• Tidak ada hasil yang ditemukan

JAWABAN PERSIAPAN UHB FISIKA KELAS XI Semester 1

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2018

Membagikan "JAWABAN PERSIAPAN UHB FISIKA KELAS XI Semester 1"

Copied!
6
0
0

Teks penuh

(1)

JAWABAN PERSIAPAN UHB FISIKA KELAS XI IPA SEMESTER 1 Page 1 JAWABAN PERSIAPAN UHB FISIKA

KELAS XI Semester 1

1. Suatu pegas jika ditarik dengan gaya 40 N ternyata bertambah panjang sebesar 5 cm. Konstanta pegas tersebut sama dengan ... N/m.

Diketahui: F = 40N

m cm

x

2

10 . 5 = 5 =

Ditanya: k =?

Jawab: 2

2

10 × 8 =

10 . 5

40 = =

x F k

∆ N/m

2. Sebuah pegas memiliki panjang 10 cm. Saat ditarik dengan gaya 4,5 N panjang pegasnya menjadi 13 cm. Berapakah panjang pegas jika ditarik gaya sebesar 13,5 N?

Jawab:

Pertambahan panjang pada kasus pertama adalah ∆x = (13 – 10) cm = 3 cm

Gunakan perbandingan !

F = 4,5 N ∆x = 3 cm

F = 13,5 N ∆x = ×3

5 , 4

5 , 13

cm

= 9 cm

Maka panjang pegas sekarang = (10 + 9) cm = 19 cm.

3. Kawat logam panjangnya 50 cm dan luas penampang 4 mm2. Ujung yang satu diikat pada atap dan ujung yang lain ditarik dengan gaya 20 N, ternyata panjangnya menjadi 51 cm. Modulus elastisitas (modulus Young) kawat logam tersebut adalah… N/m2

Diketahui: l0 =50 cm=0,5 m

2 6 2 =4.10

4

= mm m

A

N F =20

m cm

cm l

2

10 = 1 = ) 50 51 ( =

Ditanya: E=?

Jawab:

8 2

6 0

10 . 4

10 =

10 . 10 . 4

5 , 0 × 20 = . . =

l A

l F E

8

10 × 5 , 2

= N/m

4. Seutas kawat mempunyai modulus Young x, panjang awal y dan luas penampangnya z. Jika kawat tersebut ditarik dengan gaya F, maka

pertambahan panjang kawat tersebut sama dengan…(nyatakan dlm x, y, z, F)

Diketahui: E = x l0 = y A = z

Gaya = F Ditanya:

l = ?

Jawab:

Dari rumus: ,

. .

= 0

l A

l F E

∆ kita dapatkan

rumus untuk

l, yaitu:

E A

l F l

. .

= 0

Masukkan nilai E, l0, dan A, kita peroleh:

x z

y F l

. . =

5. Suatu kawat berluas penampang 4 cm2 dan panjang awal 2 m ditarik dengan gaya 20 N, ternyata bertambah panjang 5 cm. Regangan (strain) kawat = ….

Jawab:

025 , 0 = 200

5 = 2 5 = =

0 cm

cm

m cm

l l Strain

Catatan: Satuan

l dan l0 dalam rumus
(2)

JAWABAN PERSIAPAN UHB FISIKA KELAS XI IPA SEMESTER 1 Page 2 6. Kawat X mempunyai panjang L, luas

penampang A, dan modulus Young E.

Kawat Y mempunyai panjang L 3 2

, luas

penampang 0,5 A, dan modulus Young 3E. Kawat X dan Y mendapat gaya yang sama. Perbandingan pertambahan

panjang kawat X dan Y adalah…

Diketahui: (l0)X =L A AX =

E EX =

L l Y

3 2 0) =

(

A AY

2 1

=

E EY =3

Y X F

F = ( = F, misalkan)

Ditanya: lX :∆lY =....?

Jawab:

Dari rumus: , .

.

= 0

l A

l F E

∆ kita dapatkan

rumus untuk

l, yaitu:

E A

l F l

. .

= 0

Maka:

) (

) (

1 =

3 . .

