SALIN PERNYATAAN DI BAWAH INI! “Saya yang bertanda tangan di bawah ini, tidak akan mencontek ataupun

UNIVERSITAS NEGERI PADANG

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

JURUSAN FISIKA

Jl. Prof. Hamka, Airtawar Padang 25131, Indonesia

UJIAN TENGAH SEMESTER JULI-DESEMBER 2017

Mata Kuliah : Fisika Umum

Hari /Tgl : Sabtu, 28 Oktober 2017 Waktu/Jam : 120 Menit

Dosen Pembina : Tim Dosen Matakuliah Fisika Umum

Soal ini terdiri dari dua bagian yakni Soal Pilihan Ganda (bobot 60%) dan Soal

Essay (bobot 40%).

A.

Soal Pilihan Ganda

PETUNJUK

1) Pilihlah jawaban yang paling benar dengan cara memberikan tanda silang pada huruf di depan pilihan jawaban yang paling benar.

Contoh: 1 A B C D

2) Bila ingin mengganti jawaban, lingkari tanda silang dari jawaban yang ingin diganti kemudian berikan tanda silang pada jawaban yang baru.

Contoh: 1 A B C D

3) Tidak dibolehkan menggunakan kalkulator atau alat hitung yang lainnya.

4) Jawaban harus diisi dengan menggunakan ballpoint/tinta, tidak boleh menggunakan pensil. * _{Tiga buah gaya}

3 2 1, F, F

F berada sebidang, seperti Gambar. Bila F1 = 10 N, maka.. A. F2 = 5N; F3 = 5 N

B. F2 = 5N; F3 = 5 3 N C. F2 = 5 3N; F3 = 5 N D. F2 = 10 N; F3 = 0 N E. F2 = 0 N; F3 = 10 N

B

* Jangka sorong analog, memiliki tingkat ketelitian yang bervariasi, yang dapat dilihat dari jumlah skala noniusnya.

1) Untuk tingkat ketelitian 0,1 mm memiliki 10 skala nonius = 9 skala utama 2) Untuk tingkat ketelitian 0,05 mm memiliki 20 skala nonius = 39 skala utama 3) Untuk tingkat ketelitian 0,02 mm memilki 50 skala nonius = 49 skala utama

B

NAMA/NIM :______________

KUNCI

__________

/

______________

PRODI :________________

KUNCI

___________________________

DOSEN PEMBINA :_____________

KUNCI

__________________________

SALIN PERNYATAAN DI BAWAH INI!

“

Saya yang bertanda tangan di bawah ini, tidak akan mencontek ataupun

memberikan contekan

”

...

...

TANDA TANGAN :

---

4) Untuk tingkat ketelitian 0,01 mm memilki 20 skala nonius = 19 skala utama Pernyataan yang benar adalah....

A. 1), 2), 3), dan 4) benar B. 1), 2), dan 3) benar C. 1) dan 3) benar D. 2) dan 4) benar E. 4) benar

* Sebuah perahu menyeberangi sungai dengan kecepatan tetap 8 m/s dalam arah tegak lurus arus sungai yang kecepatannya juga tetap 6 m/s. Bila lebar sungai 40 m maka

1) Panjang lintasan perahu sampai di seberang 50 m 2) Lama perahu menyeberang sungai 5 detik

3) Kecepatan perahu akibat pengaruh arus sungai menjadi 10 m/s 4) Sudut lintasan perahu terhadap tepi sungai 530

Pernyataan yang benar adalah.... A. 1), 2), 3) dan 4) benar B. 1), 2, dan 3) benar C. 1) dan 3) benar D. 2) dan 4) benar E. Hanya 4) yang benar

A

* Sebuah kubus materi diukur dengan jangka sorong menunjukkan bacaan sebagai berikut.

