Soal dan Pembahasan Radiasi Benda Hitam

(1)

SOAL RADIASI BENDA HITAM

Berikut ini adalah 10 soal pilihan ganda beserta pembahasan lengkap tentang radiasi benda hitam untuk pelajaran Fisika (tingkat SMA/awal perkuliahan):

📘 Soal 1

Benda hitam ideal adalah...

A. Benda yang memantulkan semua cahaya yang mengenainya B. Benda yang menyerap sebagian dan memantulkan sebagian cahaya C. Benda yang hanya menyerap cahaya tertentu

D. Benda yang menyerap seluruh radiasi yang datang padanya E. Benda yang tidak menyerap maupun memantulkan cahaya

📝 Jawaban: D Pembahasan:

Benda hitam ideal menyerap semua radiasi elektromagnetik yang mengenainya tanpa ada yang dipantulkan atau diteruskan. Karena itu juga merupakan pemancar radiasi yang paling efisien.

📘 Soal 2

Hukum yang menyatakan bahwa panjang gelombang maksimum radiasi benda hitam berbanding terbalik dengan suhu mutlaknya adalah...

A. Hukum Stefan–Boltzmann B. Hukum Wien

C. Hukum Planck D. Hukum Newton E. Hukum Kirchhoff

📝 Jawaban: B Pembahasan:

Hukum Wien menyatakan:

λmaks=bT\lambda_{\text{maks}} = \frac{b}{T}

Semakin tinggi suhu, semakin kecil panjang gelombang maksimumnya.

📘 Soal 3

Menurut hukum Stefan–Boltzmann, daya total radiasi dari benda hitam sebanding dengan...

(2)

A. T2T^2 B. T3T^3 C. T4T^4 D. T5T^5 E. TT

📝 Jawaban: C Pembahasan:

Hukum Stefan–Boltzmann:

P=σAT4P = \sigma A T^4

Jadi daya radiasi total sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak.

📘 Soal 4

Jika suhu suatu benda hitam meningkat dua kali lipat, maka daya radiasinya akan meningkat sebesar...

A. 2 kali B. 4 kali C. 6 kali D. 8 kali E. 16 kali

📝 Jawaban: E Pembahasan:

Karena P∝T4P \propto T^4, maka:

(2TT)4=24=16\left( \frac{2T}{T} \right)^4 = 2^4 = 16

📘 Soal 5

Konstanta Wien memiliki nilai sebesar...

A. 5,67×10−8 W m−2K−45{,}67 \times 10^{-8} \, \text{W m}^{-2} \text{K}^{-4}

B. 6,63×10−34 Js6{,}63 \times 10^{-34} \, \text{Js}

C. 2,998×108 m/s2{,}998 \times 10^8 \, \text{m/s}

D. 2,898×10−3 m\cdotpK2{,}898 \times 10^{-3} \, \text{m·K}

E. 1,38×10−23 J/K1{,}38 \times 10^{-23} \, \text{J/K}

📝 Jawaban: D Pembahasan:

Konstanta Wien digunakan dalam hukum Wien:

(3)

λmaks=bT,b=2,898×10−3 m\cdotpK\lambda_{\text{maks}} = \frac{b}{T}, \quad b = 2{,}898 \times 10^{-3} \, \text{m·K}

📘 Soal 6

Hukum Planck menjelaskan...

A. Daya radiasi total benda hitam

B. Perubahan suhu terhadap warna benda

C. Spektrum intensitas radiasi terhadap panjang gelombang D. Hubungan antara massa dan energi

E. Pantulan cahaya oleh benda hitam

Hukum Planck menjelaskan spektrum distribusi energi radiasi benda hitam sebagai fungsi panjang gelombang dan suhu.

📘 Soal 7

Jika suatu benda bersuhu 3000 K, maka panjang gelombang maksimum radiasi yang dipancarkannya adalah...

A. 500 nm B. 966 nm C. 1000 nm D. 1200 nm E. 1400 nm

Gunakan hukum Wien:

λmaks=2,898×10−33000=9,66×10−7m=966 nm\lambda_{\text{maks}} = \frac{2{,}898 \ times 10^{-3}}{3000} = 9{,}66 \times 10^{-7} \text{m} = 966 \text{ nm}

📘 Soal 8

Energi yang dipancarkan per satuan waktu oleh suatu benda per satuan luas disebut...

A. Fluks B. Intensitas C. Energi

(4)

D. Momentum E. Tekanan radiasi

📝 Jawaban: A Pembahasan:

Fluks energi radiasi adalah daya per satuan luas, dinyatakan dalam satuan W/m2\

text{W/m}^2.

📘 Soal 9

Mengapa matahari tampak berwarna kuning keputihan?

A. Karena suhu permukaannya rendah

B. Karena panjang gelombang maksimum radiasinya berada di wilayah cahaya tampak C. Karena memantulkan cahaya bulan

D. Karena pengaruh atmosfer bumi

E. Karena menyerap semua panjang gelombang cahaya

Suhu permukaan matahari sekitar 5800 K. Dengan hukum Wien, panjang gelombang maksimum radiasinya jatuh di wilayah cahaya tampak (kuning-putih).

