Pembahasan Diagram gaya-gaya yang bekerja pada benda (tampak depan) sebagai gambar berikut :

(1)

MOMEN GAYA

1. Empat buah gaya masing-masing : F1 = 100 N

F2 = 50 N F3 = 25 N F4 = 10 N

bekerja pada benda yang memiliki poros putar di titik P seperti ditunjukkan gambar berikut! Jika ABCD adalah persegi dengan sisi 4 meter, dan tan 53o = 4/3, tentukan besarnya momen gaya yang bekerja pada benda dan tentukan arah putaran gerak benda!

Pembahasan

(2)

Misal :

(+) untuk putaran searah jarum jam

(−) untuk putaran berlawanan arah jarum jam (Ket : Boleh dibalik)

Sesuai perjanjian tanda di atas, benda berputar searah jarum jam MOMEN INERSIA

2. Susunan 3 buah massa titik seperti gambar berikut!

Jika m1 = 1 kg, m2 = 2 kg dan m3 = 3 kg, tentukan momen inersia sistem tersebut jika diputar menurut :

a) poros P b) poros Q

Pembahasan a) poros P

(3)

b) poros Q

KESEIMBANGAN TITIK BERAT

3. Kotak lampu digantung pada sebuah pohon dengan menggunakan tali, batang kayu dan engsel seperti terlihat pada gambar berikut ini:

Jika : AC = 4 m BC = 1 m

Massa batang AC = 50 kg Massa kotak lampu = 20 kg

Percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2

Tentukan besarnya tegangan tali yang menghubungkan batang kayu dengan pohon!

Pembahasan

Penguraian gaya-gaya dengan mengabaikan gaya-gaya di titik A (karena akan dijadikan poros) :

(4)

Syarat seimbang Σ τA = 0

4. Peluru bermassa 100 gram dengan kelajuan 200 m/s menumbuk balok bermassa 1900 gram yang diam dan bersarang di dalamnya.

Tentukan kelajuan balok dan peluru di dalamnya!

Pembahasan

Hukum kekekalan momentum dengan kondisi kecepatan balok sebelum tumbukan nol dan kecepatan balok setelah tumbukan sama dengan kecepatan peluru setelah tumbukan, namakan v'

ELASTISITAS DAN HUKUM HOOKE

5. Enam buah pegas identik disusun sehingga terbentuk seperti gambar di bawah. Pegas kemudian digantungi beban bermassa M .

(5)

Jika konstanta masing-masing pegas adalah 100 N/m, dan massa M adalah 5 kg, tentukan :

a) Nilai konstanta susunan pegas

b) Besar pertambahan pertambahan panjang susunan pegas setelah digantungi massa M

Pembahasan

a) Nilai konstanta susunan pegas

b) Besar pertambahan pertambahan panjang susunan pegas setelah digantungi massa M

Soal 1-5 berasal dari sumber http://fisikastudycenter.com/ HUKUM ARCHIMEDES

6. Sebuah benda yang memiliki volume 200 cm^3 dicelupkan ke dalama sebuah alkohol. Jika diketahui massa jenis alkohol tersebut adalah 0,8 grm/cm^3 dan seluruh bagian benda tercelup di dalam alkohol. Tentukanlah besar gaya angkat yang di berikan oleh alkohol tersebut?

(6)

Pembahasan : Diketahui:

V = 200 cm^3 = 200 . 10^(-6) m^3 ρ(alkohol) = 0,8 g/cm^3=800 kg/m^3 g = 10 m/s^2

Ditanya : Tentukanlah besar gaya angkat yang di berikan oleh alkohol tersebut?

Jadi, besar gaya angkat yang di berikan oleh alkohol tersebut adalah 1,6 Newton.

Catatan : Vbt adalah volume Benda yang Tercelup, karena benda tercelup selurhnya maka Vbt = V. Dan jangan lupa untuk konversi satuan ke satuan internasionel (SI). Soal nomor 6 diambil dari sumber https://www.gammafisblog.com/2018/12/contoh-soal-pembahasan-hukum-archimedes.html

HUKUM HIDROSTATIS

7. Tekanan atmosfer pada permukaan laut sebesar 1,01 x 105 Pa. Kenapa kita tidak merasakan tekanan atmosfer menekan tubuh kita?

a) Besar tekanan atmosfer dianggap nol karena gravitasi b) Kita telah terbiasa dengan tekanan atmosfer sejak kita lahir

c) Cairan pada tubuh kita menekan keluar tubuh dengan gaya yang sama besar d) Gaya gravitasi meniadakan rasa akan adanya tekanan

Solusi:

Jawaban yang benar adalah C.