1) Jangka sorong tersebut memililki tingkat ketelitian 1/10 mm 2) Hasil pengukuran sebesar 13,70 mm

3) Jumlah skala nonius 10 skala

4) Untuk pengukuran tunggal, hasil pengukuran ditulis sebesar H = (13,70 + 0,025) mm Pernyataan yang benar adalah....

A. 1), 2), 3) dan 4) benar B. 1), 2) dan 2) benar C. 1) dan 3) benar D. 2) dan 4) yang benar E. Hanya 4 yang benar

D

* Suatu besaran fisika A bergantung kepada besaran fisika B dan besaran fisika C dengan mengikuti

persamaan √ . Jika A memiliki satuan m/s dan B memiliki satuan newton/m2, maka besaran fisika C

adalah .... A. Massa

B. Massa per satuan panjang C. Massa jenis

D. Momen Inersia E. Massa per satuan luas

C

* Bentuk grafik percepatan terhadap waktu di bawah ini yang benar untuk sebuah benda yang bergerak pada lintasan lurus dengan kecepatan 20 m/s adalah....

* Sebuah mobil dipercepat dari keadaan diam pada jalanan lurus. Beberapa saat kemudian, mobil melambat untuk berhenti dan kemudian kembali ke posisi semula dengan cara yang sama, dengan mempercepat dan kemudian melambat sampai berhenti di posisi semula. Manakah dari lima grafik posisi terhadap waktu di bawah ini yang paling tepat menggambarkan gerakan tersebut?

E

* Suatu senjata identik menembakkan peluru yang identik pula secara horizontal dengan kecepatan yang sama dari ketinggian yang sama di atas permukaan pesawat, dimana satu di Bumi dan satu di Bulan. Manakah dari ketiga pernyataan berikut ini yang benar?

(1) Jarak horizontal yang ditempuh peluru lebih besar bila peluru di Bulan. (2) Lama peluru di udara lebih kurang bila peluru di Bumi.

(3) Kecepatan peluru saat tumbukan adalah sama. A. hanya (3)

B. hanya (1) dan (2) C. hanya (1) dan (3) D. hanya (2) dan (3) E. (1), (2), (3)

B

* Sebuah partikel bergerak dari A ke B dengan laju tetap 10 m/s dan kembali lagi dari B ke A melewati lintasan yang sama dengan laju tetap 6 m/s Berarti :

1) kecepatan rata-rata partikel dari A ke B dan kembali ke A adalah nol 2) Percepatan rata rata partikel dari A dan kembali ke A adalah 8 m/s 3) perpindahan partikel dari A ke B dan kembali ke A adalah nol 4) Jarak tempuh partikel dari A ke B dan kembali ke A adalah 16 meter Pernyataan yang benar adalah....

A. 1), 2), 3) dan 4) benar B. 1), 2) dan 3) benar C. 1) dan 3) benar D. 2) dan 4) yang benar E. Hanya 4) yang benar

C

* Sebuah peti 40N terletak pada lantai horizontal kasar. Gaya horisontal 12N kemudian diterapkan pada peti itu. Jika koefesien gesekan peti dengan lantai adalah µs = 0,5 dan µk = 0,4, maka besarnya gaya gesekan pada peti adalah....

A. 8N B. 12N C. 16N D. 20N E. 40N

B

* Anggap sebuah bola ditembakkan dari sebuah gedung dengan kecepatan awal yang sama yakni vo, dengan tiga cara seperti Gambar.

A. Bola ditembakkan ke atas

B. Bola ditembakkan mendatar C. Bola ditembakkan ke bawah

VA, vB, dan vC adalah kecepatan bola sesaat akan menyentuh tanah pada kasus A, B, dan C. Hambatan udara diabaikan. Hubungan vA, vB, dan vC yang tepat adalah....

* Sebuah bola bermassa M dilemparkan vertikal ke udara. Abaikan hambatan udara, tetapi saat itu ada angin yang memberikan gaya konstan F0 dalam arah sumbu x negatif. Percepatan gravitasi adalah g, berapa sudut terhadap arah sumbu x positif bola harus dilemparkan agar bola kembali ke titik dimana bola dilemparkan?

