Download - Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
1/104
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
2/104
1Fisika Kelas XI
Standar Kompetensi Kompetensi Dasar IndikatorNilai
Model Pengintegrasian Nilai Pendidikan Karakter
Dalam bab ini akan dipelajari:
1. Dinamika Rotasi2. Kesetimbangan Benda Tegar
2. Menerapkan konsepdan prinsip mekanikaklasik sistem kontinu
dalam menyelesaikanmasalah.
2.1 M e m f o r m u l a s i k a nhubungan antarakonsep torsi, momen-
tum sudut, dan momeninersia berdasarkanhukum II Newton serta
penerapannya dalammasalah benda tegar.
Disiplin Disiplin dalam melaksanakan kegiatan praktikum.
Dinamika Rotasi
Siswa mampu memformulasikan torsi, momentum sudut danmomen inersia berdasarkan hukum II Newton dan
menerapkannya pada masalah kesetimbangan benda tegar
Memformulasikan besaran-besaranpada gerak rotasi
Memformulasikan torsi (momen
gaya) Menentukan momen inersia pada
berbagai bentuk benda
Menjelaskan momentum sudut danhukum kekekalan momentum sudutpada gerak rotasi
Menjelaskan hukum II Newton untukgerak rotasi dan aplikasinya
Menje laskan hukum kekeka lan
energi pada gerak translasi danrotasi
Siswa mampu memformulasikanbesaran-besaran pada gerak rotasi
Menerapkan dinamika rotasi padakeseimbangan benda tegar
Menjelaskan syarat-syarat kesetim-
bangan benda Menentukan posisi titik berat benda Menjelaskan jenis-jenis kesetim-
bangan Melakukan praktikum tentang titik
berat benda
Siswa mampu menerapkan dinamikarotasi untuk menyelesaikan
permasalahan keseimbangan bendategar
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
3/104
2 Dinamika Rotasi
P Q
1
2
O
A. Pilihan Ganda
1. Jawaban: eDiketahui: m
1= 2 kg
m2
= 3 kg
r1
= 20 cm = 0,2 m
r2
= 30 cm = 0,3 m
Ditanyakan: I
Jawab:
I = m1r12
= m1r
12+ m
2r
22
= (2 kg)(0,2 m)2+ (3 kg)(0,3 m)2
= 0,08 kg m2+ 0,27 kg m2
= 0,35 kg m2
Jadi, momen inersia sistem bola adalah 0,35 kg m2.
2. Jawaban: a
Diketahui: I = 0,001 kg m2
= 50 rad/s
Ditanyakan: L
Jawab:L = I
= (0,001 kg m2)(50 rad/s)
= 0,05 kg m2/sMomentum sudut kincir angin 0,05 kg m2/s.
3. Jawaban: cDiketahui: m = 2 kg
r = 1 meter
Ditanyakan: I
Jawab:I = m r2
= (2 kg)(1 m)2= 2 kg m2
Momen inersia putaran batu sebesar 2 kg m2.
4. Jawaban: dDiketahui: T = 0,314 sekon
Ditanyakan:
Jawab:
=2
T
= 2(3,14)
0,314s= 20 rad/s
Kecepatan sudut putaran kipas 20 rad/s.
5. Jawaban: bRumusan momen inersia untuk bola pejal sebagaiberikut.
I=2
5mR2
m= massa bolaR= jari-jari bola
6. Jawaban: cDiketahui: = 30
g = 10 m/s2
Isilinder pejal
=1
2MR2
Ditanyakan: apm
Jawab:
a=
+sin
(1 )
g
k=
+ 12
sin
(1 )
g
=2
3gsin
=2
3(10 m/s2)(sin 30) = 3
1
3m/s2
Percepatan silinder sebesar 31
3m/s2.
7. Jawaban: eDiketahui: = 300 cm = 3 m
m = 3,5 kgletak titik putar (OP) = 20 cm
1 =20 cm
300 cm=
1
15
m1
=1
15m
2 = 1= 1
15=
14
15
m2
=14
15m
Ditanyakan: momen inersia (I)Jawab:
I1
=1
3m
11
2
=1
3(
1
15m)(
1
15)2
= (1
45)(
1
225) m2=
1
10.125m2
I2
=1
3m
22
2
=1
3(14
15m)(
14
15)2= (
14
15)(
196
225)m2=
2.744
10.125m2
I = I1
+ I2
=1
10.125m2+
2.744
10.125m2
=2.745
10.125m2
=2.745
10.125(3,5 kg)(3 m)2 = 8,54 kg m2
Momen inersia putaran tongkat 8,54 kg m2.
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
4/104
3Fisika Kelas XI
8. Jawaban: cDiketahui: r
1= 1 meter
r2
= 0,5 meterm
1= m
2
1
= 20 rad/sDitanyakan:
2
Jawab:L
1= L
2
I1
1= I
2
2
m1r12
1= m
2r22
2
2
=
2
1
2
r
r
1=
21
0,5
(20 rad/s) = 80 rad/s
Jadi, kecepatan sudut bandul saat tali diperpendeksebesar 80 rad/s.
9. Jawaban: aDiketahui: m = 100 kg
R = 50 cm = 0,5 m
Ditanyakan: IJawab:
I =1
2mR2=
1
2(100 kg)(0,5 m)2= 12,5 kg m2
Jadi, momen inersia batang pohon sebesar
12,5 kg m2.
10. Jawaban: b
Diketahui: m = 0,25 kg
R = 20 cm = 0,2 m
f = 750 rpm
= 2 750
60rad/s = 25 rad/s
Ditanyakan: LJawab:
L=I =2
5mR2
=2
5(0,25 kg)(0,2 m)2(25 rad/s)
= 0,1 kg m2/s
Jadi, momentum sudut bola 0,1 kg m2/s.
11. Jawaban: c
Diketahui: FA
= FC= 10 N
FB
= 20 N
RA = 0R
B= AB = 20 cm = 0,2 m
RC
= AC = 2(20 cm) = 40 cm = 0,4 m
Ditanyakan: A
Jawab:
A
= FAR
A+ F
BR
B+ F
CR
Csin 30
= (10 N)(0) + (20 N)(0,2 m) + (10 N)(0,4 m)(1
2)
= 0 + 4 Nm + 2 Nm= 6 Nm
Jadi, momen gaya batang terhadap titik A sebesar6 Nm.
12. Jawaban: aDiketahui: R = 50 cm = 0,5 m
m = 200 g = 0,2 kg
= 4 rad/s2
Ditanyakan: Jawab: = I
= (1
2mR2)
=1
2(0,2 kg)(0,5 m)2(4 rad/s2) = 0,1 Nm
Jadi, momen gaya silinder sebesar 0,1 Nm.
13. Jawaban: dDiketahui: m= 0,2 g = 0,2 103kg
= 10 rad/s
R= 3 cm = 0,03 m
Ditanyakan: momentum sudut partikel
Jawab:L = mR2
= (0,2 103kg)(10 rad/s)(0,03 cm)2
= 1,8 106kg m2/sMomentum sudut partikel sebesar 1,8 106kg m2/s.
14. Jawaban: c
Diketahui: I = 2,5 103kg m2
0= 5 rad/s
t = 2,5 sekon
Ditanyakan: Jawab:
= 0
+t0 =
0+t
= 0t
=
5rad s
2,5 s
= 2 rad/s2
Nilai momen gaya = I
= (2,5 103kg m2)(2 rad/s2)
= 5 103Nm|| = 5 103NmMomen gaya yang dikerjakan 5 103Nm.
15. Jawaban: c
Diketahui: kecepatan linear = v
kecepatan sudut =
Ibola pejal
=2
5MR2
Ditanyakan: energi kinetik total
FA
FB
FC
B
FCsin 30
C
30
A
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
5/104
4 Dinamika Rotasi
B. Uraian
1. Diketahui: m= 0,25 kg
= 40 cm = 0,4 mk = 20 cm = 0,2 m
Ditanyakan: I
Jawab:Momen inersia pada lempeng persegi
I =1
12m(2+ k2)
=1
12(0,25 kg)(0,42+ 0,22) m2
= 4,17 103kg m2
Momen inersia lempengan seng 4,17 103kg m2.
2. Diketahui: = 20 rad/sI = 0,005 kg m2
Ditanyakan: LJawab:
L = I= (0,005 kg m2)(20 rad/s)
= 0,1 kg m2/s
Jadi, momentum sudut baling-baling 0,1 kg m2/s.
3. Diketahui: m = 100 kgR = 3 m = 10 rad/s
Ditanyakan: L
Penyelesaian:L = I
= (1
2mR2)
=1
2(100 kg)(3 m)2(10 rad/s)
= 4.500 kg m2/s
Jadi, momentum sudut komidi putar 4.500 kg m2/s.
4. Rumusan menghitung momen inersia bola
berongga yaitu:
I=2
3mR2
Jadi, komponen yang harus diketahui yaitu massadan jari-jari bola.
5. Diketahui: RA = 0 mR
B= 3 m
RC= 0 m
Ditanyakan: I
Jawab:Momen inersia yang dihasilkan:
I = mAR
A2+ m
BR
B2+ m
CR
C2
= (1 kg)(0 m)2+ (2 kg)(3 m)2+ (3 kg)(0 m)2
= 0 + 18 kg m2+ 0
= 18 kg m2
Momen inersia sistem jika diputar terhadapsumbu Y sebesar 18 kg m2.
6. Diketahui: Ibola pejal
=2
5MR2k=
2
5
= 30g = 10 m/s2
Ditanyakan: aJawab:
a=
+sin
(1 )
g
k=
+ 25
sin
(1 )
g=
5
7gsin
=5
7(10 m/s2)(sin 30)
= 3,57 m/s2
Percepatan bola pejal sebesar 3,57 m/s2.
7. Diketahui: Isilinder pejal
=1
2MR2k=
1
2
h = 30 cm = 0,3 m
g = 10 m/s2
Ditanyakan: v
Jawab:
v =+
2
(1 )
gh
k
=+ 1
2
2(10)(0,3)
(1 )
=6
1,5= 2
Jadi, kecepatan silinder di dasar bidang miring2 m/s2.
8. Diketahui: F = 35 N = 40 cm = 0,4 m = 180 120 = 60
Ditanyakan: dan arahnyaJawab:
= Fr= Fsin
= 35 N (4 101m)(sin 60)
= 14 Nm(1
23 )
= 7 3 Nm
Momen gayanya sebesar 7 3 Nm, berarah
menembus keluar tegak lurus bidang gambar.
9. Diketahui: F = 6 Nm = 5 kgR = 20 cm
Ditanyakan:
F= 35 N 120= 40 cm
O
r
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
6/104
5Fisika Kelas XI
Jawab:Momen gaya roda terhadap sumbu pusat = FR
Momen inersia roda pejal yaitu I=1
2mR2.
Berdasarkan hubungan dan didapatkanrumusan sebagai berikut.
= IFR=
1
2mR2
= 1 22
FR
mR=
2F
mR=
2(6N)
(5 kg)(0,2 m)= 12 rad/s2
Percepatan sudut roda 12 rad/s2.
