTN 2009 (1) Energi dalamnya tidak berubah. (2) Jumlah kalor yang masuk tidak nol. (3) Usaha yang dilakukan pada gas tidak nol. (4) Energi dalam sama dengan kalor yang masuk.

9.

Dua mol gas monokromatik mengalami proses isokhorik. Temperatur awal 27°C dan temperatur akhir 77°C. Perbandingan tekanan awal dan tekanan akhir adalah .... SNMPTN 2012 (A) 7/6 (D) 6/7 (B) 3/6 (E) 2/6 (C) 3/7

10. Jika sebuah mesin efisiensi terbesar membuang sebagian bertemperatur 0°C, bertemperatur .… (A) 076°C (B) 091°C (C) 170°C

Carnot yang mempunyai 25% dalam operasinya kalor ke tendon dingin maka tendon panasnya SNMPTN 2010 (D) 100°C (E) 364°C

11. Satu mol gas ideal mengalami proses isotermal pada suhu T sehingga volumnya menjadi dua kali. Jika R adalah konstanta gas molar, usaha yang dikerjakan oleh gas selama proses tersebut adalah ... SNMPTN 2009 (A) RTV (D) RT ln 2 (B) RT ln V (E) RT ln (2V) (C) 2RT 12. Sebuah mesin Carnot menyerap panas dari tandon panas bertemperatur 127°C dan membuang sebagian panasnya ke tandon dingin bertemperatur 27°C. Efisiensi terbesar yang dapat dicapai oleh mesin Carnot tersebut adalah…. SNMPTN 2010 (A) 100% (D) 25% (B) 90,7% (E) 20,5% (C) 70,25%


13. Suatu mesin Carnot mempunyi efisiensi 30% dengan temperantur reservoir suhu tinggi sebesar 750 K. Agar efisiensi mesin naik mejadi 50%, maka temperatur reservoir suhu tinggi harus dinaikkan menjadi… SNMPTN 2012 (A) 1050 K (D) 900 K (B) 1000 K (E) 850 K (C) 950 K 14. Sebuah sistem 1 mol gas ideal monoatomik (Cp = 5 2 R) mengalami ekspansi isobarik pada tekanan 105 Pa sehingga volumenya menjadi dua kali volume awal. Bila volume awal adalah 25 liter, maka kalor yang diserap gas pada proses ini adalah…. SNMPTN 2012 (A) 2550 J (D) 5730 J (B) 3760 J (E) 6250 J (C) 4750 J 15. Sebuah mesin silinder yang diberi pembatas isolator sehingga memiliki dua ruang 1 dan 2 berisi gas dengan sifat-sifat sama (p0, V0, T0) seperti ditunjukkan gambar. Ketika sejumlah panas hasil pembakaran diberikan secara perlahan pada ruang sisi kanan, pembatas bergerak ke kiri sehingga didapatkan ruang 3 dan 4 dengan sifat-sifat (p3, V3, T3) dan (p4, V4, T4), serta p4 =

27 8

p0 . Diketahui

kapasitas panas gas tidak bergantung pada suhu dan nilai CP/CV gas ini adalah 1,5. Pada keadaan setimbang, berapakah nilai V3 dan T3? SBMPTN 2013

(A) 4/9 V0 dan 3/2 T0 (B) 4/9 V0 dan 2/3 T0 (C) 9/4 V0 dan 2/3 T0

(D) 9/4 V0 dan 3/2 T0 (E) 8/27 V0 dan 3/4 T0

(4) konduktivitas listrik yang renda 18. Pernyataan yang salah tentang proses isotermal gas ideal adalah ... SNMPTN 2009 (1) kalor yang masuk sistem sama dengan usaha yang dilakukan sistem. (2) jumlah kalor yang masuk tidak nol. (3) usaha yang dilakukan pada gas tidak nol. (4) energi dalam berubah. 19. Suatu tangki berpenghisap berisisi 12 liter gas pada suhu 27oC. Gas kemudian diberi kalor 2 kJ secara isobaris pada tekanan 2  105 N/m2 sehingga suhunya menjadi 127oC. Pernyataan di bawah ini yang benar adalah (1) volume gas naik 4 liter (2) usaha yang dilakukan gas 0,8 kJ (3) perubahan energi dalam gas 1,2 kJ (4) massa jenis gas bertambah 20. Pernyataan yang benar tentang proses isotermal gas ideal adalah... SNMPTN 2009 (1) energi dalamnya tidak berubah (2) jumlah kalor yang masuk tidak nol (3) usaha yang dilakukan pada gas tidak nol (4) energi dalam sama dengan kalor yang masuk 21.

UM – UGM 2014 22. Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti pada diagram P-V di bawah ini! P(105Pa)

16. Tekanan gas ideal dinaikkan menjadi dua kali lipat dari semula dengan volume tetap. Rerata kuadrat kelajuan molekul gas ini menjadi.... (A) tidak berubah SBMPTN 2013 (B) berkurang menjadi separuhnya (C) bertambah menjadi dua kali lipatnya (D) bervariasi bergantung pada tekanan awalnya (E) bervariasi bergantung pada volume 17. Sebuah alat pemanas yang baik seharusnya memiliki SNMPTN 2008 (1) konduktivitas kalor yang tinggi (2) permeabilitas yang tinggi (3) kalor jenis yang rendah


a

2 c 1 (1) (2) (3) (4)

b V(m3)

0,1

0,2

Usaha dari a ke b adalah 1,5 × 104 J Usaha dari b ke c adalah 0,5 × 104 J Usaha dari c ke a adalah nol Usaha neto dalam satu siklus adalah 1,0 × 104 J

21

3

GETARAN, GELOMBANG & BUNYI

Ringkasan Materi A. Elastisitas dan Gerak Harmonis 1. Modulus elastisitas Young Elastisitas adalah sifat kembalinya keadaan benda setelah diberi gaya. Regangan (strain) : Tegangan :

 0

e=

Modulus elastisitas: E=

2.

Pegas Gaya pemulih Energi potensial pegas Susunan seri

: : :

Susunan pararel

:

=

F A

 e

F=-kx Ep = ½ k x 2 k p = k1 + k2 + k3 1 ks





1 k1

1 k2



1 k3

F F

3.

Persamaan gerak harmonik Simpangan : y = A sin  t Kecepatan : v =  A cos  t Percepatan : a = - 2 A sin  t Energi potensial getaran Energi kinetik getaran Energi mekanik getaran

: : :

f=

1 T



 = 2f k = m2

Ep = ½ k y2

x

2

Ek = ½ m v

F

Em = Ep + Ek

Fp m

m. g

Em = ½ k A 2

Periode ayunan matematis : T = 2

Periode ayunan pegas:

L g

B. Gelombang Mekanik - Gelombang Berjalan Persamaan umum gelombang berjalan : y =  A sin (t  kx)

T = 2

m k

 = 2f = 2/T k = 2/

Cepat rambat gelombang: v = /k = f . 

22


Fase dan sudut fase sudut fase :  = t – kx = 2 (t/T – x/) fase :  = t/T – x/ sehingga  = 2  x beda fase dua titik :   , x = jarak dua titik (m)  beda sudut fase :  = 2  (rad) - Gelombang Stasioner Gelombang ini terbentuk dari interferensi dua gelombang berjalan yang amplitudo sama, frekuensi sama, dan arah berlawanan. Ujung Terikat y  2 A sin (kx). cos (t  k) A = 2A sin (kx)

y  2 A cos (kx).sin (t  k)

Ujung Bebas

A = 2A cos (kx) Hukum Melde Hukum Melde menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan gelombang tranversal pada tali. v=

F





m F dengan μ = , A l

Keterangan: F = gaya tegang tali (N)  = rapat massa tali (kg/m)  = massa jenis tali (kg/m3) A = luas penampang dawai (m2) C. Gelombang Bunyi 1. Interferensi gelombang bunyi - Interferensi konstruktif (maksimum) : saling menguatkan sehingga terjadi bunyi keras Syarat : S = m  - Interferensi destruktif (minimum) : saling melemahkan sehingga terjadi bunyi lemah Syarat : S = (m – ½ )  m = bilangan bulat positif dan S = selisih jarak 2. Kecepatan bunyi - Cepat rambat bunyi di medium udara

RT

T = suhu mutlak gas, M = massa relatif gas, R = tetapan umum gas, dan  = tetapan lapalace M - Cepat rambat bunyi di medium zat padat

v

v 3.

E

E = modulus elastisitas,  = massa jenis zat padat



Tinggi nada dan pola gelombang - Pada dawai

=

1 2



=

Nada atas berikutnya  selalu ditambah ½  Nada atas I Nada dasarterbuka - Pipa organa Nada dasar (n = 0) :  1  2 Nada atas I (n = 1)

: 2   2

Nada atas II (n = 2)

:   3  , dst 2

=

3 2



Nada atas II

Nada atas berikutnya  selalu ditambah ½    panjang pipa organa (m) f0 : f1 : f3 : ... = 1: 2 : 3 : ... f = v/ 


23

- Pipa organa tertutup Nada dasar (n = 0)

:  1  4

Nada atas I (n = 1)

:  3   4 5 :   , dst 4

Nada atas II (n = 2)

Nada atas berikutnya  selalu ditambah ½    panjang pipa organa (m)

f = v/  4.

f0 : f1 : f3 : ... = 1 : 3 : 5 : ...

Intensitas dan Taraf Intensitas P Intensitas bunyi : I  A

I = intensitas bunyi (watt/m2) P = daya bunyi (watt) A = luas bidang tembus (m2)

Taraf Intensitas Bunyi : TI = 10 log I/I0

5.

TI = taraf intensitas (dB) Io = intensitas ambang pendengaran = 10-12 W/m2

Efek Doppler Adalah peristiwa berbedanya frekwensi yang didengar oleh pengamat karena adanya gerak relatif antara sumber bunyi dan pengamat

v  vp

fp = frekwensi terdengar (Hz) fs = frekwensi sumber bunyi (Hz) v  vs v = cepat rambat bunyi di udara (m/s) vp = kecepatan gerak pengamat (m/s) vs = kecepatan sumber (m/s) Catatan tanda  : positif (+) : jika vp atau vs berlawanan arah dengan v negatif (-) : jika vp atau vs searah dengan v 6. Pelayangan Bunyi Pelayangan bunyi adalah terdengarnya bunyi keras dan lemah berurutan karena adanya interferensi dua sumber bunyi yang frekuensinya berbeda sedikit.

fp 

fs

f = f1  f 2

f = frekuensi layangan f1 = frekuensi sumber I f2 = frekuensi sumber II

S1 →

←

f1

f2

S2

PAKET SOAL LATIHAN

ELASTISITAS DAN GERAK HARMONIS 1.

24

Kurva disamping menunjukkan hubungan antara pertambahan panjang Δℓ dan gaya yang diberikan F pada sebuah kawat logam. Jika panjan awal kawat ℓ, luas penampang kawat A dan modulus Young kawat tersebut E, maka gradien kurva tersebut adalah... (D) F (A) Eℓ/A (B) EA2/ℓ (C) Eℓ2 A (D) EA/ℓ  0,0 (E) A/ℓE

2.

Konstanta pegas dari suatu pistol mainan anakanak adalah 100 N/m. Sebelum ditembakkan dengan arah vertical ke atas, peluru 10 gram mampu menekan pegas 20 cm. Ketinggian maksimum yang dicapai peluru setelah ditembakkan adalah .... (B) (A) 10 m (D) 60 m (B) 20 m (E) 80 m (C) 40 m


3.

Kedua ujung sebuah pegas yang memiliki tetapan pegas 50 N/m ditarik masing-masing dengan gaya sebesar 10 N yang saling berlawanan. Pertambahan panjang pegas tersebut adalah... (C) (A) 0,0 m (D) 0,3 m (B) 0,1 m (E) 0,4 m (C) 0,2 m SNMPTN 2012

4.

Gelombang stasioner yang terbentuk pada seutas senar gitar memiliki panjang gelombang maksimum sebesar …. Kali panjang senar. (A) (A) 2 (D) 0,25 (B) 1 (E) 0,125 (C) 0,5 SNMPTN 2012

5.

10. Sebuah pegas dengan dengan konstanta pegas k dan sebuah balok bermassa m membentuk sistem getaran harmonik horisontal tanpa gesekan. Kemudian, pegas ditarik sejauh x dari titik setimbang dan dilepaskan. Jika massa pegas diabaikan, maka pernyataan berikut yang benar adalah … SNMPTN 2011 (1) Pegas bergetar dengan periode tetap. (2) Energi mekanik total bergantung pada waktu. (3) Percepatan getaran bergantung pada x. (4) Frekuensi getaran tidak bergantung pada k dan m 11.

