UNIVERSITAS NEGERI PADANG
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
JURUSAN FISIKA
Jl. Prof. Hamka, Airtawar Padang 25131, Indonesia
UJIAN TENGAH SEMESTER JULI-DESEMBER 2016
Mata Kuliah : Fisika Umum
Hari /Tgl : Sabtu, 29 Oktober 2016 Waktu/Jam : 120 Menit / 07.45 – 09.45 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.
1 Anggap persamaan untuk sebuah fenomena fisika memenuhi hubungan A = BnCm, dengan A memiliki dimensi LT, B memiliki dimensi L2T-1, dan C memiliki dimensi LT2. Berapakah nilai n dan m pada persamaan tersebut?
A. 2/3 dan 1/3 B. 2 dan 3 C. 4/5 dan -1/5 D. 1/5 dan 3/5 E. ½ dan 1/2
Kunci
D
2 Sedia payung sebelum hujan, begitulah kata pepatah. Saat hujan, air hujan jatuh vertikal dengan laju 30 m/s ke tanah. Apabila angin bertiup dengan laju 10 m/s dari Timur ke Barat, seorang mahasiswi agar tidak
terkena air hujan haruslah mengarahkan payungnya sebesar sudut θ terhadap tanah, yang mana...
B
NAMA/NIM :__________________KUNCI JAWABAN _____/__________
PRODI :____________________________________________________
DOSEN PEMBINA :_________________________________________________
SALIN PERNYATAAN DI BAWAH INI!
“
Saya yang bertanda tangan di bawah ini, tidak akan mencontek ataupun
memberikan contekan
”
...
...
TANDA TANGAN :
▸ Baca selengkapnya: pernyataan di bawah ini yang benar tentang reticullary layer yaitu:
(2)a. tan θ = 1/3 b. tan θ = 3 c. tan θ = 0,3 d. tan θ = 2/3
e. tan θ =
3
3
Seekor semut bergerak dengan lintasan seperti pada Gambar di bawah. Perpindahan semut pada
A
memiliki magnitudo 12 m dan padaB
memiliki magnitudo 8 m. Magnitudo komponen x dari resultan perpindahan semut adalah sekitar....C
4 Selama selang waktu tertentu, kecepatan sebuah mobil dinyatakan dengan persamaan v = at2 + bt3 (t
dalam sekon). Satuan dari a dan b, berturut-turut adalah.... A.
ms
1;
ms
2B.
ms
2;
ms
3C.
m
1s
;
m
1s
2D.
ms
3;
ms
4E.
5 4
;
ms
ms
D
5 Grafik kecepatan sebagai fungsi waktu dari suatu gerak benda diketahui merupakan garis lurus yang
sejajar dengan sumbu waktu. Hal ini berarti…
A. Kecepatan awal nol
B. Percepatannya selalu berubah-ubah
C. Kecepatan awal ≠ 0 dan percepatan merupakan fungsi dari waktu D. Kecepatannya selalu berubah-ubah
E. Percepatan = 0 dan kecepatan awal ≠ 0
E
6 Sebuah bola dilempar mendatar dari atas bukit dengan ketinggian 20 m. Bola itu menyentuh tanah pada sudut 450, seperti Gambar di bawah. Kecepatan bola ketika dilemparkan adalah...
B
7 E
8 Sebuah tali melewati katrol yang tergantung di loteng rumah. Pada salah satu ujung tali diikatkan sebuah Gambar di samping memperlihatkan grafik kecepatan sebagai fungsi waktu untuk sebuah mobil yang bergerak dalam lintasan lurus. Di titik Q keadaan gerak mobil tersebut adalah....
A. Bergerak dengan percepatan nol B. Bergerak menuruni sebuah lereng C. Bergerak di bawah permukaan tanah D. Mengurangi lajunya
E. Bergerak dalam arah berlawanan dengan arah geraknya pada titik P
A. 5,5 m B. 7,6 m C. 12 m D. 14 m E. 15 m
balok 4-kg dan balok 5-kg terikat pada ujung lainnya. Bila massa tali dan massa katrol diabaikan serta perceptan gravitasi adalah g, maka percepatan blok 5-kg adalah....