10. Diketahui: I1
= 4 kgm2
1
= 2 rad/s
I2
= 2,5 kgm2
Ditanyakan: 2
Jawab:
L1
= L2
I1
1= I
2
2
2
=1 1
2
I
I
=2
2
(4 kgm )(2 rad/s)
(2,5 kgm )= 3,2 rad/s
Jadi, kecepatan sudut penari balet saat itu 3,2 rad/s.
A. Pilihan Ganda
1. Jawaban: bKesetimbangan benda dapat dibedakan sebagaiberikut.1) Kesetimbangan translasi
Benda setimbang jika diam atau bergerakdengan a= 0.
2) Kesetimbangan rotasiBenda setimbang jika tidak berputar atauberputar dengan w= tetap.
2. Jawaban: d
Diketahui:
= 4 mw = 100 NAB = 0,5 mCD = 1,5 m
Ditanyakan: T1: T
2
Jawab:
Sistem dalam keadaan setimbang dan tidak adagaya yang bekerja ke arah horizontal.
Fy
= 0w = T
1+T
2
Momen terhadap titik E
E= 0
T2BE = T
1EC, dalam hal ini:
BE = AE AB
= (2 1
2) m = 1
1
2m
EC = ED CD
= (2 11
2) m =
1
2m
1
2
T
T=
BE
EC=
1
21
2
1 m
m=
3
1
Jadi, T1: T
2adalah 3 : 1.
3. Jawaban: bDiketahui: F
2= 25 N
AC = 3 dmBC = 5 dm
AB = 8 dmDitanyakan: F1dan F
3
Jawab:
Momen gaya searah jarum jam bernilai positif (+)sedangkan momen gaya berlawanan arah jarum
jam bernilai negatif ().
B
= 0
F2(AB) + F
3(BC) = 0
(25 N)(8 dm) + F3(5 dm)= 0
F3
=(25N)(8 dm)
5 dm= 40 N
A = 0
F1(AB) F
3(AC) = 0
F1(8 dm) (40 N)(3 dm) = 0
F1
=(40N)(3 dm)
8 dm= 15 N
Jadi, F1= 15 N danF
3= 40 N.
A B C D
E
W
T1 T2
F3
A B
C
F2= 25 N F1
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
7/104
6 Dinamika Rotasi
A B
/2 /4
w
wB
FA FB
4. Jawaban: a
Diketahui: mJoni
= 30 kg
mJono
= 20 kg
jarak Jono = 1,5 m
Ditanyakan: jarak Joni
Jawab:
Jarak Joni =berat Jono
berat Jonijarak Jono
= JonoJoni
m gm g (1,5 m)
=(20 kg)
(30 kg)
gg (1,5 m) =
20kg
30kg(1,5 m) = 1 m
5. Jawaban: a
A
sin150w
= Bsin120
w
A1
2
m g= B
1
23
m g
A
B
m
m=
1
31 : 3
6. Jawaban: d
Diketahui: = 1 mA = 1 m 0,1 m = 0,9 m
AB =1
2(1 m) 0,1 m = 0,4 m
wAB
= 225 N
Ditanyakan: w
Jawab:
tumpu
= 0
wA w
AB
AB= 0
w(0,9 m) (225 N)(0,4 m) = 0
w= (0,4 m
0,9 m
) 225 N
= 100 N
Jadi, beban wseberat 100 N.
7. Jawaban: c
Diketahui: w = 200 Nw
B= 440 N
Ditanyakan: FB
WAWB
90120
150
WC
Jawab:Gambar gaya-gaya yang bekerja pada batang-batang tersebut sebagai berikut.
w = berat batangw
B= berat beban
Benda mengalami kesetimbangan sehingga
Fy= 0 dan = 0.F
y= 0
FA+ F
B= w+ w
B
FA+ F
B= 200 N + 440 N
FA+ FB = 640 NF
B= 640 N F
A. . . (i)
Momen terhadap titik B
B
= 0
FA = w
2
+ w
B 4
FA
=2
w+ B
4
w
=200N
2+
440N
4= 100 N + 110 N
FA
= 210 N
Substitusikan ke (i)
FB = 640 N FA= 640 N 210 N
FB
= 430 N
Jadi, FA= 210 N dan F
B= 430 N.
8. Jawaban: d
ypm
=1
2y=
1
2(4) = 2
ypm
=1
2x =
1
2(7) = 3,5
Titik berat benda di atas adalah perpotongandiagonalnya yaitu pada titik (3,5; 2).
9. Jawaban: eKeseimbangan labil terjadi apabila benda meng-alami penurunan titik berat ketika gangguandihilangkan. Hal ini terjadi pada kerucut yang
ditegakkan pada ujung runcingnya.
10. Jawaban: dKeseimbangan indiferen (netral) terjadi apabilabenda tidak mengalami kenaikan atau penurunantitik berat. Kelereng tidak mengalami perubahantitik berat pada posisi (2) dan (4).
Jono Joni
N
P
WJono
WJoni
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
8/104
7Fisika Kelas XI
11. Jawaban: a
ypm
= 1 1 2 2 3 31 2 3
+ ++ +
y A y A y A
A A A
=1(10 2) 4(4 2) 7(5 2)
20 8 10
+ + + +
= 20 32 7038
+ + = 3,2
12. Jawaban: aJika benda ini diberi gangguan, titik beratnya akan
turun. Selanjutnya, titik berat benda akan kembalinaik setelah gangguan dihilangkan. Hal inimerupakan ciri khas benda dengan kesetimbanganstabil.
13. Jawaban: dLetak titik berat bangun piramid yang berbentuk
limas segitiga pejal yaitu ypm
=1
3tinggi piramid.
14. Jawaban: dPada kesetimbangan jenis ini, posisi benda yangdiberi gangguan tidak akan kembali ke posisi
semula. Titik berat benda turun sehingga posisinyaberubah. Sebagai contoh yaitu ketika meletakkanlimas pada ujung runcingnya.
15. Jawaban: bTitik berat tiap-tiap bentuk benda sebagai berikut.Bola pejal; y
pm= jari-jari
Kerucut pejal; ypm
=1
4tinggi
Lingkaran; ypm= jari-jari
Setengah lingkaran; ypm
=4
3
R
B. Uraian
1. Diketahui: wB
= 3 Nw
L= 2 N
= 1 m
= 37Ditanyakan: T
Jawab:
= 0
TY 1
2wb wL= 0
TY
=1
2w
b+ w
L
=1
2
(3 N) + 2 N = 3,5 N
T = Ysin37
T
= 35
3,5N= 5,83 N
Tegangan tali bernilai 5,83 N.
2. Gaya-gaya yang bekerja pada benda dan tali
sebagai berikut.
Gaya-gaya mendatar
Fx
= 0
T1x
T2x
= 0
T1
cos 60 = T2cos 30
1
2T
1=
1
23 T
2
T1 = 3 T2. . . (1)
Gaya-gaya vertikal:
Fy
= 0
T1y
+ T2y
w= 0
T1sin 60 + T
2sin 30 = mg
1
23 T
1+
1
2T
2= (5 kg)(9,8 m/s2) . . . (2)
Persamaan (1) disubstitusikan ke (2) diperoleh T2
3
2T
2+
1
2T
2= 49 N
2T2
= 49 N
T2
= 24,5 N . . .(3)
Persamaan (3) disubstitusikan ke (1) diperoleh
T1= 24,5 3 N.
Jadi, T1bernilai 24,5 3 N dan T
2bernilai 24,5 N.
NT
Ty
TxwB
wL
T2
T2y
T1y
T1
T2x
T1x
W
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
9/104
8 Dinamika Rotasi
T3
= m2g
40 3 N = m2(10 m/s2)
m2
= 4 3 kg
Jadi, massa m2sebesar 4 3 kg.
5. Diketahui: R = 5 cmt1
= 10 cmt2
= 5 cm
Ditanyakan: y0sistem
Jawab:
y1
=1
2t1
=1
2(10 cm) = 5 cm
y2
= 10 cm +1
4t2
= (10 +6
4) cm = 11,5 cm
v1 = r2t1= (5 cm)2(10 cm) = 250cm3
v2
=1
3r2t
2
=1
3(5 cm)2(6 cm) = 50cm3
Mencari y0dengan persamaan berikut ini.
y0
= n nn
v y
v= 1 1 2 2
1 2
+
+v y v y
v v
=( )
( )
++
250 (5) 50 (11, 5)
250 50
= +
1250 575
300
=
1.825
300= 6,08
Tinggi titik berat berada pada 6,08 cm dari alassilinder.
6. Untuk mempermudah mencari koordinat titik berat,kita buat sumbu X dan Y seperti berikut.
Dari gambar bisa kita ketahui:(x
1, y
1) = (4, 2) A
1= 8 4 = 32
(x2, y
2) = (10, 6) A
2= 4 4 = 16
3. Diketahui: w = 300 NDitanyakan: FJawab:
Fx = 0
F T cos 60 = 0
F1
2
T= 0
F=1
2T
Fy
= 0
T sin 60 300 N = 0
T(1
23 ) = 300 N
T=600
3=
600
33 = 200 3 N
F =1
2T
=1
2(200 3 N)
F = 100 3 NJadi, gaya yang diperlukan 100 3 N.
4. Diketahui: m1
= 60 kg
s= 0,2
diasumsikan g= 10 m/s2
Ditanyakan: m2
Jawab:
T1
= fs
= sm
1g
= (0,2)(60 kg)(10 m/s2) = 120 N
Fx
= 0
T2cos 30 T
1= 0
T2(
1
2
3 ) 120 N = 0
T2
3
2= 120 N
T2
=240
3N
= 80 3 N
Fy = 0
T2
sin 30 T3
= 0
(80 3 N)(1
2) = T
3
40 3 N = T3
m1T
1T
2
T2
T3
m2
30fs
T2sin 30
T2cos 30
8
4
8 12X
(x2, y2)
(x1, y1)
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
10/104
9Fisika Kelas XI
Benda II: A2
= 6 cm2
x2
= 6,5 cm
y2
= 5 cm
Benda III: A3
= 32 cm2
x3
= 4 cm
y3
= 2 cm
x= n nn
A x
A= 1 1 2 2 3 3
1 2 3
+ ++ +
A x A x A x
A A A
=4(1) 6(6,5) 32(4)
4 6 32
+ ++ +
3
2
cm
cm
=171
42cm = 4,1 cm
y= n nn
A y
A= 1 1 2 2 3 3
1 2 3
+ ++ +
A y A y A y
A A A
=4(5) 6(5) 32(2)
4 6 32
+ ++ +
3
2
cm
cm
=
114
42 cm= 2,7 cm
Jadi, koordinat titik berat benda yaitu (4,1; 2,7).
9. Diketahui: Luas I = 5 cm 6 cm = 30 cm2
x1=
1
2(5 cm) = 2,5 cm
y1= 1 cm +
1
2(6 cm) = 4 cm
Luas II= 10 cm 1 cm = 10 cm2
x2= 5 cm
y2=
1
2cm
Ditanyakan: Titik berat
Jawab:Dianggap Z sebagai titik berat
xpm
=+
1 1 2 2
1 2
+A x A x
A A
= (30)(2,5) + (10)(5)30 + 10
= 12540
= 3 18
ypm
=+
1 1 2 2
1 2
+A y A y
A A
=
1
2(30)(4) + (10)( )
30 + 10=
125
40= 3
1
8
Jadi, titik berat karton (31
8, 3
1
8) cm.