. .

=

. ) .(

. ) .(

=

2 3 3 2

2 1

3 2 0

0

E A

L F

E A

L F

E A

l F

E A

l F

l l

Y Y

Y Y

X X

X X

Y X

∆ ∆

4 9 = 1 = × 1 =

9 4 3 2 3 2

Jadi, ∆lX :∆lY =9:4

7. Diketahui konstanta pegas P = 150 N/m dan konstanta pegas Q = 300 N/m. Berapakah konstanta pegas penggantinya jika P dan Q disusun:

(1) seri (2) paralel

Jawab:

(1) Untuk susunan seri, gunakan rumus:

2 1

1 + 1 = 1

k k

kseri ,

dimana dalam hal ini k1 = 150 N/m

dan k2 = 300 N/m.

(2) Untuk susunan parallel, gunakan rumus:

2 1+ =k k kparalel

Coba hitunglah sendiri !

8. Empat kawat memiliki luas penampang dan panjang yang sama. Modulus Young kelima kawat tersebut dapat dilihat pada tabel berikut:

Kawat ModulusYoung

(N/m2)

A 8 x 109

B 2 x 107

C 5 x 107

D 2,5 x 108

Jika pada masing-masing kawat ditarik dengan gaya F yang sama besarnya, kawat manakah yang mengalami pertambahan panjang paling besar ?

Jawab: Dari rumus:

l A

l F E

. .

= 0 dapat

diambil kesimpulan bahwa E berbanding terbalik dengan

l. Maka kawat yang mengalami pertambahan panjang terbesar adalah yang memiliki modulus Young terkecil, yaitu kawat B.
(3)

JAWABAN PERSIAPAN UHB FISIKA KELAS XI IPA SEMESTER 1 Page 3 Jawab:

Besar gaya tarik beban:

F = Mg = 1,2 x 10 = 12 Newton.

Karena pegas k4 dan susunan gabungan pegas k1, k2, k3 dirangkai seri, maka gaya yang dirasakan pegas k4 juga F = 12 N.

Pertambahan panjang pegas k4 adalah:

cm m

k F

x =0,03 =3

400 12 = =

4 4

∆ .

10. Grafik hubungan antara gaya tarik F dan perubahan panjang pegas x adalah sebagai berikut:

F (N)

530

x (cm) Besarnya konstanta pegas tersebut adalah…. N/m

Jawab:

Karena rumus untuk konstanta pegas

adalah x F

k = , maka k adalah

kemiringan grafik F terhadap x.

3 4 = 53 tan

= 0

k N/cm

= 3 400

N/m

= 133,33 N/m

11. Dari grafik berikut ini, daerah manakah yang menunjukkan zona elastisitas ?

Stress (Tegangan)

A C D

B

O Strain(Regangan)

Jawab:

Zona elastisitas adalah zona dimana hubungan antara stress dengan strain adalah linier (garis lurus). Zona elastisitas adalah bagian O-A.

12. Perhatikan keterangan berikut ini:

Sebuah benda bergetar harmonik sederhana sepanjang sumbu Y. Simpangannya bervariasi terhadap waktu sesuai persamaan:

) + sin( 5 =

2 3 1π π

t y

dimana y dalam cm, t dalam detik, dan sudut dalam radian.

(a) Frekuensi getaran ini adalah…Hz. (b) Kecepatan benda pada waktu t

adalah v = ….

(c) Percepatan maksimum dari gerak benda adalah… cm/s2

(d) Perpindahan benda dari t=0 sampai t = 2 detik adalah ∆y = …..cm

Jawab:

(a) Bandingkan persamaan

) + sin( 5 =

2 3 1π π

t y

dengan bentuk umum: ) + sin(

= A ωt θ0

(4)

JAWABAN PERSIAPAN UHB FISIKA KELAS XI IPA SEMESTER 1 Page 4 Dapat disimpulkan:

5 =

A (cm)

π ω 31

= (rad/s)

2 0 = π

θ (rad)