A. 5g/9 B. 4g/9 C. g/4 D. g/5 E. g/9
E
9 Seorang pemain sirkus beratnya W berjalan sepanjang "kawat" seperti yang ditunjukkan dalam Gambar di bawah. Tegangan dalam kawat adalah...
D
10 Sebuah Lift bermassa 1000 kg bergerak naik dengan kecepatan yang bertambah 3 m/s setiap detiknya. Gaya tegangan pada kabel penarik Lift adalah...
A. 1000 N B. 3000 N C. 7000 N D. 10000 N E. 13000 N
E
11 Seorang anak mendorong sebuah balok bermassa 25 kg di atas lantai yang licin dengan gaya horizontal pada peti sebesar 100 N. Akibatnya peti yang semula diam bergerak, berapa kecepatan peti tersebut setelah bergerak sejauh 2 m?
A. 16 m/s B. 8 m/s C. 4 m/s D. 2 m/s E. 1 m/s
C
12 Sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan awal vo di atas permukaan mendatar, berhenti setelah menempuh jarak s karena pengaruh gaya gesekan kinetik. Jika koefisien gesekan kinetik adalah
μ
k dan percepatan gravitasi adalah g, maka besarnya vo adalah....A.
μ
kgs
B.
2
μ
kgs
C.
3
μ
kgs
D.
2
μ
kgs
E.
3
μ
kgs
B
13 Dua benda dengan massa M1 dan M2 memiliki energi kinetik yang sama dan keduanya bergerak ke kanan. Gaya konstan F yang sama diterapkan ke arah kiri pada kedua benda tersebut. Jika M1 = 4M2, maka perbandingan jarak tempuh dari saat gaya diterapkan sampai berhenti untuk M1 dengan M2 adalah...
A. 1:4 B. 4:1 C. 1:2 D. 2:1 E. 1:1
E
14 Tiga balok (A, B, C) masing-masing memiliki massa M, dihubungkan dengan tali seperti pada Gambar.
Balok C ditarik ke kanan dengan gaya
F
yang menyebabkan seluruh sistem mengalami percepatan. Bila gesekan diabaikan, maka gaya total yang bekerja pada blok B adalah....A. nol
B.
F
3
B
kawat
A. Hampir sama dengan W
B. Hampir sama dengan W/2 C. Lebih kecil dari W
D. Lebih besar dari W
C.
F
2
D.
2F
3
E.
F
15 Pada saat t = 0 sebuah partikel mulai bergerak sepanjang sumbu x. Jika energi kinetik partikel bertambah secara seragam terhadap t, maka gaya total yang bekerja padanya haruslah....
A. Konstan
B. Sebanding dengan t
C. Berbanding terbalik dengan t
D. Sebanding dengan
t
E.
Sebanding dengan
1
t
E
16 Pada acara HUT TNI ke 70, sebuah pesawat akrobat terbang mengelilingi lintasan berupa lingkaran dengan kecepatan serbasama v. Berdasarkan pengalaman pilot bahwa bobot nyata (sama dengan gaya normal) pilot ketika berada di lintasan terendah adalah dua kali bobot nyata ketika berada di lintasan teratas lintasan melingkar. Berapa jari-jari lintasan melingkar tersebut?
A.
B. 2
C. 3
D. 4
E.
C
17 Tiga pegas ideal yang identik (X, Y, Z) disusun seperti ditunjukkan Gambar di bawah. Ketika beban 4 kg digantung pada ujung X, maka beban turun sejauh 3cm. Ketika beban bermassa 6 kg digantung pada ujung Y, maka beban akan turun sejauh....
B
18 Sebuah balok yang bermassa 20 kg bergerak dari keadaan diam sepanjang garis lurus pada permukaan mendatar akibat pengaruh gaya yang berubah-ubah terhadap posisi seperti ditunjukkan pada gambar di samping. Perubahan energi kinetik yang dialami balok tersebut sewaktu memindahkan balok dari titik asal ke titik x = 8 m adalah ……
A. 24 joule B. 26 joule C. 30 joule D. 36 joule E. 40 joule
A
19 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 energi potensial pegas, maka pegas akan tertekan sejauh....