Jadi, titik berat gabungannya:
x0
= 1 1 2 21 2
+
+A x A x
A A
=32(4) 16(10)
32 16
++
= 6
y0 = 1 1 2 21 2
+
+A y A y
A A
=32(2) 16(6)
32 16
++
= 31
3
Jadi, (x0, y
0) = (6, 3
1
3)
7. Susunan batang menjadi seperti berikut.
Batang I: 1= 8 cm; x1= 4 cm; y1= 0
Batang II: 2= 10 cm; x2= 4 cm; y2= 3 cm
Batang III: 3= 6 cm;x3= 8 cm; y3= 6 cm
x= n nn
x
= 1 1 2 2 3 3
1 2 3
+x x x++ +
=8(4) 10(4) 6(8)
8 10 6
+ ++ +
2cm
cm
= 5 cm
y= n nn
y
= 1 1 2 2 3 3
1 2 3
+y y y++ +
=8(0) 10(3) 6(6)
8 10 6
+ ++ +
2cm
cm
= 2,75 cm
Jadi, titik koordinatnya (5; 2,75).
8.
Untuk menyelesaikan soal di atas perlu digambar
skema titik berat masing-masing bagian sebagaiberikut.Benda I: A
1= 4 cm2
x1
= 1 cmy
1= 5 cm
Y
XO
z3
z2
z1 I
II
III
9
6
3
4 8
6
4
2
z1
z2
z3
I II
III
2 5 8
ZI
ZII
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
11/104
10 Dinamika Rotasi
FA FB
D C
A B
wb
w
A. Pilihan Ganda
1. Jawaban: bDiketahui: r = 25 cm = 0,25 m
F = 4 newton = 180 150 = 30
Ditanyakan:
Jawab: = r Fsin
= (0,25 m)(4N)(sin 30) = 12 N
Jadi, momen gaya terhadap titik P sebesar1
2N.
2. Jawaban: d
Diketahui: m = 20 kg = 90 + 30 = 120 = 180 30 = 150 = 90
Ditanyakan: T1dan T
2
Jawab:Berat benda:w= m g
= 20 kg (10 m/s2)= 200 N
sin90
w= 1
sin120
T
T1
=sin120
sin 90
w
=
1
2(200N)( 3)
1= 100 3 N
T2
=sin150
sin 90
w
=
1
2(200N)( )
1= 100 N
Jadi, T1= 100 3 N dan T2= 100 N.
3. Jawaban: eDiketahui: w = 400 N
AB = 4 mw
p= 100 N
CB = 1,8 mDitanyakan: F
Adan F
B
Jawab:
()A
= (1)A+ (
2)A+ (
3)A+ (
4)A
0 = FA(0) + w
p(AD) + w(AC) F
B(AB)
FB(AB) = w
p(
1
2AB) + w(AB CB)
FB(4) = 100(
1
2)(4) + 400(4 1,8)
4FB
= 200 + 880
T1 T2
30
5
4
3
2
1
1 2
z1
z2
z3
10. Agar soal tersebut bisa diselesaikan, perlu dibuatgambar sebagai berikut.
Bidang I: A1
= 5 cm2
x1
=1
2cm
y1
= 2,5 cm
Bidang II: A2 = 2 cm2x
2= 2 cm
y2
= 4,5 cm
Bidang III: A3
= 1 cm2
x3
= 1,5 cmy
3= 2,5 cm
Koordinat titik berat:
x= n nn
A x
A= 1 1 2 2 3 3
1 2 3
+ ++ +
A x A x A x
A A A
=
1)
25( +2(2)+1(1,5)
5+2+1
3
2
cm
cm
=
2,5+ 4+1,5
8 cm
=8
8cm = 1 cm
y= n nn
A y
A= 1 1 2 2 3 3
1 2 3
+ ++ +
A y A y A y
A A A
=5(2,5)+ 2(4,5)+ 1(2,5)
5 + 2 + 1
3
2
cm
cm
=24
8cm = 3 cm
Koordinat titik berat benda terhadap titik O adalah(1, 3) cm.
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
12/104
11Fisika Kelas XI
FB
=1.080
4
= 270
FA+ F
B= w
b+ w
FA
= wb+ w F
B
= 400 + 100 270= 230 N
Jadi, FA= 230 N dan F
B= 270 N.
4. Jawaban: D
Diketahui: PQ = 2 m
PO = OQ =1
2PQ =
1
2(2 m) = 1 m
F1
= 30 N
F2
= 10 N
F3
= 25 N
R1
= 0
R2 = PO = 1 mR
3= PQ = 2 m
sin 53 =4
5
cos 53=3
5Ditanyakan:
p
Jawab:
F2 dan F
3menghasilkan torsi berlawanan arah
jarum jam. F1tidak menghasilkan torsi.
= F1R
1+ F
2R
2+ F
3R
3sin 53
= (30 N)(0) + (10 N)(1 m) + (25 N)(2 m)(4
5)
= 0 + 10 Nm + 40 Nm = 50 Nm
Jadi, resultan momen gaya yang bekerja padabatang terhadap ujung P sebagai poros sebesar50 Nm berlawanan arah putaran jam.
5. Jawaban: e
Diketahui: m1
= 3m r1
= a
m2
= 2m r2
= 0
m3
= m r3
= 2a
Ditanyakan: l
Jawab:
l= mr2
= m1r12+ m
2r22+ m
3r32
= 3ma2+ 2m(0) + m(2a)2= 3ma2+ 4ma2= 7ma2
Momen inersia sistem 7ma2.
6. Jawaban: aMenurut gambar, persamaan dapat disusun sebagaiberikut.
Fy= 0
T2cos 60 + T
1cos 30 = w
T2(
1
2) + T
1(
1
23 ) = w
T1 3 + T2 = 2w
Persamaan gaya pada sumbu Y yaitu
T1 3 + T2= 2w.
7. Jawaban: e
Sistem dapat dilukis ulang sebagai berikut:
Sistem setimbang berlaku dengan syarat:F
y= 0
T1sin 53 + T
2sin 37 50 = 0
T1(
4
5) + T
2(
3
5) 50 = 0
4T1+ 3T
2 250 = 0
Pada sistem kesetimbangan berlaku persamaan4T
1+ 3T
2 250 = 0.
8. Jawaban: d
O Q
F1
F2 F3
P
F3sin 53
53
50 cm
A
B
C
T1 T2
53 37
30 cm 40 cm
50 N
30 60
60 30
T2 T1
y
m
w
A C
T cos
Tsin
B
T
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
13/104
12 Dinamika Rotasi
A
BO
NA
NB
z
w
A BC
F
Ztalix
w
wA
= 300 putaran/menit
= 300( 260
) rad/s
= 10rad/sDitanyakan: ldan E
k
Jawab:l = mR2
= 6 kg (0,4 m)2
= 0,96 kgm2
Ek
=1
2l2
=1
2(0,96 kg m2)(10 rad/s)2 = 482J
13. Jawaban: a
1
3m2 = momen inersia batang diputar pada
ujungnya
1
2m2 = momen inersia silinder tipis diputar pada
pusat lingkaran
2
5m2 = momen inersia bola pejal
2
3m2 = momen inersia bola berongga
14. Jawaban: cDiketahui: m= 800 g = 0,8 kg
R= 2 mDitanyakan: I
Jawab:I= mR2
= (0,8 kg)(2 m)2
= 3,2 kg m2
Momen kelembaman silinder berongga sebesar3,2 kg m2.
15. Jawaban: aDiketahui: m= 3 kg
R= 5 dm= 0,5 m
T = 4 sekonDitanyakan: E
k
Jawab:
I=2
5mR2
=2
5
(3 kg)(0,5 m)2= 0,3 kg m2
=2
T
=
2
4
rad/s
Mencari Ek
Ek
=1
2I2
=1
2(0,3 kg m2)(
2
4
rad/s)2
=23
80
joule
Energi kinetik putaran bola sebesar23
80
joule.
Sistem dalam keadaan setimbang
()A= 0
w(AC) Tcos (AB) = 0
w(AC) Tcos (2AC) = 0
Tcos (2AC) = w(AC)
T= 12 cos w
T=1
2wsec
Jadi, tegangan tali1
2wsec .
9. Jawaban: dDiketahui: AB = 3 m
w = 140 NOB = 2,5 m
Ditanyakan: NB
Jawab:F
y= 0
w NB = 0 NB
= w= 140 N
10. Jawaban: bDiketahui: w
A= 180 N
w = 180 N
AB = 2 m
F = wA+ w
= (180 + 180) N = 360 N
Ditanyakan: xJawab:
()A= 0w
A(0) F(AC) + w(AZ) = 0
0 (360 N)x+ (180 N)(1 m) = 0
x=180
360m =
1
2m
x= 0,5 meter
Jadi, tali diikatkan 0,5 m dari ujung A.
11. Jawaban: d
Besaran momen inersia yaitu ukuran kelembamansebuah benda terhadap perubahan gerak rotasi.Besaran ini disimbolkan dengan ldan dirumuskansecara umum dengan rumusan l = mr2.
12. Jawaban: cDiketahui: m = 6 kg
R = 40 cm = 0,4 m
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
14/104
13Fisika Kelas XI
16. Jawaban: bDiketahui: m= 4 kg
=150(2 )
60
= 5rad/s
R= 0,5 mDitanyakan: E
k
Jawab:E
k=
1
2I2
=1
2(
1
2mR2)2
=1
2(
1
2(4 kg )(0,5 m)2)(5rad/s)2
= 6,252joule
Energi gerak piringan sebesar 6,252joule.
17. Jawaban: d
Diketahui: m1
= 200 g = 0,2 kg
v1
= 10 cm = 0,1 m
m2 = 400 g = 0,4 kgr2
= 15 cm = 0,15 m
Ditanyakan: I
Jawab:
I = m1r12
= m1r12+ m
2r22
= (0,2 kg)(0,1 m)2+ (0,4 kg)(0,15 m)2
= 2 103kgm2+ 9 103kgm2
= 1,1 102kg m2
Jadi, momen inersia sistem sebesar 1,1 102kg m2.
18. Jawaban: b
Diketahui: panjang AB = 0,3 mDitanyakan: t
Jawab:
AC = 2 2(5 dm) (3 dm)
= 2(25 9) dm= 4 dm = 0,4 m
Momen gaya = = Fsin F
1terhadap titik A
= F1sin (0) = 0
F2terhadap titik A
= F2sin (180) = 0
F3terhadap titik A
= F3sin = (10 N)(AC) sin
= (10 N)(0,4 m)(3
5) = 2
2
5Nm
Momen gaya terhadap titik A sebesar 22
5Nm.
19. Jawaban: e
Diketahui: x1= 5 cm y
1= 1
p1= 6 cm p
1= 6 cm
l1= 2 cm l
1= 2 cm
Ditanyakan: xpm
, ypm
Jawab:
xpm
=1
2(8 2) = + 2 = 5
ypm
=1
2(2) = 1
Jadi, titik berat bidang tersebut (5, 1).