Darah dan cairan yang ada dalam tubuh manusia memberikan tekanan yang sama besar dengan tekanan atmosfer keluar tubuh. Karena tekanan yang menekan keluar di dalam tubuh sama dengan tekanan atmosfer yang menekan tubuh, maka kita tidak merasakan adanya tekanan atmosfer yang senantiasa menekan tubuh kita.

Soal nomor 7 berasal dari sumber https://www.studiobelajar.com/tekanan-hidrostatis/ VISKOSITAS

(7)

8. Sebuah bola yang massa jenisnya 6,36 gram/cm³ dan berdiameter 20 mm jatuh ke dalam cairan pelumas yang massa jenisnya 5,10 gram/cm³. Jika kecepatan terminal bola mencapai 0,2 m/s, dan g = 10 m/s², tentukan koefisien viskositas cairan pelumas tersebut.

Diketahui: ρ bola = 6,36 gram/cm³ = 6360 kg/m³ ρ fluida = 5,10 gram/cm³ = 5100 kg/m³ d bola = 20 mm ⇒ R = 10 mm = 10⁻² m vt bola = 0,2 m/s Ditanya:

koefisien viskositas fluida η

Penyelesaian:

⇔ Kecepatan terminal vt = [2R²g.(ρb - ρf)] / 9η

⇔ Koefisien viskositas η = [2R²g.(ρb - ρf)] / 9.vt

⇔ = [2.(10⁻²)².(10).(6360 - 5100)] / [9 x 0,2]

⇔ = 140 x 10⁻² Pa.s

∴ Koefisien viskositas sebesar 140 x 10⁻² Pa.s HUKUM STOKES

(8)

9. Sebuah bola logam berdiameter 200 mm jatuh ke dalam cairan gliserin yang memiliki koefisien viskositas 1,5 Pa.s sehingga memiliki kecepatan 0,2 m/s. Tentukan gaya gesekan Stokes antara bola dan gliserin.

Diketahui:

d = 200 mm = 0,2 m⇒ R = 0,1 m η = 1,25 Pa. s

v = 0,2 m/s

Ditanya:

Gaya gesekan Stokes

Penyelesaian:

⇔ Gaya gesekan Stokes F = 6πηRv

⇔ = 6 x 3,14 x 1,25 x 0,1 x 0,2

⇔ = 0,471 N

∴ Gaya gesekan Stokes sebesar 0,471 N

Soal 8-9 berasal dari sumber https://brainly.co.id/tugas/18137076

HUKUM PASCAL

10. Jari-jari penampang kecil dongkrak hidrolik adalah 2 cm dan jari-jari penampang besar adalah 25 cm. Berapa gaya yang diberikan pada penampang kecil untuk mengangkat sebuah mobil bermassa 2000 kg ?

(9)

Diketahui : r1 = 2 cm = 0,02 m r2 = 25 cm = 0,25 m A1 = (3,14)(0,02)2 = 0,001256 m2 A2 = (3,14)(0,25)2 = 0,19625 m2 F2 = w = m g = (2000)(9,8 m/s2) = 19600 N Ditanya : F1 ? Jawab : F1/A1 = F2/A2 F1/0,001256 = 19600/0,19625 F1/0,001256 = 99.872,6 F1 = 125,44 N

Soal nomor 10 berasal dari sumber https://gurumuda.net/contoh-soal-hukum-pascal.htm

AZAS BERNOULI 11.

Air dialirkan melalui pipa seperti pada gambar di atas. Pada titik 1 diketahui dari pengukuran kecepatan air v1 = 3 m/s dan tekanannya P1 = 12300 Pa. Pada titik 2, pipa memiliki ketinggian 1,2 meter lebih tinggi dari titik 1 dan mengalir dengan kecepatan v2 = 0,75 m/s. Dengan menggunakan hukum bernoulli tentukan besar tekanan pada titik 2.

Pembahasan:

Rumus Persamaan (Hukum) Bernoulli:

Diketahui bahwa pada titik 1 tidak memiliki ketinggian (h1 = 0), sehingga:

(10)

–

P2 = 4.080 Pa

Tekanan pada titik 2 ini merupakan tekanan relatif, yaitu tekanan yang didapat dari alat ukur karena kita mendapatkan nilai tekanan pada titik 1 dari alat ukur tekanan (pressure gauge). Untuk mendapatkan besar tekanan absolut, kita tinggal menambahkannya dengan

tekanan atmosfer ( ).