A.
v
m
/
2
k
B.
1
/
2
mv
2A
C.
1
/
4
mv
2 D.mv
2/
4
k
E.
1
/
4
mv
/
k
20 Sebuah bola bermassa M dilemparkan dengan sudut elevasi α dan dengan kecepatan awal v. Jangkauan maksimum dan tinggi maksimum bola berturut-turut adalah R dan H. Bila hambatan udara diabaikan, maka besarnya momentum sudut bola di titik tertinggi terhadap titik asal adalah...
A. M v H
B. M v R
C. M v H cos α
D. M v R cos α
E. M v H tan α
C
21 Koordinat pusat massa dari tiga partikel di bawah ini adalah.... C
22 Sebuah bola menumbuk lantai dan melambung dengan kecepatan yang sama, seperti yang digambarkan di bawah ini. Perubahan komponen momentum bola adalah....
C
23 Tumbukan dua benda yang terjadi tidak elastis sama sekali, maka energi kinetik yang tersimpan oleh benda-benda tersebut sama dengan....
A. Energi total sebelum tumbukan
B. Perbedaan energi kinetik dari benda-benda itu sebelum tumbukan C. ½ Mv2, dengan M adalah massa total dan v adalah kecepatan pusat massa. D. Energi kinetik dari benda yang bermassa lebih besar sebelum tumbukan E. Energi kinetik dari benda yang bermassa lebih kecil sebelum tumbukan
C
24 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
25 A dan B adalah dua silinder padat yang terbuat dari aluminium, dimensinya seperti ditampilkan. Rasio
momen inersia B dengan A terhadap sumbu bersama X-X’ adalah... E
A. 0,0
B. 1,3 m ; 1,7 m C. 1,4 m ; 1,9 m D. 1,9 m ; 2,5 m E. 1,4 m ; 2,5 m
A.
Δpx > 0, Δpy
> 0
B.
Δpx
<
0, Δpy
> 0
C.
Δpx
=
0, Δpy
> 0
D.
Δpx
=
0, Δpy
< 0
E.
Δpx
<
0, Δpy
< 0
26 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
27 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
28 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
29 Sebuah kelereng bermassa 50 g dilepas dari ujung atas lintasan yang berbentuk setengah lingkaran dengan jari-jari R = 1 m. Kecepatan awal kelereng adalah nol. Bila tidak ada gesekan antara kelereng dengan lintasan, berapakah momentum sudut kelereng terhadap pusat lintasan (dalam kg m2/s), saat kelereng telah turun sejauh 0,5 m.
A. √ B. √ C. √ D. √ E. √
D
30 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
A. 0,15 g
B. 0,56 g
C. 0,84 g
D. g
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.
1
Sebuah batu beratnya w dilemparkan vertikal ke atas ke udara dari lantai dengan kecepatan awal v0 . Jika ada gaya konstan f akibat gesekan/hambatan udara selama melayang dan asumsikan percepatan gravitasi bumi g adalah konstan, tentukanlah....
a). tinggi maksimum yang dicapai (nyatakan dalam : v0, g, f dan w ) b). laju batu saat menyentuh lantai kembali (nyatakan dalam : v0, f dan w)
JAWABAN:
Diketahui:
a. Batu bergerak ke atas Persamaan gerak batu:
ma
w
f
a
m
F
Percepatan (perlambatan) :
g
w
f
a
m
w
f
a
1
Tinggi maksimum yang dicapai :
v
0h
maxv
v= 0
f
w w
Persamaan gerak batu:ma
Kecepatan saat menyentuh lantai :
f
permukaan yang bersentuhan tanpa gesekan.b) Anggap keadaan awal sitem benda-benda di atas adalah diam. Bila F = 0 dan asumsikan bahwa m2 hanya dapat bergerak vertikal. Hitunglah; tegangan tali, percepatan m2, percepatan M, dan percepatan m1 !