20. Jawaban: c
Diketahui: y1
=1
2AE =
1
2(4 cm) = 2 cm
y2
= AE +1
3DO
= 4 cm + 1 cm = 5 cm
AB = EC = 8 cm
AE = BC = 4 cmED = CD = 5 cm
DO= 2 2ED OE
= 2 25 4 = 3 cm
Ditanyakan: y0Jawab:Kertas tersebut dapat dilukiskan sebagai berikut.
y1=
1
2AE =
1
2(4 cm) = 2 cm
y2= AE +
1
3DO= 4 cm + 1 cm = 5 cm
y0
= 1 1 2 21 2
+
+
y A y A
A A
= y1(AE)(AB) + y
2(
1
2)(EC)(DO)
= +
+
1
21
2
2(4 8) 5{ 8(3)}
4(8) 8(3)cm = 2,8 cm
Jarak titik berat karton yaitu 2,8 cm dari garis AB.
21. Jawaban: b
Diketahui: wA= 30 N
wB= 10 Nx
A= 0 m
xB= 6 m
Ditanyakan: xpm
Jawab:
xpm
= A A B BA B
++
x w x w
w w
=++
(0m)(30N) (6m)(10 N)
30 N 10 N
=60
40m = 1,5 m
Titik beratnya terletak 1,5 m dari A.
AB
C
D
E
O
O
y2
y1
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
15/104
14 Dinamika Rotasi
22. Jawaban: aDiketahui: I= 20 cm yI= 0 cm
II= 20 cm y
II= 0 cm
xI= 0 cm
xII= 10 cm
Ditanyakan: xpm
Jawab:
xpm
= I I II III II
++
x x
=0 cm(20 cm)+ (10 cm)(20 cm)
20 cm 20 cm+= 5 cm
Letak titik beratnya 5 cm dari O.
23. Jawaban: e
Kerucut pejal titik beratnya =1
4tinggi
=1
4(30 cm)
= 7,5 cm
Letak titik berat pada soal 22,5 cm diperoleh dari30 cm 7,5 cm = 22,5 cmJadi, benda yang dimaksud yaitu kerucut pejalyang terbalik.
24. Jawaban: aDiketahui: A
I= 4 cm y
1= 1 cm
AII= 2 cm y
2= 0,5 cm
x1= 1 cm
x2= 3 cm
Ditanyakan: koordinat titik berat (xpm
, ypm
)
xpm
=2 I 2 II
I II
++
x A x A
A A
= 1cm(4cm) 3 cm(2cm)(4 cm 2 cm)
++
=10
6cm
ypm
=1 I 2 II
I II
++
y A y A
A A
=1cm(4 cm) 0,5 cm(2cm)
(4 cm 2 cm)
++
=5
6cm
Jadi, (xpm
, ypm
) = (10
6cm;
5
6cm).
25. Jawaban: e
Letak titik berat kerucut tidak pejal dirumuskan:
ypm
=1
3t
Untuk kerucut pejal dirumuskan: ypm
=1
4t
26. Jawaban: c
Diketahui: A1= 8 cm2
A2= 8 cm2
x1
= x2= x
pm= 0
y1
=1
2(2 cm) = 1 cm
y2
=1
2(4 cm) = 2 cm
Ditanyakan: ypm
Jawab:
ypm
= 1 1 2 21 2
++
y A y A
A A
=2 21cm(8 cm ) ( 2 cm)(8 cm )
16cm
+ = 0,5 cm
Jadi, letak titik berat benda 0,5 cm di bawahtitik O.
27. Jawaban: b
Berdasarkan grafik dapat dihasilkan koordinat titikberatnya.
xpm
= 1 +1
2(4 1) = 2
1
2
ypm
= 1 +1
3(4 1) = 1 + 1 = 2
28. Jawaban: eDiketahui: jari-jari kawat besi (R) = 1 meterDitanyakan: y
pm
Jawab:
ypm = 2R= 2(1meter)
=2
meter =
2
3,14= 0,6 meter
29. Jawaban: cDiketahui: x= 6
y= 8Ditanyakan: (x
pm, y
pm)
Jawab:
xpm
=1
2x =
1
2(6) = 3
ypm
=1
2y =
1
2(8) = 4
Letak titik berat bentuktripleks tersebut yaitu
pada koordinat per-potongan garis diagonal-nya pada titik (3, 4).
30. Jawaban: bDiketahui: w
1= 200 gram
w2= 250 gram
w3= 150 gram
x1= 20 cm
x2= 50 cm
x3= 80 cm
Ditanyakan: xpmJawab:
xpm
=1 1 2 2 3 3
1 2 3
+ ++ +
x w x w x w
w w w
=(20 cm)(200g) (50 cm)(250 g) (80 cm)(150g)
200 g 250 g 150 g
+ ++ +
=28.500 g cm
600 g= 47,5 cm
Titik berat penggaris pada titik 47,5 cm.
8
4
O 3 6
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
16/104
15Fisika Kelas XI
B. Uraian
1. Diketahui: mx
= m1= 2 kg
my
= m2= 4 kg
= 1 m
rx
=1
2= 0,5 m
ry
= 12= 0,5 m
Ditanyakan: I
Jawab:
I=2
ii 1=l = m1r1
2+ m2r22
= (2 kg)(0,5 m)2+ (4 kg)(0,5 m)2
= (0,5 + 1) kg m2
= 1,5 kg m2
Momen inersianya sebesar 1,5 kg m2.
2. Diketahui: = 2 rad/sI = 0,001 kgm2
Ditanyakan: LJawab:L = I
= (0,001 kg m2)(2 rad/s)= 2 103kg m2/s
Momentum sudut roda dokar 2 103kg m2/s.
3. Diketahui: w = 20 Ng = 10 m/s2
r = 0,5 meterDitanyakan: I
Jawab:
I= mr2 =w
gr2
= 220 N
10 m/s(0,5 m)2= 0,5 kg m2
Momen inersia batu 0,5 kg m2.
4. Diketahui: M = 5 kgR = 0,1 mm = 8 kg
Ditanyakan: Jawab:
a= 12
m
(m + M)g
=a
R
= 12
m
(m + M)
g
R
=8 kg
(8 kg + 2 kg)
29,8 m/s
0,1 m
= 78,4 rad/s2
Percepatan sudut katrol 78,4 rad/s2.
5. Diketahui: = 50 rad/st = 5 sekonR = 0,1 mF
T= 20 N
Ditanyakan: IJawab:
= t =50 rad/s
5 s = 10 rad/s2
Mencari momen inersia katrolI=
I =
= T
F R
= 2(20 N)(0,1m)
10 rad/s= 0,2 kg m2
Momen inersia katrol sebesar 0,2 kg m2.
6. Diketahui: F = 100 Nm = 1 kgR = 15 cm = 0,15 m
Ditanyakan: apmJawab:
Ipm
=2
3mR2
=2
3(1 kg)(0,15 m)2
=0,045
3kg m2= 0,015 kg m2
Mencari percepatan gerak bola.
apm
=pm
2+I
R
F
m
= 22
0,015kgm
(0,15m)
100N
3kg+
=100 N
(3,7) kg
m/s2= 27 m/s2
Percepatan gerak bola sebesar 27 m/s2.
7. Diketahui: m= 100 kgR= 20 cm = 0,2 mv
pm= 5 m/s
Ditanyakan: Ek
Jawab:
Ek
=1
2mv2
pm+
1
2I2
=1
2mv2
pm+
1
2(
1
2mR2)2
=
1
2 mv2pm
+
1
2 (
1
2 mv2pm)
= [1
2+ (
1
2)(
1
2)]mv2
pm
=3
4mv2
pm
=3
4(100 kg)(5 m/s)2= 1.875 J
Energi kinetik tiang listrik 1.875 J.
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
17/104
16 Dinamika Rotasi
8. Diketahui: F = 10 Nd = 10 meter
Ditanyakan: A
Jawab:
A
= Fd= (10 N)(10 meter)
= 100 NmMomen gaya di titik A sebesar 100 Nm.
9. Diketahui: FC
= 80 N
AC = 6 m
AB = 4 m
Ditanyakan: FB
Jawab:
A= 0
FC(AC) F
B(AB) = 0
(80 N)(6 m) FB(4 m) = 0
4FB
= 480 Nm
FB = 120 NBerat benda di B sebesar 120 N.
10. Diketahui: d = 10 cmt = 20 cm
Ditanyakan: ypm
Jawab:
ypm
=1
4t
= 14 (20 cm) = 5 cm
Jarak dari ujung lancip = 20 cm 5 cm = 15 cm.
Jadi, jarak titik berat sejauh 15 cm dari ujung lancipkerucut.
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
18/104
17Fisika Kelas XI
3. Menerapkan konsep
dan prinsip mekanika
klasik sistem kontinu
dalam menyelesaikan
masalah.
Standar Kompetensi Kompetensi Dasar Nilai Indikator
2.2 Menganalisis hukum-
hukum yang berhubung-
an dengan fluida statik
dan dinamik serta
penerapannya dalam
kehidupan sehari-hari.
Rasa ingin
tahu
Mencari tahu mengenai aplikasi fluida dalam
kehidupan sehari-hari.
Dalam bab ini akan dipelajari:1. Fluida Statis
2. Fluida Dinamis
Model Pengintegrasian Nilai Pendidikan Karakter
Menjelaskan fluida statis Menjelaskan fluida dinamis
Siswa mampu menjelaskan hukum-hukum yang berlaku pada fluida statis dan fluida dinamis
serta menerapkan dalam kehidupan sehari-hari.
Menjelaskan tekanan pada zat dan per-
samaannya.
Menjelaskan tegangan permukaan dan per-
samaannya.
Menjelaskan kapilaritas dan persamaannya.
Menjelaskan hukum-hukum dasar fluida statis
(hukum Pascal dan hukum Archimedes).
Menjelaskan penerapan hukum-hukum dasar
fluida statis.
Melakukan percobaan mengenai tekanan
hidrostatis.
Menjelaskan persamaan kontinuitas.
Menjelaskan hukum Bernoulli.
Menjelaskan penerapan fluida dinamis.
Kompetensi yang akan dicapai pada bab ini
Siswa mampu menjelaskan fluida statistik dan
penerapannya dalam kehidupan.
Siswa mampu menjelaskan fluida dinamis dan
penerapannya dalam kehidupan.
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
19/104
18 Fluida
A. Pilihan Ganda
1. Jawaban: eTekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja
tegak lurus pada suatu bidang persatuan luas
bidang itu atau dirumuskan: p =
. Dengan
demikian, semakin kecil luas suatu bidang,
tekanan yang dihasilkan semakin besar.
2. Jawaban: c
p=
=
= kg m1s2= [M] [L]1[T]2
Jadi, dimensi tekanan yang tepat yaitu [M][L]1[T]2.
3. Jawaban: b
Diketahui: m = 0,6 kg
d = 10 cm = 0,1 m
r =
d= 0,05 m
Ditanyakan:
Jawab:
=
=
= 1.147,2 kg/m3
Jadi, massa jenis bola sebesar 1.147,2 kg/m3.
4. Jawaban: b
Diketahui: p = 10
5
Pad = 2 cm = 0,02 m
r =
d= 0,01 m
Ditanyakan: F
Jawab:
p=
F=p A
= (105Pa)(3,14)(0,01 m)2
= 31,4 N
Jadi, gaya yang dilakukan sebesar 31,4 N.