Soal nomor 11 diambil dari sumber https://www.studiobelajar.com/hukum-bernoulli/

AZAS KONTINUITAS

12. Sebuah pipa salah satu bagiannya berdiameter 20 cm dan bagian lainnya berdiameter 10 cm. Jika laju aliran air di bagian pipa berdiameter besar adalah 30 cm/s, maka laju aliran air di bagian pipa berdiameter lebih kecil adalah …

A. 80 cm/s B. 100 cm/s C. 120 cm/s D. 130 cm/s E. 140 cm/s Pembahasan : Diketahui : r1 = 10 cm, r2 = 5 cm v1 = 30 cm/s Ditanya : v2 ? Jawab :

Persamaan kontinuitas fluida : A1 v1 = A2 v2

Keterangan :

A1 = luas penampang pipa 1, v1 = laju air pada pipa 1 A2 = luas penampang pipa 2, v2 = laju air pada pipa 2 Luas penampang pipa :

A1 = phi r12 = (3,14)(10 cm)2 = (3,14)(100 cm2) A2 = phi r22 = (3,14)(5 cm)2 = (3,14)(25 cm2) Laju aliran air di pipa 2 :

A1 v1 = A2 v2

(3,14)(100 cm2)(30 cm/s) = (3,14)(25 cm2)(v2) (100)(30 cm/s) = (25)(v2)

3000 / 25 = v2 v2 = 120 cm/s

(11)

Soal nomor 12 berasal dari sumber https://gurumuda.net/persamaan-kontinuitas-fluida-contoh-soal-un.htm

SUHU DAN PEMUAIAN

13. Sebuah termometer menunjukkan angka 25 ketika dicelupkan ke dalam es yang sedang melebur pada tekanan 1 atm dan menunjukkan angka 85 ketika dicelupkan ke dalam air yang sedang mendidih pada tekanan 1 atm. Ketika digunakan bersama- sama jika

termometer Celcius menunjukkan angka 55 0C, termometer tersebut menunjukkan angka .... A. 48 B. 58 C. 66 D. 76 E. 80 Pembahasan :

XB = 25 (batas bawah termometer X) XA = 85 (batas atas termometer X) TC = 55 0C

X ... ?

Persamaan perbandingan untuk skala suhu

Jadi termometer tersebut akan menunjukkan angka 58 Soal nomor 13 berasal dari sumber

http://filosofiberselimutmatematika.blogspot.com/2020/10/latihan-soal-dan-pembahasan-suhu-dan-pemuaian-fisika-kelas-11.html?m=1

AZAS BLACK

14. Tiga kilogram batang timah hitam dengan kalor jenis 1400 J.kg-1_C-1_{bersuhu 80}o_C dicelupkan ke dalam 10 kg air dengan kalor jenis 4200 J.kg-1C-1. Setelah terjadi kesetimbangan termal, suhu akhir campuran 20o_{C. Suhu air mula-mula adalah….}

A. 20 oC B. 18 o_C C. 14 oC

(12)

D. 12 oC E. 10 o_C Pembahasan Diketahui :

Massa timah (m1) = 3 kg

Kalor jenis timah (c1) = 1400 J.kg-1C-1 Suhu timah (T1) = 80 oC

Massa air (m2) = 10 kg

Kalor jenis air (c2) = 4200 J.kg-1C-1 Suhu kesetimbangan termal (T) = 20 o_C Ditanya : Suhu air mula-mula (T2) Jawab :

Jawaban yang benar adalah C.

Soal nomor 14 berasal dari sumber https://gurumuda.net/pembahasan-soal-asas-black.htm

PERSAMAAN GAS IDEAL

15. Sebuah silinder yang volumenya 1m3_{berisi 1 mol gas helium pada suhu -173}0_{C. Apabila} helium dianggap gas ideal, berapakah tekanan gas dalam silinder?…..

(R = 8,31 j/mol K) A. 8,31 Pa B. 83,1 Pa C. 831 Pa D. 8310 Pa E. 83100 Pa Jawab : Diketahui : V = 1m3 n = 1 mol T = -1730 C

(13)

T = -173 0 C + 273K = 100K R = 8,31 j/mol K

Soal nomor 15 berasal dari sumber https://gurubaru.com/2017/09/14/kumpulan-soal-dan-pembahasan-fisika-teori-kinetik-gas-gas-ideal/2/

HUKUM BOYLE-GAY LUSSAC

16. Gas berada di dalam bejana tertutup pada mulanya bersuhu 27°C. Agar tekanannya menjadi 2 kali semula, maka suhu ruangan tersebut adalah…

Pembahasan Diketahui :

Tekanan awal (P1) = P Tekanan akhir (P2) = 2P

Suhu awal (T1) = 27oC + 273 = 300 K Ditanya : suhu akhir (T2)