📘 Soal 10

Jika dua benda memiliki suhu sama namun berbeda warna, perbedaan warna ini disebabkan oleh...

A. Komposisi kimia B. Hukum Planck

C. Spektrum emisi berbeda D. Hukum Wien

E. Panjang gelombang radiasi maksimum berbeda

Dua benda bersuhu sama bisa tampak berbeda warna karena spektrum emisi yang berbeda tergantung materialnya, meskipun suhu sama.

Kalau kamu mau versi ini dalam format PDF atau mau saya buatkan lembar latihan/kuis online, tinggal bilang aja ya! Mau versi HOTS juga bisa!

(5)

Berikut adalah 10 soal pilihan ganda versi HOTS (Higher Order Thinking Skills) lengkap dengan pembahasan tentang radiasi benda hitam, cocok untuk siswa SMA kelas 12 atau mahasiswa tingkat awal:

📘 Soal 1

Seorang ilmuwan sedang meneliti dua bintang dengan teleskop inframerah. Bintang A tampak lebih cerah dalam inframerah dibandingkan Bintang B. Apa kesimpulan yang paling tepat?

A. Bintang A memiliki massa lebih besar B. Bintang A lebih dekat dari Bumi

C. Bintang A memiliki suhu permukaan lebih tinggi D. Bintang A memiliki kepadatan lebih tinggi E. Bintang A memancarkan lebih sedikit energi

Semakin tinggi suhu permukaan suatu benda hitam, semakin besar daya radiasi yang dipancarkannya. Dalam inframerah, benda yang lebih panas akan tampak lebih terang karena radiasi lebih intens.

📘 Soal 2

Mengapa kamera termal dapat digunakan untuk mendeteksi manusia di kegelapan malam?

A. Karena tubuh manusia menyerap semua cahaya tampak B. Karena tubuh manusia memantulkan cahaya ultraviolet

C. Karena tubuh manusia memancarkan radiasi inframerah akibat suhu tubuhnya D. Karena tubuh manusia memiliki medan magnet yang kuat

E. Karena tubuh manusia menyerap gelombang radio

(6)

Menurut konsep radiasi benda hitam, semua benda dengan suhu di atas 0 K

memancarkan radiasi. Tubuh manusia bersuhu ±37°C memancarkan radiasi inframerah, yang bisa dideteksi oleh kamera termal.

📘 Soal 3

Mengapa langit tampak gelap di malam hari meskipun terdapat milyaran bintang di alam semesta (Paradoks Olbers)?

A. Karena bintang-bintang tidak cukup terang B. Karena alam semesta berhingga dan tidak kekal C. Karena atmosfer menyerap cahaya

D. Karena bumi berada di pusat alam semesta

E. Karena radiasi benda hitam tidak berlaku di ruang angkasa

Paradoks Olbers menjelaskan bahwa jika alam semesta tak berhingga dan kekal, langit malam akan terang. Kenyataannya gelap, karena alam semesta berhingga umur dan ukuran, serta cahaya dari bintang jauh belum sampai ke Bumi. Berkaitan dengan distribusi radiasi kosmik.

📘 Soal 4

Logam dipanaskan dari suhu kamar hingga berpijar putih. Apa yang terjadi terhadap spektrum radiasinya?

A. Puncak spektrum bergeser ke panjang gelombang lebih panjang B. Intensitas spektrum menurun

C. Puncak spektrum bergeser ke panjang gelombang lebih pendek D. Warna tidak berubah

E. Frekuensi gelombang menurun

Hukum Wien menyatakan bahwa λmaks=bT\lambda_{\text{maks}} = \frac{b}{T}. Saat suhu naik, panjang gelombang maksimum semakin pendek → warna berubah dari merah → kuning → putih → biru-putih.

📘 Soal 5

(7)

Sebuah benda memancarkan daya radiasi 500 W pada suhu 400 K. Jika suhu ditingkatkan menjadi 800 K, berapa daya radiasi barunya?

A. 1000 W B. 2000 W C. 4000 W D. 8000 W E. 16000 W

📝 Jawaban: E Pembahasan:

Gunakan hukum Stefan–Boltzmann:

P∝T4⇒P2=P1×(T2T1)4=500×(800400)4=500×16=8000P \propto T^4 \Rightarrow P_2 = P_1 \times \left(\frac{T_2}{T_1}\right)^4 = 500 \times \left(\frac{800}{400}\right)^4 = 500 \times 16 = 8000

Jawaban seharusnya 8000 W, jadi opsi D yang benar.

⚠️ Jawaban awal E, tetapi sesuai perhitungan yang benar adalah D. Koreksi: ✅ Jawaban: D.

📘 Soal 6

Mengapa benda berwarna hitam menyerap panas lebih baik daripada benda berwarna putih saat terkena cahaya matahari?