5. Jawaban: b
Tekanan hidrostatis zat cair disebabkan oleh berat
zat cair itu sendiri. Berat suatu benda bergantungpada ketinggian dan gravitasi bumi. Oleh karena
itu, semakin tinggi zat cair dalam wadah, makin
berat zat cair itu sehingga tekanan hidrostatis pada
dasar wadah semakin besar.
6. Jawaban: d
Tekanan hidrostatis suatu tempat atau titik di
dalam fluida (zat cair) ditentukan oleh gaya berat
zat cair tersebut dan kedudukannya terhadap
permukaan zat cair, atau dirumuskan:
ph=p hg
Kedalaman titik B pada gambar paling rendah
dibanding yang lain sehinggaph B
paling kecil.
7. Jawaban: b
Diketahui: ph
= 120.000 Pa
air
= 1 g/cm3
g = 10 m/s2
Ditanyakan: h
Jawab:
ph
= h g
h =
=
= 12 meter
Jadi, penyelam berada pada kedalaman 12 m.
8. Jawaban: d
Diketahui: = 1.000 kg/m3
h = 70 cm = 0,7 m
g = 9,8 m/s2
Ditanyakan: ph
Jawab:
ph
= g h
= (1.000 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,7 m) = 6.860 Pa
Jadi, tekanan hidrostatis wadah sebesar 6.860 Pa.
9. Jawaban: d
Diketahui: Fa
= 5 N
Fb
= 4 N
Ditanyakan: bensin
Jawab:
bensin
=
air
=
(1.000 kg/m3)
= 800 kg/m3
Jadi, massa jenis bensin sebesar 800 kg/m3.
10. Jawaban: e
Diketahui: = 1.000 kg/m3
g = 10 m/s2
h = 150 cm = 1,5 m
Ditanyakan: ph
Jawab:
ph
= gh h= 1
=
= (1.000 kg/m3)(10 m/s2)(1,5
) m
= 9.000 Pa
Jadi, tekanan hidrostatisnya sebesar 9.000 Pa.
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
20/104
19Fisika Kelas XI
11. Jawaban: a
Diketahui: AA
=
A
B
FA
= 6 N
Ditanyakan: FB
Jawab:
=
FB
=
F
A
FB
=
(6 N) = 18 N
Jadi, gaya pada piston B sebesar 18 N.
12. Jawaban: d
Diketahui: d1
= 8 cm
d2
= 32 cm
F1
= 100 N
Ditanyakan: F2(gaya tekan pada pengisap besar)Jawab:
F2
= (
)2F
1
= (
)2 100 N
= 1.600 N
Jadi, gaya tekan pada pengisap besar sebesar
1.600 N.
13. Jawaban: d
Diketahui: hA
= 6 cm
hB
= 10 cm
B = 0,92 g/cm3Ditanyakan:
A
Jawab:
ph A
=ph B
A
hA
= Bh
B
A
=
=
= 1,53 g/cm3
Jadi, massa jenis larutan A = 1,53 g/cm3.
14. Jawaban: c
Diketahui: F1: F
2= 1 : 4
A1
= 0,05 m2
Ditanyakan: A2
Jawab:
=
A2
=
A
1=
0,05 = 0,2 m2
Jadi, luas pengisap kedua 0,2 m2.
15. Jawaban: d
Diketahui: A1
= 50 cm2
A2
= 1,5 m2
F1
= 100 N
Ditanyakan: F2
Jawab:
=
F2
=
F
1
=
(100 N)
= 3 104N
Jadi, gaya dorong pada tabung (2) = 3 104N.
16. Jawaban: a
Diketahui: Vbf
= 75% Vb= 0,75 V
b
Vf = 5.000 cm
3
f
= 1 g/cm3
Ditanyakan: mb
Jawab:
b
=
f
=
(1 g/cm3)
= 0,75 g/cm3
mb
= bV
b
= (0,75 g/cm3)(5.000 cm3)
= 3.750 g = 3,75 kg
Jadi, massa balok kayu sebesar 3,75 kg
17. Jawaban: b
Kenaikan permukaan zat cair dihubungkan
dengan persamaan:
h =
h = kenaikan atau penurunan zat cair dalam pipa (m)
= tegangan permukaan (N/m)
= sudut kontak (derajat)
= massa jenis zat cair (kg/m3)
r = jari-jari pipa (m)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)Jadi, kenaikan permukaan zat cair tidak
bergantung tekanan udara luar.
18. Jawaban: d
Diketahui: = 5 cm = 5 102m
m = 1 gram = 1,0 103kg
g = 10 m/s2
Ditanyakan:
Jawab:
=
=
=
= 0,2 N/m
Jadi, tegangan permukaan air yang dialami jarum
sebesar 0,2 N/m.
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
21/104
20 Fluida
19. Jawaban: b
Diketahui: = 4 cm = 4 102m
= 0,023 N/m
g = 10 m/s2
Ditanyakan:
Jawab:
=
=
m =
=
= 0,000092 kg = 0,092 gram
Jadi, massa maksimal jarum sebesar 0,092 gram.
20. Jawaban: b
Diketahui: diameter = 0,9 mm
r = 0,45 mm= 4,5 104m
alkohol = 800 kg/m3
= 45 cos 45 = 0,7 = 0,023 N/m
Ditanyakan: h
Jawab:
h =
=
= 9 103m atau 9 mm
Jadi, tinggi alkohol dalam pipa 9 mm.
B. Uraianerjakan soal-soal berikut!
1. Diketahui: m = 50 kg
A = 1 cm2= 104m2
Ditanyakan: p
Jawab:
p=
=
=
=
= 4,9 106N/m2
Jadi, tekanan hak sepatu sebesar 4,9 106N/m2.
2. Diketahui: h = 75 cm = 0,75 m
a
= 1.000 kg/m3
m
= 800 kg/m3
r
= 13.600 kg/m3
Ditanyakan: p
Jawab:
a. pa
= ag h
= (1.000 kg/m3)(9,8 m/s2)(0,75 m)
= 7.350 Pa
Jadi, tekanan hidrostatis pada air sebesar
7.350 Pa.
b. pm
= m
g h
= (800 kg/m3)(9,8 m/s2)(0,75 m)
= 5.880 Pa
Jadi, tekanan hidrostatis pada air sebesar
5.880 Pa.
c. pr
= rg h
= (13.600 kg/m3)(9,8 m/s2)(0,75 m)
= 99.960 Pa
Jadi, tekanan hidrostatis pada air sebesar
99.960 Pa.
3. Diketahui: ph
= 2,5 105N/m2
= 1,04 g/cm3= 1.040 kg/m3
g = 9,8 m/s2
Ditanyakan: h
Jawab:
ph
= g h
h =
=
= 24,5 m
Jadi, penyelam berada pada kedalaman 24,5 m.4. Diketahui: h
A= 10 cm, h= 2 cm
hB
= (10 2) cm = 8 cm
air
= 1.000 kg/m3
Ditanyakan: minyak
Jawab:
Titik A dan B berada pada satu bidang datar
sehingga berlaku hukum utama hidrostatika
sebagai berikut.
pA
=pB
minyak
ghA
= air
g hB
minyak =
air
=
(1.000 kg/m3)
= 800 kg/m3
Jadi, massa jenis minyak sebesar 800 kg/m3.
5. Diketahui: tinggi minyak (h1) = 20 cm
minyak
= 0,8 gram/cm3
Ditanyakan: hJawab:
minyak
h1=
airh
2
h2 =
=
= 16 cm
h= h1 h
2= 20 cm 16 cm = 4 cm
Jadi, beda tinggi air pada kedua pipa setinggi 4 cm.
6. Diketahui: rusuk kuningan = 0,15 m
benda
= 8,4 g/cm3= 8.400 kg/m3
fluida
= 0,8 g/cm3= 800 kg/m3
Ditanyakan: berat benda dalam minyak (wc)
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
22/104
21Fisika Kelas XI
Jawab:
Oleh karena b>
f, benda tenggelam.
Volume benda = r3= (0,15m)3= 3,375 103m3
massa benda; m = bv
b
= (8.400 kg/m3)(3,375 103m3)
= 28,35 kgFA
= wu w
c
fgv
bf= mg w
c
(800 kg/m3)(9,8 m/s2)(3,375 103m3)
= (28,35 kg)(9,8 m/s2) wc
wc
= 277,83 N 26,46 N
= 251,37 newton
Jadi, berat kuningan di dalam minyak sebesar
251,37 newton.
7. Diketahui: minyak
= 0,80 gram/cm3
Ditanyakan: balok
Jawab:
Volume balok yang tercelup dalam minyak
V.
F= w
g(
V) = gV
(0,8 gram/cm3)
=
balok
balok
= 0,32 gram/cm3
Massa jenis balok sebesar 0,32 g/cm3.
8. Diketahui: kayu
= 600 kg/m3
aluminium
= 2.700 kg/m3
mal = 64 g = 0,064 kgDitanyakan: volume balok kayu (V
kayu)
Jawab:
Val=
=
Massa jenis rata-rata sistem gabungan =
rata-rata
=
=
+
+
=
+
+
Pada kasus melayangbenda
= fluida
+
+= 1.000 kg/m3
(1.000 kg/m3Vkayu
) = 600 kg/m3Vkayu
+ 0,024 kg + 0,064 kg
400 kg/m3Vkayu
= 0,040 m3
Vkayu
=
m3
= 104m3
= 100 cm3
Jadi, volume balok kayu sebesar 100 cm3.
9. Diketahui: d = 0,07 cm
r =
d= 0,035 cm
= 0,035 102m
alkohol
= 0,8 g/cm3
alkohol
= 0,023 N/m
Ditanyakan: h
Jawab:
h =
=
= 0,017 m
= 1,7 cm
Jadi, kenaikan alkohol setinggi 1,7 cm.
10. Diketahui: d = 0,6 mm
r = 0,3 mm = 0,3 103mh = 5 cm = 5 102m
= 25
Ditanyakan: tegangan permukaan ()
Jawab:
=
=
= 0,08 N/m
Jadi, tegangan permukaan air dalam pipa sebesar
0,08 N/m.
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
23/104
22 Fluida
A. Pilihan Ganda
1. Jawaban: e
Fluida ideal memiliki ciri-ciri berikut.a. Nonkompresibel (tidak termampatkan): tidak
mengalami perubahan volume (massa jenis)
ketika ditekan.
b. Nonviscous (tidak kental) sehingga dapat
mengalir tanpa gesekan.
c. Stasioner, yaitu partikel-partikel yang mengalir
menurut garis alir.
2. Jawaban: a
Aliran stasioner memiliki garis alir yang teratur,
dan tidak pernah berpotongan, walaupun
menumbuk rintangan. Gambar yang sesuai
terdapat pada pilihan a.
3. Jawaban: a
Debit yaitu suatu besaran yang menunjukkan
volume air yang mengalir tiap satuan waktu
tertentu.
Q=Av= konstan
Oleh karena nilai perkalian antara luas
penampang dan laju alir konstan. Meskipun luas
penampang berubah, debit tidak mengalami
perubahan.