Konstanta pegas dari suatu pistol mainan anakanak adalah 100 N/m. Sebelum ditembakkan dengan arah vertikal ke atas, peluru 10 gram mampu menekan pegas 20 cm. Ketinggian maksimum yang dicapai peluru setelah ditembakkan adalah … (B) (A) 10 m (D) 60 m (B) 20 m (E) 80 m (C) 40 m

6.

Kedua ujung sebuah pegas yang memiliki tetapan pegas 50 N/m ditarik masing-masing dengan gaya sebesar 10 N yang saling berlawanan. Pertambahan panjang pegas tersebut adalah... (C) (A) 0,0 m (D) 0,3 m (B) 0,1 m (E) 0,4 m (C) 0,2 m SNMPTN 2012

7.

Benda dengan massa 2 kg bergerak dengan laju konstan 10 ms-1, kemudian menabrak sebuah pegas yang dalam keadaan bebas sehingga tertekan sejauh 10 cm. Jika gesekan-gesekan diabaikan, maka konstanta pegas tersebut adalah… (D) SBMPTN 2015 (A) 1100 Nm-1 (D) 20.000 Nm-1 (B) 1400 Nm-1 (E) 1400 Nm-1 -1 (C) 1700 Nm

8.

Perioda bandul sederhana. ketika berada dalam lift yang naik dipercepat makin lama makin kecil. SEBAB Perioda bandul berbanding terbalik dengan akar percepatan gravitasi. SNMPTN 2008

9.

Pada getaran selaras sederhana, jika t=0; x= x0 dan v=v0 maka amplitudo getarannya adalah 𝑣0 𝑥02 − 𝜔 SEBAB

UM – UGM 2014

12. Peluru dengan massa 5 gram ditembakan pada balok bermassa 1 kg. Seperti ditunjukan pada gambar di bawah. Balok semula diam di atas bidang licin. Dan dihubungkan dengan sebuah pegas yang memiliki konstanta pegas 900 N/m. Jika setelah tumbukan, balok berpindah sejauh 5 cm ke kanan, tentukan kecepatan peluru setelah menembus balok adalah...... (A) 32 m/s (D) 100 m/s (B) 65 m/s (E) 204 m/s (C) 92 m/s 13. Persamaan gelombang transversal yang merambat sepanjang tali yang sangat panjang dapat dinyatakan dengan persamaan 𝑦 = 6 sin 0,002𝜋𝑥 + 4𝜋𝑡 dengan 𝑦 dan 𝑥 dalam cm serta 𝑡 dalam sekon. Ini berarti bahwa…. SNMPTN 2008 (1) amplitudo gelombanngya adalah 6 cm (2) panjang gelombangnya adalah 1 m (3) frekuensi gelombangnya adalah 2 Hz (4) penjalaran gelombang adalah ke arah sumbu X positif GELOMBANG MEKANIK

1

Energi totalnya sebesar 𝑘𝐴2 2


SBMPTN 2014

14. Suatu benda titik melakukan osilasi harmonik sederhana dengan amplitude 0,2 m. Titik tersebut melakukan 20 getaran penuh dalam satu detiknya. Jika pada saat awal (t = 0) simpangan titik tersebut adalah 0,1 m, maka persamaan gerak osilasi harmoniknya adalah …. (A) SPMB 2010

25

(A) x(t )  0,2m sin(40t  (B) x(t )  0,2m sin(40t  (C) x(t )  0,1m sin(40t  (D) x(t )  0,1m sin(40t  (E) x(t )  0,2m sin(40t 

 6

 4

 6

 4

) )

) )

 3

)

15. Suatu gelombang tali yang berbentuk fungsi sinus merambat sepanjang sumbu-x positif dengan amplitudo 15 cm, panjang gelombang 40 cm, dan frekuensi 8,00 Hz. Posisi vertical tali di titik x = 0 pada saat t = 0 juga 15 cm. Sudut fase awal gelombang tersebut dalam radian adalah ... π (A) (D) π (B) (C)

2 π 4 π 3

(E) 2π SNMPTN 2009

16. Gambar di bawah ini memperlihatkan profil sebuah gelombang pada suatu saat tertentu. Titik A, B, dan C segaris. Begitu juga titik D dan E. simpangan titik A sama dengan 0,5 amplitudo, sedangkan simpangan titik E -0,5 amplitudo. Berapa kali panjang gelombang jarak titik C dari titik A? (E)

(A) ¼ (B) ½ (C) 1

(D) 3/2 (E) 2 SNMPTN 2011

17. Sepotong gabus bergerak naik turun di permukaan air ketika dilewati sebuah gelombang. Gelombang tersebut menempuh jarah 9m dalam waktu 3s, maka nilai panjang gelombang tersebut adalah… (A) 30 cm (D) 75 cm (B) 45 cm (E) 90 cm (C) 60 cm SNMPTN 2011 18. Gelombang cahaya diarahkan pada celah ganda secara tegak lurus garis hubung antarcelah. Jika jarak antara celah ganda dan layar dijadikan dua kalinya, maka jarak antar pola terang yang berurutan juga menjadi dua kalinya SEBAB Jarak antara dua pola terang yang berurutan selalu sama.(D)

26

19. Jarak antara dua buah titik yang dilalui gelombang adalah satu setengah kali dari panjang gelombang, maka beda fase antara kedua titik tersebut adalah …(E) SNMPTN 2012 o (A) 90 (D) 300o (B) 45o (E) 540o o (C) 180 20. Gelombang stasioner yang terbentuk pada seutas senar gitar memiliki panjang gelombang maksimum sebesar …. Kali panjang senar. (A) (A) 2 (D) 0,25 (B) 1 (E) 0,125 (C) 0,5 SBMPTN 2012 21. Jika panjang gelombang cahaya yang digunakan pada percobaan Young digandakan, maka jarak antara pola terang yang berturutan menjadi setengah kalinya. SEBAB Interferensi maksimum pada percobaan Young terjadi jika beda panjang lintasan gelombang cahaya merupakan kelipatan bulat panjang gelombangnya. (D) Dua buah gelombang dinyatakan masing-masing dengan persamaan 𝑦 = 𝐴 𝑠𝑖𝑛 3𝑥 − 4𝑡 dan 𝑦 = 2𝐴 𝑠𝑖𝑛(4𝑥 − 3𝑡). Kedua gelombang tersebut memiliki kesamaan besaran..... (E) (A) frekuensi SBMPTN 2013 (B) panjang gelombang (C) kecepatan rambat (D) amplitudo (E) fase awal 22. Gelombang

merambat

menurut persamaan y  0,2 cos  (4 x  0,2t ) m, dengan x dalam

meter dan t dalam sekon memiliki … (1) Amplitudo 0,2 cm (2) Frekuensi 0,2 Hz (3) Panjang Gelombang

 4

m

(4) Arah rambat pada sumbu x negative Pernyataan yang benar adalah … SNMPTN 2012 23. Persamaan gelombang transversal yang merambat sepanjang tali yang sangat panjang dapat dinyatakan dengan persamaan 𝑦 = 6 sin 0,002𝜋𝑥 + 4𝜋𝑡 dengan 𝑦 dan 𝑥 dalam cm serta 𝑡 dalam sekon. Ini berarti bahwa…. (1) amplitudo gelombanngya adalah 6 cm (2) panjang gelombangnya adalah 1 m (3) frekuensi gelombangnya adalah 2 Hz (4) penjalaran gelombang adalah ke arah sumbu X positif


24. dua gabus terpisah sejauh 1 meter pada gelombang air laut dan pada pengamatan awal, beda fase kedua gabus adalah ½ . jarak vertikal puncak tertinggi dan terendah ombak laut adalah 1,2 meter. Gabus pertama berada di puncak ombak pada detik ke-2 setelah pengamatan awal. Beda ketinggian kedua gabus pada detik ke-1 setelah pengamatan adalah..... (A) 0,6 2 meter (B) 0,6 meter (C) 0,3

2 meter

(D) 0,3 meter (E) 0 meter SIMAK UI 2014

25. Gelombang memenuhi persamaan 𝑦 = 10 sin 0,2𝑡 − 4𝑥 cm, dengan 𝑥 dalam centimeter dan 𝑡 dalam sekon. Pernyataan di bawah ini yang benar adalah…. SBMPTN 2012 (1) gelombang merambat sepanjang sumbu x positif (2) frekuensi gelombang 0,2 Hz (3) cepat rambat 0,05 cm/s (4) panjang gelombang 0,25 cm

GELOMBANG BUNYI 26. Seorang polisi berdiri pada jarak 180 m menghadap sebuah gedung tinggi. Ketika polisi menembakkan sebutir peluru ke atas, seorang anak yang berada pada jarak 170 m di belakang polisi mendengar dua letupan. Jika selang waktu antara dua letupan tersebut 1 detik, maka kecepatan bunyi letupan di udara adalah ...(D) (A) 300 m/s (D) 360 m/s (B) 320 m/s (E) 380 m/s (C) 340 m/s 27. Pada percobaan gelombang pada seutas tali kawat baja A, memiliki frekuensi nada dasar 400 Hz. Frekuensi nada dasar kawat baja B, yang massa jenis, panjang dan tegangannya sama dengan yang dimiliki kawat baja A tetapi diameternya dua kali diameter kawat baja A adalah … (B) (A) 100 Hz (D) 600 Hz (B) 200 Hz (E) 800 Hz (C) 400 Hz 28. Seorang pembawa acara talk show menghirup helium untuk mengubah suaranya. Setelah menghirup helium, nada suaranya naik. Hal tersebut dikarenakan …(D) (1) Amplitude meningkat (2) Panjang gelombang tetap (3) Frekuensi menurun (4) Kecepatan meningkat


29. Sebuah sumber bunyi memancarkan bunyi dengan energi yang sama ke segala arah dengan laju perambatan konstan. Orang yang berada 8 m dari sumber bunyi mendengar bunyi tersebut. Sesaat kemuidan, intensitas sumber bertambah menjadi dua kalinya. Jika ia ingin mendengar bunyi dengan intensitas yang sama dengan sebelumnya, berapa jarak dia harus berada dari sumber? (C) (A) 4 m

(D) 4 2 m

(B) 8 2 m (C) 16 m

(E) 12 m SNMPTN 2009

30. Mobil polisi dengan laju 144 km/jam mengejar penjahat yang naik sepeda motor 108 km/jam sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 1200 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, maka frekuensi sirine mobil polisi yang didengar oleh penjahat adalah ... (B) (A) 1240 Hz (D) 1210 Hz (B) 1230 Hz (E) 1190 Hz (C) 1220 Hz 31. Dawai piano yang memiliki panjang 1 m dan bermassa 10 g di beri tegangan 900 N. Maka frekuensi nada atas pertama yang dihasilkannya….(C) (A) 133 Hz (D) 135 Hz (B) 150 Hz (E) 180 Hz (C) 300 Hz 32. Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 1 kHz mendekati seorang pengamat yang juga mempunyai sumber bunyi dengan frekuensi yng sama. Kalau pengamat mendengar 5 layangan perdetik, dengan mengambil laju bunyi dalam udara sebesar 340 m/s maka laju summber bunyi yang sedang berlangsung adalah… (A) (A) (A) 1,7 m/s (D) 7,1 m/s (B) 3,2 m/s (E) 8,4 m/s (C) 5,3 m/s 33. Gelombang bunyi dari sumber S1 dan S2 menimbulkan simpangan di P sebagai berikut y1  A coskr1  t  y 2  A coskr2  t 

Dengan laju bunyi 350 m/s, frekuensi f = 700 Hz. Maka: UMPTN 2008 (1) Panjang gelombang bunyi tersebut 0,5 m (2) Interferensi konstruktif terjadi bila r2 - r1 = 1,5 m (3) Interferensi minimum di Pembahasan terjadi bila r2 - r1 = 1,25 m (4) Intensitas maksimum di P = 2A2

27

4

OPTIK

Ringkasan Materi PEMANTULAN CAHAYA 1. Pemantulan Baur / Difus 2. Pemantulan Teratur

: cahaya mengenai permukaan kasar ( tidak rata ) : cahaya mengenai permukaan halus ( rata )

CERMIN 1. Cermin Datar, Sifat 2. Cermin Cekung, Sifat 3. Cermin Cembung, Sifat

: Ukuran dan Jarak bayangan sama : Divergern (menyebarkan sinar) : Konvergen (mengumpulkan sinar)

𝑀= 1 𝑓

=

𝑆′ 𝑆 1 𝑆

=

+

𝑕′ 𝑕 1

𝑆′

𝑁=

360

𝑓=

1

𝛼

2

Keterangan : M = Perbesaran Bayangan N = Jumlah Banyangan yang terbentuk dari 2 cermin datar S’ = Jarak bayangan ke cermin S = Jarak benda ke cermin f = jarak titik focus cermin R = Jari – jari kelengkungan cermin α = sudut apit dua cermin datar

− 1

𝑅

HUKUM SNELLIUS 1. Untuk Pemantulan a. Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak dalam satu bidang datar. b. Sudut sinar datang sama dengan sudut sinar pantul ( θ1 = θ2 ). 2. Untuk Pembiasan a. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak dalam satu bidang datar. b. Sinus sudut sinar datang sama dengan sinus sudut sinar bias ( n1 . sin θ1 = n2 . sin θ2 ). ALAT OPTIK 1. Mata Bayangan: nyata, terbalik, diperkecil Emetrop Miopi (normal) (rabun jauh) PP = 25 cm S= PR =  S’ = PR 2. Lup Akomodasi maksimum, s = - 25 cm

Hipermetropi (rabun dekat) S = 25 cm S’ = - PP

Perbesaran : M  S n  1 f 3.