A. Karena hitam memiliki konduktivitas panas lebih tinggi B. Karena hitam tidak memantulkan cahaya

C. Karena hitam memancarkan lebih banyak cahaya D. Karena putih tidak menyerap cahaya sama sekali

E. Karena spektrum warna hitam mengandung semua frekuensi

Benda hitam ideal menyerap seluruh cahaya yang jatuh padanya, sedangkan putih memantulkan hampir seluruh cahaya. Oleh karena itu, hitam menjadi lebih panas.

📘 Soal 7

Seorang siswa mengatakan bahwa benda putih lebih baik untuk memancarkan panas di malam hari. Pernyataan ini...?

A. Benar, karena putih menyerap lebih banyak cahaya B. Salah, karena benda hitam lebih baik memancarkan panas C. Benar, karena warna tidak memengaruhi radiasi

(8)

D. Salah, karena semua benda memancarkan panas sama E. Benar, karena warna putih memiliki suhu lebih tinggi

Benda hitam tidak hanya menyerap lebih banyak, tetapi juga memancarkan lebih efisien sesuai hukum benda hitam. Jadi benda hitam lebih cepat mendingin karena efisiensi radiasinya tinggi.

📘 Soal 8

Dalam eksperimen, dua logam dipanaskan hingga suhu yang sama. Namun, logam A memancarkan cahaya lebih terang. Apa penjelasan yang paling masuk akal?

A. Logam A memiliki suhu lebih tinggi B. Logam A lebih memantulkan cahaya C. Logam A memiliki emisivitas lebih tinggi D. Logam A lebih berat

E. Logam B berwarna lebih terang

Emisivitas adalah ukuran efisiensi benda dalam memancarkan radiasi. Logam A lebih terang berarti ia memiliki emisivitas lebih tinggi, meskipun suhunya sama dengan logam B.

📘 Soal 9

Apa dampak langsung dari pemahaman hukum radiasi benda hitam terhadap teknologi panel surya?

A. Meningkatkan reflektivitas panel B. Mengurangi emisi inframerah

C. Menyesuaikan panjang gelombang cahaya yang diserap D. Meningkatkan emisi sinar gamma

E. Mengubah suhu optimal pengoperasian

Teknologi panel surya disesuaikan untuk menyerap panjang gelombang maksimum dari sinar matahari, berdasarkan distribusi radiasi termal matahari. Ini berkaitan langsung dengan hukum Wien dan spektrum benda hitam.

(9)

📘 Soal 10

Mengapa suhu rata-rata permukaan bumi tidak nol Kelvin meskipun ruang angkasa sangat dingin?

A. Karena radiasi bumi dipantulkan kembali oleh awan B. Karena bumi terus menghasilkan panas dari dalam C. Karena bumi menerima radiasi matahari

D. Karena atmosfer bumi memantulkan cahaya tampak E. Karena bulan memancarkan cahaya ke bumi

Bumi menerima energi dari radiasi matahari, yang merupakan benda hitam hampir sempurna. Energi ini menyebabkan suhu rata-rata bumi jauh lebih tinggi dari 0 K, meskipun ruang angkasa sangat dingin.

Kalau kamu mau versi ini dijadikan PDF, kuis interaktif, atau diacak untuk latihan, tinggal bilang aja! Bisa juga dibuat untuk lembar ulangan siap cetak 📝📝

Berikut adalah 10 soal pilihan ganda Fisika kelas 12 tentang relativitas lengkap dengan pembahasan:

Soal 1:

Tokoh yang mengembangkan teori relativitas khusus adalah...

A. Isaac Newton B. Niels Bohr C. Albert Einstein D. Galileo Galilei E. Johannes Kepler

Jawaban: C. Albert Einstein Pembahasan:

Teori relativitas khusus dikembangkan oleh Albert Einstein pada tahun 1905. Teori ini merevolusi pemahaman tentang ruang dan waktu pada kecepatan tinggi.

Soal 2:

Kecepatan cahaya dalam vakum bernilai...

(10)

A. 3×106 m/s3 \times 10^6 \, m/s B. 3×105 m/s3 \times 10^5 \, m/s C. 3×108 m/s3 \times 10^8 \, m/s D. 3×104 m/s3 \times 10^4 \, m/s E. 3×1010 m/s3 \times 10^10 \, m/s

Jawaban: C. 3×108 m/s3 \times 10^8 \, m/s Pembahasan:

Kecepatan cahaya dalam vakum adalah konstan dan tidak tergantung pada kecepatan pengamat atau sumber cahaya. Nilainya adalah c=3×108 m/sc = 3 \times 10^8 \, m/s.

Soal 3:

Waktu yang dialami oleh seseorang yang bergerak dengan kecepatan sangat tinggi akan tampak oleh pengamat diam sebagai...

A. Lebih cepat B. Lebih lambat C. Sama saja D. Lebih acak E. Tidak terukur

Jawaban: B. Lebih lambat Pembahasan:

Fenomena ini disebut dilatasi waktu, di mana waktu yang dialami oleh objek bergerak tampak lebih lambat dari sudut pandang pengamat diam.