4. Jawaban: b
Diketahui: d1 = 6 cm = 0,06 mr1
= 0,03 m
d2
= 8 cm = 0,08 m
r2
= 0,04 m
v1
= 4 m/s
Ditanyakan: kecepatan (v2)
Jawab:
A1v
1=A
2v
2
v2
=
=
=
= 2
m/s
Jadi, kecepatan fluida sebesar 2
m/s.
5. Jawaban: c
Diketahui: A1
= 8 cm2 = 8 104m2
A2
= 10 m2 = 1 103m2
Q = 2 L/s = 2 103m3/s
Ditanyakan: v1dan v
2
Jawab:
Q =Av
v1
=
=
= 2,5 m/s
v2
=
=
= 2 m/s
Jadi, kecepatan di A1 sebesar 2,5 m/s dan
kecepatanA2sebesar 2 m/s.
6. Jawaban: b
Diketahui: v1: v
2= 9 : 25
Ditanyakan: d1: d
2
Jawab:Q
1= Q
2
(A1)(v
1) = (A
2)(v
2)
(
d
12)(9) = (
d
22)(25)
=
=
Jadi, perbandingan d1: d
2= 5 : 3.
7. Jawaban: c
Diketahui: h2
= 1,25 m
h1
= 0,8 m
g = 10 m/s2
Ditanyakan: x
Jawab:
h = h2 h
1
= (1,25 0,8) m
= 0,45 m
x = 2
= 2
= (2)(0,6 m)
= 1,2 mJadi, air memancar sejauh 1,2 m dari tangki.
8. Jawaban: e
Diketahui: v1
= 3 m/s
h = 6 cm = 0,06 m
g = 10 m/s2
= 1.000 kg/m3
Ditanyakan: v2
Jawab:
Selisih tekanan (p1p
2) sama dengan tekanan
hidrostatis zat cair setinggi h.
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
24/104
23Fisika Kelas XI
p1p
2= gh
= (1.000 kg/m3)(10 m/s2)(0,06 m)
= 600 N/m2
Oleh karena ketinggian pada titik 1 dan 2 sama,
berlaku persamaan:
p1p2 =
(v22
v12
)
v22 v
12 =
=
= 1,2 m2/s2
v22v1
2 = 1,2 m/s
v22 = 1,2 m2/s2+ v1
2
= 1,2 m2/s2+ (3 m/s)2
= 10,2 m2/s2
v2
= m/s
Jadi, kecepatan di penampang sebesar m/s.
9. Jawaban: dDiketahui: A = 40 m2
v1
= 60 m/s
v2
= 80 m/s
udara
= 1,2 kg/m3
Ditanyakan: w
Jawab
F1 F2 =
A (v2
2 v12)
Pesawat terbang horizontal dengan kecepatan
konstan maka F1 F2= mg.
mg=
A(v22
v12
)
=
(1,2 kg/m3)(40 m2)((80m/s)2 (60 m/s)2)
= 67.200 N
Berat pesawat sebesar 67.200 N.
10. Jawaban: b
Diketahui: h1
= 20 cm = 0,2 m
h2
= 200 cm = 2 m
h = h2 h
1
= 200 cm 20 cm
= 180 cm = 1,8 m
Ditanyakan: vJawab:
v =
=
=
= 6 ms1
Jadi, kecepatan air di lubang A sebesar 6 m/s.
11. Jawaban: e
Diketahui: hA
= 2 m
hB
= 4 m
Ditanyakan: xA
:xB
Jawab:
hAC
= 4 cm
xA
= 2
= 2
= 4 m
xB
= 2
= 2
= 4 m
xA
:xB= 4 : 4 = 1 : 1
Jadi, perbandinganxA
:xB
= 1 : 1.
12. Jawaban: b
Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena
kelajuan yang melalui sayap bagian sisi atas lebih
besar daripada bagian sisi bawah (vA
> vB)
sehingga tekanan yang dihasilkan bagian atas
lebih kecil daripada tekanan bagian bawah (pA
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
25/104
24 Fluida
14. Jawaban: b
Penerapan hukum Bernoulli antara lain gaya
angkat pada pesawat terbang, venturimeter, pipa
pitot, dan penyemprot nyamuk. Sesuai dengan
soal, peralatan yang prinsip kerjanya berdasarkan
hukum Bernoulli adalah (1) gaya angkat pada
pesawat terbang dan (3) penyemprot nyamuk.Pompa hidrolik menerapkan hukum Pascal
sedangkan balon udara dapat mengudara
menerapkan hukum Achimedes.
15. Jawaban: a
Diketahui: A1
= 40 cm2
A2
= 15 cm2
v1
= 3 m/s
p1
= 5 104Pa
Ditanyakan: p2
Jawab:
A1v1=A2v2v2=
v1 =
3 m/s= 8 m/s
Aliran pada pipa horizontal,
p2
= p1+
(v
12 v
22)
= (5 104Pa) +
(1.000 kg/m3)((3 m/s)2 (8m/s)2)
= 22.500 Pa
= 22,5 kPa
Jadi, tekanan di penampang sempit sebesar
22,5 kPa.
16. Jawaban: a
Pada fluida tak bergerak v1= v
2= 0, menurut per-
samaan Bernoulli:
p1+ gh
1+
mv
12 =p
2+ gh
2+
mv
22
p1+ gh
1+ 0 =p
2+ gh
2+ 0
p1
p2
= g(h2
h1
)
17. Jawaban: b
Diketahui: A2
= 3 A1
v1
= 3 m/s2
Ditanyakan: p2p
1
Jawab:
p2p
1=
(v
12 v
22)
=
(1.000 kg/m3)((3m/s)2 (1m/s)2)
= 4.000 N/m2
= 4 103N/m2
Jadi, selisih tekanannya sebesar 4 103N/m2.
18. Jawaban: b
Diketahui: h = 45 cm = 45 102m
A1
= 5 cm2
A2
= 4 cm2
g = 10 m/s2
Ditanyakan: v1
Jawab:
v1
=
=
=
m/s
= m/s
= 4 m/s
Jadi, kecepatan air yang memasuki venturimeter
sebesar 4 m/s.
19. Jawaban: c
Diketahui: A1
= 1 m2
A2 = 4 m2F
1= F
Ditanyakan: F2
Jawab:
F1 F
2=
(v
22v
12)A
Oleh karena hanya variabel Ayang diubah dan
variabel lain dianggap tetap, berlaku:
A= 1 m2FA= 4 m24FJadi, gaya angkat pesawat menjadi 4F.
20. Jawaban: eDiketahui: v
1= 10 m/s
d1
= 20 cm = 0,2 m
d2
= 40 cm = 0,4 m
p1
= 2 104N/m2
h1 h
2= 2 m
= 1.000 kg/m3
g = 10 m/s2
Ditanyakan: p2
A
h1
B
h2
p1
A1
v1
A2
v2p2
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
26/104
25Fisika Kelas XI
Ditanyakan: v2
Jawab:
A1= r12 = 3,14 (6 cm)2
= 113,04 cm2
A2= r22 = 3,14 (4 cm)2
= 50,24 cm2
v1 = 10 cm/s
A1v1 =A2v2(113,04 cm2)(10 cm/s)= (50,24 cm2) v2
v2
=
cm /s
= 22,5 cm/s
Jadi, kecepatan aliran di ujung yang kecil sebesar
22,5 cm/s.
4. Diketahui: d1= 10 cm = 0,1 m
d2= 6 cm = 0,06 m
v1= 5 m/s
Ditanyakan: a. v2b. v
2jika diameterA
2= 4 cm
Jawab:
a. A1v
1=A
2 v
2
v2=
v
2=
v1
=
(5 m/s)
= 13,9 m/s
Jadi, kecepatan aliran air di A2 sebesar
13,9 m/s.
b. DiameterA24 cm = 0,04 mA
1v
1=A
2v
2
v2=
v
2=
v1
=
(5 m/s)
= 31,25 m/s
Jadi, kecepatan aliran air di A2 sebesar
31,25 m/s.
5. Diketahui: AA
= 100 cm2= 102m2
AB
= 50 cm2= 5 103m2
AC = 200 cm2= 2 102m2
vA
= 5 m/s
Ditanyakan: a. vBdan v
C
b. QBdan Q
C
Jawab:
a. AA
vA
=ABv
B
vB
=
=
= 10 m/s
Jadi, kecepatan aliran di B sebesar 10 m/s.
Jawab:
v2
= (
)2v
1
= (
)2 10 m/s
= 2,5 m/s
p2+ gh
2+
v
22=p
1+ gh
1+
v
12
p2
=p1+ g(h
1 h
2) +
(v
12 v
22)
= (2 104) + (1.000 ) (10)2(2) +
(1.000)
((10)2 2,5)2)
= 2 104+ 2 104 + 46.875
= 86.875
Jadi, tekanan di d2sebesar 86.875 N/m2.
B. Uraian
1. Fluida ideal adalah fluida yang mempunyai ciri-
ciri: alirannya stasioner, tidak kompresibel (tidak
termampatkan), dan tidak mempunyai kekentalan.
Fluida sejati mempunyai ciri-ciri: alirannya tidak
stasioner, bersifat kompresibel (termampatkan),
dan mempunyai kekentalan.
Fluida ideal sebenarnya tidak ada, jadi hanya ada
di angan-angan. Oleh karena itu, baik gas maupun
zat cair belum bisa dikatakan sebagai fluida ideal.
Akan tetapi, dalam pembahasan fluida mengalir,
gas dan zat cair dapat dianggap sebagai fluida
ideal.
2. Diketahui: d = 8 mm = 8 103m
r = 4 103m
v = 540 cm3
t = 1 menit
Ditanyakan: v
Jawab:
Q =
=
= 9 106m3/det
A = (r2)
= 3,14 (4 103m)2
= 5,024 105m2
Q =Av
9 106 = (5,024 105) v
v = 0,18
Jadi, kecepatan rata-rata aliran sebesar 0,18 m/s.
3. Diketahui: d1
= 12 cm
r1
= 6 cm
d2
= 8 m
r2
= 4 cm
v1
= 10 cm/s
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
27/104
26 Fluida
b. Q =Av
QA
=AA
vA
= (102m2)(5 m/s) = 5 102m3/s
Volume air yang melalui A, B, dan C tiap menit
sama besar, yaitu:
V= Q t= (5 102m3/s)(60 s) = 3,0 m3
Jadi, volume zat cair yang mengalir per menit
3,0 m3.
6. Diketahui: (h1 h
2) = 8 m
Q= 50 cm3/s = 50 106m3/s
(p1p
2) = 0,4 105Pa
Ditanyakan: debit air yang mengalir (Q2)
Jawab:
p1+
v
12+ gh
1=p
2+
v
22+ gh
2
p1p
2+ gh
1=
v
22+ gh
2
v22
=
+
=
+
= 240 m2/s2
v2
=
= 15,49 m/s
Keadaan mula-mula,A1=A
2
v1
=
=
= m/s= 12,65 m/s
Q1
=A1v
1A
1=
=
= 3,95 106m2
Q2
=A2v
2=A
1v
1
= (3,95 106 m2) (15,49 m/s)
= 6,12 105 m3/s = 61,2 cm3/s
Jadi, debit air yang mengalir 61,2 cm3/s.