A. B. C. D.

E. Sudutnya bergantung pada kecepatan saat dilemparkan

B

* Sebuah partikel yang mula-mula diam meledak menjadi tiga partikel dengan massa yang sama. Saat itu tidak ada gaya luar yang bekerja. Setelah ledakan, dua partikel bergerak tegak lurus satu sama lain dengan kecepatan v. Berapa kecepatan partikel ketiga?

A. v

B. B. √ v C. C. 2v D. D. 2√ v E. E. 0

B

* Sebuah balok bermassa 5 kg bergerak pada lantai licin yang lintasannya dapat digambarkan dengan fungsi x(t) = 2t +5t2 m. Gaya yang bekerja pada balok tersebut adalah...

A. 10 N B. 25 N C. 50 N D. 60 N E. 135 N

C

* Koordinat pusat massa dari tiga partikel di bawah ini adalah.... C

* Mesin sebuah pesawat menghasilkan gaya 140 kN selama lepas landas. Massa pesawat 40 ton. Berapa panjang landasan minimum yang dibutuhkan agar pesawat memperoleh kecepatan sebesar 60 m/s.

A. 210 m

C A. vA > vB > vC

B. vC > vB > vA C. vB > vA > vC D. vA = vB = vC E. vA = vB > vC

A. 0,0

B. 332 m C. 514 m D. 1000 m E. 1100 m

* Sebuah benda yang memiliki massa 0,5 kg meluncur turun dari bidang miring yang kasar dengan laju awal nol. Ketinggian bidang miring dari dasar adalah 3,0 m. Saat di dasar, laju benda adalah 6,0 m/s. Berapa besar usaha yang dilakukan oleh gaya gesekan?

A. 2 J B. 4 J C. 6 J D. 10 J E. 15 J

C

* Sebuah balok dengan massa m awalnya bergerak ke kanan pada permukaan horizontal licin dengan kecepatan v. Kemudian balok menekan sebuah pegas dengan konstanta pegas k. Pada saat ketika energi kinetik balok sama dengan duakali energi potensial pegas, maka pegas akan tertekan sejauh....

A.

v

m

/

2

k

B.

 

1

/

2

mv

2

C.

 

1

/

4

mv

2

D.

mv

2

/

4

k

E.

 

1

/

4

mv

/

k

A

* Sebuah silinder dengan jari-jari R = 6,0 cm bergerak pada permukaan horizontal yang kasar. Koefisien gesekan kinetik antara silinder dan permukaan adalah 0,30 dan momen inersia selinder terhadap sumbu rotasinya diberikan oleh ½ MR2, di mana M adalah massa. Awalnya selinder tidak berputar tetapi pusat massanya memiliki kecepatan 7,0 m/s. Setelah 2,0 s kecepatan pusat massa dan kecepatan sudut selinder, masing-masing adalah....

A. 1,1 m/s ; 0 B. 5,9, m/s ; 19 rad/s C. 1,1, m/s ; 98 rad/s D. 1,1, m/s ; 200 rad/s E. 5,9, m/s ; 98 rad/s

D

* Sebuah kubus bermassa m dan mempunyai panjang sisi a diletakkan pada sebuah bidang miring dengan kemiringan sudut θ terhadap tanah. Jika pada bidang miring tersebut diketahui koefisien gesek statis adalah μs , tentukan syarat untuk θ dan μs agar kubus tidak jatuh menggelinding.

A. B. C. D. E.

A

* Sebuah benda yang memiliki massa 0,5 kg meluncur turun dari bidang miring yang kasar dengan laju awal nol. Ketinggian bidang miring dari dasar adalah 3,0 m. Saat di dasar, laju benda adalah 6,0 m/s. Berapa besar usaha yang dilakukan oleh gaya gesekan?