Presbiopi (mata tua) PP > 25 cm

Pembiasan Cahaya

Akomodasi x, s’ = - x

Akomodasi mimimum, S’ =  , S = f

Perbesaran : M = S n  S n f x

Perbesaran : M = S n f

Mikroskop Tidak Berakomodasi

Berkas sinar yang keluar sejajar Bayangan objektif terletak di fokus okuler Panjang Mikroskop : d = sob’ + fok Perbesaran

28

Pemantulan Cahaya

: 𝑀=

𝑆′𝑜𝑏 𝑆𝑜𝑏

×

𝑆𝑛 𝑓 𝑜𝑘

Berakomodasi Maksimum

Berkas sinar keluar tidak sejajar Bayangan objektif di antara fokus dan lensa okuler Panjang Mikroskop: d = sob’ + sok Perbesaran

: 𝑀=

𝑆′𝑜𝑏 𝑆𝑜𝑏

×

𝑆𝑛 𝑓 𝑜𝑘

+1


4.

Teropong Bintang Tidak Berakomodasi

Panjang Teropong :

5.

d = fob + fok : 𝑀=

Perbesaran


𝑓 𝑜𝑏

Panjang Teropong

: d = fob + sok

Perbesaran

: 𝑀=

𝑓 𝑜𝑘

𝑓 𝑜𝑏 𝑠𝑜𝑘

=

𝑓 𝑜𝑏

𝑠𝑛 +𝑓 𝑜𝑘

𝑓 𝑜𝑘

𝑠𝑛

Teropong Bumi Tidak Berakomodasi


Panjang teropong : 𝑑 = 𝑓𝑜𝑏 + 4𝑓𝑝 + 𝑠𝑜𝑘

Panjang teropong : 𝑑 = 𝑓𝑜𝑏 + 4𝑓𝑝 + 𝑓𝑜𝑘 Perbesaran terpopong: 𝑀 =

𝑓 𝑜𝑏

Perbesaran terpopong: 𝑀 =

𝑓 𝑜𝑘

𝑓 𝑜𝑏 𝑠𝑜𝑘

=

𝑓 𝑜𝑏

𝑠𝑛 +𝑓 𝑜𝑘

𝑓 𝑜𝑘

𝑠𝑛

A. OPTIK FISIS Interferensi Percobaan Young (Celah ganda)

Lapisan Tipis

layar

2 sinar berinterferensi y

d

terang d

n

pusat

Jika sinar monokromatikl dari dua celah bertemu pada satu titik di layar, maka akan terjadi interferensi dari dua sinar itu. Ada dua interferensi khusus yang terjadi yaitu: Saling menguatkan : Saling melemahkan : - Interferensi maksimum - Interferensi minimum - Terjadi pola terang - Terjadi pola gelap - Syarat:  = m (2) - Syarat:  = (2m – 1) d sin  = m d sin  = (m – ½ ) 𝒚 Catatan: d sin  = d 𝒍

Jika seberkas sinar monokromatis mengenai lapisan tipis, maka sinar akan mengalami pemantulan dan pembiasan. Sinar biasnya juga dapat mementul lagi dan berinterferensi dengan sinar pantul pertama. Interferensinya memenuhi : Saling menguatkan : Saling melemahkan : - Interferensi maksimum - Interferensi minimum - Sinar terlihat - Sinar menghilang - Syarat: - Syarat: 2nd cos r = (m+ ½)  2nd cos r = m 

Difraksi Celah Tunggal layar

P y

D



terang pusat

Jika sinar monokromatik melewatil celah tunggal, maka akan mengalami pelenturan (difraksi), yaitu menjadi sumber yang banyak dan dapat membentuk interferensi pada layar.


Kisi Difraksi Kisi difraksi disebut juga dengan celah majemuk, yaitu suatu celah yang jumlahnya banyak. Jika seberkas sinar melalui kisi ini, maka akan terjdi difraksi dan dapat ditangkap pada layar. Beberapa hal penting: - Pada kisi difraksi pola yang terjadi lebih terang/tajam - Kisi memiliki besaran N = banyaknya

29

Saling menguatkan : - Interferensi maksimum - Terjadi pola terang - Syarat: D sin  = (m + ½ )

celah tiap satuan panjang  d = 1

Saling melemahkan : - Interferensi minimum - Terjadi pola gelap - Syarat: D sin  = m

N

PAKET SOAL LATIHAN

OPTIK GEOMETRIS 1.

2.

3.

4.

30

Cahaya terpolarisasi acak dikenakan pada polarisator bersumbu transmisi vertikal. Cahaya yang keluar dari polarisator dilewatkan pada analisator dengan arah sumbu transmisi 60o terhadap sumbu transmisi polarisator. Perbandingan intensitas cahaya yang keluar dari analisator terhadap intensitas cahaya yang masuk polarisator adalah…. SNMPTN 2008 (A) 100% (D) 12,55 (B) 50% (E) 6,25% (C) 25% Mikroskop dengan pembesaran total 750× menggunakan lensa obyektif dengan panjang fokus 0,40 cm. Diketahui panjang tabung (=jarak antarlensa) 20 cm, bayangan akhir berada pada posisi tak terhingga dan mata diasumsikan normal dengan jarak titik dekat 25 cm. Panjang fokus okuler adalah mendekati….(B) SNMPTN 2008 (A) 1,0 cm (D) 0,50 cm (B) 1,5 cm (E) 0,25 cm (C) 0,75 cm Andaikanlah bahwa indeks bias udara besarnya 1, indeks bias air sama dengan 4/3, dan indeks bias bahan suatu lensa tipis adalah 3/2. Jika lensa tipis tersebut di udara kekuatannya sama dengan 5 dioptri, lalu dimasukkan ke dalam air, maka kekuatan lensa di dalam air menjadi…. (A) 40/9 dioptri (D) 4/5 dioptri (B) 5/2 dioptri (E) 4/3 dioptri (C) 5/4 dioptri SNMPTN 2008 Dua cermin datar dipasang berhadapan dengan membentuk sudut a satu sama lain, kemudian sudut tersebut diperkeci 20o dan ternyata jumlah bayangan bertambah 3. nilai sudit a adalah ... (D) (D) 15o (D) 60o (E) 30o (E) 75o o (F) 45 SBMPTN 2015

5.

Sebuah benda diletakkan 15 cm di depan sebuah cermin cekung berjari-jari 20 cm. Jarak dan sifat bayangannya adalah .... SNMPTN 2012 (A) 25 cm, tegak (D) 30 cm, terbalik (B) 28 cm, terbalik (E) 40 cm, tegak (C) 30 cm, tegak

6.

Seorang peneliti sedang memeriksa daun dengan menggunakan lensa cembung yang berjarak fokus 25/3 cm sebagai kaca pembesar. Manakah pernyataan yang benar? SBMPTN 2013 (1) Perbesaran sudut sama dengan 4 bila bayangan akhir benda berada sejauh 25 cm. (2) Perbesaran sudut sama dengan 3 bila bayangan akhir benda berada di tak hingga. (3) Kekuatan lensa cembung adalah 12 dioptri. (4) Jarak bayangan nyata adalah di 25/3 cm jika jarak benda adalah 50/3 cm.

7.

Sebuah benda diletakkan tempat di tengah antara titik fokus dan permukaan cermin cekung. Bayangan yang terbentuk adalah… (1) Diperbesar dua kali (2) Tegak (3) Mempunyai jarak bayangan sama dengan jarak fokus (4) Maya SNMPTN 2011

8.

Dalam percobaan pembentukan bayangan oleh lensa, disediakan dua lensa, sebuah lensa cembung dengan titik fokus +10 cm, dan sebuah lensa cekung dengan titik fokus –20 cm. Jika diinginkan terbentuk sebuah bayangan maya yang diperbesar, maka yang harus dilakukan adalah ..... (A) meletakkan benda 15 cm di depan lensa cekung (B) meletakkan benda 15 cm di depan lensa cembung (C) meletakkan benda 25 cm di depan lensa cembung (D) meletakkan benda 5 cm di depan lensa cembung (E) meletakkan benda 25 cm di depan lensa cekung. SNMPTN 2009


9.

Sebuah benda diletakkan 15 cm di depan sebuah cermin cembung berjari-jari 20 cm. jarak dan sifat bayangannya adalah ….(C) SBMPTN 2014 (A) 15 cm, tegak (D) 16 cm, terbalik (B) 10 cm, tegak (E) 8 cm, terbalik (C) 6 cm, tegak

10. Sebuah benda terletak pada sumbu utama sebuah cermin cekung berjari-jari 16 cm. bayangan nyata terbentuk dengan perbesaran 2 kali. Jika benda digeser sejauh 8 cm menjauhi cermin, perbesarannya menjadi…. SBMPTN 2014 (A) 4 kali (D) 2/3 kali (B) 3/2 kali (E) ¼ kali (C) 1 kali 11. Deskripsi bayangan sebuah benda yang terletak 20 cm dari sebuah cermin sferis cembung berjari-jari 60 cm adalah…. SNMPTN 2010 (A) maya, tegak, 60 cm di depan cermin diperbesar 3 kali (B) maya, tegak, 60 cm di belakang cermin, diperbesar 3 kali (C) maya, tegak, 12 cm di belakang cermin, diperbesar 3/5 kali (D) maya, tegak, 12 cm di depan cermin diperkecil 3 kali (E) maya, tegak, 60 cm di belakang cermin diperbesar 1/3 kali 12. Sebuah benda diletakkan 15 cm di depan sebuah cermin cekung berjari-jari 20 cm. Jarak dan sifat bayangannya adalah .... SNMPTN 2012 (A) 25 cm, tegak (D) 30 cm, terbalik (B) 28 cm, terbalik (E) 40 cm, tegak (C) 30 cm, tegak 13. Terdapat dua lensa plan konvek sejenis. Bila sebuah benda diletakkan 20 cm di kiri salah satu lensa plan konvek tersebut, maka terbentuk bayangan 40 cm di kanan lensa plan konvek tersebut (lihat gambar). SBMPTN 2014

20 cm Kemudian kedua lensa plan konvek disusun bersentuhan sehingga membentuk lensa bikonvek. Jika benda berada 20 cm di kiri lensa bikonvek tersebut, letak bayangan yang terbentuk adalah …. (A) 6,7 cm di kanan lensa. (B) 10 cm di kanan lensa. (C) 20 cm di kanan lensa. (D) 80 cm di kanan lensa. (E) 80 cm di kiri lensa.