7. Diketahui: F = 18.000 N
A = 40 m2
v2
= 80 m/s
= 1,25 kg/m3
Ditanyakan: kecepatan aliran udara pada bagian
bawah sayap (v1)
Jawab:
F1 F
2=
(v
22 v
12)A
Oleh karena pesawat terbang horizontal dengan
kecepatan konstan, berlaku:
gaya angkat = gaya berat pesawat
F1 F2 = m g
m g=
(v22
v12
)A
(18.000 N) =
(1,25 kg/m3)(((80 m/s)2v1
2)(40 m2))
450 = 4.000 0,625 v12
v1 =
m/s
= 75,4 m/sJadi, kecepatan aliran udara di bagian bawah
sayap pesawat sebesar 75,4 m/s.
8. Diketahui: A1
= 100 cm2
A2
= 10 cm2
= 1 gram/cm3
= 13,6 gram/cm3
h = 3 cm
g = 9,80 m/s2= 980 cm/s2
Ditanyakan: v
Jawab:
v =A2
= 10
= 10
m/s
= 10 m/s
= 27,4 m/s
Jadi, kecepatan fluida yang masuk sebesar
27,4 m/s.
9. Diketahui:
= 2
h = 10 cm = 0,1 m
Ditanyakan: kecepatan air pada pipa dua (v2)
Jawab:
p1p
2=
(v
22 v
12) v
1=
v
2
p1p
2= g h
g h =
2 g h = v22
v2
=
=
=
m/s =
m/s
Jadi, kecepatan aliran yang melewatiA2sebesar
m/s.
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
28/104
27Fisika Kelas XI
A. Pilihan Ganda
1. Jawaban: e
Diketahui: p = 1 m
= 0,5 m
m = 80 kg
g = 9,8 m/s2
Ditanyakan: p
Jawab:
p=
=
=
= 1.568 N/m2
Jadi, tekanan kotak sebesar 1.568 N/m2.
2. Jawaban: dDiketahui: F = 100 N
A = 0,05 m2
Ditanyakan: p
Jawab:
p =
=
= 2.000 N/m2
Jadi, tekanan yang dialami lantai sebesar
2.000 N/m2.
3. Jawaban: c
Diketahui: S = 13.000 N/m3
h = 75 cm = 0,75 m
Ditanyakan: ph
Jawab:
ph= gh= Sh = (13.000 N/m3) (0,75 m)
= 9.750 Pa
Jadi, tekanan hidrostatis tabung sebesar 9.750 Pa.
4. Jawaban: e
Diketahui: = 1.000 kg/m3
h = 3 m
Ditanyakan: ph
Jawab:
ph
= gh
= (1.000 kg/m3) (9,8 m/s2) ( 3 m)
= 29.400 N/m2
= 29.400 Pa
Jadi, tekanan hirostatis penyelam sebesar 29.400 Pa.
5. Jawaban: b
Diketahui: = 1.020 kg/m3
g = 9,8 m/s
2
h = 2 m
Ditanyakan: ph
Jawab:
ph
= gh
= (1.020 kg/m3) (9,8 m/s2) (2 m)
= 19.992 Pa
Jadi, tekanan hidrostatis dinding kapal sebesar
19.992 Pa.
6. Jawaban: a
Diketahui: d1
= 8 cm r1= 4 cm
d2
= 20 cm r2= 10 cm
F1 = 500 N
Ditanyakan: F2
Jawab:
=
=
F2
= 3.125 N
Jadi, gaya pada penghisap besar sebesar 3.125 N.
10. Diketahui: p1p
2= 2 105N/m2
h1
= h2
v1= 0 (tangki air besar, jadi kecepat-
an air yang mengalir melalui 1
kecil sekali/diabaikan
= 1 gram/cm3= 1.000 kg/m3
Ditanyakan: v2Jawab:
p1+
v
12+ g h
1=p
2+
v
22+ g h
2
p1+ 0 =p
2+
v
22
p1p
2=
v
22
v2
=
=
= m/s
= 20 m/s
Jadi, kecepatan air di titik 2 sebesar 20 m/s.
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
29/104
28 Fluida
7. Jawaban: a
Diketahui: d1
= 5 d2
F1
= 12 N
Ditanyakan: F2
Jawab:
F2 =
F1
= (
)2(12 N)
= 300 N
Jadi, berat mobil yang diangkat maksimal sebesar
300 N.
8. Jawaban: a
air
= 1 g/cm3 = 1.000 kg/m3
ph
= gh
Jika tabung diisi air sumur, maka fluida yang
digunakan adalah air yang memiliki massa jenis
1.000 kg/m3 atau 1 gram/cm3. Tekanan di atas
permukaan zat cair dipengaruhi tekanan udara
luar, sehingga tekanan di atas permukaan zat cair
(Po) sama dengan tekanan udara luar. Titik A pada
dasar tabung memiliki tekanan yang dihubungkan
dengan persamaan.
P= Po+ gh
Jika gmerupakan berat jenis yang disimbolkan
S, maka persamaannya:
P= Po+ Sh
Berdasarkan persamaan tersebut kedalaman zat
cair mempengaruhi tekanan.
Semakin dalam dari permukaan zat cair tekanan-nya makin besar.
Jadi, semua pernyataan benar.
9. Jawaban: c
Diketahui: d = 20 cm = 0,2 m
r = 0,1 m
m = 1,5 ton = 1.500 kg
Ditanyakan: p
Jawab:
p=
=
=
= 4,68 105N/m2
Jadi, tekanan yang diperlukan sebesar
4,68 105N/m2.
10. Jawaban: c
Diketahui: air
= 1 g/cm3
hair
= 10 cm
hm
= 22 cm
Ditanyakan: m
Jawab:
a
g ha
= m
g hm
(1 g/cm3) (10 cm) = m
(22 cm)
m
= 0,45 g/cm3
Jadi, massa jenis minyak sebesar 0,45 g/cm3.
11. Jawaban: dPada permukaan air mempunyai tegangan per-
mukaan sehingga serangga dapat berjalan di
atasnya.
12. Jawaban: a
Tegangan permukaan didefinisikan sebagai gaya
tiap satuan panjang, atau dirumuskan: =
Dari rumus tersebut terlihat bahwa tegangan
permukaan () berbanding terbalik dengan
panjang permukaan atau panjang bidang sentuh
(). Benda yang mengalami tegangan permukaan
kecil akan mudah tenggelam.
13. Jawaban: e
Perhatikan rumus berikut: h=
Kenaikan air dalam pipa kapiler (h) berbanding
terbalik dengan jari-jari pipa (r), sedang r
sebanding dengan diameter (2 r= d). Dengan
demikian, makin kecil diameter pipa kapiler,
kenaikan air dalam pipa semakin tinggi.
14. Jawaban: d
Diketahui: d = 0,4 mm
r = 0,2 mm = 2 104
m = 1.000 kg/m3
= 30
= 102N/m
g = 10 m/s2
Ditanyakan: h
Jawab:
h =
=
= 0,85 102m
= 8,5 mmJadi, air dalam pipa kapiler naik setinggi 8,5 mm.
15. Jawaban: c
Diketahui: = 10 cm = 0,1 m
F = 4 103N
Ditanyakan:
Jawab:
=
=
= 4 102N/m
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
30/104
29Fisika Kelas XI
Jadi, tegangan permukaan fluida dalam kawat
sebesar 4 102N/m.
16. Jawaban: c
Diketahui: es
= 0,92 g/cm3
air laut
= 1,03 g/cm3
Ditanyakan: VmunculJawab:
Berat gunung es adalah wes= esVesg. Berat dari
volume (VL) air yang dipindahkan adalah gaya
apung Fa= LVLg.
Oleh karena gunung es dalam keadaan seimbang,
berlaku: Fa= w
es
L VLg= esVes g
=
=
= 89%
Jadi, volume gunung es yang muncul di per-
mukaan laut sebanyak 89%.
17. Jawaban: a
Diketahui: v = 20 cm3
= 0,8 g/cm3
g = 9,8 m/s2= 980 cm/s2
Ditanyakan: FA
Jawab:
FA
= FgV
b
= (0,8 g/cm3) ( 980 cm/s2) (20 cm3)
= 15.680 dyne
Jadi, gaya ke atas yang dialami marmer sebesar
15.680 dyne.18. Jawaban: d
Diketahui: m = 42 g
b
= 0,7 g/cm3
FA
= 3.430 dyne
Ditanyakan: T
Jawab:
FA
= bg V
T
3.430 dyne = (0,7 g/cm3) (980 cm/s2) VT
VT
= 5 cm3
T
=
=
= 8,4 g/cm3
Jadi, massa jenis tembaga sebesar 8,4 g/cm3.
19. Jawaban: e
Kelajuan aliran fluida yang tidak kompresibel (tak
termampatkan) berbanding terbalik dengan luas
penampang. Oleh karena luas penampang B dan
D sama besar, kecepatan fluida yang melaluinya
juga sama besar.
20. Sebuah pipa dengan lima penampang I, II, III, IV,
dan V. Dalam hal ini penampang I > II; I < III;
IV > III; dan IV < V. Aliran air paling cepat terjadi
pada penampang . . . .
a. I d. IV
b. II e. V
c. IIIJawaban: b
Diketahui: penampang II < I < III < IV < V. Dengan
demikian, air mengalir paling cepat pada pipa
berpenampang paling kecil.
21. Jawaban: d
Daerah aliran fluida yang penampangnya besar
mempunyai tekanan besar, sedang daerah aliran
fluida yang penampangnya kecil mempunyai
tekanan yang kecil. Hal ini sesuai dengan asas
Bernoulli tekanan yang paling kecil terdapat pada
bagian yang kelajuannya paling besar.
22. Jawaban: c
Diketahui: A1= 10 cm2
A2= 4 cm2
v2= 4 ms1
Ditanyakan: v1
Jawab:
Q1
= Q2
A1v
1=A
2v
2
(10 cm2)(v1)= (4 cm2)(4 ms1)
v1
=
= 1,6 ms1
Jadi, v1sebesar 1,6 ms1.
23. Jawaban: e
Diketahui: Q = 600 L/menit
v1
= 8 m/s
v2
= 12,5 m/s
Ditanyakan: r1dan r
2
Jawab:
Q=Av= 600 L/menit = 10 L/s = 102m3/s
A1=
=
= 1,25 103m2
r12=A
1r
1=
=
m
= m
A2=
=
= 8 104m2
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
31/104
30 Fluida
r22=A
2r
2=
=
= m
r1= m dan r2=
m
Jadi, jari-jari pipa di A, dan A2berturut-turut
sebesar m dan r2= m.
24. Jawaban: d
Diketahui: dA
= 4 dB
Ditanyakan: vB
Jawab:
Kelajuan aliran fluida yang nonkompresibel
berbanding terbalik dengan luas penampang atau
kuadrat diameternya.
=
=
vB =
vA
=
vA
= 16 vA
Jadi, kecepatan aliran B sebesar 16 kali kecepatan
aliran A.
25. Jawaban: e
Diketahui: g = 10 m/s
h1
= 90 cm
h2 = 10 cmDitanyakan: v
Jawab:
v=
= = 4 m/s
Jadi, kecepatan air yang keluar sebesar 4 m/s.
26. Jawaban: c
Diketahui: h = 1,25 m
h2
= 2,5 m
Ditanyakan: v
Jawab:
v =
=
=
= 5 ms1
Jadi, kecepatan pancaran air saat keran dibuka
sebesar 5 ms1.