JAWABAN:
(a) Gunakan hukum II Newton
Untuk m2: T–m2. g = 0
Eliminasi T dari kedua persamaan di atas, diperoleh:
1 2
m
g
m
a
Untuk ketiga balok:
(b). Lukiskan diagram benda bebas sistem.
Anggap percepatan M adalah A, percepatan m1 dan m2 adalah a dan tegangan tali T. Dari gambar di atas, dengan menggunakan hukum II Newton diperoleh:
Subsitusikan nilai a dari persamaan (1) ke persamaan (3), dan selesaikan untuk T:
Subsitusikan a dari persamaan (2) diperoleh tegangan Tali (T):
Selesaikan persamaan (3) untuk a, dan subsitusikan nilai T, sehingga diperoleh percepatan m1 dan m2 yakni:
T
N2 m2
m2 g
N
F M +m1+ m2
Wtotal
Dari persamaan (2), subsitusikan nilai T, diperoleh percepatan M
3 Seorang pemain tenis menerima sebuah bola yang mendekatinya secara horizontal dengan laju 50 m/s. Bola tersebut dipukul sehingga arah geraknya menjadi berlawanan arah dan lajunya menjadi 40 m/s. Jika masa bola tenis tersebut adalah
60 gr, tentukan:
a). besar impuls yang diberikan kepada bola?
b). besar gaya yang dilakukan oleh raket pemain tenis tersebut, jika waktu sentuhnya adalah 0,1 detik?
JAWABAN:
Ambil arah positif se arah bola memantul dari raket pemain (ke kanan gambar di bawah).
b) Impuls = F. Δt
4 Seorang melompat ke bawah dari suatu jembatan yang tinggi. Seutas tali yang elastis diikatkan pada tubuh orang tersebut. Anggap k = konstanta pegas, l = panjang tali ketika tidak teregang g = gravitasi bumi dan M = massa orang. Hitung:
a). Jarak y yang ditempuh orang tersebut ketika ia berhenti sesaat untuk pertama kalinya b). Kecepatan maksimum v yang dapat dicapai orang tersebut selama ia jatuh
JAWABAN:
a. Dalam menganalisa gerak tersebut perlu diperhatikan akan adanya dua bagian
gerak, yaitu: gerak jatuh bebas sejauh l dan setelah itu terjadi perlambatan sehingga kecepatan orang tersebut menjadi nol disebabkan oleh karena gaya pegas yang dimiliki oleh tali.
Gerak jatuh bebas: (untuk menghitung kecepatan maksimum tali, pergunakan hukum kekekalan energi mekanik)
Gerak perlambatan: (gunakan teorema usaha-energi dan perlu diperhatikan pada titik terendah kecepatan orang tersebut = 0)
0
E
kinetik potensial maksimumv
2= + 40
i
m/s
v
1= - 50
i
m/s
a) Impuls = perubahan momentum bolab. Kecepatan maksimum v yang dapat dicapai orang tersebut selama ia jatuh, lihat jawab pada soal a translasi v = 4 m/s. Diameter bola d=10 cm. Tentukanlah besaran-besaran sebagai berikut:
a) Hitung kecepatan sudut dan momen inersia serta momentum linear bola pejal tersebut apabila bola tersebut mengelinding tanpa slip?
b) Berapa energi kinetik yang dihasilkan untuk komponen translasi dan komponen rotasi? Berapakah perbandingan energi kinetik rotasi terhadap translasi?
JAWABAN:
a). Bola memiliki dua komponen gerak yaitu translasi dan rotasi. Andaikata terjadi slip, maka komponen gerak rotasi menghilang.
Kecepatan sudut bola pejal adalah:
rad/s
Momen inersia bola pejal:
2 3 2Momentum linier bola pejal adalah:
2
4
/
8
kg
m/s
m
v
kg
m
s
p
b). Energi kinetik komponen translasi adalah:
Energi kinetik komponen rotasi adalah
kgm
rad
s
J
Perbandingan energi kinetik rotasi terhadap translasi adalah