Jawab :

Soal nomor 16 berasla dari sumber https://gurumuda.net/contoh-soal-hukum-gay-lussac-isokhorikvolume-konstan.htm

ENERGI KINETIK GAS

17. Gas ideal berada dalam wadah tertutup pada mulanya mempunyai tekanan P dan volume V. Apabila tekanan gas dinaikkan menjadi 4 kali semula dan volume gas tetap maka perbandingan energi kinetik awal dan energi kinetik akhir gas adalah…

Pembahasan Diketahui : Tekanan awal (P1) = P Tekanan akhir (P2) = 4P Volume awal (V1) = V Volume akhir (V2) = V

Ditanya : Perbandingan energi kinetik awal dan energi kinetik akhir (EK1 : EK2) Jawab :

(14)

Perbandingan energi kinetik awal dan energi kinetik akhir :

Soal nomor 17 berasal dari sumber https://gurumuda.net/contoh-soal-teori-kinetik-gas.htm

KECEPATAN EFEKTIF GAS

18. Tentukan v rms dari molekul Nitrogen (N2) dalam udara yang bersuhu 20 oC (massa molekul Nitrogen = 28 gram/mol = 28 kg/kmol)

Pembahasan

k = 1,38 x 10‐23 J/K = 1,38 x 10‐23 (kg m2 /s2 )/K T = 20 oC + 273 = 293 K

Massa molar atau massa molekul N2 (M) = 2 x 14 u = 2 x14 gram/mol = 28 gram/mol = 28 kg/kmol (massa atom N = 14 u. lihat tabel periodik unsur)

Jumlah molekul/mol = Bilangan Avogadro (NA) = 6,02 x 1023 /mol = 6,02 x 1026 /kmol Massa Nitrogen (m) = ?

(15)

Laju rms Nitrogen (v rms) = ?

Soal nomor 18 berasal dari sumber https://gurumuda.net/kecepatan-efektif-gas.htm HUKUM TERMODINAMIKA

19. Suatu gas memiliki volume awal 2,0 m3 dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume akhirnya menjadi 4,5 m3. Jika tekanan gas adalah 2 atm, tentukan usaha luar gas tersebut! (1 atm = 1,01 x 105 Pa) Pembahasan Data : V2 = 4,5 m3 V1 = 2,0 m3 P = 2 atm = 2,02 x 105 Pa Isobaris → Tekanan Tetap W = P (ΔV)

(16)

W = P(V2 − V1)

W = 2,02 x 105 (4,5 − 2,0) = 5,05 x 105 joule

20. 1,5 m3 gas helium yang bersuhu 27oC dipanaskan secara isobarik sampai 87oC. Jika tekanan gas helium 2 x 105 N/m2 , gas helium melakukan usaha luar sebesar.... A. 60 kJ

B. 120 kJ C. 280 kJ D. 480 kJ E. 660 kJ

(Sumber Soal : UMPTN 1995) Pembahasan Data : V1 = 1,5 m3 T1 = 27oC = 300 K T2 = 87oC = 360 K P = 2 x 105 N/m2 W = PΔV Mencari V2 : V 2/T2 = V1/T1 V2 = ( V1/T1 ) x T2 = ( 1,5/300 ) x 360 = 1,8 m3 W = PΔV = 2 x 105_{(1,8 − 1,5) = 0,6 x 10}5_{= 60 x 10}3_{= 60 kJ}

21. 2000/693 mol gas helium pada suhu tetap 27oC mengalami perubahan volume dari 2,5 liter menjadi 5 liter. Jika R = 8,314 J/mol K dan ln 2 = 0,693 tentukan usaha yang dilakukan gas helium! Pembahasan Data : n = 2000/693 mol V2 = 5 L V1 = 2,5 L T = 27oC = 300 K

Usaha yang dilakukan gas : W = nRT ln (V2 / V1)

W = (2000/693 mol) ( 8,314 J/mol K)(300 K) ln ( 5 L / 2,5 L ) W = (2000_/

693) (8,314) (300) (0,693) = 4988,4 joule

22. Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 600 K, untuk menghasilkan kerja mekanik. Jika mesin menyerap kalor 600 J dengan suhu rendah 400 K, maka usaha yang dihasilkan adalah....