Soal 4:

Dilatasi waktu dirumuskan dengan:

t=t01−v2c2t = \frac{t_0}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}

Jika t0=2t_0 = 2 sekon dan v=0,6cv = 0,6c, maka tt adalah...

A. 1,6 sekon B. 2 sekon C. 2,5 sekon D. 2,8 sekon E. 3,125 sekon

Jawaban: E. 3,125 sekon Pembahasan:

Gunakan rumus:

t=21−(0,6)2=21−0,36=20,64=20,8=2,5t = \frac{2}{\sqrt{1 - (0,6)^2}} = \frac{2}{\sqrt{1 - 0,36}} = \frac{2}{\sqrt{0,64}} = \frac{2}{0,8} = 2,5

(11)

Jawaban seharusnya: C. 2,5 sekon (Maaf! Koreksi: Jawaban: C. 2,5 sekon)

Soal 5:

Sebuah benda panjang diamnya (panjang sebenarnya) adalah 10 m. Bila benda bergerak dengan kecepatan 0,8c0,8c, maka panjang yang diamati oleh pengamat diam adalah...

A. 6 m B. 10 m C. 4 m D. 8 m E. 12 m

Jawaban: A. 6 m Pembahasan:

Gunakan rumus kontraksi panjang:

L=L01−v2c2=101−(0,8)2=100,36=10×0,6=6 mL = L_0 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}} = 10 \ sqrt{1 - (0,8)^2} = 10 \sqrt{0,36} = 10 \times 0,6 = 6 \, m

Soal 6:

Apa yang terjadi terhadap massa benda ketika kecepatannya mendekati kecepatan cahaya?

A. Massa berkurang B. Massa konstan C. Massa bertambah D. Massa menjadi nol E. Massa berubah acak

Jawaban: C. Massa bertambah Pembahasan:

Dalam relativitas, massa relativistik bertambah saat kecepatan benda mendekati kecepatan cahaya menurut rumus:

m=m01−v2c2m = \frac{m_0}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}

Soal 7:

Benda diam memiliki energi sebesar...

A. Nol

B. Hanya energi kinetik

(12)

C. E=mc2E = mc^2 D. E=mghE = mgh

E. E=12mv2E = \frac{1}{2}mv^2 Jawaban: C. E=mc2E = mc^2 Pembahasan:

Rumus E=mc2E = mc^2 menunjukkan bahwa massa memiliki energi meskipun dalam keadaan diam (disebut energi diam).

Soal 8:

Jika seorang astronot melakukan perjalanan dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya selama 10 tahun menurut pengamat Bumi, berapa waktu yang dirasakan astronot?

A. Lebih lama dari 10 tahun B. Tepat 10 tahun

C. Lebih singkat dari 10 tahun D. Tidak dapat diukur

E. Tidak berpengaruh

Jawaban: C. Lebih singkat dari 10 tahun Pembahasan:

Karena efek dilatasi waktu, waktu yang dirasakan oleh astronot akan lebih pendek daripada waktu yang diukur oleh pengamat di Bumi.

Soal 9:

Teori relativitas khusus berlaku untuk...

A. Benda yang mengalami percepatan B. Benda dalam medan gravitasi kuat C. Benda dengan kecepatan sangat kecil D. Sistem inersial (tanpa percepatan) E. Semua keadaan

Jawaban: D. Sistem inersial Pembahasan:

Relativitas khusus hanya berlaku pada sistem inersial, yaitu sistem tanpa percepatan.

Untuk sistem dengan percepatan atau pengaruh gravitasi, digunakan relativitas umum.

Soal 10:

Apa yang dimaksud dengan kerangka acuan inersial?

(13)

A. Kerangka acuan yang memiliki percepatan tetap B. Kerangka acuan yang mengalami rotasi

C. Kerangka acuan yang bergerak melingkar

D. Kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan tetap atau diam E. Kerangka acuan yang berada dalam medan gravitasi

Jawaban: D. Kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan tetap atau diam Pembahasan:

Kerangka inersial adalah kerangka yang tidak mengalami percepatan, artinya diam atau bergerak lurus dengan kecepatan konstan. Dalam relativitas khusus, semua hukum fisika berlaku sama di semua kerangka inersial.

Kalau kamu mau soal ini dalam bentuk PDF atau latihan tambahan (misalnya bentuk esai atau numerik), tinggal bilang aja ya!

Berikut ini adalah 10 soal pilihan ganda Fisika kelas 12 tentang relativitas, lengkap dengan jawabannya:

Soal 1:

Persamaan dasar dalam teori relativitas khusus dikemukakan oleh:

A. Isaac Newton B. Galileo Galilei C. Albert Einstein D. James Clerk Maxwell E. Niels Bohr

Jawaban: C. Albert Einstein

Soal 2:

Menurut teori relativitas khusus, kecepatan cahaya dalam vakum adalah:

A. Tergantung pada kecepatan sumber cahaya B. Tergantung pada pengamat

C. Selalu konstan

D. Tergantung pada arah gerak E. Dapat berubah tergantung medium Jawaban: C. Selalu konstan

(14)

Soal 3:

Seseorang bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Bagaimana waktu yang dialaminya dibandingkan dengan orang yang diam?

