SOLUSI UJIAN AKHIR SEMESTER I FISIKA DASAR I

UJIAN AKHIR SEMESTER I

SOLUSI UJIAN AKHIR SEMESTER I FISIKA DASAR I

SOLUSI UJIAN AKHIR SEMESTER I FISIKA DASAR I

TAHUN 2003/2004

1. Diketahui :  2kg ;   20 N ; :  0,2 ; `  20 m a. Ditanyakan : Kecepatan paket bom tepat di bibir tebing

Jawab : Percepatan benda dapat dihitung dengan menggunakan hukum Newton   8 ;

  : ;

; ^{t,}_  8 m/s2

Karena percepatan benda konstan maka kecepatan benda setelah menempuh jarak sejauh 4 adalah

(^
^ 2;4

(  √2;4  v284  8 m/s b. Ditanyakan : Posisi serpihan bagian kedua

Jawab :
]2 8 m/s
]' 0 m/s `  `
]'  1 2⁄ 

  l^A_  l^_  2s Sehingga M? 
?  16 meter Jika M 120 meter didapatkan

M? ^_/M^_/M 16 ^_/120 ^_/M # M 192 meter c. Ditanyakan : Kecepatan
 Jawab :
'? ^_/
'^_/
' 0
' 23  6 m/s
2?^_/
2^_/
2  8
2 3 +8 ^_/6-  12 m/s 2. Diketahui : c  20 cm ;   20 cm

a. Ditanyakan : Nilai amplitudo dan periode

Jawab : Amplitudo/simpangan terjauh terjadi pada sisi terjauh roda dari piston yaitu pada c  20 cm, sehingga   20 cm

 ^‚_—  25 rad/s

b. Ditanyakan : Nilai maksimum kelajuan dan percepatan piston Jawab :
^&2_&(  sin  #
@2   5 m/s

; ^&I_&( cos  # ;@2   1,3 u 10 _m/s

3. Diketahui :   0,7 m2

a. Ditanyakan : Laju awal air yang keluar dari lubang

Jawab : Gunakan persamaan Bernoulli di permukaan di air dan di lubang j_@^_Í
_@ Í`<sub>@</sub> j<sub>Ž</sub><sup></sup><sub></sub>Í
<sub>Ž</sub> Í`Ž

Tekanan di permukaan air j@ j j?a9(]b dengan j?a9(]b / Tekanan di lubang adalah j_

@ 0 karena A pada permukaan air >> A pada lubang air j j?a9(]b Í`  j^_Í


^+Ïõ’

‡ÒA-Ò  2 +^_{_Ò} `-  12,3
 3,5 m/s

b. Ditanyakan : Debit keluaran

Jawab : Ì  
 mC
 5,3 u 10t _m/s

4. Diketahui : _? 10 g ;
_? 20 m/s ; _  100 g ; c  25 cm ; ¶ ^_™c

a. Ditanyakan : Kecepatan putar keping 

Dengan menggunakan hukum kekekalan momentum sudut, kita akan memperoleh Momentum sudut awal = momentum sudut akhir

_?
?c  S¶_? ¶_U  + ?c^_™c-    _?^_™c   ñ ^JI_J

+_J‡^ˆ_YÇ-eò  13,33 rad/s

b. Ditanyakan : Apakah seluruh energi mekanik dapat dipakai gerak rotasi sistem Jawab : Energi kinetik awal, \ia

\ia ^_ ?
?^ 2 J Energi kinetik akhir, \i

\i_@ ¶ ^_+ _?c^_™c- ^_+ _?^_™- c \i@ 3,33 u 10t _J

\ia \i@ 2  0,033  1,967 J

Sehingga pada peristiwa ini terdapat energi kinetik yang hilang sebesar 1,967 J. Dengan kata lain tidak sepenuhnya energi kinetik peluru dipakai untuk gerak rotasi sistem

5. Diketahui : Ë  10t _{m3 ;} 3  27 ;  1 kg ; j  10 _Pa

a. Ditanyakan : Jumlah partikel gas N2

Jawab : Dengan menggunakan persamaan gas ideal, akan diperoleh jË  6c3

6 ^¼Ô_e—  0,4 mol Jumlah partikel

V  0,4V_{_}  0,4 u 6,02 u 10/ 2,4 u 10 _{partikel gas}

b. Ditanyakan : Kalor yang diperlukan Jawab : Kenaikan suhu ∆3  100

Kalor yang diperlukan, ∆Ì pada tekanan tetap adalah ∆Ì  œ?∆3  œI 6c∆3

∆Ì  S

SOAL UJIAN AKHIR SEMESTER I FISIKA DASAR I

TAHUN 2004/2005

1. Sebuah benda memiliki kecepatan dalam arah sumbu-x yang diperlihatkan pada grafik
 berikut ini. Apabila mula-mula benda tersebut berada di titik M  4, hitunglah

a. Percepatan rata-ratanya dalam selang waktu   24 hingga 44 b. Besarnya perpindahan benda   04 hingga 44