A. 2 J B. 4 J C. 6 J D. 10 J E. 15 J

C

* Sebuah selinder menggelinding di atas lantai horizontal. Koefisien gesekan statik antara silinder dengan lantai adalah 0,40. Jika momen inersia silinder di sekitar sumbu simetrinya diberikan oleh I = (1/2) MR2, maka besarnya percepatan maksimum yang dapat dicapai silinder tanpa slip adalah....

A. 0,1 g

B. 0,2 g

C. 0,4 g

D. 0,8 g

E. g

* Grafik menunjukkan kecepatan sebagai fungsi waktu untuk sebuah mobil. Berapa percepatan mobil pada waktu = 90 detik?

A. 0,22 m/s2 B. 0,33 m/s2 C. 1,0 m/s2 D. 9,8 m/s2 E. 30 m/s2

A

* Tiga buah satelit bermassa sama A, B, dan C memiliki garis edar mengitari sebuah planet seperti dalam Gambar. Besarnya momentum sudut dari setiap satelit terhadap planet adalah LA, LB dan LC.

Pernyataan yang benar adalah…

A. LA> LB > LC. B. LC> LB > LA. C. LB> LC > LA. D. LB> LA > LC.

E. Hubungan momentum sudut setiap satelit bergantung pada waktu tertentu.

A

* Besarnya percepatan dari sebuah titik pada roda yang berputar meningkat dengan faktor 4 jika... A. Besaran kecepatan sudut dan percepatan sudut masing-masing dikalikan dengan faktor 4 B. Besarnya kecepatan sudut dikalikan dengan faktor 4 dan percepatan sudut tidak berubah C. Besaran kecepatan sudut dan percepatan sudut masing-masing dikalikan dengan faktor 2 D. Besarnya kecepatan sudut dikalikan dengan faktor 2 dan percepatan sudut tidak berubah E. Besarnya kecepatan sudut dikalikan dengan faktor 2 dan besarnya percepatan sudut dikalikan

dengan faktor 4

E

* Sebuah balok 16-kg terikat pada kabel yang meliliti katrol berbentuk bola dengan diameter 0,40 m dan tergantung vertikal, seperti yang ditunjukkan Gambar di bawah. Momen Inersia roda adalah 0,50 kg.m2. Ketika balok dilepaskan dan kabel terurai, maka percepatan blok adalah....

B

* Sebuah bola dan silinder memiliki massa dan jari-jari yang sama secara bersamaan dilepaskan dari keadaan diam dari puncak bidang miring yang sama. Keduanya menggelinding tanpa slip menuruni bidang miring. Pernyataan yang benar adalah...

A. Bola mencapai bagian bawah bidang miring lebih dulu karena memiliki momen inersia yang lebih besar.

B. Silinder mencapai bagian bawah bidang miring lebih dulu karena memiliki lebih banyak energi rotasi.

C. Bola mencapai bagian bawah bidang miring lebih dulu karena memiliki lebih banyak energi rotasi.

D. Keduanya mencapai bagian bawah bidang miring bersama-sama. E. Tidak ada pernyataan di atas yang benar.

E

* Sebuah selinder menggelinding di atas lantai horizontal. Koefisien gesekan statik antara silinder dengan lantai adalah 0,40. Jika momen inersia silinder di sekitar sumbu simetrinya diberikan oleh I = (1/2) MR2, maka besarnya percepatan maksimum yang dapat dicapai silinder tanpa slip adalah....

A. 0,1 g

B. 0,2 g

C. 0,4 g

D. 0,8 g

E. g

D A. 0,15 g

B. 0,56 g

C. 0,84 g

D. g

* Dua buah bola bertumbukan tidak lenting sama sekali

1)

Setelah tumbukan kecepatan ke dua bola sama

2)

Ek setelah tumbuksn < Ek sebelum tumbukan

3)

Koefisien restitusinya = 0

4)

Setelah tumbukan kecepatan kedua bola = 0 Pernyataan yang benar adalah....