ALAT-ALAT OPTIK 14. Seorang siswa ingin mengamati mikroorganisme menggunakan mikroskop dengan jarak fokus lensa okuler 5 cm dan jarak fokus lensa obyektif 2 cm. Agar diperoleh bayangan optimum (pengamatan dengan akomodasi maksimum) maka preparat diletakkan pada jarak 2,2 cm di bawah lensa obyektif. Berapa perbesaran mikroskop tersebut? (A) 24 kali (D) 54 kali (B) 30 kali (E) 60 kali (C) 40 kali SBMPTN 2014 15. Sebuah teropong bintang dipakai untuk mengambil bintang dengan pembesar 8 kali untuk mata tidak berakomodasi. Jika jarak lensa objektif dengan lensa okuler sama dengan 45 cm, tentukan jarak lensa okuler… SIMAK UI 2009 (A) 2 cm (D) 5 cm (B) 3 cm (E) 6 cm (C) 4 cm 16. Sebuah mikroskop terdiri dari lensa obyektif (f1 = 0,5 cm) dan lensa okuler (f2 = 2 cm). Jarak antara kedua lensa 22 cm. Jika jarak baca normal pengamat 15 cm dan ia mengamati benda menggunakan mikroskop dengan mata tanpa berakomodasi, maka perbesaran alat adalah …. (A) 20 kali SIMAK UI 2011 (B) 40 kali (C) 102 kali (D) 294 kali (E) Tidak bisa ditemukan 17. Pada mikroskop benda yang hendak diamati harus diletakan di antara titik focus dan pusat lensa okuler. SIMAK UI 2012 SEBAB Lensa okuler mikroskop berfungsi sebagai lup. 18. Jarak titik api lensa obyektif dan lensa okuler sebuah mikroskop berturut-turut adalah 1,8 cm dan 6 cm. Pada pengamatan mikro organisme, mikroskop digunakan oleh mata normal dengan titik dekat 24 cm tanpa berakomodasi. jika jarak antara lensa obyektif dan lensa okuler 24 cm, maka perbesaran mikroskop tersebut adalah (A) 10 (D) 24 (B) 12 (E) 36 (C) 16 19. Seorang yang berpenglihatan dekat tidak dapat melihat dengan jelas benda yang berjarak lebih jauh dari 60 cm dari matanya. Maka kuat lensa kacamata yang dibutuhkan agar ia dapat melihat dengan jelas adalah ... (B) SNMPTN 2010

31

(A) – 1 3/2 dioptri (B) -1 2/3 dioptri (C) + 2 2/3 dioptri

(D) +3/2 dioptri (E) -2/3 dioptri

OPTIK FISIS 34. Cahaya terpolarisasi acak dikenakan pada polarisator bersumbu transmisi vertikal. Cahaya yang keluar dari polarisator dilewatkan pada analisator dengan arah sumbu transmisi 60o terhadap sumbu transmisi polarisator. Perbandingan intensitas cahaya yang keluar dari analisator terhadap intensitas cahaya yang masuk polarisator adalah…. SNMPTN 2008 (A) 100% (D) 12,55 (B) 50% (E) 6,25% (C) 25% 20. Cahaya kuning dengan panjang gelombang 600 nm dilewatkan pada sebuah kisi sehingga tampak gejala difraksi. Pernyataan yang tepat tentang sudut difraksi orde pertamanya adalah.... (1) sin θ = 0,24, jika digunakan celah 400/mm (2) sin θ = 0,30, jika digunakan celah 500/mm (3) sin θ = 0,48, jika digunakan celah 800/mm (4) sin θ = 0,60, jika digunakan celah 1000/mm SBMPTN 2013 21. Pada percobaan Young, seberkas cahaya ditembakkan dari sebuah sumber yang jaraknya 1,0 m dari celah-ganda yang terpisah sejauh 0,025 mm sehingga menghasilkan frinji (cincin) terang orde ke-2 berjari-jari 5,00 cm dari pusat terang. Mana sajakah kalimat yang benar terkait fenomena di atas? SBMPTN 2013 (1) Panjang gelombang cahaya yang ditembakkan adalah 625 nm. (2) Frinji terang orde ke-3 berjari-jari 6,25 cm dari pusat. (3) Jarak pisah frinji terang pertama dan kedua adalah 2,50 cm. (4) Jika jarak pisah celah-ganda adalah 0,010 mm, maka frinji-frinji akan tampak bertumpuk. 22. Peristiwa dispersi terjadi saat .... SBMPTN 2014 (A) cahaya polikromatik mengalami pembiasan oleh prisma. (B) cahaya mengalami pemantulan ketika memasuki air. (C) cahaya polikromatik mengalami polarisasi. (D) cahaya monokromatik mengalami pembelokan oleh kisi. (E) cahaya bikromatik mengalami interfensi konstruktif.

32

23. Seberkas cahaya jatuh tegak lurus pada kisi yang terdiri dari 2000 garis tiap cm. Sudut bias ke 3 adalah 37°. Tentukan panjang gelombang cahaya digunakan …(dalam nm) SIMAK UI 2010 (A) 1 (D) 200 (B) 10 (E) 1000 (C) 100 24. Cahaya koheren datang pada dua celah sempit S1 dan S2. Jika pola gelap terjadi di titik P pada layar, maka beda fase gelombang cahaya yang sampai di titik P dari S1 dan S2 adalah SNMPTN 2008 (A) 2, 4, 6, ….. (B) , 3, 5, ….. (C) , 2, 3, ….. 5

9

(D)

1  2

(E)

5 3 1    2 ,2 ,2





, 2 , 2 , ..... ,....

25. Sebuah objek diletakkan 1,6 cm dari lensa objektif sebuah mikroskop. Jika jarak titik fokus lensa objektif 1,4 cm, jarak titik fokus lensa okuler 2 cm, dan pengamatan dilakukan oleh siswa dengan titik dekat mata 20 cm tanpa berakomodasi, maka pembesaran total bayangan adalah.... (A) 66 kali (D) 80 kali (B) 70 kali (E) 96 kali (C) 77 kali SBMPTN 2014 26. Dua cermin cekung identik terpisah 60 cm saling berhadapan. Sebuah benda diletakan tepat di titik jari-jari kelengkungan cermin pertama. Jika bayangan akhir tepat di jari-jari kelengkungan cermin kedua, (1) Sifat bayangan akhirnya adalah tegak dan sama besar (2) Jarak titik fokus tiap cermin adalah 15 cm (3) Letak bayangan akhir tepat ditengah-tengah kedua cermin (4) Perbesaran tiap cermin adalah sama, yaitu 1 kali, 27. Sebuah lensa bikonveks masing-masing berjarijari kelengkungan 10 cm terbuat dari kaca yang memiliki indeks bias 1,5. Sebuah titik cahaya diletakan 20 cm di depan lensa dan 50 cm dibelakang lensa dipasang cermin datar menghadap lensa, bayangan akhir titik cahaya berjarak..... (A) 10 cm didepan lensa (B) 10 cm dibelakang lensa (C) 20 cm didepan lensa (D) 20 cm dibelakang lensa (E) 30 cm dibelakang lensa


5

LISTRIK & MAGNET

Ringkasan Materi A. Listrik Statis 1. Gaya dan Medan Gaya Listrik Gaya Coulomb Medan listrik

F k 2.

qQ r2

Ek

Q r2

V k

Ep  k

2. 3.

A

Q A o

Diketahui beda potensialnya:

Energi potensial listrik

Q r

Keping Sejajar 1. Kuat medan listrik yang terjadi: Diketahui muatannya: E 

3.

Potensial listrik

B

-

E

V d

qQ r

+

V

Gaya yang dialami elektron F = q E Berlaku hukum kekekalan energi Untuk VA = 0 berlaku: EPA = EKB  qV = ½ m vB2

Kapasitor a. Muatan yang disimpan C = kapasitas kapasitor Q=CV 2 b. Energi yang disimpan : W = ½ CV c. Rangkaian Kapasitor 1. Kapasitor seri - Muatan yang tersimpan sama Qs = Q1 = Q2 = Q3 = ... = Qs = Cs Vs Tegangan berbanding terbalik dengan kapasitornya V

1 C

C1

C2

C3

1 1 1 .. .    CS C1 C2

Vab = V1 + V2 + V2

2.

Kapasitor pararel - Tegangan ujung-ujung C sama V1 = V2 = V3 = Vab - Muatan yang disimpan sebanding dengan kapasitornya

2.

Hambatan penghantar

:

:

C2

a

QC Q1 = Q2 = Q3 = Qtot Cp = C1 + C2 + C3 B. Listrik Dinamis 1. Kuat arus Listrik

C1

b

C3

I=

 Q = n. e t

t

R = 

A -

rangkaian seri : Rs = R1 + R2 + R3 + ...


33

-

rangkaian paralel

: 1  1  1  1  ... Rp

-

R1

R2

R1

R3

G

jembatan Wheatstone : saat IG = 0 berlaku: R1 . R3 = R2 . R4

3.

Hukum ohm

: V  R. I

4.

Hukum I kirchoff

: Imasuk = Ikeluar

5.

Hukum II Kirchoff

:

R3

R4 E

daya: P  V . I

R2

energi:

W  V .I .T

 E   iR  0

C. Elektromagnet 1. Induksi magnetik Weber/m2 (tesla) B = d dA 2.

Induksi magnetik di dekat kawat lurus berarus

Induksi magnetik oleh kawat melingkar berarus di pusat lingkaran: di sumbu lingkaran: B=

4.

6.

0 i 2a

B=

 0 i a sin  2r2

Induksi magnetik oleh solenoida berarus di tengah: di ujung: B=

5.

a

0 i 2 . a

B=

3.

P

0 i N 

B=

0 i N 2

Induksi magnetik oleh toroida berarus Induksi magnetik di titik P : B=

0 i N 2 a

Gaya Lorenz terhadap kawat berarus F = B i  sin 

7.

Gaya Lorentz pada muatan

F

F = B q v sin 

 v

8.

Interaksi gaya pada kawat sejajar berarus F=

 0 i1 i 2 . 2 a

I1

I2 F1

F2

I1 dan I2 searah

34

I1 F1

I2 F2

I1 dan I2 berlawanan


9.

  = – N t

GGL induksi pada kumapran melingkupi fluks berubah :

 = – B  v sin 

10. GGL pada penghantar memotong fluks

:

11. GGL pada generator

:  = N B A  sin  t

12. GGL induksi diri pada kumparan berarus

:

 = – L t

13. Induktansi diri induktor

:

L=

i

Induksi yang tersimpan pada induktor

Vp

14. Transformator :

Vs



Np

Efisiensi

 N2 A 

:

W = ½ L i2

:

=

Ns

Ps 100% Pp

D. Arus AC 1. Hubungan tegangan, arus dan daya V = Vm sin t I = Vm i = im sin (t + ) Z Vef =

Vm

ief =

Daya :

Reaktansi Ada tiga komponen yang akan menimbulkan hmbatan saat dialiri arus bolak-balik, yaitu resistor R, induktor L, dan kapasitor C. Hambatan yang timbul dinamakan reaktansi. Resitor (R) Induktor (L) Kapasitor (C) Rangkaian R– L– C seri Impedansi reaktansi induktif 1 hambatan = R 2 reaktansi kapasitif : X = C  C Z  R  (X L  X C )2 XL =  . L

i

i  VR

i

V XL

V I



i  VZ

V XC

XL >XC : arus tertinggal XL<XC :arus mendahului

I

V



tegangan sefase dengan arusnya =0 3.

P = Vef . ief . cos 

2

2 2.

im

tan  

I

tegangan mendahului arus sebesar 900 ; = 900

V

XL  XC R

tegangan mendahului arus sebesar 900 ;  = - 900

Resonansi Syarat:

XL = X C

frekuensi resonansi:

f=

1 2 LC

Z = R (minimum)


35

PAKET SOAL LATIHAN

1.

Dua buah muatan positif Q1 dan Q2 terpisah pada suatu jarak tetap. Muatan Q3 diletakkan sedemikian rupa sehingga gaya total pada masing – masing muatan adalah nol. Agar kondisi ini terpenuhi maka besar muatan Q3 adalah …

(A) 𝑄3 = (B) 𝑄3 = (C) 𝑄3 = (D) 𝑄3 = (E) 𝑄3 = 2.

3.

4.

36

𝑄1 𝑄2 𝑄1 + 𝑄2 𝑄1 𝑄2 𝑄1 − 𝑄2 𝑄1 +𝑄2 𝑄1 + 𝑄2 𝑄1 −𝑄2 𝑄1 + 𝑄2

horizontal. Jarak terjauh lintasan partikel tersebut adalah …

(A) 𝑋 = (B) 𝑋 =

𝑣 2 𝑠𝑖𝑛 2𝜃 𝑔 𝑣 2 𝑡𝑎𝑛 2𝜃 𝑔 𝑣2

2

(C) 𝑋 = 𝑚 𝑔 2 𝐸𝑄 − 𝑚2 𝑔2 + 𝐸 2 𝑄2

2

(D) 𝑋 = (E) 𝑋 =

2

𝑣2 𝑔 𝑣2 𝑔

𝑠𝑖𝑛2𝜃 + 𝑠𝑖𝑛2𝜃 +

𝐸𝑄 𝑚𝑔 𝐸𝑄 𝑚𝑔

1 − 𝑐𝑜𝑠2𝜃 1 − 𝑡𝑎𝑛2𝜃

2

𝑄1 2 + 𝑄2 2 2 𝑄1 − 𝑄2

Dua kawat lurus sama panjang masing-masing dialiri arus listrik sebesar I yang sama besar. Keduanya terpisah pada jarak d. Besar induksi magnetik diukur pada salah satu titik diantara kedua kawat pada jarak x dari kawat pertama dan pada jarak y dari kawat kedua. Medan magnetik apabila kedua arus searah adalah B1 sedangkan medan magnetik apabila kedua arus saling berlawanan adalah B2. Apabila x < y manakah dari pernyataan berikut yang benar : (1) B1 dan B2 keduanya akan bernilai positif (2) B1 akan bernilai negatif sedangkan B2 akan bernilai positif (3) B1 bernilai lebih kecil daripada B2 (4) B1 bernilai lebih besar daripada B2 Seberkas elektron mula - mula diam kemudian bergerak mendatar dengan kecepatan 1,0 x 107 m/s melewati dua pelat mendatar dengan jarak pisah 1,0 cm dan memiliki beda potensial V sebesar 100 volt. Tentukan simpangan (defleksi) berkas elektron ketika berkas telah menempuh jarak mendatar 2,0 diantara pelat ! (q = 1,6 x 10-19 ; m = 9,1 x 10-31 kg ) (A) 3,5 x 10-3 m (B) 5,0 x 10-3 m (C) 7,0 x 10-3 m (D) 7,5 x 10-3 m (E) 9,0 x 10-3 m Sebuah partikel dengan massa m dan muatan Q mengalami dua macam medan Homogen yaitu medan gravitasi g dalam arah sumbu y negative dan medan listrik E dalam arah sumbu x positif. Partikel itu ditembakkan dengan kecepatan v pada bidang vertikal dan membentuk sudut 𝜃 terhadap

5.