A. 120 J B. 124 J

(17)

C. 135 J D. 148 J E. 200 J

(Sumber Soal : UN Fisika 2009 P04 No. 18) Pembahasan

η = ( 1 − T

r / Tt ) x 100 %

Hilangkan saja 100% untuk memudahkan perhitungan : η = ( 1 − 400_/ 600) = 1/3 η = ( W_/ Q1 ) 1_/ 3 = W/600 W = 200 J

23. Diagram P−V dari gas helium yang mengalami proses termodinamika ditunjukkan seperti gambar berikut!

Usaha yang dilakukan gas helium pada proses ABC sebesar.... A. 660 kJ

B. 400 kJ C. 280 kJ D. 120 kJ E. 60 kJ

(Sumber Soal : UN Fisika 2010 P04 No. 17) Pembahasan

WAC = WAB + WBC

WAC = 0 + (2 x 105)(3,5 − 1,5) = 4 x 105 = 400 kJ

24. Suatu mesin Carnot, jika reservoir panasnya bersuhu 400 K akan mempunyai efisiensi 40%. Jika reservoir panasnya bersuhu 640 K, efisiensinya...%

A. 50,0 B. 52,5 C. 57,0 D. 62,5 E. 64,0 (Sumber Soal : SPMB 2004) Pembahasan Data pertama:

(18)

η = 40% = 4_/ 10 Tt = 400 K

Cari terlebih dahulu suhu rendahnya (Tr) hilangkan 100 % untuk mempermudah perhitungan: η = 1 − (Tr_/ Tt) 4_/ 10 = 1 − (Tr/400) (Tr/400) = 6 / 10 Tr = 240 K Data kedua : Tt = 640 K

Tr = 240 K (dari hasil perhitungan pertama) η = ( 1 − Tr_/ Tt) x 100% η = ( 1 − 240_/ 640) x 100% η = ( 5_/ 8 ) x 100% = 62,5%

Soal 19-24 berasal dari sumber http://fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/33-termodinamika. GELOMBANG MEKANIK

25. Syarat terjadinya interferensi gelombang adalah gelombang-gelombang yang mengalami interferensi harus bersifat koheren, maksudnya adalah . . . .

1) memiliki panjang gelombang yang sama 2) memililki amplitudo yang sama

3) memiliki frekuensi yang sama 4) memiliki fase yang sama

Pernyataan di atas yang benar adalah . . . . a. 1), 2), dan 3) d. 4) saja

b. 1) dan 3) e. 1), 2), 3), dan 4) c. 2) dan 4)

kunci jawaban: D

pembahasan/penyelesaian:

jika fase sama menghasilkan interferensi maksimum atau berupa perut jika fase tidak sama (beda fase = 90o_{) saling melemahkan/ terjadi simpul}

26. Dua gelombang memancarkan frekuensi 100 Hz dan 110 Hz. Periode layangan yang teramati adalah . . . . a. 10 sekon d. 0,2 sekon b. 5 sekon e. 0,1 sekon c. 2,5 sekon kunci jawaban: E pembahasan/penyelesaian:

frekuensi layangan adalah selisih dua frekuensi. f layangan = 110 – 100 = 10

T = 1/f = 1/10 = 0,1 s

27. Suatu gelombang permukaan air yang frekuensinya 50 Hz merambat dengan kecepatan 350 m/s. Jarak antara dua titik yang berbeda fase 60° adalah sekitar ....

(19)

a. 64 cm d. 21 cm b. 42 cm e. 12 cm c. 33 cm kunci jawaban:D pembahasan/penyelesaian: Δφ = 60o_{= 60 π/180 = π/3 rad} v = λ.f 350 = λ.50 λ = 0,7

rumus beda sudut fase Δφ = k.x

π/3 = x. 2π/ λ π/3 = x. 2π/ 0,7

x = 0,7/6 =0,12 m = 12 cm

28. Berdasarkan nilai amplitudonya, gelombang dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu .... a. gelombang mekanik dan gelombang stasioner

b. gelombang elektromagnetik dan gelombang stasioner c. gelombang berjalan dan gelombang mekanik

d. gelombang berjalan dan gelombang stasioner e. gelombang berjalan dan gelombang transversal kunci jawaban: D

pembahasan/penyelesaian: sudah jelas

29. Suatu gelombang dinyatakan dengan persamaan y = 0,20 sin 0,40 π (x – 60t). Bila dalam cm dan sekon, maka pernyataan berikut ini:

(1) panjang gelombang bernilai 5 cm (2) frekuensi gelombangnya bernilai 12 Hz

(3) gelombang menjalar dengan kecepatan 60 cm s-1

(4) simpangan 0,1 cm saati x = 35/12 cm dan t = 1/24 sekon yang benar adalah nomor ….

a. 1, 2, 3 dan 4 d. 2 dan 4 b. 1, 2 dan 3 e. 4 c. 1 dan 3 kunci jawaban:B pembahasan/penyelesaian: diketahui: A = 0,20 k = 0,40 π ω = 0,40 π . 60 = 24 π 1) benar k =2 π/ λ λ = 2 π/k = 2/0,4 = 5 cm 2)benar ω = 2 πf