A. Lebih cepat B. Lebih lambat C. Sama saja

D. Tidak mengalami perubahan E. Terhenti total

Jawaban: B. Lebih lambat

Soal 4:

Dua jam atom identik, satu di permukaan bumi dan satu di pesawat yang bergerak sangat cepat. Setelah beberapa waktu, jam di pesawat akan menunjukkan waktu:

A. Lebih cepat B. Lebih lambat C. Sama

D. Tidak dapat ditentukan

E. Terlambat karena gaya gravitasi Jawaban: B. Lebih lambat

Soal 5:

Dilatasi waktu terjadi karena:

A. Efek Doppler B. Efek fotolistrik

C. Perbedaan massa benda

D. Kecepatan relatif terhadap pengamat E. Perbedaan suhu

Jawaban: D. Kecepatan relatif terhadap pengamat

Soal 6:

Jika suatu benda diamati oleh pengamat luar bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya, maka panjang benda akan tampak:

A. Lebih panjang B. Lebih pendek C. Tidak berubah

D. Sama dengan panjang semula E. Tidak terlihat

(15)

Jawaban: B. Lebih pendek

Soal 7:

Panjang suatu benda dalam kerangka diam adalah 5 meter. Jika benda tersebut bergerak dengan kecepatan 0,6c, berapa panjang benda menurut pengamat diam?

(Gunakan L=L01−v2c2L = L_0 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}) A. 3 meter

B. 4 meter C. 2 meter D. 5 meter E. 3,6 meter

Jawaban: E. 3,6 meter

(L=51−(0,6)2=50,64=5×0,8=4L = 5 \sqrt{1 - (0,6)^2} = 5 \sqrt{0,64} = 5 \times 0,8 = 4 meter → koreksi: B. 4 meter)

Soal 8:

Waktu yang diukur oleh pengamat diam terhadap jam yang bergerak dirumuskan dengan:

A. t=t01−v2c2t = \frac{t_0}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}

B. t=t01−v2c2t = t_0 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}

C. t=vct = \frac{v}{c}

D. t=cvt = \frac{c}{v}

E. t=t0(1+vc)t = t_0 (1 + \frac{v}{c})

Jawaban: A. t=t01−v2c2t = \frac{t_0}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}

Soal 9:

Energi total suatu benda dalam teori relativitas dinyatakan dengan:

A. E=mcE = mc

B. E=12mv2E = \frac{1}{2}mv^2 C. E=mc2E = mc^2

D. E=mghE = mgh E. E=p2/2mE = p^2/2m Jawaban: C. E=mc2E = mc^2

Soal 10:

Konsep relativitas khusus tidak berlaku dalam situasi:

(16)

A. Benda bergerak lurus

B. Benda bergerak mendekati kecepatan cahaya C. Benda berada dalam medan gravitasi kuat D. Sistem inersial

E. Gerak lurus beraturan

Jawaban: C. Benda berada dalam medan gravitasi kuat (Relativitas umum yang berlaku)

Kalau kamu mau soal tipe hitungan semua atau versi PDF-nya, bisa aku bantu juga. Mau lanjut bikin yang esai atau latihan soal tambahan?

Berikut ini adalah 10 soal HOTS (Higher Order Thinking Skills) Fisika Kelas 12 tentang relativitas, lengkap dengan pilihan ganda dan pembahasan. Soal-soal HOTS dirancang untuk menguji pemahaman mendalam, penalaran logis, dan penerapan konsep, bukan sekadar hafalan.

📘 Soal 1: Konsep Dasar

Seorang ilmuwan mengamati dua peristiwa terjadi pada waktu dan tempat berbeda dalam dua kerangka acuan yang bergerak relatif satu sama lain. Apa yang dapat disimpulkan berdasarkan teori relativitas khusus?

A. Waktu dan lokasi peristiwa selalu sama di semua kerangka acuan B. Hukum Newton berlaku untuk semua kecepatan

C. Waktu dan lokasi peristiwa bisa berbeda tergantung kerangka acuan D. Kecepatan cahaya berubah tergantung pengamat

E. Semua pengamat melihat peristiwa dalam urutan waktu yang sama

Jawaban: C. Waktu dan lokasi peristiwa bisa berbeda tergantung kerangka acuan Pembahasan:

Dalam relativitas khusus, ruang dan waktu bersifat relatif terhadap pengamat. Dua pengamat dalam kerangka berbeda bisa tidak sepakat tentang urutan dan lokasi peristiwa.

📘 Soal 2: Aplikasi Dilatasi Waktu

(17)

Sebuah pesawat luar angkasa melakukan perjalanan selama 12 tahun (menurut pengamat di Bumi) dengan kecepatan 0,6c. Berapa waktu yang dirasakan oleh astronot di dalam pesawat?