Dari ω π

3 1

= dan f

T π

π ω= 2 =2

maka π π

3 1 = 2 f sekon f 6 1 = 2 = 3 1 π π

(b) Kecepatan adalah turunan dari simpangan y. )} + sin( 5 { = = 2 3 1πt π dt

d dt dy v

=5. cos( + )

2 3 1 3

1π π π

t

= cos( + )

2 3 1 3

5π π π

t

(c) Bentuk umum percepatan adalah

) + sin(

= ω2A ωt θ0

a

Dari sini dapat diketahui bahwa nilai maksimum untuk percepatan adalah:

A amax =ω2

Masukkan nilai A=5 (cm) dan

π ω 31

= (rad/s), kita peroleh:

5 . ) ( = 2 3 1 max π

a = 2

9 5π

(cm/s2)

(d) Dari persamaan:

) + sin( 5 = 2 3 1π π

t y kita dapatkan: ) sin( 5 = ) + 0 . sin( 5 = ) 0 ( 2 2 3

1π π π

y

=5sin900 =5.1=5 cm

) + sin( 5 = ) + 2 . sin( 5 = ) 2 ( 2 3 2 2 3

1π π π π

y

=5sin( + )=5sin( )

6 7 6

3 6

4π π π

0 0 6 7 210 sin 5 = ) 180 . sin( 5 =

= 5. (– sin 300)= 5 x ( )

2 1

= – 2,5 cm.

Maka ∆y= y(2) y(0)

=( 2,5) 5= 7,5 cm.

13. Sebuah benda dengan massa 50 gram dihubungkan dengan pegas yg

mempunyai konstanta pegas 20 N/m. Jika benda tersebut ditarik 5 cm dari titik setimbangnya kemudian dilepas, maka periode getarannya adalah… sekon.

Diketahui: m=50g =0,05kg

20 =

k N/m

5 =

A cm = 0,05 m

Ditanya: T =...?

Jawab:

Untuk menghitung periode getaran pegas, gunakan rumus:

k

m

T

=

2

π

Masukkan nilai m dan k, diperoleh:

10

×

2

2

10

×

5

2

=

20

05

,

0

2

=

π

π

T

4

10

×

25

2

=

3

10

×

5

,

2

2

=

π

π

2

10

×

5

×

2

=

π

=10π×10 2

=π×10 =0,1 π

1

sekon.

14. Di antara besaran-besaran pada getaran harmonik berikut ini:

(5)

JAWABAN PERSIAPAN UHB FISIKA KELAS XI IPA SEMESTER 1 Page 5 Besaran manakah yang berbanding lurus

dengan:

(a) simpangan getaran ?

(b) kuadrat simpangan getaran ? (c) kuadrat amplitudo getaran ?

Jawab:

(a) Besaran yang berbanding lurus dengan simpangan getaran adalah gaya pemulih. Ingat rumus:

y m

Fp = ω2 Fpy

(b) Besaran yang berbanding lurus dengan kuadrat simpangan getaran adalah energi potensial. Ingat rumus:

2 2 1

= ky

EP EPy2

(c) Besaran yang berbanding lurus dengan kuadrat amplitudo getaran adalah energi mekanik. Ingat rumus:

2 2 1

= kA

EM EMA2

15. An object is connected to the spring having constant of spring 400 N/m. The spring is pulled 8 cm, and then released so that harmonic oscillation occurs. Kinetic energy of the object when its displacement is 4 cm from equilibrium point is ….

Diketahui: k = 400 N/m 8

=

A cm = 8 x 10–2 m 4

=

y cm = 4 x 10–2 m

Ditanya: EK = ? (saat y = 4 cm)

Jawab:

2 2 1 2 2 1

=

= EM EP kA ky

EK

) (

= 2 2

2 1

y A k

. 400 . =

2 1

( (8 x 10–2)2 – (4 x 10–2)2 )

= 200. (64 x 10–4 – 16 x 10 –4) = 200. ( 48 x 10 – 4)

= 96 x 10 – 2 Joule = 0,96 Joule

16. A mathematical pendulum oscillates harmonically. At maximum

displacement, among these following quantities:

(1) displacement (2) potensial energy (3) velocity

(4) kinetic energy (5) acceleration (6) mechanical energy (7) force

which ones have: (a) zero magnitude ? (b) maximum magnitude ?