Jika sebuah konduktor berongga dimuati (misalnya muatan positif) maka distribusi muatan tersebut akan mengikuti sifat interaksi muatan listrik. Distribusi muatan pada konduktor bola berongga akan menyebar dan berda di tempat yang terjauh dari pusat bola, sedangkan di dalam bola tidak terdapat muatan listrik. Sebab Medan listrik didalam sebuah bola berongga akan bernilai sama dengan nol.

6.

Segitiga ABC sama sisi memiliki panjang sisi 10 cm. dua kawat lurus sejajar masing – masing dialiri arus listrik melalui A (arah arus masuk bidang kertas) dan B (arah arus keluar bidang kertas) yang sama besar 20A. Berapakah besar induksi magnetik di titik C ? (A) 2 x 10-5 T (B) 4 x 10-5 T (C) 8 x 10-5 T (D) 16 x 10-5 T (E) 32 x 10-5 T

7.

Pada sistem kapasitor keping sejajar, apabila pada kedua keping disisipkan bahan penyekat (dielektrik) maka potensialnya akan lebih besar bila dibandingkan dengan beda potensial dalam ruang hampa Sebab Apabila pada kedua keping disisipkan bahan penyekat (delektrik) maka muatan kapasitor akan bertambah bila dibandingkan muatan dalam kapasitor pada ruang hampa.

8.

Dua kawat lurus panjang sejajar masing – masing dialiri arus sama besar 24 A dan terpisah 5 cm satu sama lain. Berapakah besar induksi magnetik pada salah satu titik diantara kedua kawat yang berjarak 2 cm dari kawat pertama dan 3 cm dari kawat


kedua jika arah arus dalam kawat berlawanan ? (A) 2 x 10-4 T (B) 4 x 10-4 T (C) 8 x 10-4 T (D) 16 x 10-4 T (E) 32 x 10-4 T 9.

saling

Dua kawat panjang sejajar yaitu kawat P dan kawat Q diletakkan terpisah sejauh 0,15 m di udara. Keduanya dialiri arus listrik searah pada arah yang sama. Kawat P membawa arus sebesar 8A sedangkan kawat Q membawa arus 4A. Pada jarak berapakah terhitung dari kawat P resultan induksi magnetik diantara kedua kawat tersebut akan bernilai nol ? (A) 0,05 m (B) 0,10 m (C) 0,07 m (D) 0,08 m (E) 0,3 m

10. Seberkas elektron bergerak mendatar dengan kecepatan 1,0 x 107 m/s melewati dua pelat mendatar dengan jarak pisah 1,0 cm dan memiliki beda potensial V. Tentukan nilai V yang diperlukan agar tidak terjadi simpangan yang disebabkan oleh medan magnetik dengan induksi magnetik sebesar 5,0 x 10 -4 T yang berarah mendatar dan tegak lurus terhadap berkas ! A. 50 volt B. 25 volt C. 100 volt D. 125 volt E. 5 volt 11. Potensial listrik suatu titik yang berjarak r dari muatan Q adalah 600 V. Intensitas medan listrik di titik tersebut adalah 400 N/C. Maka besar muatan Q bila k = 9 × 109 Nm2/C2 adalah ... SNMPTN 2010 (F) 1,5 × 10-7 C (D) 0,67 × 10-7 C -7 (G) 1,0 × 10 C (E) 9,0 × 10-7 C -7 (H) 2,5 × 10 C 12. Sebuah dipol listrik tampak seperti gambar di bawah ini.

Jika diketahui q = 1 C, L = 6 cm dan 𝑥0 = 4 cm, maka besar dan arah dari medan listrik di titik A (𝑘 = 9 × 109 Nm2 C −2 ) adalah ... (A) 8,64 × 108 N/C dan arahnya ke atas (B) 562 × 1011 N/C 562 x 1011 N/c dan arahnya menajuhi muatan +q (C) 4,32 × 1012 N/C dan arahnya ke bawah (D) 1,84 × 1010 N/C dan arahnya ke bawah (E) 2,86 × 1014 N/C dan arahnya menuju muatan –q 13. Jika dalam suatu medium gaya yang bekerja pada dua buah muatan masing-masing sebesar 10 µC dan 4 µC, yang terpisah sejauh 10 cm dan 12 N, maka konstanta permitivitas relatif medium tersebut adalah... SNMPTN 2010 (A) 1 (D) 4 (B) 2 (E) 5 (C) 3 14. Empat buah muatan masing-masing 𝑞1 = −2 𝜇𝐶, 𝑞2 = 1 𝜇𝐶, 𝑞3 = −1 𝜇𝐶 dan 𝑞4 = 1 𝜇𝐶 terletak di sudut-sudut suatu bujur sangkar bersisi 0,2 m. Bila diketahui 𝜀0 adalah permitivitas vakum, maka potensial Iistrik di titik tengah bujur sangkar tersebut adalah ....(B) SNMPTN 2010 (A)

5 2 4π ε 0

μV

5 2 (B) −4π μV ε0

(C)

25 2 4π ε 0

(D) −4π10ε 0 μV (E) 0 V

μV

15. Dua buah muatan titik masing-masing sebesar 10 μC dan 4 μC terpisah sejauh 10 cm. Kedua muatan tersebut berada di dalam medium yang memiliki konstanta permitivitas relatif sebesar 3. Berapakah besar gaya yang bekerja pada kedua muatan tersebut? (B (A) 10 N (D) 72 N (B) 12 N (E) 100 N (C) 36 N SNMPTN 2010 16. Jumlah muatan dari dua buah muatan qi dan q adalah −6 µC. Jika kedua muatan tersebut dipisahkan sejauh 3 m, maka masing-masing muatan akan merasakan gaya listrik sebesar 8 mN. Besar q1 dan q2 berturut-turut adalah.... (E) (A) −5 μC dan −1 μC (D) −8 μC dan 2 μC (B) −10 μC dan 4 μC (E) −4 μC dan −2 μC (C) −3 μC dan −3 μC SBMPTN 2013 17. Gaya Coulomb dan gaya gravitasi merupakan gaya konservatif. SNMPTN 2010 SEBAB Gaya Coulomb dan gaya gravitasi besarnya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak.


37

18. Jika sebuah bola pejal konduktor berjari-jari R diberi muatan Iistrik +Q, maka berikut ini pernyataan yang benar adalah…. SNMPTN 2010 (1) muatan terdistribusi secara merata di permukaan bola (2) medan listrik di dalam bola sama dengan nol (3) potensial listrik di dalam bola adalah tetap (4) muatan terdistribusi secara merata di dalam 19. Apabila beda potensial yang dipasang pada suatu kapasitor diperbesar menjadi tiga kali semula dan kapasitansi dipertahankan besarnya, maka yang terjadi adalah ... SNMPTN 2009 (1) jumlah muatan listrik dalam kapasitor menjadi tiga kali semula. (2) energi listrik yang tersimpan di dalam kapasitor menjadi sembilan kali semula. (3) medan lsitrik dalam kapasitor menjadi tiga kali semula. (4) energi listrik yang tersimpan di dalam kapasitor tersebut tetap. 20. Tiga kapasitor dan sumber tegangan tersusun seperti gambar di bawah ini. Maka pernyataan yang benar adalah ...(B) SNMPTN 2010

(1) Kapasitansi pengganti rangkaian kapasitor di atas adalah 58/9 µF (2) Muatan pada kapasitor C3 adalah 3,6 × 10-4C (3) Energi listrik yang tersimpan dalam kapasitor C2 adalah 4 × 10-2 (4) Beda potensial pada kutup-kutup kapasitor C1 dan C2 sama besar 21. Apabila beda potensial yang dipasang pada suatu kapasitor diperbesar menjadi tiga kali semula dan kapasitansi dipertahankan besarnya, maka yang terjadi adalah... SNMPTN 2009 (1) jumlah muatan listrik dalam kapasitor menjadi tiga kali semula. (2) energi listrik yang tersimpan di dalam kapasitor menjadi sembilan kali semula. (3) medan lsitrik dalam kapasitor menjadi tiga kali semula. (4) energi listrik yang tersimpan di dalam kapasitor tersebut tetap. 22. Tiga buah kapasitor dengan kapasitansi masingmasing 1mF, 2mF, dan 3mF dirangkai secara seri dan diberi tegangan 1 volt pada ujung-ujungnya. Pernyataan berikut ini yang benar adalah….(A SNMPTN 2012)

38

(1) Masing-masing kapasitor memiliki muatan listrik yang sama banyak (2) Kapasitor yang besar nya 1mF menyimpan energi listrik terbesar (3) Pada kapasitor 3mF bekerja tegangan terkecil (4) Ketiga kapasitor bersama-sama membentuk sebuah kapasitor ekivalen dengan muatan tersimpan sebesar 6\11 C 23. Dua buah lampu listrik A dan B disusun seri dan dipasang pada tegangan 220 V seperti pada gambar di bawah. Spesifikasi lampu A adalah 36W;220 V dan lampu B adalah 18 W;220 V. Pada susunan lampu tersebut berlaku…. SBMPTN 2014

(1) (2) (3) (4)

Tegangan pada kedua lampu sama Arus pada kedua lampu sama Daya pada kedua lampu sama Jumlah daya pada kedua lampu 12 W.

24. Empat bola lampu identik A, B, C, dan D disusun dalam rangkaian sseperti ditunjukkan oleh gambar berikut ini. Rangkaian dihubungkan dengan sumber 240 V dengan hambatan dalam nol. Lampu yang menyala paling terang adalah.....(C). SNMPTN 2012

(A) B (B) C (C) A

(D) D (E) A, B, C, dan D

25. Menurut hukum kirchoff jumlah arus yang memasuki suatu percabangan sama dengan jumlah arus yang meninggalkan percabangan. Berdasarkan hukum tersebut, kesimpulan berikut yang benar adalah..... SNMPTN 2009 (1) Muatan listrik adalah kekal (2) Arus listrik adalah besaran vektor (3) Arus listrik adalah besaran skalar (4) Besar arus listrik tergantung arah arus


26.