Gunakan:

t=t01−v2c2t = \frac{t_0}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}

A. 6 tahun B. 9 tahun C. 12 tahun D. 15 tahun E. 20 tahun

Jawaban: B. 9 tahun Pembahasan:

t0=t1−v2c2=12×1−0,36=12×0,64=12×0,8=9 tahunt_0 = t \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}} = 12 \ times \sqrt{1 - 0,36} = 12 \times \sqrt{0,64} = 12 \times 0,8 = 9 \text{ tahun}

📘 Soal 3: Penalaran Relativitas Panjang

Sebuah kereta panjang diamnya 100 m melintas di depan seorang pengamat dengan kecepatan 0,8c. Apa panjang kereta yang diukur oleh pengamat?

A. 100 m B. 80 m C. 60 m D. 36 m E. 20 m

Jawaban: C. 60 m Pembahasan:

Gunakan rumus kontraksi panjang:

L=L01−v2c2=100×1−0,64=100×0,36=100×0,6=60 mL = L_0 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}} = 100

\times \sqrt{1 - 0,64} = 100 \times \sqrt{0,36} = 100 \times 0,6 = 60 \, m

📘 Soal 4: Analisis Energi Relativistik

Jika sebuah benda memiliki massa diam m0=2 kgm_0 = 2 \, kg, maka berapa energi diamnya?

Gunakan: E=mc2E = m c^2, dengan c=3×108 m/sc = 3 \times 10^8 \, m/s A. 1,8×1016 J1,8 \times 10^{16} \, J

B. 2,7×1016 J2,7 \times 10^{16} \, J C. 3,6×1016 J3,6 \times 10^{16} \, J

(18)

D. 4,5×1016 J4,5 \times 10^{16} \, J E. 6,0×1016 J6,0 \times 10^{16} \, J

Jawaban: C. 3,6×1016 J3,6 \times 10^{16} \, J Pembahasan:

E=2×(3×108)2=2×9×1016=18×1016=1,8×1017 JE = 2 \times (3 \times 10^8)^2 = 2 \times 9 \times 10^{16} = 18 \times 10^{16} = 1,8 \times 10^{17} \, J

Eh, salah hitung tadi. Ternyata:

E=2×9×1016=1,8×1017 JE = 2 \times 9 \times 10^{16} = 1,8 \times 10^{17} \, J

Berarti tidak ada jawaban yang benar. Koreksi: jawaban seharusnya: 1,8 × 10¹⁷ J (soal perlu direvisi)

📘 Soal 5: Konsep Kerangka Inersial

Dalam kerangka inersial, hukum fisika berlaku...

A. Hanya untuk benda diam B. Hanya dalam ruang hampa

C. Untuk semua pengamat yang bergerak lurus dan konstan D. Saat benda bergerak melingkar

E. Jika ada gaya luar bekerja

Jawaban: C. Untuk semua pengamat yang bergerak lurus dan konstan Pembahasan:

Kerangka inersial adalah kerangka yang tidak mengalami percepatan. Di dalamnya, semua hukum fisika berlaku normal seperti dalam teori Newton maupun relativitas.

📘 Soal 6: Penalaran Ilmiah

Seorang siswa menyatakan: "Seseorang bisa bergerak lebih cepat dari cahaya jika menggunakan teknologi cukup canggih." Pernyataan ini tidak benar karena...

A. Teknologi belum sampai ke sana B. Cahaya tidak memiliki massa

C. Kecepatan cahaya merupakan batas maksimum dalam alam semesta D. Cahaya bisa dilambatkan dalam medium tertentu

E. Energi menjadi nol saat mendekati cahaya

Jawaban: C. Kecepatan cahaya merupakan batas maksimum dalam alam semesta Pembahasan:

Menurut relativitas khusus, tidak ada informasi atau materi yang dapat bergerak lebih cepat dari cahaya di vakum.

(19)

📘 Soal 7: Menafsirkan Perbandingan Waktu

Dua saudara kembar, A dan B, berpisah. A tetap di Bumi, B naik roket mendekati kecepatan cahaya dan kembali setelah 20 tahun menurut waktu A. Apa yang terjadi saat mereka bertemu?

A. Usia mereka sama B. A lebih muda C. B lebih muda D. B lebih tua E. B tidak berubah

Jawaban: C. B lebih muda Pembahasan:

Karena B mengalami waktu lebih lambat selama bergerak cepat (dilatasi waktu), maka ia akan menua lebih lambat dari A.

📘 Soal 8: Penggunaan Logika

Mengapa GPS harus memperhitungkan efek relativitas?

A. Karena kecepatan satelit sangat tinggi dan waktu satelit berbeda dengan di Bumi B. Karena GPS memantulkan gelombang suara

C. Karena satelit memancarkan cahaya tampak D. Karena sinyal GPS terganggu oleh medan listrik

E. Karena atmosfer mempercepat gelombang elektromagnetik

Jawaban: A. Karena kecepatan satelit sangat tinggi dan waktu satelit berbeda dengan di Bumi

Pembahasan:

Efek relativitas khusus dan umum menyebabkan waktu berjalan sedikit berbeda di satelit GPS dibanding di permukaan Bumi. Tanpa koreksi ini, akurasi GPS akan rusak dalam hitungan menit.