2. Benda bermassa bergerak dengan laju awal
 pada saat jaraknya dengan konstanta pegas . Apabila tidak terdapat gesekan antara benda dengan lantai, tentukanlah besarnya energi yang diserap menjadi energi potensial pada pegas

3. Tiga buah partikel bermassa   4 kg,  8 kg, /  3 kg yang terletak di titik (-2,2) m, (4,1) m, (1,-3) m, mengalami gaya eksternal. Masing-masing gaya eksternal tersebut adalah   6Ĥ N ;   16F̂ N ; dan   14Ĥ N. Hitunglah

a. Koordinat pusat massanya b. Percepatan pusat massa

4. Benda berbentuk kubus pejal dengan panjang sisinya 10 cm terapung di air dengan 25% bagiannya muncul di permukaan. Apabila massa jenis air adalah 1 g/cm³, hitunglah massa benda tersebut 5. Sebuah benda (  1kg) diikatkan pada sebuah pegas (  100m _{N/m) berosilasi harmonik}

sederhana secara horizontal pada bidang datar yang licin. Diketahui pada saat   04 simpangannya 0,032 m dan bergerak ke arah sumbu-x negatif dengan kecepatan 0,24π m/s. Tentukanlah

a. Amplitudo dan tetapan fase osilasi dengan hukum kekekalan energi b. Fungsi osilasi (dalam fungsi cosinus)

6. Satu mol gas ideal bertekanan awal 1,01 u `00 _{Pa mengalami proses isotermik pada suhu 350 K}

sedemikian sehingga tekanannya naik menjadi 2,5 u 100 _Pa

a. Hitunglah volume awal dan akhir gas

b. Hitunglah usaha yang dilakukan terhadap gas tersebut c. Perubahan energi dalam gas tersebut

1. Diketahui : M 4

a. Ditanyakan : Percepatan rata Jawab :

; ^ItI_t  2 m/s

b. Ditanyakan : Perpindahan benda dalam selang waktu Jawab :

M4  L
_^ B  M 2. Diketahui : Sistem balok pegas

Ditanyakan : Energi yang diserap menjadi energi potensial Jawab :

Energi yang diserap menjadi energi pegas \@@^ ^_
^ \@AaZ ^_∆M \?k@9 ^_
^ 3. Diketahui :  4 kg, (-2,2) m, (4,1) m, (1,   6Ĥ N ;

a. Ditanyakan : Koordinat pusat massa Jawab :

M_? ^s‡ ? ^s‡

b. Ditanyakan : Percepatan pusat massa Jawab : 2 14  6 ' 16 N E  8Ĥ  16 ;E?_Ç^‘E  4. Diketahui : C  10 cm ; 25% terapung ; Ditanyakan : Massa benda

Jawab :

_  0,75͎ˍ  Ž ͎ˎ  5. Diketahui :  1 kg ; 

SOLUSI UJIAN AKHIR SEMESTER I FISIKA DASAR I

TAHUN 2004/2005

Percepatan rata-rata dalam selang waktu   2 s hingga   m/s

Perpindahan benda dalam selang waktu   2 s hingga 0  4  4  8 m

Sistem balok pegas

Energi yang diserap menjadi energi potensial Energi yang diserap menjadi energi pegas

 \_?

 8 kg, / 3 kg 2,2) m, (4,1) m, (1,-3) m

  16F̂ N ; dan   14Ĥ N Koordinat pusat massa

 ‡t‡

0  1,8 m

 ‡‡t/

0  0,25 m

Percepatan pusat massa 6V  8 N 16F̂ N 0,5Ĥ  F̂ N cm ; 25% terapung ; Í  1 gr/cm3  ˎ͎  0,75͍ˎ  750 gram   100m _{N/m ;} M0  0,032 m ;
 0,24m  4 s s hingga   4 s

a. Ditanyakan : Amplitudo dan tetapan fase Jawab :

Dari hukum kekekalan energi 


^_M^_ _didapatkan
^ M  _,   l_^

^ M^  #   lM_ +^IO

|-^ 0,04 m

Misalkan Î   cos   maka
   sin  , didapatkan M0   cos _ dan
0   sin _

Sehingga tan    ^IO

|2_O #  0,64 rad b. Didapatkan : Fungsi osilasi

Jawab :

Fungsi osilasi dapat dituliskan sebagai M  0,032 cos10m  0,64 m

6. Diketahui : j 1,01 u 100 _{Pa ;} 3  350 K ; j 1,01 u 100 _Pa

a. Ditanyakan : Volume awal dan akhir Jawab :