Metode ampere-voltmeter dipasang seperti gambar untuk mengetahui besar hambatan R. Maka besar nilai R adalah..... SBMPTN 2014 (A) 0,4 ohm (D) 5,5 ohm (B) 4,5 ohm (E) 6,0 ohm (C) 5,0 ohm 27. Sebuah rangkaian tertutup terdiri dari dua resistor dan dua baterei yang disusun seperti dalam gambar di bawah. Bila R1 = 8 , R2 = 10 , E1 = 6 V, dan E2 = 12 V, maka besarnya daya listrik yang terdisipasi di dalam resistor R2 adalah ..... SNMPTN 2009 (A) 0,60 W I b a (B) 0,87 W E1 (C) 1,1 W R1 R2 (D) 1,0 W d c (E) 0,20 W E2

28. Sebuah rangkaian listrik diperlihatkan pada gambar. Agar beda potensial antara titik A dan B 3,0 volt, maka beda tegangan X yang harus dipasang adalah … volt (C) SBMPTN 2015 (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 6 (E) 8

(B) 0,625 A karena ia menghubungkan lilitan 100 dengan sumber arus (C) 0,5 A karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus (D) 0,5 A karena ia menghubungkan lilitan 100 dengan sumber arus (E) 2,5 A karena ia menghubungkan lilitan 100 dengan sumber arus 31. Pada gambar rangkaian listrik berikut, A, B, C, D, dan E adalah lampu pijar identik. Jika lampu B dilepas, lampu yang menyala lebih terang adalah… SNMPTN 2011 (A) Lampu A dan C (B) Lampu A dan D (C) Lampu C dan D (D) Lampu C dan E (E) Lampu D dan E 32. Seorang siswa menginginkan arus listrik 1,6 A. Ia menghubungkan transformator yang efisiensinya 80% dan jumlah lilitannya 100 dan 200 dengan sumber arus 1A dari baterai. Ternyata ia tidak mendapatkan arus listrik yang diharapkan. Ia mendapati arus listrik …(B) SBMPTN 2015 (A) 2 A karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus (B) 1,6 A karena ia menghubungkan lilitan 100 dengan sumber arus (C) 0,5 A karena ia menghubungkan lilitan 100 dengan sumber arus (D) 0 A karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus (E) 2 A karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus 33. Lima buah resistor dihubungkan seperti pada gambar. SBMPTN 2013

29. Semakin tinggi temperatur tembaga yang digunakan untuk mengalirkan arus listrik, maka semakin tinggi resistivitasnya (B) SNMPTN 2011 SEBAB Tembaga memiliki resistivitas yang lebih kecil dibandingakan dengan nikelin 30. Seorang siswa menginginkan arus listrik AC 0,5 A. Ia menghubungkan transformator yang efisiensinya 80% dan jumlah lilitannya 100 dan 200 dengan sumber arus 1,25 A yang berasal dari baterai. Ternyata ia tidak mendapatkan arus listrik yang diharapkan. Ia mendapati arus listrik … (D) SBMPTN 2015

Hambatan efektif antara titik A dan titik B sebesar 10 Q. SEBAB Jika antara A dan B dipasang tegangan 10 V, arus total yang mengalir pada rangkaian adalah 1 A. 34. Diberikan rangkaian listrik arus searah (DC) seperti gambar di bawah ini. Beda potensial antara ujung-ujung resistor 40Ω adalah….

(A) 2,5 A karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus


39

magnet 2 tesla dengan frekuensi 50 Hz. Arus maksimum yang diinduksikan adalah.... (A) 0,314 A (D) 31,400 A (B) 3,140 A (E) 62,800 A (C) 6,280 A SBMPTN 2014

(A) 3,20 V (B) 2,80 V (C) 1,70 V

(D) 1,60 V (E) 0,85 V SBMPTN 2014

35. Timbulnya GGL Induksi pada sebuah simpal (loop) bergantung pada.... SBMPTN 2013 (1) Laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi simpal (2) Laju penampang simpal (3) Laju perubahan luas penampang simpal (4) Besar medan magnetik yang dilingkupi oleh simpal Pernyataan yang benar adalah.....(E) SBMPTN 2015 36. Sebuah kumparan dengan jumlah lilitan 200 berada dalam medan magnet dan mengalami perubahan fluks magnet dari 6 × 10-4Wb menjadi 1 × 10-4Wb dalam waktu 0,02 s, maka GGL induksi yang timbul antara ujung-ujung kumparan, besaranyaa adalah ... (B) SBMPTN 2015 (A) 3 V (D) 8 V (B) 5 V (E) 12 V (C) 6 V 37. Gambar di bawah ini menunjukkan sebuah konduktor RS sepanjang 2 m dialiri arus yang diletakkan secara tegak lurus medan magnet dengan rapat flux 0,5 T. Jika gaya yang dialami oleh konduktor adalah 1 N dengan arah masuk bidang kertas. maka besar dan arah arus pada konduktor adalah SNMPTN 2008

(A) (B) (C) (D) (E)

1 A dari R ke S 1 A dari S ke R 2 A dari R ke S 2 A dari S ke R 5 A dari R ke S

38. Kumparan rotor generator AC memiliki 100 lilitan dengan penampang lintang luasnya 0,05 m2 dan hambatan 100 ohm. Rotor diputar dalam medan

40

39. GGL induksi yang dihasilkan oleh sebuah kumparan dengan cara mengubah fluks magnet dinyatakan oleh persamaan Einduksi = d /dt. Bila  adalah fluks magnet dan t adalah waktu, satuan untuk fluks magnet dalam SI adalah ..... (E) (A) ms-1 A (D) kg ms2 A-1 -2 -1 (B) ms A (E) kg m2 s-2 A-1 2 -2 (C) kg m s A SNMPTN 2009 40. Sebuah kawat silindris yang mempunyai jari-jari 𝑟 dan panjang 𝑙 dialiri arus sebesar I. Jika baik 𝑟 maupun 𝑙 diperbesar dua kali dan arus yang mengalir dipertahankan tetap, pernyataan yang benar mengenai kawat tersebut adalah ... (A) resistansinya berkurang. (B) daya listrik yang diubah menjadi panas bertambah. (C) konduktivitas kawat berkurang. (D) beda potensial di ujung-ujung kawat bertambah. (E) resistansinya tetap. SNMPTN 2009 41. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 7 × 104 ms-1 sejajar dengan kawat berarus 10A pada jarak 1 cm. Gaya yang dialami elektron adalah…. SBMPTN 2013 −18 (A) 1,60 × 10 N menjauhi kawat. (B) 16,0 × 10−18 N mendekati kawat. (C) 2,24 × 10−18 N menjauhi kawat. (D) 2,24 × 10−18 N mendekati kawat. (E) 22,4 × 10−18 N mendekati kawat. 42. Gambar di bawah ini menunjukkan kawat yang dialiri arus 40 A. Dalam gambar tersebut, garis yang ditarik dari arah arus datang dengan arus keluar berpotongan pada titik pusat lingkaran secara saling tegak lurus. Bagian kawat yang melingkar berjari-jari 2 cm. Kuat medan listrik di titik P adalah..... SNMPTN 2008

(A) 0,30 mT (B) 0,94 mT (C) 1,24mT

(D) 3,14 mT (E) 5,20 mT


43. Perubahan medan magnet dengan laju konstan akan menginduksi medan listrik yang besarnya tetap. SNMPTN 2009 SEBAB Laju perubahan medan magnet yang konstan mengakibatkan laju perubahan fluks magnet 44. Sebuah loop segi empat berada di dekat sebuah kawat berarus. Manakah di antara kejadian yang diperlihatkan gambar-gambar berikut ini yang menyebabkan munculnya arus induksi pada loop dengan arah yang sesuai? SNMPTN 2013

(B) 4,2 V (C) 2,8 V

(E) 2,8 mV

48. Sebuah bola logam pejal yang mula-mula netral diberi muatan sebesar +Q. Pernyataan yang benar terkait dengan peristiwa tersebut adalah…. (A) energi listrik bola tidak berubah (B) timbul arus listrik di permukaan bola (C) muatan listrik tersebar merata di seluruh bagian bola (D) potensial listrik di dalam bola harus sama dengan nol (E) medan listrik di dalam bola harus sama dengan nol SNMPTN 2012 49. Perhatikan susunan kawat yang dialiri arus seperti yang terlihat pada gambar di berikut ini.

Jika arus yang dialirkan sama kuat, maka susunan kawat yang mempunyai medan magnet di titik pusat lingkaran sama dengan nol adalah.... (A) 1 dan 2 (D) 2 saja (B) 3 dan 4 (E) 3 saja (C) 1 saja SNMPTN 2012 45. Sebuah transformator diasumsikan efisiensinya 100%. Perbandingan lilitan antara kumparan sekunder dan kumparan primer adalah 1 : 20. Sebuah sumber tegangan arus bolak balik 240 V dihubungkan ke kumparan primer dan sebuah resistor 6  dihubungkan ke kumparan sekunder. Arus yang mengalir pada kumparan primer adalah (A) 0,1 A (D) 12 A (B) 0,2 A (E) 24 A (C) 2,0 A SNMPTN 2008 46. Timbulnya GGL induksi pada sebuah (loop) bergantung pada ...(E) SBMPTN 2013 (1) Laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi simpal (2) Luas penampang sempal (3) Laju perubahan luas penampang simpal (4) Besar medan magnetik yang dilingkupi oleh simpal 47. Sebuah kumparan mempunyai induktasi 700 mH. Besar GGL induksi yang dibangkitkan dalam kumparan itu jika ada perubahan arus listrik dari 200 mA menjadi 80mA waktu 0,02 sekon secara beraturan adalah… SNMPTN 2011 (A) 8,4 V (D) 4,2 mV


50. Ketika ke dalam sebuah solenoida yang dialiri listrik dimasukkan sebuah batang logam, maka energi magnetiknya bertambah. Manakah pernyataan berikut yang benar? SBMPTN 2013 (A) Energi magnetik berada dalam batang logam. (B) Permeabilitas batang logam lebih kecil daripada vakum. (C) Kuat medan magnet solenoida tetap. (D) Energi magnetik pada solenoida tidak bergantung pada jenis logam. (E) Energi magnetik pada solenoida bertambah karena batang logam mempengaruhi arus listrik. 51. Sebuah kumparan memiliki 200 lilitan berbentuk bujursangkar dengan sisi 18 cm. Suatu medan magnet seragam dibangkitkan dengan arus listrik dan diarahkan tegak lurus terhadap bidang kumparan. Jika medan magnet diubah secara linier dari 0 hingga 0,50 T dalam rentang waktu t = 0 hingga t = 0,8 s. SBMPTN 2013 (1) Luas penampang kumparan adalah 3,24 × 10−2 m2. (2) Fluks medan magnet 162 T m2 pada t = 0,8s. (3) GGL induksi yang terjadi adalah 4,1 V.

41

(4) Induktansi diri kumparan turun jika luas penampang dinaikkan. 52. Jika batang besi yang vertikal terhadap permukaan bumi digerakkan dari Timur ke Barat di daerah sekitar khatulistiwa, maka ujung atas batang akan memiliki potensial listrik lebih tinggi dibandingkan ujung bawah batang. SEBAB Jika suatu bahan konduktor bergerak dari Timur ke Barat di daerah khatulistiwa, elektron-elektron dalam bahan konduktor tersebut akan mendapatkan gaya Lorentz yang arahnya ke bawah. SNMPTN 2008 53. Sebuah muatan listrik -1 C bergerak dengan kecepatan 20 m/s ke kanan memasuki medan magnet 0,1 T yang arahnya masuk ke bidang gambar. Besar dan arah gaya magnet yang dialami muatan tersebut adalah.... SNMPTN 2012 (A) 2 N ke luar bidang gambar (B) 2 N ke bawah (C) 2 N ke atas (D) 0,2 N ke bawah (E) 0,2 N ke atas 54. Sebuah batang magnet dan sebuah kumparan disusun dalam satu sumbu (sumbu x) seperti gambar di bawah ini... SNMPTN 2012

56. Perhatikan gambar rangkaian RLC berikut. Besar impedansi pada rangkaian tersebut adalah …. 500 

(A) (B) (C) (D) (E)

1600  1500  1300  800  600 

8H

C

5F

V = 50 sin 100t

57. Suatu rangkaian seri RLC dihubungkan dengan 1 tegangan bolak-balik. Apabila induktansi 2H 25π

dan kapasitas kapasitor 25 F, maka resonansi rangkaian terjadi pada frekuensi.... (A) 0,5 kHz (C) 2,0 kHz (B) 1,0 kHz (D) 7,5 kHz (C) 2,5 kHz 58. Rangkaian R - L - C disusun seperti gambar di samping. Grafik gelombang sinus yang dihasilkan jika XL> XC adalah….

(A) .

(D)

(B) .