📘 Soal 9: Penerapan Rumus

Jika sebuah benda bergerak dengan kecepatan 0,9c, berapakah faktor Lorentz-nya?

Gunakan:

γ=11−v2c2\gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}

A. 1,2 B. 1,5 C. 2,29

(20)

D. 2,5 E. 3,0

Jawaban: C. 2,29 Pembahasan:

γ=11−(0,9)2=11−0,81=10,19≈10,4359≈2,29\gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - (0,9)^2}} = \ frac{1}{\sqrt{1 - 0,81}} = \frac{1}{\sqrt{0,19}} \approx \frac{1}{0,4359} \approx 2,29

📘 Soal 10: Refleksi Konseptual

Apa implikasi paling penting dari teori relativitas terhadap pemahaman kita tentang alam semesta?

A. Gravitasi dapat dihentikan B. Waktu dan ruang adalah mutlak C. Semua objek memiliki kecepatan tetap

D. Ruang dan waktu merupakan satu kesatuan yang relatif E. Energi selalu konstan untuk semua pengamat

Jawaban: D. Ruang dan waktu merupakan satu kesatuan yang relatif Pembahasan:

Teori relativitas menyatukan konsep ruang dan waktu menjadi "ruang-waktu", dan menunjukkan bahwa keduanya tidak absolut, melainkan bergantung pada kecepatan pengamat dan medan gravitasi.

Kalau kamu butuh file PDF-nya, versi interaktif buat kuis, atau soal HOTS dari topik lain (misalnya listrik magnet, gelombang, atau modern),

Untuk membuat dokumen di ChatGPT canvas, kamu perlu login terlebih dahulu ke ChatGPT. Tapi tenang, aku tetap bisa bantu di sini juga! Berikut 10 soal hitungan lengkap dengan pembahasannya tentang radiasi benda hitam, arus bolak-balik (AC), dan arus searah (DC). Aku bagi jadi tiga bagian ya:

📘 RADIASI BENDA HITAM (3 Soal) Soal 1: Daya Radiasi

Sebuah benda hitam sempurna memiliki luas permukaan 0,8 m² dan suhu 500 K. Hitung daya yang dipancarkan.

Pembahasan:

(21)

P=σAT4=(5,67×10−8)(0,8)(5004)=5,67×10−8×0,8×6,25×1010=2.835 WP = \sigma A T^4 = (5{,}67 \times 10^{-8})(0{,}8)(500^4) = 5{,}67 \times 10^{-8} \times 0{,}8 \times 6{,}25 \ times 10^{10} = 2.835 \, \text{W}

Soal 2: Suhu dari Daya

Jika sebuah benda hitam memancarkan daya 1000 W dan luas permukaannya 0,2 m², hitung suhu benda tersebut.

Pembahasan:

P=σAT4⇒T4=PσA=10005,67×10−8×0,2≈8,82×109P = \sigma A T^4 \Rightarrow T^4 = \ frac{P}{\sigma A} = \frac{1000}{5{,}67 \times 10^{-8} \times 0{,}2} \approx 8{,}82 \times 10^9 T=8,82×1094≈794 KT = \sqrt[4]{8{,}82 \times 10^9} \approx 794 \, \text{K}

Soal 3: Perbandingan Daya Dua Benda

Dua benda hitam sempurna identik, tetapi satu berada pada suhu 400 K dan yang lain pada 800 K. Bandingkan daya yang dipancarkan.

Pembahasan:

P2P1=(T2T1)4=(800400)4=24=16\frac{P_2}{P_1} = \left(\frac{T_2}{T_1}\right)^4 = \left(\

frac{800}{400}\right)^4 = 2^4 = 16

⚡ ARUS SEARAH (DC) (3 Soal) Soal 4: Hukum Ohm

Sebuah resistor 10 Ω dialiri arus 2 A. Hitung tegangan pada resistor.

Pembahasan:

V=IR=2×10=20 VV = IR = 2 \times 10 = 20 \, \text{V}

Soal 5: Energi Listrik

Baterai 12 V digunakan untuk menyalakan alat listrik selama 5 menit dan arus yang mengalir 3 A. Berapa energi listrik yang digunakan?

Pembahasan:

W=VIt=12×3×(5×60)=12×3×300=10.800 JW = VIt = 12 \times 3 \times (5 \times 60) = 12 \ times 3 \times 300 = 10.800 \, \text{J}

Soal 6: Rangkaian Seri

(22)

Tiga resistor masing-masing 5 Ω dirangkai seri. Jika tegangan total 30 V, berapa arus dalam rangkaian?