Dari persamaan gas ideal jË  6c3 didapatkan Ë^be—_¼

O  2,9 u 10t/ _m3 Ë ^be—_¼  1,2 u 10t/ _m3

b. Ditanyakan : Usaha yang dilakukan terhadap gas Jawab :

d  L jË_Ô^Ô_O BË  L_Ô^Ô_O^be—_Ô BË  6c3 ln _Ô^Ô

O  2,6 u 10/ _J

c. Ditanyakan : Perubahan energi dalam Jawab :

∆‹  6œI∆3

SOAL UJIAN AKHIR SEMESTER I FISIKA DASAR I

TAHUN 2007/2008

1. Sebuah motor listrik menggerakkan batu pengasah pisah (gerinda) berbentuk silinder. Kemudian motor tersebut dimatikan pada saat gerinda memiliki laju rotasi 240 putaran/menit. Putaran gerinda tidak serta merta berhenti dan percepatan sudutnya dianggap konstan selama berputar tersebut. Setelah 2 detik laju rotasi gerinda 180 putaran/menit

a. Tentukan percepatan sudut gerinda

b. Tentukan banyaknya putaran yang dialami gerinda selama 2 detik tersebut 2. Pada suatu letusan gunung api, bongkahan batu

padat terlempar keluar dari kawahnya. Bongkahan batu tersebut biasanya disebut bom vulkanik. Gambar di samping ini adalah penampang lintang gunung Merapi di Jawa Tengah

a. Pada laju awal berapa sebuah bom vulkanik dapat terlempar dari mulut kawah A dengan sudut 7  37]_{, agar dapat jatuh di titik B,}

dengan jarak `  2 km jarak horizontal B  10 km (abaikan pengaruh gesekan udara pada lintasan bom tersebut)

b. Berapakah waktu yang diperlukan oleh bom vulkanik tersebut untuk mencapai titik B tersebut 3. Sebuah bola titanium bermassa 300 g bergerak pada permukaan mendatar yang licin dengan laju

awal 1,2 m/s mengalami tumbukan elastik sempurna dengan bola titanium lainnya yang sedang diam dan massanya tidak diketahui. Setelah tumbukan, bola pertama bergerak dalam arah yang sama dengan arah semula dengan laju 0,6 m/s. Tentukanlah

a. Massa bola kedua

b. Laju bola kedua tersebut setelah tumbukan

4. Sebuah pipa berdiameter 2 cm dialiri air. Air (rapat massa 1000 kg/m³) mengalir dalam pipa dengan laju awal 0,8 m/s dan bertekanan 150 kPa. Jika diameter pipa tersebut mengecil menjadi 1 cm dan naik menuju lantai ketiga dengan beda ketinggian 8,0 m, hitunglah

a. Laju air pada lantai ketiga tersebut b. Tekanan air pada lantai ketiga tersebut

5. Bila suatu sistem gas ideal mengalami perubahan dari keadaan i menuju keadaan f melalui lintasan iaf (lihat gambar di samping), maka kalor yang diserap sistem Ì  50 J dan kerja oleh sistem pada lingkungan d  20 J

a. Jika energi dalam pada keadaan i (Ui) 10 J, hitunglah energi dalam pada keadaan f (Uf) b. Bila melalui lintasan ibf, Ì  36 J, hitunglah d bila melalui ibf

c. Jika untuk kembali dari keadaan f ke keadaan i melalui lintasan fi diperlukan d  13J, hitunglah kalor Ì yang harus dipindahkan untuk lintasan ini

1. Diketahui :  240 putaran/menit ; a. Ditanyakan : Percepatan sudut

Jawab :  240 putaran ž  180 putaran/ Percepatan sudut ^|t|O ∆( ^0‚ts‚_

b. Ditanyakan : Banyaknya putaran Jawab :

7  _ ^_  2. Diketahui : 7  37] _; ` 

a. Ditanyakan : Laju awal bom vulkanik Jawab :

Tinjau sumbu-x B 
cos 7  Tinjau sumbu-y ` 
sin 7  

Substitusi nilai  menghasilkan ` 
sin 7 +_I ^&

O²³¨ `  B tan 7 ^_ Sehingga didapatkan

  l^__†]9^&

b. Ditanyakan : Waktu yang diperlukan sampai ke titik B Jawab : Substitusikan nilai

 _I ^&

O²³¨ h 3. Diketahui : 

a. Ditanyakan : Massa bola kedua Jawab :

Tinjau hukum kekekalan momentum sebelum dan sesudah tumbukan 
 

Tinjau persamaan koefisien restitusi À  ^IšYtIš_ˆ

I_YtI_ˆ
ž
ž
Substitusi menghasilkan

SOLUSI UJIAN AKHIR SEMESTER I