UNIVERSITAS NEGERI PADANG
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
JURUSAN FISIKA
Jl. Prof. Hamka, Airtawar Padang 25131, Indonesia
UJIAN AKHIR SEMESTER
Mata Kuliah : Fisika Umum
Hari /Tgl : Rabu, 23 Desember 2015 Lama Ujian : 120 Menit
Dosen : Tim Dosen Matakuliah Fisika Umum
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. Bila diperlukan gunakan: konstanta gravitasi 10 m/s2, massa jenis air 1000 kg/m3, kalor jenis air 4200 J/kg0C
* Suatu bak berisi air dan es yang mengapung. Volume es yang muncul di atas permukaan air adalah 100 cm3. Bila massa jenis es 0,9 g/cm3, maka volume es seluruhnya adalah....
A. 10-3 m3 B. 10-1 m3 C. 1 m3 D. 100 m3
*
* Sebuah benda yang bentuknya tidak beraturan dimasukkan ke dalam air dan 10% volume benda menyembul di atas permukaan air. Ketika dimasukkan ke dalam jenis fluida yang lain, volume benda yang menyembul adalah 25%, maka massa jenis fluida tersebut adalah.... kg/m3.
A. 400 B. 900 C. 1200 D. 1500
* Sebuah pipa kaca berisi udara dengan bagian atasnya tertutup sedangkan bagian bawah tertutup oleh air raksa setinggi 10 cm, seperti Gambar di samping. Bila tekanan udara di luar adalah 76 cmHg, maka tekanan udara di dalam pipa adalah....
A. 16 cmHg B. 20 cmHg C. 66 cmHg D. 86 cmHg
NAMA MAHASISWA/NIM :___________________________________/__________
PROGRAM STUDI :_________________________________________________
NAMA DOSEN:_________________________________________________
SALIN PERNYATAAN DI BAWAH INI!
“
Saya yang bertanda tangan di bawah ini, tidak akan mencontek ataupun memberikan
contekan kepada peserta lain
”
...
...
TANDA TANGAN :
---
Dua jenis fluida yang tidak bercampur dimasukkan dalam pipa U. Bila ρ1 massa jenis fluida 1, ρ2 massa jenis fluida 2, h1 tinggi kolom fluida 1 dan h2 tinggi
kolom fluida 2, seperti Gambar di samping. Hubungan antara ρ1 dan ρ2 adalah....
* Sebuah balok memiliki berat 50 N di udara. Ketika dicelupkan ke dalam air beratnya menjadi 30 N, berarti massa jenis balok tersebut adalah....
A. 20 kg/m3 B. 25 kg/m3 C. 2000 kg/m3 D. 2500 kg/m3
* Sebuah kapal yang berlayar di laut memasuki sungai yang cukup lebar dan dalam. Jika massa jenis air laut adalah 1100 kg/m3 dan massa jenis air sungai adalah 1000 kg/m3, maka perbandingan gaya Archimedes yang dialami kapal di laut dan di sungai adalah....
A. 1:1 B. 11:10 C. 10:11 D. 121 : 100
* Air mengalir pada suatu pipa yang diameternya berbeda, dengan perbandingan 1:2. Jika kecepatan air yang mengalir pada bagian pipa yang besar adalah 40 m/s, maka kecepatan air yang mengalir pada bagian pipa yang kecil adalah...
A. 40 ms B. 60 m/s C. 80 m/s D. 160 m/s
* Fluida ideal mengalir pada pipa berikut
1. Kecepatan fluida di A lebih besar dari kecepatan fluida di B 2. Tekanan fluida di A lebih besar dari tekanan fluida di B 3. Debit fluida di C paling besar
4. Debit fluida di A, B, dan C sama besar. Pernyataan yang benar adalah....
A. 1, 2 dan 3 B. 1 dan 3 C. 2 dan 4 D. 4
* Sebuah dongkrak hidrolik seperti pada gambar
Bila penampang A1 dan A2 berbentuk silinder dengan diameter masing-masing d1 dan d2 dimana d2 = 2d1 maka :
A. tekanan p2 = 2 tekanan p1 B. gaya F2 = 2 gaya F1 C. gaya F1 = ¼ gaya F2 D. tekanan p1 = ¼ tekenan p2
* Sebuah pipa memancarkan air dengan kecepatan 80 cm/s dengan debit 30 cm3/s hingga menerpa dinding. Setelah mengenai dinding, air bergerak sejajar dinding seperti Gambar. Bila massa 1 cm3 air adalah 1 gram, maka besar gaya yang dialami dinding adalah....
* Pada temperatur ruangan 0 °C dan tekanan udara 1 atm, 10 gram es dimasukkan ke dalam 10 gram air di dalam suatu wadah. Jika temperatur ruangan dan tekanan udara dijaga tetap, maka pada akhirnya yang didapatkan di dalam wadah adalah ….