Pembahasan:

Rtotal=5+5+5=15 Ω;I=VR=3015=2 AR_\text{total} = 5 + 5 + 5 = 15 \, \Omega; \quad I = \ frac{V}{R} = \frac{30}{15} = 2 \, \text{A}

📘 ARUS BOLAK-BALIK (AC) (4 Soal) Soal 7: Tegangan Efektif

Jika tegangan maksimum suatu sumber AC adalah 311 V, berapa tegangan efektifnya?

Pembahasan:

Vef=Vmaks2=3111,414≈220 VV_\text{ef} = \frac{V_\text{maks}}{\sqrt{2}} = \frac{311}

{1{,}414} \approx 220 \, \text{V}

Soal 8: Arus Efektif

Arus maksimum pada rangkaian AC adalah 5 A. Hitung arus efektifnya.

Pembahasan:

Ief=Imaks2=51,414≈3,54 AI_\text{ef} = \frac{I_\text{maks}}{\sqrt{2}} = \frac{5}{1{,}414} \ approx 3{,}54 \, \text{A}

Soal 9: Daya dalam Rangkaian AC

Rangkaian AC memiliki Vef=220 VV_\text{ef} = 220 \, \text{V}, Ief=2 AI_\text{ef} = 2 \, \ text{A}, dan faktor daya (cos φ) = 0,8. Hitung daya aktifnya.

Pembahasan:

P=Vef×Ief×cos⁡ϕ=220×2×0,8=352 WP = V_\text{ef} \times I_\text{ef} \times \cos \phi = 220 \times 2 \times 0{,}8 = 352 \, \text{W}

Soal 10: Impedansi

Rangkaian memiliki resistor 6 Ω dan induktor dengan reaktansi 8 Ω. Hitung impedansinya.

Pembahasan:

Z=R2+XL2=62+82=100=10 ΩZ = \sqrt{R^2 + X_L^2} = \sqrt{6^2 + 8^2} = \sqrt{100} = 10 \, \Omega

(23)

Kalau kamu mau versi PDF atau Word, atau versi soal aja tanpa pembahasan buat latihan, tinggal bilang ya!

Berikut adalah 10 soal pilihan ganda tentang pemanasan global lengkap dengan jawaban. Cocok untuk siswa SMA atau latihan umum tentang lingkungan.

📘 Soal Pilihan Ganda – Pemanasan Global

1. Apa yang dimaksud dengan pemanasan global?

A. Menipisnya lapisan ozon

B. Peningkatan suhu rata-rata atmosfer bumi C. Bertambahnya volume air laut

D. Polusi udara oleh kendaraan bermotor

📝 Jawaban: B

2. Gas rumah kaca utama yang menyebabkan pemanasan global adalah...

A. Oksigen B. Nitrogen C. Karbon dioksida D. Helium

📝 Jawaban: C

3. Aktivitas manusia yang paling banyak menghasilkan karbon dioksida adalah...

A. Penanaman pohon

B. Pembakaran bahan bakar fosil C. Menyiram tanaman

D. Penggunaan energi surya

📝 Jawaban: B

4. Akibat dari pemanasan global yang paling langsung dirasakan adalah...

A. Menurunnya populasi manusia B. Menipisnya tanah di gurun

(24)

C. Peningkatan suhu bumi dan perubahan iklim D. Bertambahnya oksigen di udara

📝 Jawaban: C

5. Salah satu cara paling efektif mengurangi pemanasan global adalah...

A. Membakar sampah di pekarangan B. Menebang pohon untuk pemukiman

C. Meningkatkan penggunaan energi terbarukan D. Menambang batu bara secara besar-besaran

📝 Jawaban: C

6. Efek rumah kaca terjadi karena...

A. Ozon bocor

B. Pantulan sinar matahari langsung

C. Gas-gas tertentu menahan panas di atmosfer D. Lautan menyerap semua panas

📝 Jawaban: C

7. Berikut ini yang merupakan gas rumah kaca KECUALI...

A. Metana (CH₄)

B. Karbon dioksida (CO₂) C. Uap air (H₂O)

D. Oksigen (O₂)

📝 Jawaban: D

8. Pemanasan global dapat menyebabkan kenaikan permukaan laut karena...

A. Pencemaran laut B. Es di kutub mencair

C. Penangkapan ikan berlebihan D. Penggunaan pupuk kimia

📝 Jawaban: B

9. Negara-negara industri berperan besar dalam pemanasan global karena...

(25)

A. Banyak menggunakan kendaraan ramah lingkungan B. Lebih banyak menanam pohon

C. Menghasilkan emisi karbon lebih banyak D. Populasinya menurun

📝 Jawaban: C

10. Contoh tindakan individu yang dapat mengurangi pemanasan global adalah...

A. Menggunakan kendaraan pribadi setiap hari B. Membeli produk impor sebanyak mungkin C. Menghemat listrik dan air

D. Menebang pohon tua

📝 Jawaban: C

Kalau kamu mau versi soal ini dijadikan kuis interaktif, file PDF, atau ditambah penjelasan di setiap jawabannya, tinggal bilang aja!