(20)

24 π = 2 πf f = 12 Hz 3) benar 4) salah y = 0,20 sin 0,40 π (x – 60t) y = 0,20 sin 0,40 π (35/12 – 60/24) y = 0,20 sin 0,40 π (10/24) y = 0,20 sin π (4/24) y = 0,20 sin 60o y = 0,1 √3 cm

30. Seutas tali yang panjangnya 4 m kedua ujungnya diikat erat-erat. Kemudian pada tali ditimbulkan gelombangsehingga terbentuk 8 buah perut, makaletak perut kelima dari ujung terjauhadalah .... a. 1,50 m d. 2,25 m b. 1,75 m e. 2,50 m c. 2,00 m kunci jawaban: D pembahasan/penyelesaian: 8 perut = 4 λ 4 λ = 4m λ = 1 m

rumus letak perut gelombang stasioner ujung terikat: x = (2n-1)1/4 λ

x = (2.5 – 1 ) ¼ x = 9/4 = 2,25 m

31. Kecepatan rambat gelombang dalam dawai tegang dari bahan tertentu dapat diperkecil dengan ....

a. memperpendek dawai

b. memperbesar massa dawai per satuan panjang c. memperbesar luas penampang dawai

d. memperbesar tegangan dawai e. memperkecil massa jenis dawai kunci jawaban: B

sesuai hukum Melde Kecepatan rambat gelombang dalam dawai berbanding lurus dengan tegangan tali dan berbanding terbalik dengan massa dawai per satuan panjang 32. Kawat untuk saluran transmisi listrik yang massanya 40 kg diikat antara dua menara

tegangan tinggi yang jaraknya 200 m. Salah satu ujung kawat oleh seorang teknisi yang berada di salah satu menara memukul kawat sehingga timbul gelombang yang merambat ke menara yang lain. Jika gelombang pantul pada ujung menara yang kedua

terlihat setelah 10 sekon dari pemukulan, maka besar tegangan kawat (dalam newton) adalah ....

a. 40 d. 320 b. 60 e. 420

(21)

c. 80

33. Tali yang panjangnya 5 m bertegangan 2 N dan digetarkan sehingga terbentuk gelombang stasioner. Jika massa tali 6,25.10-3 kg, maka cepat rambat gelombang di tali adalah .... (dalam m/s) a. 2 d. 10 b. 5 e. 40 c. 6 kunci jawaban: E pembahasan/penyelesaian:

rumus cepat rambat gelombang pada dawai / hukum melde

v= 100/2,5 = 40 m/s

34. Gelombang bunyi adalah ... . a. gelombang transversal b. gelombang longitudinal c. gelombang elektromagnetik

d. gelombang yang dapat dipolarisasikan

e. gelombang yang dapat merambat dalam vakum kunci jawaban: B

bunyi termasuk gelombang longitudinal dan mekanik Soal 25-34 berasal dari sumber

https://fisikasekolahmadrasah.blogspot.com/2018/12/pembahasan-soal-gelombang-mekanik-part_51.html.

GELOMBANG BERJALAN DAN STASIONER

35. sebuah persamaan gelombang Y = 0,02 sin (10πt − 2πx) dengan t dalam sekon, Y dan x dalam meter.

Tentukan:

a. amplitudo gelombang b. frekuensi sudut gelombang c. tetapan gelombang

d. cepat rambat gelombang e. frekuensi gelombang f. periode gelombang g. panjang gelombang h. arah rambat gelombang

i. simpangan gelombang saat t = 1 sekon dan x = 1 m j. persamaan kecepatan gelombang

(22)

l. persamaan percepatan gelombang m. nilai mutlak percepatan maksimum n. sudut fase saat t = 0,1 sekon pada x = 1_/

3 m o. fase saat t = 0,1 sekon pada x = 1/3 m Pembahasan :

Bentuk persamaan umum gelombang:

Y = A sin (ωt - kx)

dengan A amplitudo gelombang, ω = 2πf dan k = 2π/λ dengan demikian : a. A = 0,02 m b. ω = 10π rad/s c. k = 2π d. v = ω/k = 10π/2π = 5 m/s e. f = ω/2π = 10π/2π = 5 Hz f. T = 1/f = 1/ 5 = 0, 2 sekon g. λ = 2π/k = 2π/2π = 1 m h. ke arah sumbu x positif

i. Y = 0,02 sin(10 π- 2π) = 0,02 sin(8π) = 0 m j. v = ω A cos(ωt−kx) = 10π(0,02) cos(10πt−2πx) m/s k. vmaks = ωA = 10π(0,02) m/s l. a = −ω2_{y = −(10π)}2_{(0,02) sin(10πt − 2πx) m/s}2 m. amaks = |−ω2A| = |−(10π)2 (0,02)| m/s2 n. sudut fase θ = (10.π.0,1−2π.(1_/ 3) = 1/3 π = 60o o. fase φ = 60o_/ 360o = 1/6 36.