Jawab:

(a) Jika simpangannya maksimum, maka

kecepatan (velocity)danenergi kinetik (kinetic energy) sama dengan nol.

(b) Jika simpangannya maksimum, maka besaran-besaran:

(1) displacement (simpangan) (2) potensial energy

(3) acceleration (percepatan) (7) force (gaya)

mempunyai nilai yang maksimum

pula.

Ingat rumus: 2

2 1

= ky

EP ,

y

a= ω2 dan Fp = mω2y. Jika y mencapai maksimum, maka EP, a dan Fp juga mempunyai besar

yang maksimum pula. (Tanda minus (–) pada a dan Fp hanya menunjuk-

kan arahnya berlawanan dengan simpangan)

(6)

JAWABAN PERSIAPAN UHB FISIKA KELAS XI IPA SEMESTER 1 Page 6 Jawab:

Misalkan

T1 = periode getaran pada Figure 1 T2 = periode getaran pada Figure 2 Kita ingin mencari perbandingan T1 : T2.

Mula-mula, kita hitung dulu konstanta pegas pengganti pada Figure 1 dan Figure 2

Figure 1: Karena ada tiga pegas yang masing-masing berkonstanta k dan disusun secara parallel, maka konstanta penggantinya kp adalah:

. 3 = + +

=k k k k kp

Figure 2: Karena ada tiga pegas yang masing-masing berkonstanta k dan disusun secara seri, maka konstanta penggantinya kS memenuhi persamaan:

k k k k kS

3 = 1 + 1 + 1 = 1

3 = k kS

Ingat kembali periode getaran benda bermassa M pada pegas berkonstanta K

adalah T =2π MK . Maka perbandingan

periode pada Figure 1 dan Figure 2 adalah:

S k

M p k

M

T T

π π

2 2 =

2 1

S k

p k

T T

1 1 2

1

=

p S k k T

T =

2 1

k T

T k

3 ) (

= 3

2 1

3 1 = 9 1 =

2 1

T T

Jadi, T1 : T2 = 1 : 3

Gambar

tabel berikut:
Figure 1: Karena ada tiga pegas yang  masing-masing berkonstanta k dan disusun secara parallel, maka konstanta penggantinya kp adalah:

Referensi

Dokumen terkait

bahwa berdasarkan pertimbangan sebagaimana dimaksud dalam huruf a, dan huruf b perlu menetapkan Peraturan Menteri Negara Badan Usaha Milik Negara tentang Perubahan atas

Skripsi yang berjudul Analisis Kesetiaan Pada Tokoh-tokoh Samurai Dalam Komik Shanaou Yoshitsune (“Sawada Hirofumi No Sakuhin No “Shanaou Yoshitsune” No Manga Ni Okeru Samurai

Merupakan perusahaan industri barang konsumsi yang telah terdaftar di Bursa Efek Indonesia (BEI) sampai tahun 2011.. Perusahaan yang tidak delisting dari BEI selama

Menurut Mulyadi (2002:29), audit intern adalah auditor yang bekerja dalam perusahaan (perusahaan negara maupun perusahaan swasta) yang tugas pokoknya adalah

Hal ini terjadi karena jika air panas dan air dingin dicampurkan maka akan terjadi perpindahan kalor dari air panas menuju air dingin, perpindahan ini akan terus terjadi

Analisis yang dilakukan terhadap adegan-adegan film Laskar Pelangi diatas, pesan yang disampaikan adalah pesan moral yaitu segala sesuatu yang penyampaiannya berhubungan

Ada beberapa jenis e-learning yang biasa kita temukan dalam pembelajaran, yaitu Web- based learning dan M-Learning ( Mobile Learning ). Web-based learning adalah penyampaian dan

melaksanakanpenyelenggaraan pemerintahan yang baik. Terdapat 2 pegawai Dinas Kepemudaan dan Olahraga Kota Palembang yang telah mengikuti Diklat Fungsional tentang Keuangan