A. 10 gram es dan 10 gram air B. 20 gram es
C. 20 gram air
D. 5 gram es dan 15 gram air
* Setiap benda yang dipanaskan akan memuai. Pemuaian ini bergantung pada: 1. Volume benda
2. Panjang benda 3. Perubahan suhu 4. Jenis benda
Pernyataan yang benar adalah.... A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 3 C. 2 dan 4 D. 1, 2, 3, dan 4
* Dua buah gelas identik A dan B masing-masing berisi air dan alcohol dengan volume yang sama. Masing masing dipanaskan dengan kompor yang identik dalam waktu yang bersamaan. Ternyata alkohol tertumpah
P1
P2
lebih dahulu sedangkan air beberapa saat kemudian, berarti... A. koefisien muai air < koefisien muai alkohol
B. kalor jenis air > kalor jenis alkohol
C. koefien muai air > koefisien muai alkohol D. koefien muai air < koefisien muai alkohol
* Sebatang logam dengan koefisien muai panjang α mempunyai panjang ℓ pada suhu 250C. Jika dipanaskan menjadi 300C, ia mengalami pertambahan panjang ∆ℓ. Jika logam tersebut dipotong menjadi 1/3 panjang semula, maka pertambahan panjangnya ketika dipanaskan sampai suhunya menjadi 350C adalah ... .
A. 2/3 ∆ℓ B. 3/2 ∆ℓ C. 5/3 ∆ℓ D. d. 5/2 ∆ℓ
* Kalor yang mengalir persatuan waktu melalui suatu konduktor... 1. Sebanding dengan selisih suhu antara kedua ujungnya 2. Berbanding terbalik dengan panjang konduktor 3. Sebanding dengan luas penampang konduktor 4. Tidak bergantung pada jenis konduktor Pernyataan yang benar adalah....
A. 1, 2, dan 3 B. 1 dan 3 C. 2 dan 4 D. 1, 2, 3, dan 4
* Sewaktu bangun tidur, seorang Ibu menemui tungku masaknya rusak berat. Ia memutuskan untuk mendidihkan air dengan mengguncang-guncangkan air dalam botol termos yang dianggap mempunyai dinding adiabatik sempurna. Seandainya si Ibu menggunakan ½ liter air bersuhu 200C dan setiap kali guncangan air terjatuh setinggi 40 cm. Berapa lamakah si Ibu harus mengguncangkan air sampai mendidih, bila frekuensi guncangan adalah 40 guncangan setiap menit....
A. 20 jam B. 25 jam C. 30 jam D. 35 jam
* Suhu akhir campuran jika 50 gram air bersuhu 00C ditambahkan ke 100 gram air bersuhu 900C, adalah.... A. 25 0C B. 45 0C C. 60 0C D. 75 0C
* Sebuah pendingin minuman berbentuk kubus dengan sisi a cm. Tiap dinding memiliki tebal t cm dan terbuat
dari bahan yang memiliki koefisien konduksi K (W/m.K). Es di dalam kotak pendingin menjaga suhu tetap 00C.
Berapa banyak es yang melebur setiap jam jika suhu di luar kotak pendingin 250C. Diketahui kalor lebur es adalah L (J/K). (Nyatakan dalam kg/jam).
A.
* Jika suatu proses berawal pada keadaan ( p0 ,V0) kemudian volumenya digandakan, manakah dari proses berikut ini yang akan menghasilkan usaha terbesar?
A. Adiabatik B. Isobarik C. Isokhorik D. Isotermik
Gas dalam ruang tertutup mengalami berbagai proses seperti ditunjukkan pada grafik p-V di atas. Bagian dari grafik yang menyatakan gas menerima usaha luar adalah...
A. AB B. BC C. CD D. DA
* Sebuah jendela berukuran 120 cm x 90 cm dan tebal 3 mm, bertemperatur 300C pada permukaan luarnya. Bila temperatur permukaan dalamjendela 200C dan daya hantar panas kaca adalah 0,0025 kal/cm.0C, maka jumlah kalor yang masuk selama 1 jam melalui jendela tersebut adalah...kkal
A. 3000 B. 3120 C. 3210 D. 3240
* Sejumlah gas ideal dalam ruang tertutup diberi kalor sehingga gas mengambang secara isotermal, maka.... 1. Gas melakukan usaha luar.
3. Energi dalam gas tidak berubah.
4. Kalor yang diberikan digunakan gas untuk menaikkan energi dalam Pernyataan yang benar adalah....
A. 1, 2, dan 3 B. 1 dan 3 C. 2 dan 4 D. 4
* Dalam sebuah ruangan tertutup terdapat gas dengan suhu 270C. Gas itu dipanaskan sampai suhu 1270C sambil diperbesar volumenya menjadi 3 kali semual, maka tekanan gas menjadi....
A. 4 kali semula B. 4/9 kali semula C. 4/3 kali semula D. ¾ kali semula
* Dua batang A dan B dengan ukuran yang sama tetapi jenis logam berbeda, dilekatkan seperti Gambar. Ujung kiri A bersuhu 900C dan ujung kanan B bersuhu 00C.