Suatu gelombang permukaan air yang frekuensinya 500 Hz merambat dengan kecepatan 350 m/s. tentukan jarak antara dua titik yang berbeda sudut fase 60°!

(Sumber : Soal SPMB)

Pembahasan :

Lebih dahulu tentukan besarnya panjang gelombang dimana

Beda fase gelombang antara dua titik yang jaraknya diketahui adalah

37. Seutas tali salah satu ujungnya digerakkan naik turun sedangkan ujung lainnya terikat. Persamaan gelombang tali adalah y = 8 sin (0,1π) x cos π (100t - 12) dengan y dan x dalam cm dan t dalam satuan sekon. Tentukan:

(23)

b. frekuensi gelombang c. panjang tali

(Sumber : Soal Ebtanas)

Pembahasan :

Pola dari gelombang stasioner diatas adalah

a. menentukan panjang gelombang

b. menentukan frekuensi gelombang

c. menentukan panjang tali

38. Diberikan grafik dari suatu gelombang berjalan seperti gambar di bawah!

Jika jarak P ke Q ditempuh dalam waktu 5 sekon, tentukan persamaan dari gelombang di atas! (Tipikal Soal UN)

Pembahasan :

Bentuk umum persamaan gelombang adalah atau

atau

dengan perjanjian tanda sebagai berikut :

Tanda Amplitudo (+) jika gerakan pertama ke arah atas Tanda Amplitudo (-) jika gerakan pertama ke arah bawah

(24)

Tanda dalam kurung (-) jika gelombang merambat ke arah sumbu X positif / ke kanan

ambil data dari soal panjang gelombang (λ) = 2 meter, dan periode (T) = 5/2 sekon atau frekuensi (f) = 2/5 Hz, masukkan data ke pola misal pola ke 2 yang dipakai didapat

39. Seutas kawat bergetar menurut persamaan :

Jarak perut ketiga dari titik x = 0 adalah... A. 10 cm

B. 7,5 cm C. 6,0 cm D. 5,0 cm E. 2,5 cm

Sumber Soal : Marthen Kanginan 3A Gejala Gelombang Pembahasan :

Pola diatas adalah pola untuk persamaan gelombang stasioner ujung tetap atau ujung terikat. Untuk mencari jarak perut atau simpul dari ujung ikatnya, tentukan dulu nilai dari panjang gelombang.

Setelah ketemu panjang gelombang, tinggal masukkan rumus untuk mencari perut ke -3 . Lupa rumusnya,..!?! Atau takut kebalik-balik dengan ujung bebas,..!? Ya sudah tak usah pakai rumus, kita pakai gambar saja seperti di bawah:

(25)

Posisi perut ketiga P3 dari ujung tetap A adalah satu seperempat panjang gelombang atau (5/4) λ (Satu gelombang = satu bukit - satu lembah), sehingga nilai X adalah :

X = (5/4) λ = (5/4) x 6 cm = 7,5 cm

40. Sebuah gelombang transversal memiliki frekuensi sebesar 0,25 Hz. Jika jarak antara dua buah titik yang berurutan pada gelombang yang memiliki fase sama adalah 0,125 m, tentukan cepat rambat gelombang tersebut, nyatakan dalam satuan cm/s!

Pembahasan Data dari soal: f = 0,25 Hz

Jarak dua titik yang berurutan dan sefase:

λ = 0, 125 m ν = ... ν = λ f

ν = (0,125)(0,25) = 0,03125 m/s = 3,125 cm/s

Soal 35-40 berasal dari sumber http://fisikastudycenter.com/fisika-xii-sma/44-gelombang.

GELOMBANG BUNYI

41. Seorang penonton pada lomba balap mobil mendengar bunyi (deru mobil) yang berbeda, ketika mobil mendekat dan menjauh. Rata-rata mobil balap mengeluarkan bunyi 800 Hz. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m.s-1 dan kecepatan mobil 20 m.s-1, maka frekuensi yang di dengar saat mobil mendekat adalah…. A. 805 Hz B. 810 Hz C. 815 Hz D. 850 Hz E. 875 Hz Pembahasan Diketahui :

vs = -20 m/s (negatif karena mobil menjauhi pendengar) vp = 0 (pendengar diam karena sedang menonton) f = 800 hz

(26)

v = 340 m/s

Ditanya : frekuensi bunyi yang didengar ? Jawab :

Jawaban yang benar adalah D.