A. 1), 2), 3) dan 4) benar B. 1) , 2) dan 3) benar C. 1) dan 3) yang benar D. 2) dan 4) benar E. Hanya 4) yang benar

B

* Sebuah silinder dengan jari-jari R = 6,0 cm bergerak pada permukaan horizontal yang kasar. Koefisien gesekan kinetik antara silinder dan permukaan adalah 0,30 dan momen inersia selinder terhadap sumbu rotasinya diberikan oleh ½ MR2, di mana M adalah massa. Awalnya selinder tidak berputar tetapi pusat massanya memiliki kecepatan 7,0 m/s. Setelah 2,0 s kecepatan pusat massa dan kecepatan sudut selinder, masing-masing adalah....

A. 1,1 m/s ; 0 B. 5,9, m/s ; 19 rad/s C. 1,1, m/s ; 98 rad/s D. 1,1, m/s ; 200 rad/s E. 5,9, m/s ; 98 rad/s

D

B. Soal Essay

Petunjuk :

1) Kerjakan soal di bawah ini dalam kertas doublefolio yang telah disediakan. 2) Tidak dibolehkan menggunakan kalkulator atau alat hitung yang lainnya.

3) Lembar jawaban harus diisi dengan menggunakan ballpoint/tinta, tidak boleh menggunakan pensil.

4) Semua soal memiliki bobot penilaian yang sama. *

Sebuah balok massanya m diletakkan di atas bidang miring dengan sudut kemiringan α . Balok di tarik dengan gaya F arah membentuk sudut β terhadap bidang miringarah ke atas. Balok bergerak dengan

percepatan a. Bila percepatan grafitasi g dan selama balok bergerak dipengaruhi oleh gaya gesekan kinetis

yang besar koefisien gesekan kinetisnya μk.

a. Gambarkanlah semua gaya-gaya yang bekerja pada balok serta nyatakan dalam bentuk diagram bebas.

b. Turunkanlah rumus percepatan a balok dalam variabel m, F, g, α, β dan μk

c. Bila = 1 kg, g = 10 m/s2, α = 370, β =00 dan μk = 0,2 dan a = 0,1 m/s2. Tetukanlah berapa besarnya gaya yang bekerja pada balok.

d. Berdasarkan soal c. Tentukanlah berapa besar gaya F agar balok hanya baru tepat akan bergerak Solusi:

a. Gambar gaya-gaya pada benda dan diagram bebas

Gambar 1. gaya-gaya pada balok Gambar 2. Diagram bebas benda

-

c. Besar gaya F yang bekerja pada balok agar bergerak dengan percepatan a bila β=0

d. Besar gaya yang bekerja pada balok agar a = 0

∑F =0

N = 4,4 N

* Seseorang menembakkan peluru dengan kecepatan 10 m/s terhadap sebuah bola yang tergantung dengan tali yang panjangnya 0,9 m. Bila massa bola 0,5 kg. Akibat tembakan peluru bersarang didalam bola dan berayun bersama sampai ketinggian 0,45 m dari keadaan semula. Bila g = 10 m/s2 tentukanlah

a. Berapa kecepatan balok bersama peluru berayun pada tali b. Berapa massa peluru yang ditembakkan

c. Berapa besar sudut simpangan tali terhadap arah semula d. Tentukanlah impuls yang dialami senapan

SOLUSI

a. Gunakan kekekalan energi

b. Hukum kekekalan momentum

Jumlah momentum sebelum peluru mengenai bola = jumlah momentum setelah peluru mengenai bola mpvp + mbvb = (mp+mb)v’