Jika koefisien konduksi termal A adalah 2 kali koefisien konduksi termal B, maka suhu pada bidang batas A dan B adalah....
A. 450C B. 550C C. 600C D. 800C
* Sejumlah gas ideal dengan massa tertentu mengalami pemanpatan secara adiabatik. Jika W adalah usaha yang dilakukan oleh gas dan ∆T adalah perubahan suhu dari gas, maka....
A. W = 0, ∆T > 0 B. W = 0, ∆T < 0 C. W > 0, ∆T = 0 D. W < 0, ∆T > 0
* Sebanyak n mol gas ideal bervolume V mengalami proses isokhorik dari tekanan P1 sampai P2 serta suhu dari T1 samapi T2. Usaha yang dilakukan gas adalah...
A. 0 B. nR (T2 – T1) C. V (P2-P1) D. V (P2-P1) + nR (T2 – T1)
* Dua bejana A dan B volumenya sama berisi udara yang suhu dan massanya sama pula. Udara dalam bejana A dipanaskan pada tekanan tetap, sedangkan udara dalam bejana B dipanaskan pada volume tetap dengan jumlah kalor yang sama. Dalam keadaan ini dapat dinyatakan :
A. Kenaikan suhu udara di kedua bejana sama B. Perubahan energi dalam di kedua bejana sama C. Kenaikan suhu di A lebih besar dari di B D. Kenaikan suhu di A lebih kecil dari di B
* Mesin Carnot dioperasikan antara dua reservoir kalor masing-masing suhunya T1 dan T2, dengan T2 > T1. Efisien mesin tersebut 40% dan T1 = 270C. Agar efisiensinya menjadi 60%, maka perubahan T2 adalah ...
A. 250 K B. 300 K C. 350 K D. 400 K
* Efisiensi mesin akan semakin besar jika :
A. dapat menghasilkan kalor sebanyak mungkin dengan menghasilkan usaha sebesar-besarnya B. dapat menghasilkan kerja sebesar-besarnya dengan menyerap kalor sekecil mungkin C. menyerap kalor sebesar-besarnya dengan melakukan kerja sekecil kecilnya
D. dapat melakukan usaha sebesar-besarnya dan melepaskan kalor sekecil-kecilnya
* 100 gram air panas bersuhu 1000C dicampurkan dengan 100 gram air dingin bersuhu 00C. Dalam keadaan setimbang termal, maka:
1. Entropi air panas berkurang 2. Entropi total bertambah 3. Entropi air dingin bertambah
4. Entropi air dingin dan entropi air panas bertambah. Pernyataan yang benar adalah....
B. Soal Essay
Petunjuk :1) Kerjakan 3 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.
1
a. Definisikan dan beri contoh tentang (i) prinsip Pascal, (ii) hukum Archimedes
b. Mengapa air dari tanah dapat sampai ke dalam daun di ujung paling atas sebuah pohon ? Berikan penjelasannya !
c. Beri penjelasan dengan grafik p-V terhadap proses-proses termodinamika berikut; isobarik, isokhorik, isotermis dan adiabatik.
2 Sebuah tangki terbuka berisi air setinggi 2 m. Pada jarak 0,5 m dari permukaan air dibuat suatu lubang kecil seluas 0,5 cm2 ber-arah 600 terhadap sumbu mendatar. Tentukanlah :
a. debit air yang keluar lubang
b. tinggi maksimum yang dapat dicapai air bila dihitung dari dasar tangki c. kecepatan (besar dan arah ) air sesaat sebelum menumbuk tanah
3 Suatu termometer X jika dicelupkan ke dalam es yang sedang mencair menunjukkan bacaan 20 X dan jika dicelupkan dalam air yang mendidih pada tekanan 1 atm menunjukkan bacaan 240 X
a. Jika suatu cairan mendidih pada suhu 1940 Fahrenheit dan membeku pada suhu –4 0Celcius, nyatakanlah titik didih dan titik beku tersebut menurut termometer X
b. Berapa Kelvin kah saat termoeter X menunjukkan bacaan 125 X
c. Jika suatu saat termometer Reamur menunjukan bacaan 60 R , nyatakanlah angka tersebut menurut termometer X
4 Suatu gas ideal monoatomik mempunyai keadaan awal (P,V,T) = ( 2x105 Pa, 4x10-3 m3, 300 K) mengalami ekspansi dengan tekanan tetap hingga volumenya menjadi dua kali lipat. Selanjutnya gas dimampatkan pada suhu konstan hingga mencapai volume semula dan akhirnya didinginkan pada volume konstan hingga mencapai tekanan semula.
(a). Gambarkan proses tersebut dalam diagram p-V (b). Tentukan suhu pada proses isotermalnya (c). Tentukan W dan Q bagi keseluruhan proses