(E)

(C)

Jika kumparan tetap sedangkan batang magnet diputar dengan sumbu y, akan terjadi adalah..... (1) Tidak terjadi perubahan fluks magnet pada kumparan. (2) Timbul arus bolak balik pada kumparan. (3) Timbul arus searah pada kumparan (4) Kuat medan magnet yang dihasilkan batang tetap. 55. Rangkaian RLC seri dirangkai seperti pada gambar! Bila saklar S ditutup, beda potensial antara titik B dan D adalah … (A) 6 volt R=8 L=32mH C=800F A (B) 12 volt D B C (C) 48 volt (D) 72 volt (E) 96 volt -1 S

42

59. Jika terdapat suatu rangkaian arus bolak-balik dengan kapasitor di dalamnya, maka hubungan antara tegangan dan kuat arus dapat dilukiskan dalam grafik ….B V; i A. V; i v i

t

t i v

V; i

V; i

i

B.

t

v V; i

E.

v t i

i

C.

t v

 = 120V/125 rad.s


6

FISIKA MODERN

Ringkasan Materi

A. Gelombang Elektromagnetik Gelombang Elektromagnetik (GEM) adalah gelombang yang merambat tanpamemerlukan medium perantara. Sifat-sifat Gelombang Elektromagnetik 1. Dapat merambat dalam ruang hampa (tidakmemerlukan medium untuk merambat) 2. Tidak bermuatan listrik 3. Merupakan gelombang transversal, yaitu arahgetarnya tegak lurus dengan arah perambatannya 4. Memiliki sifat umum gelombang, seperti dapatmengalami polarisasi, pemantulan (refleksi),pembiasan (refraksi), interferensi, dan lenturan(difraksi) 5. Arah perambatannya tidak dibelokkan, baik padamedan listrik maupun medan magnet

Cepat rambat GEM : 𝑐 = 𝑓 Keterangan: 𝑐 = cepat rambat gelombang elektromagnetik = (3 x 10h m/s) = panjang gelombang elektromagnetik (m) 𝑓= frekuensi gelombang elektromagnetik (m) Spektrum Gelombang Elektromagnetik Urutan gelombang elektromagnetik: 𝑮𝑹𝑼𝑻𝑰 𝑹𝒂𝒅𝒂 𝑻𝒆𝒍𝒆𝑹

 𝒔𝒆𝒎𝒂𝒌𝒊𝒏 𝒃𝒆𝒔𝒂𝒓 (“Gamma, Rontgen, Ultraviolet, cahaya Tampak (u-nibi-hi-ku-ji-me), Inframerah, Radar, Televisi, Radio,”)

B. Radiasi Kalor  Radiasi kalor adalah pancaran energi gelombang elektromagnetik dari suatu sumber karena pengaruh suhu. e = emisivitas benda T = suhu benda (K) 𝑾 = 𝒆 𝝉 𝑻𝟒  = tetapan stefan Boltman = 5,672 x 10-8 watt m-2K-4 W = energi yang dipancarkan benda, dengan satuan watt m-2 Menurut penelitian Wien Apabila suhu benda makin besar, maka energi pancar maksimum menggeser ke arah panjang gelombang kecil (menggeser ke ungu) maks T = C

maks C

= panjang gelombang yang energi pancarnya berintensitas = tetapan Wien = 2,898 x 10-3 mK

Menurut Max Planck Radiasi pancar gelombang elektromagnetik berbentuk paket-paket energi diskrit yang disebut foton. Besar satu paket energi foton sebanding dengan frekuensi pancarnya. h = tetapan Planck =6,63 x 10-34 J.s E = hf f = frekuensi pancar (Hz) E = energi foton (J) C. Efek Fotolistrik Efek fotolistrik yaitu gejala terlepasnya elektron dari permukaan benda (logam) karena mendapat energi cahaya (foton) Energi kinetik elektron yang terlepas memenuhi: atau W = hf0, yaitu fungsi kerja Ek = E - W Ek = h(f – f0) f0 = frekuensi ambang


43

D. Efek Compton Efek Compton adalah perubahan yang terjadi pada elektromagnetik (contoh sinar X) setelah menumbuk elektron

foton

gelombang

Foton yang terhambur (setelah menumbuk elektron) mengalami perubahan: - energi foton berkurang - frekuensi foton lebih kecil - panjang gelombang foton lebih kecil Perubahan panjang gelombangnya memenuhi :

’ -  =

h (1  cos  ) m0 c

E. Hipotesa de Broglie Cahaya memiliki sifat sebagai partikel maka menurut de Broglie dapat berlaku sebaliknya: ”Partikel yang bergerak akan mempunyai sifat sebagai gelombang.” Panjang gelombang dari partikel yang bergerak, memiliki momentum :

 = h= h p mv

F. Relativitas Kecepatan Relatif VAB = kecepatan benda terhadap acuan diam VA = kecepatan acuan bergerak terhadap acuan diam VB = kecepatan benda terhadap acuan bergerak Besaran fisika yang berubah akibat Postulat Einstein 𝑚 Massa relativitas 𝑚= 𝛾 ∆𝑡𝑜 Waktu relativitas (mulur) ∆𝑡 = 𝛾 Kontraksi lorentz 𝐿 = 𝐿0 𝛾 𝑝𝑜 Momentum relativistik 𝑝= 𝛾 Energi Kinetik Relativistik 𝐸𝑘 = 𝐸 − 𝐸0 1 𝐸𝑘 = − 1 𝐸0 𝛾 𝐸0 = 𝑚0 𝑐 2

m0 = massa relativistik (kg) m = massa diam (kg) t0 = selang waktu menurut pengamat diam (s) Δt = selang waktu menurut pengamat bergerak (s) L0 = panjang benda menurut pengamat diam (m) L = panjang benda menurut pengamat bergerak (s) Ek = energi kinetik benda (J) E0 = energi diam (J) p0 = momentum awal (kg m/s) p• = momentum relativistik (kg m/s) c = kecepatan cahaya = 3 × 108 m/s 𝛾=

1 − 𝑣2 𝑐2

G. TEORI ATOM 1. Demokritus - Partikel terkecil yang tidak dapat dibagilagi dinamakan atom. 2. John Dalton - Atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi dan bersifat massif (pejal). - Atom-atom dari unsur sejenismempunyai sifat yang sama. - Atom suatu unsur tidak dapat berubah menjadi unsur lain. - Dua atom atau lebih dari unsur yang berlainan dapat membentuk suatu molekul. - Teori atom Dalton melandasi hokum kekekalan massa (Lavoiser). Kelemahan teori atom John Dalton: - Tidak menyinggung tentang kelistrikan. 3. J.J. Thomson - Atom bukanlah partikel yang tidak dapat dibagi lagi. - Model atom seperti roti kismis,berbentuk bola pejal dengan muatan positif dan muatan negatif tersebarmerata diseluruh bagian atom. - Atom adalah masif, karena partikelpartikelpembentuk atom tersebarmerata. - Jumlah muatan positif sama denganjumlah muatan negatif, sehingga atombersifat netral. - Massa elektron jauh lebih kecil darimassa atom. 4. Rutherford - Inti atom bermuatan positif, mengandunghampir seluruh massa atom. - Elektron bermuatan negatif selalumengelilingi inti seperti tata surya. - Sebagian besar atom merupakan ruangkosong.

44


- Jumlah muatan inti = jumlah muatanelektron yang mengelilinginya. - Gaya sentripetal elektron selamamengelilingi inti dibentuk oleh gaya tarikelektrostatis (gaya Coulomb). Kelemahan teori atom Rutherford: - Elektron yang mengelilingi inti akanterus memancarkan energi sehinggalintasannya berbentuk spiral dan suatusaat akan jatuh ke dalam inti. - Tidak dapat menjelaskan kestabilan atom - Tidak dapat menjelaskan spektrum garisatom hidrogen.

berupagelombang

elektromagnet

5. Bohr Pada dasarnya teori atom Bohr samadengan teori atom Rutherford denganditambah teori kuantum untukmenyempurnakan kelemahannya.Teori atom Bohr didasarkan pada duapostulat, yaitu: - Elektron-elektron yang mengelilingiinti mempunyai litasan tertentu yangdisebut lintasan stasioner dan tidakmemancarkan energi.Dalam gerakannya elektronmempunyai momentum angulersebesar:

- Dalam tiap lintasannya elektronmempunyai tingkat energi tertentu(makin dekat dengan inti tingkatenerginya makin kecil dan tingkatenergi paling kecil A = 1).Bila elektron pindah dari kulit luar kedalam maka akan memancarkan energiberupa foton. Sebaliknya bila pindahdari kulit dalam ke luar akan menyerapenergi.

E = Ebesar - Ekecil = hf Kelemahan teori atom Bohr : - Lintasan elektron tidak sesederhanaseperti yang dinyatakan Bohr - Teori atom Bohr belum dapatmenjelaskan hal-hal berikut: 1. Kejadian dalam ikatan kimia 2. Pengaruh medan magnet terhadapatom 3. Spektrum atom berelektron banyak H. Inti Atom dan Radioaktivitas Inti atom Defek massa Inti atom disusun proton dan neutron, massa penyusun ini selalu lebih besar dibanding massa inti. Kehilangan massa ini dinamakan defek massa m ∆𝑚 = 𝑧 ∙ 𝑚𝑝 + 𝐴 − 𝑍 𝑚𝑛 − 𝑚𝑖𝑛𝑡𝑖 Reaksi inti Reaksi inti adalah reaksi yang terjadi pada inti atom. 𝑍1 𝑋

𝐴1

+ 𝑍2 𝑋𝐴2 →

𝑍3 𝑋

𝐴3

+ 𝑍4 𝑋𝐴4

A1 + A2 = A3 + A4 Z1 + Z2 = Z3 + Z4 Radioaltivitas Isotop adalah inti atom yang memiliki nomor atom (Z) sama tetapi nomor massa (A) berbeda. Jika suatu isotop meluruh, maka jumlah pertikelnya akan berkurang dan memenuhi: 𝑁 = 𝑁0

1 2

𝑡

𝑇

N = sisa peluruhan: jumlah partikel, massa atau aktivitas N0 = mula-mula T = waktu paroh 0,693 = Tetapan peluruhan

𝑇


45

PAKET SOAL LATIHAN

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

RADIASI BENDA

1.

5.

Pernyataan berikut ini yang benar mengenai efek fotolistrik adalah…. SNMPTN 2010 (1) Dalam efek fotolistrik cahaya dipandang sebagai partikel (2) Efek fotolistrik dapat ditimbulkan oleh cahaya dengan berbagai panjang gelombang (3) Energi kinetik elektron tergantung pada frekuensi cahaya (4) Efek fotolistrik membuktikan bahwa partikel elektron mempunyai panjang gelombang de Broglie

6.

Jumlah foton per detik yang dihasilkan oleh suatu sumber laser yang berpanjang gelombang 6,926 nm dan berdaya keluaran 1mW mendekati ....foton (A) 300 × 109 C (D) 420 × 1013 C 10 (B) 350 × 10 C (E) 500 × 1013 C (C) 3,33 × 1010 C SBMPTN 2014

7.

Jika tembaga ditembaki elektron berenergi tinggi dalam orde puluhan ke-V, maka spektrum sinar-X yang terbentuk dapat mempunyai puncak tajam pada beberapa panjang gelombang tertentu yang menunjukkan karakteristik dari bahan tersebut. SEBAB Elektron berenergi puluhan ke-V jika ditumbukan pada suatu bahan dapat mengalami perlambatan yang besar sehingga akan muncul gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang dalam orde panjang gelombang sinar-X. SBMPTN 2014

8.

Sebuah elektron bergerak dari keadaan diam melewati beda potensial 100 V Panjang gelombang de Broglie dan elektron tersebut adalah.... (A) 0,123 nm (D) 123 nm (B) 1,23 nm (E) 1230 nm (C) 12,3 nm

9.

Cahaya dengan frekuensi tertentu dijatuhkan pada permukaan suatu logam sehingga fotoelektron dengan energi kinetik maksimum sebesar 1,6 × 10−19 Js dan fungsi kerja logam tersebut adalah 3,7 × 10−19 J, maka frekuensi cahaya yang jatuh pada logam tersebut adalah sekitar ... (E) SNMPTN 2012 (A) 0,8 × 1014 Hz (D) 6,0 × 1014 Hz (B) 2 × 1014 Hz (E) 8,0 × 1014 Hz (C) 4,0 × 1014 Hz

2.

3.

4.

46

Pernyataan yang salah terkait dengan cahaya biru, cahaya kuning, sinar-X dan gelombang radio adalah SNMPTN 2009 (A) gelombang radio mempunyai panjang gelombang terbesar (B) cahaya dengan energi terbesar adalah sinarX (C) gelombang radio adalah gelombang transversal (D) di ruang hampa, kecepatan sinar-X lebih besar daripada kecepatan gelombang radio (E) seperti halnya cahaya, gelombang radio juga dapat didefraksikan. Jika tembaga ditembaki elektron berenergi tinggi dalam orde puluhan ke-V, maka spektrum sinar-X yang terbentuk dapat mempunyai puncak tajam pada beberapa panjang gelombang tertentu yang menunjukkan karakteristik dari bahan tersebut. SEBAB Elektron berenergi puluhan ke-V jika ditumbukkan pada suatu bahan dapat mengalami perlambatan yang besar sehingga akan muncul gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang dalam orde panjang gelombang sinarX. SNMPTN 2008 Cahaya hijau mempunyai panjang gelombang lebih pendek daripada cahaya merah. Intensitas yang sama dari kedua cahaya itu ditembakkan pada dua logam identik sehingga mampu melepaskan sejumlah elektron dari permukaan logam tersebut. Pernyataan berikut yang benar adalah ...(C) SNMPTN 2012 (A) Sinar hijau melepaskan elektron dalam jumlah yang lebih besar (B) Sinar merah melepaskan elektron dalam jumlah yang lebih besar (C) Kedua sinar melepaskan elektron dalam jumlah yang sama (D) Sinar merah melepaskan elektron dengan kecepatan meksimum yang lebih besar (E) Kedua sinar melepaskan elekton dengan kecepatan maksimum yang sama Sinar gamma tidak berbelok jika dilewatkan pada medan listrik atau medan magnetik. SEBAB Sinar gamma adalah gelombang elektromagnetik.