10 mp+0 = 3mp+0,5(3) 7 mp =1,5

mp= 1,5/7 = 0,214 kg

h

𝑣

′

_𝑔

_ℎ

𝑣

′

₃

_𝑚

_/

_𝑠

c. sudut simpangan peluru dan bola dicari dengan rumus : cos α = 0,45m/0,9m =1/2

α =600

d. (mp+ms)v = mpvp + msvs’ 0 = 0,214(10) + msvs’ msvs’ = - 2,14

Pp’ = - 2,14 kg m/s

Impuls senapan = perubahan momentum senapan Is = Pakhir senapan – Pawal senapan

Is = Pp’ - Ps =( -2,14 – 0) kg m/s =- 2,14 kg m/s

* Benda massa M mula-mula meluncur di atas lantai

dengan kecepatan v0 dan setelah sampai di titik B benda lepas meninggalkan ujung lantai dan mendarat di ujung bawah tangga yaitu titik A. Diketahui k adalah koefisien gesek kinetik antara benda dengan lantai, g percepatan gravitasi dan gesekan udara diabaikan. Dengan menyatakan jawaban dalam M, v0,

k , H, D dan g, tentukan :

a. Kecepatan benda M sesaat setelah lepas dari ujung lantai

b. Percepatan benda M saat meluncur di atas lantai

c. Jarak S yang telah ditempuh oleh benda M

sebelum lepas meninggalkan lantai.

SOLUSI

Gerak horizontal B – A :

Misal M bergerak dari titik asal C dan kecepatan M ketika meninggalkan titik B adalah v, maka gerak horizontal B – A adalah gerak lurus beraturan, jadi panjang lintasan horizontalnya adalah :

SBA = vt

 3D = vt t =

v

D

3

……….(1)

Gerak vertikal B – A :

gerak vertikal dari B – A adalah GLBB, jadi panjang lintasan vertikalnya adalah :

 3H = 1/2gt2……… …….(2)

Subst (1) ke (2), untuk mendapatkan :

 3H = 1/2g(3D/v)2

 v =

H

g

D

2

3

Gerak horizontal C – B :

Pada lintasan C-B, gaya gesek akan memperlambat gerakan M, dengan perlambatan :

a =

m

F



=

M

Mg





= –g

Jarak S yang telah ditempuh oleh benda M sebelum lepas meninggalkan lantai:

v2 = v0 2

+ 2as2

M

0

v

B

A

3H

 ( ujung tongkat lainnya bersentuhan dengan lantai dalam keadaan diam. Saat masih diam tongkat tersebut membentuk sudut  teradap arah mendatar.

a) Tentukan gaya tegangan tali

b) Jika sekarang tali dipotong dan tongkat mulai jatuh, hitung komponen tegak (vertikal) dari percepatan pusat massa tongkat pada saat awal t = 0 yaitu sesaat setelah tali dipotong. Abaikan gesekan antara tongkat dengan lantai

c) Tentukan gaya FN yang diberikan tongkat pada lantai pada saat t = 0 yaitu sesaat setelah tali dipotong (Petunjuk : gaya ini berbeda dengan gaya sebelum tali dipotong)

SOLUSI:

a) Pada saat tali belum putus (sistem setimbang) :

Fy = 0

Subst (1) ke (2), untuk memperoleh :

mg – FN = m ay

c) Pada saat tali putus (t = 0), seperti gambar di atas, berlaku hubungan:

Subst (4) ke (3), untuk memperoleh : seorang anak. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, momen inersia yoyo terhadap sumbu rotasi 625 g cm2 dan diameter yoyo 5 cm, tentukanlah :

a. Percepatan linear yoyo. b. Percepatan anguler yoyo

c. Momen gaya yang bekerja pada yoyo

SOLUSI

Diketahui: Yoyo, M = 200 g, d = 5 cm, I = 625 g.cm2, g = 10 m/s2 Diagram gaya bebas dan gerak yoyo,

Gerak rotasi thd sumbu:

r

a). Percepatan linier yoyo:

2

b). Percepatan anguler yoyo:

2

Gerak translasi pusat massa yoyo:

Gunakan hubungan:

a = r.α

(1)

a