42. Lokomotif kereta api melaju dengan kecepatan 72 km/jam mendekati palang pintu kereta sambil membunyikan peluit dengan frekuensi 1600 Hz. Bila kecepatan bunyi merambat di udara 340 m.s-1, maka frekuensi peluit yang didengar oleh penjaga palang pintu kereta adalah …. A. 3600 Hz B. 3400 Hz C. 1800 Hz D. 1700Hz E. 1400Hz Pembahasan Diketahui :

Laju sumber bunyi (vs) = 72 km/jam = 20 m/s (relatif terhadap medium penghantar bunyi)

Frekuensi sumber bunyi (f) = 1600 hz Laju bunyi di udara (v) = 340 m/s

Kelajuan pendengar (vp) = 0 (nol karena pendengar tidak bergerak) Ditanya : frekuensi bunyi didengar penjaga (f’) ?

Jawab :

Jawaban yang benar adalah D.

43. Berikut adalah sifat gelombang cahaya yang tidak dimiliki oleh gelombang bunyi adalah....

(27)

B. Polarisasi C. Difraksi D. Refleksi E. Refraksi Jawab : B PEMBAHASAN:

Polarisasi adalah pengkutuban pada gelombang transversal, jadi cukup jelas karena gelombang cahaya adalah gelombang transversal dan bunyi adalah gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal

44. Sinar secara tegak lurus mengenai Dua celah sempit yang terpisah jarak 0,02 cm. Garis terang ketiga terletak 0,75 mm dari garis terang pusat pada layar yang terletak pada jarak 1 m di depan celah tersebut. Panjang gelombang sinar yang mengenai dua celah tersebut adalah…. a. 2,5 x 10mm d. 2,5 x 10mm b. 5,0 x 10mm e. 5,0 x 10mm c. 1,5 x 10mm jawab: C Pembahasan :

Rumus interferensi celah ganda young

d . p _____ = n. λ l d.p = n.λ.l 0,02 cm . 0,75 mm = 3 . 1 m . λ 0,2 mm . 0,75 mm = 3 . 1000 mm . λ λ = 5 . 10-4_mm

45.

Bayangan yang terbentuk oleh cermin cekung dari sebuah benda setinggi h

yang ditempatkan pada jarak lebih kecil dari f (f = jarak fokus cermin)

bersifat …

(28)

A. maya, tegak, diperkecil

B. maya, tegak, diperbesar

C. nyata, tegak, diperkecil

D. nyata terbalik, diperbesar

E. nyata, terbalik, diperkecil

46.

Sebuah cermin cembung ditempatkan di tikungan jalan. Ketika terdapat benda

yang jaraknya 2 m dari cermin, tinggi bayangan yang terbentuk 1/16 kali tinggi

benda. Jarak fokus cermin adalah…

A. 2/15 m

B. 2/17 m

C. 5/8 m

D. 15/2 m

E. 17/2 m

Pembahasan

Diketahui :

Jarak benda (s) = 2 meter

Perbesaran bayangan (M) = 1/16 kali

Ditanya : Jarak fokus cermin cembung

Jawab :

Terlebih dahulu hitung jarak bayangan (s’) :

Jarak bayangan adalah – 1/8 meter. Tanda negatif artinya bayangan tersebut

bersifat maya.

(29)

Tanda negatif artinya fokus cermin cembung bersifat maya.

Jawaban yang benar adalah A.

Soal 41-46 berasal dari sumber https://gurumuda.net/.

47. Gas rumah kaca yang paling banyak terdapat di udara adalah… A. Uap Air B. Karbon dioksida C. Metana D. Karbon Monooksida E. Nitrogen Oksida Jawaban : A

48. Perhatikan data berikut : (1) Bahan bakar fosil (2) limbah padat (3) Pembakaran kayu

Peningkatan julah karbon dioksida di atmosfer disebabkan oleh faktor nomor… A. (1)

B. (2)

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

49. Berikut ini yang bukan merupakan gas polutan yang berasal dari kendaraan bermotor adalah… A. Nitrogen oksida B. Sulfur oksida C. Karbon dioksida D. Karbon monooksida E. CFC

50. Komponen yang memegang peranan dominan dalam ekosistem adalah A. Hewan

B. Manusia

C. Mikro organisme D. Tumbuhan E. Pengurai