10. Panjang gelombang sebuah elektron yang bergerak adalah . Bila elektron dipercepat dari keadaan diam oleh beda potensial V, momentum elektron adalah .... SNMPTN 2009

mv eV

(D)

p

eV h

p

eV c

(E)

p

h eV

p

eV

(A)

p

(B) (C)



11. Dari hukum pergeseran Wien untuk radiasi termal benda nitam dapatdisimpulkan bahwa.... (1) makin tinggi suhu suatu benda, benda tersebut akan cenderung berwarna merah (2) makin tinggi suhu suatu benda, frekuensi gelombang radiasi benda tersebut semakin tinggi (3) intensitas radiasi benda hitam tidak bergantung pada temperatur (4) makin rendah suhu suatu benda, benda tersebut akan cenderung berwarna merah 12. Untuk mendeteksi struktur sebuah inti yang beradius 10−15 m, seberkas elektron dari sebuah akselerator partikel ditembakkan pada sebuah target padat yang mengandung kerapatan inti yang tinggi. Jika panjang gelombang elektron sama dengan radius inti, maka akan terjadi efek difraksi dan ukuran inti dapat ditentukan. Dalam kasus ini besar momentum berkas elektron yang diperlukan adalah…. h = 6,63 × 10−34 Js SNMPTN 2010 (A) 6,6 × 10−19 kg ms −1 (B) 13,2 × 10−19 kg ms −1 (C) 0,33 × 10−19 kg ms −1 (D) 3,3 × 10−19 kg ms −1 (E) 33 × 10−19 kg ms −1 13. Cahaya hijau mempunyai panjang gelombang lebih pendek daripada cahaya merah. Intensitas yang sama dari kedua cahaya itu ditembakkan pada dua logam identik sehingga mampu melepaskan sejumlah elektron dari permukaan logam tersebut. Pernyataan berikut yang benar adalah… SNMPTN 2011 (A) Sinar hijau melepaskan elektron dalam jumlah yang lebih besar (B) Sinar merah melepaskan elektron dalam jumlah lebih besar (C) Kedua sinar melepaskan elektron dalam jumlah yang sama (D) Sinar merah melepaskan elektron dengan kecepatan maksimum yang lebih besar


(E) Kedua sinar melepaskan elektron dengan kecepatan maksimum yang sama 14. Permukaan sebuah lempeng logam natrium disinari dengan seberkas foton berenergi 4,43 eV. Jika fungsi kerja natrium a dalah 2,28 eV, maka energi kinetik maksimum elektron yang dihasilkannya adalah....(A) SNMPTN 2012 (A) 2,15 eV (D) 6,71 eV (B) 2,28 eV (E) 8;86eV (C) 4,56 eV 15. Sekelompok siswa sedang mempelajari gejala kuantisasi pada radiasi elektromagnetik. Manakah pernyataan yang benar? SBMPTN 2013 (A) Energi foton merupakan perkalian antara momentum dan kecepatan cahaya. (B) Radiasi elektromagnetik berperilaku hanya sebagai partikel. (C) Momentum foton memiliki besar yang dinyatakan sebagai Energi dikali konstanta Planck. (D) Energi satu foton berbanding lurus dengan panjang gelombang. (E) Panjang gelombang foton berbanding terbalik dengan konstanta Planck. 16. Jika energi total sebuah partikel bermassa m sama dengan dua kali energi diamnya, maka besar momentum relativistik partikel itu ialah …. (A) mc/2 (D) mc 3 mc (B) (E) 2 mc 2

(C) mc

SBMPTN 2014

17. Apabila cahaya ultraungu menyinari potassium, elektron akan terpancar dari permukaan logam tersebut. Dalam peristiwa ini: (1) Semua elektron yang terpancar mempunyai energi sama dengan energi partikel cahaya. (2) Energi partikel cahaya sebanding dengan frekuensi cahaya (3) Peristiwa di atas berlaku untuk semua warna cahaya (4) Energi kinetik maksimum elektron yang terpancar lebih kecil dari energi partikel cahaya. SBMPTN 2014 18. Permukaan logam tertentu mempunyai fungsi kerja W joule. Bila konstanta Planck h joule sekon, maka energi maksimum fotoelektron yang dihasilkan oleh cahaya berfrekuensi v Hz adalah….J SBMPTN 2014 (A) W + hv (D) hv / W (B) W/(hv) (E) hv - W (C) W - hv

47

19. Cahaya dapat menyebabkan efek fotolistrik atau efek Compton tetapi juga dapat mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, disperse, atau polarisasi. SBMPTN 2014 SEBAB Cahaya memiliki sifat dualism yaitu bersifat partikel pada peristiwa efek fotolistrik atau efek Compton, dan bersifat gelombang pada pada peristiwa pemantulan, pembiasan, dispersi, atau polarisasi. 20. Pada saat cahaya kuning dikenakan pada suatu logam diamati adanya fotoelektron yang lepas dari logam tersebut. Pada saat itu terjadi, selanjutnya intensitas cahaya kuning kemudian diperkecil hingga mendekati nol. Gejala yang diamati adalah…. SNMPTN 2008 (1) laju maksimum gerak fotoelektron yang lepas menjadi berkurang (2) fotoelektron menjadi tidak mampu lepas dari logam (3) tenaga kinetik maksimum fotoelektron yang lepas menjadi kecil (4) cacah fotoelekron menjadi berkurang

Laju cahaya sama menurut kedua pengamat (B) 24. Pengukuran waktu paruh dari zat radioaktif di laboratorium adalah 2 mikrosekon. Zat tersebut melesat dengan kelajuan 0,8c terhadap pengamat yang diam. Jarak yang ditempuh zat radioaktif menurut pengamat diam saat jumlahnya menjadi setengah semula adalah…. (A) 200 m (D) 600 m (B) 300 m (E) 800 m (C) 400 m STRUKTUR ATOM 25. Isotop polonium 210 P tidak mantap sehingga 84 o memancarkan partikel alfa dengan energi kinetik sebesar 5,3 MeV. Jika massa atom 210 P adalah 84 o 209,9829 u, massa partikel alfa adalah 4,0026 u dan massa 1 u setara dengan energi 931 MeV, maka massa atom 206 P yang terbentuk sebesar 82 b (A) 205,9845 u (B) 205,9812 u (C) 205,9779 u

SNMPTN 2012 (D) 205,9746 u (E) 205,9713 u

RELATIVITAS 21. Pengamat A berada di dalam sebuah gerbong kereta api dan pengamat B duduk di peron stasiun kereta api. Gerbong kereta api bergerak degan kelajuan v yang mendekati laju cahaya. Pengamat A dan B melihat sebuah lampu di dalam kereta menyala dan padam secara periodik. Periode nyala-padam lampu menurut kedua pengamat sama SEBAB Laju cahaya menurut kedua pengamat sama (D) 22. Periode suatu pendulum di muka bumi besarnya 3,0 detik. Bila pendulum tersebut diamati oleh seseorang yang bergerak relatif terhadap bumi dengan kecepatan 0,95 c (c = kecepatan cahaya), maka periode pendulum tersebut dalam detik mejadi SNMPTN 2008 (A) 0,5 (D) 15 (B) 1,5 (E) 300 (C) 9,6 23. Sebuah pesawat ruang angkasa bergerak menjauhi bumi dengan kelajuan v yang mendekati laku cahaya. Seorang pengamat A di dalam pesawat mengamati suatu benda bermassa m dan bergerak dengan laju konstan u terhadap pesawat. Pengamat B diam di bumi. Menurut B massa benda lebih besar darpada m. SEBAB

48

26. Sesudah dua jam, seperenam belas dari unsur mula-mula unsur radioaktif tetap tinggal, waktu paruh unsur radioaktif tersebut adalah ...(A) (A) 30 menit (D) 120 menit (B) 45 menit (E) 150 menit (C) 60 menit SBMPTN 2015 27. Sejumlah N0 inti radio aktif 𝑎𝑏 𝑋 yang waktu paronya T meluruh selama 2T dengan memancarkan partikel alfa menjadi inti 𝑑𝑐 𝑌 , maka…. SBMPTN 2014 (1) c = a-2 (2) d = b-4 (3) banyaknya inti 𝑑𝑐 𝑌 adalah 0,75 N0 (4) banyaknya inti 𝑎𝑏 𝑋 yang tersisa adalah 0,25 N0. 28. Reaksi fisi uranium sebagai berikut 236 141 92 n 225 92 U  92 U  56 U  36 Kr  x

x adalah ... (E) (A) n (B) α (C) β

SBMPTN 2015 (D) γ (E) 3n

29. Suatu zat radioaktif bergerak dengan laju 0,8𝑐 terhadap pengamat yang diam. Pengamat mencatat perubahan jumlah zat radioaktif menjadi setengahnya ketika jarak yang ditempuhnya adalah 800 m. Waktu paruh zat tersebut adalah ....(B)Q SBMPTN 2014


(A) 1 × 10−6 s (B) 2 × 10−6 s (C) 3 × 10−6 s

(D) 4 × 10−6 s (E) 5 × 10−6 s

30. Keberadaan tingkat energi di dalam atom dapat ditunjukkan secara langsung dengan mengamati bahwa …. SNMPTN 2008 (A) atom dapat memancarkan spektrum garis (B) fotoelektron hanya dapat dipancarkan dari permukaan logam ketika cahaya yang menyinari memiliki panjang gelombang kritis (C) partikel α dipantulkan balik dengan sudut besar oleh atom-atom di dalam zat padat (D) sinar-X terhambur bila mengenai padatan kristal (E) atom-atom di dalam zat padat mendifraksikan elektron seperti pada gejala difraksi sinar-X oleh kristal

33.

UM-UGM 2014 34. Jika energi elektron atom hydrogen pada tingkat dasar – 13,6 eV, maka energi yang diserap atom hidrogen agar elektronnya tereksitasi dari tingkat dasar ke lintasan kulit M adalah ….eV. (A) 6,82 (D) 10,20 (B) 8,53 (E) 12,09 (C) 9,07 SBMPTN 2014

31. Suatu eksperimen efek fotolistrik dilakukan untuk mengetahui hubungan antara frekuensi ambang fo , intensitas cahaya P, arus listrik I, dan energi kinetik maksimum fotoelektron Tmax . Grafik yang menggambarkan hubungan antara dua besaran di atas diperoleh dalam bentuk garis lurus seperti ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.

Yang benar untuk menyatakan X dan Y adalah ... SNMPTN 2009 (A) 𝑋 = 𝐼, 𝑌 = 𝑓𝑜 (B) 𝑋 = 𝑓, 𝑌 = 𝑇𝑚𝑎𝑥 (C) 𝑋 = 𝑃, 𝑌 = 𝐼 (D) 𝑋 = 𝑃, 𝑌 = 𝑇𝑚𝑎𝑥 (E) 𝑋 = 𝑓, 𝑌 = 𝑃 32. Sebuah partikel bergerak dengan energi kinetik 1

adalah

2

energi diamnya. Jika laju cahaya dalam

vakum adalah c dan energi diam dinyatakan E0 , maka momentum partikel tersebut adalah.... (A) (B) (C)

2 E0 c E0

2

2

c

(D)

3

(E)

3 E0 2 c

5 E0 2

c


E0 c

SBMPTN 2013

49

TENTANG PENULIS Wawan Hermanto, lahir di Banyuwangi pada 3 april 1991. Pendidikan sekolah dasar hingga menengah atas beliau selesaikan di kota kelahiranya. Sejak sekolah hingga kuliah beliau menyujai pelajaran Fisika dan matematika. Atas kecintaanya pada fisika dan matematika membuat Putra Tirta Arum (sebutan bagi Banyuwangi) ini berusaha untuk menulis buku buku yang berkaitan dengan Matematika dan Fisika. Kini karyanya dalam bentuk buku yang telah terselesaikan adalah UN Matematika SMP/MTS kelas IX, ILMU FISIKA untuk SMA/MA Kelas XI, dan siap menghadapi ujian masuk PTN (seri Kumpulan Soal Fisika). Pengalaman mengajarnya di awali di lembaga bimbingan belajar nonformal LBB DELTA, sejak tahun 2012 hingga 2014 dan di Lembimjar Neutron Yogyakarta sejak 2014 hingga sekarang.

[Type text]

Page 2

SIAP MENGHADAPI UJIAN MASUK PTN FAVORIT. Seri KUMPULAN SOAL FISIKA. Untuk Kalangan Sendiri. Wawan Hermanto

Recommend Documents