27. Jawaban: c
Diketahui: v1
= 8 m/s
A1
= 20 cm2
A2
= 40 cm2
p1
= 3 104N/m
p2 = 9 104N/m
Ditanyakan: hJawab:
A1v
1=A
2v
2
v2
=
=
= 4 m/s
p1+ gh
2+
1
2v
12 =p
2+ gh
1+
1
2v
22
gh1+ gh2 = (p2+p1) + (
1
2v22
1
2v12
)
g(h) = (p2+p
1) +
1
2(v
22 v
12)
(1.000)(10)(h) = ((9 104 3 104))
+1
2(1.000 kg/s3)((4)2 (8)2)
(104) h = (6 104) + (500) (48)(104) h = 6 104 2,4 104
(104) h = 3,6 104
h = 3,6Jadi, perbedaan ketinggian 2 pipa setinggi 3,6 m.
28. Jawaban: e
Diketahui: h2
= 150 cm = 1,5 m
h = 125 cm = 1,25 mQ = 30 L/menit
Ditanyakan: A
Jawab:
v =
=
= 5 ms1
90 cm
10 cm
80 cm
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
32/104
31Fisika Kelas XI
Q =Av
A =
=
=
A = 1,0 104m2
Jadi, luas penampang kebocoran yaitu 1 104m2.
29. Jawaban: c
Diketahui: p1
= 1,4 105N/m2
v1
= 1 m/s
d1
= 12 cm r= 6 cm = 0,06 m
p2
= 1 105N/m2
Ditanyakan: d2
Jawab:
p1+ gh
1+
v
12 =p
2+ gh
2+
v
22
1,4 105+
(1.000)(1)2 = 105+
(1.000) v
22
1,4 105+ 500 = 105+ 500 v22
0,4 105+ 500 = 500v22
v22 = 80 + 1 = 81
v2
= 9
A1v
1=A
2v
2(0,06 m)2(1 m/s) = r2 (9 m/s)
r2= 0,0004 m2
r = 0,02 m d = 0,04 m= 4 cm
Jadi, penampang kecil diameternya 4 cm.
30. Jawaban: b
Diketahui: v1
= 60 m/s
p1p
2= 10 N/m2
ud
= 1,29 kg/m3
g = 10 m/s2
Ditanyakan: v2
Jawab:
p1p
2=
(v
22 v
12)
v22 = v
12+
= (60 m/s)2+
= 3.615,5 m2/s2
v = 60,13 m/s
Jadi, kecepatan aliran udara di bagian atas sayap
sebesar 60,13 m/s.
B. Uraian
1. Diketahui: m = 1.000 kg
A = 20 cm2
= 2 103m2
Ditanyakan: p
Jawab:
p=
=
=
= 1.225.000 Pa
Jadi, tekanan sedan pada jembatan sebesar
1.225.000 Pa.
2. Diketahui: h = 65 cm
alkohol
(f1
) = 800 kg/m3
air garam
(f2
) = 1.040 kg/m3
Ditanyakan: a. phid f1b. p
hid f2Jawab:
a. phid f1
= f1
gh
= (800 kg/m3)(9,8 m/s2)(0,65 m)
= 5.096 N/m2
Jadi, tekanan hidrostatis pada kedalaman
65 cm di dalam alkohol sebesar 5.096 N/m2.
b. phid f2
= f2
gh
= (1.040 kg/m3)(9,8 m/s2)(0,65 m)
= 6.624,8 N/m2
Jadi, tekanan hidrostatis pada kedalaman65 cm di dalam air garam sebesar 6.624,8 N/m2.
3. Diketahui: raksa
(3) = 13,6 g/cm3
minyak
(1) = 0,8 g/cm3
air
(2) = 1,0 g/cm3
tinggi minyak (h1) = 12 cm
tinggi air (h2) = 8 cm
Ditanyakan: hraksa
(h3)
Jawab:
phA
=phB
(h1
1
) + (h2
2
) = h3
3
h3
=
+
=
+
= 1,3 cm
Jadi, selisih tinggi permukaan raksa pada kedua
kaki pipa 1,3 cm.
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
33/104
32 Fluida
4. Diketahui: berat benda di udara, wu= 70 N
berat benda dalam air, wc= 35 N
f= 1.000 kg/m3, g= 10 m/s2
Ditanyakan: a. FA
b. Vbenda
c. benda
Jawab:a. F
A= w
u w
c
FA
= 70 N 35 N
= 35 N
Jadi, gaya tekan ke atas terhadap benda
sebesar 35 N.
b. FA
= fgV
bf
Vbf
=
=
= 3,5 10
3
m
3
Jadi, volume benda sebesar 3,5 102m3.
c. Massa jenis benda ()
b=
m=
=
= 7 kg
b=
=
= 2.000 kg/m3
Jadi, massa jenis benda sebesar 2.000 kg/m3.
5. Diketahui: air
= 1.000 kg/m3
= 0,076 N/mh = 2 102m
cos =
Ditanyakan: a. diameter pipa
b. kenaikan air dalam pipa
(r= 0,4 mm) dan cos = 0,7
Jawab:
a. h =
r =
= = 0,6 mm
Diameter pipa 2 0,6 mm = 1,2 mm.
Jadi, diameter pipa kapiler sebesar 1,2 mm.
b. h =
=
= 2,67 cm
Jadi, kenaikan air dalam pipa setinggi 2,67 cm.
6. Diketahui: massa kawat AB = 0,3 gram
panjang kawat AB = 12 cm
tegangan permukaan ()
= 2,8 102N/m
gravitasi (g) = 10 m/s2
Ditanyakan: massa beban (mb) agar sistem
dalam keadaan seimbangJawab:
Berat kawat AB = mAB
g
= (0,3 103kg)(10 m/s2)
= 3 103N
Berat beban = mbg= 10 m
b
Dalam keadaan seimbang:
F= tegangan permukaan
=
2= F
2(2,8 102)(12 102) = (3 103N) + 10 mb
mb
=
= 3,72 104kg = 0,372 g
Jadi, massa beban sebesar 0,372 g.
7. Diketahui: h2
= 150 cm = 1,5 m
h1
= 25 cm = 0,25 m
g = 10 m/s2
= 1.000 kg/m3
Q = 30 L/menit atau 0,5 L/s
= 0,5 103m3/s
Ditanyakan: a. tekanan hirostatis (phid
)
b. kecepatan air yang keluar darilubang (v
2)
c. luas lubang kebocoran (v2)
Jawab:
a. ph
= gh2
= (1.000 kg/m3)(10 m/s2)(1,50 m)
= 15.000 N/m2
Jadi, tekanan air pada dasar bejana sebesar
1,5 104N/m2.
b. Kecepatan air dari lubang pengeluaran (v2)
v2
=
= = 5 m/s
Jadi, kecepatan air yang keluar dari lubang
pengeluaran sebesar 5 m/s.
c. Luas penampang kebocoran (A2)
Q =Av
A =
=
= 0,0001 m2 = 1 cm2
Jadi, luas penampang lubang yaitu 1 cm2
.
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
34/104
33Fisika Kelas XI
8. Diketahui: d = 6 cm
r = 3 cm
v = 3 m/s
Ditanyakan: Q
Jawab:
Q = debit =Av
= r2v= 3,14(3 102m)2(3 m/s)
= 8,48 103m3/s
Jadi, debit aliran minyak sebanyak 8,48 103m3/s.
9. Diketahui: h = 0,2 m
A1
= 20 cm2
= 2 103m2
A2
= 5 cm2
= 5 104m2
= 1.000 kg/m3
g = 10 m/s2
Ditanyakan: v1
Jawab:p
1p
2= gh
= (1.000 kg/m3)(10 m/s2)(0,2 m)
= 2.000 N/m2
p1p
2=
(v
22 v
12)
2.000 N/m2 =
(1.000 kg/m3) (v
22 v
12)
4 = v22 v
12
v1
=
A1v1 =A2v2
2 103m3 = 5 104m2v2
= 0,25 v2
v22 4 = 0,0625 v
22
0,9375 v22 = 4
v22 = 4,267
v2
= 2,07 m/s
v1
=
= m/s
= 0,5 m/s
Jadi, laju aliran air sebesar 0,5 m/s.
10. Diketahui: h2
= 4 m
h = 3,2 m
A = 0,28 m2
Ditanyakan: a. v
b. Q
c. R
Jawab:
a. v =
=
= 8 m/s
Jadi, kelajuan air yang keluar dari keran
sebesar 8 m/s.
b. Q =A v
= (0,28 m2)(8 m/s)
= 2,24 m3/s
Jadi, debit air yang keluar dari keran
sebanyak 2,24 m3/s.
c. R = 2
= 2 m= 3,2 m
Jadi, jarak pancaran air diukur dari dasar
tangki sejauh 3,2 m.
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
35/104
34 Ulangan Tengah Semester
A. Pilihlah jawaban yang tepat!
1. Jawaban: a
Diketahui: = 10 rad/s
I = 0,01 kg m2
Ditanyakan: L
Jawab:
L =I
= (0,01 kg m2)(10 rad/s)
= 0,1 kg m2/sJadi, momentum sudut putaran kipas angin
sebesar 0,1 kg m2/s.
2. Jawaban: c
Diketahui: F1
= 20 N
F2
= 10 N
F3
= 5 N
1
= b = 20 cm = 0,2 m
2
= a = 15 cm = 0,15 m
3
= b = 20 cm = 0,2 m
Ditanyakan:
Jawab:
= 1+ 2+ 3= F
11+ F22+ F33
= (20 N)(0,2 m) + (10 N)(0,15 m) + (5 N)(0,2 m)
= 4 Nm + 1,5 Nm 1 Nm
= 4,5 Nm
Jadi, besarnya momen gaya total yang bekerja
pada roda terhadap as sebesar 4,5 Nm.
3. Jawaban: e
Diketahui: m = 1 kg
f = 500 rpm =
rps
R = 0,1 mDitanyakan: L
Jawab:
= 2f= 2(
) =
rad/s
L = I
=
m R2
=
(1 kg)(0,1 m)2(
rad/s)
=
kg m2/s
= 0,067 kg m2/s
Jadi, momentum sudut bola besi tersebut sebesar
0,067kg m2/s.
4. Jawaban: a
Diketahui: m1
= m
m2
= 2m
m3 = 3mm
4= 4m
r = a
Ditanyakan: I
Jawab:
I= m1r1
2+ m2r2
2+ m3r3
2+ m4r4
2
Oleh karena melaluixx'maka besarnya r2dan r
4
sama dengan nol
I = (m)(a)2+ (2m)(0)2+ (3m)(a)2+ (4m)(0)2
= ma2+ 3ma2
= 4ma2
Jadi, besar momen inersia sistem yang melalui
xx adalah 4ma2.
5. Jawaban: a
Diketahui: I = 5 102kg m2
0
= 10 rad/s
t = 10 sekon
Ditanyakan:
Jawab:
= 0+ t
0 = 0+ t
=
=
= 1 rad/s2
(negatif berarti perlambatan)
Nilai momen gaya roda
= I
= (5 102kg m2)(1 rad/s2)
= 0,05 Nm
Jadi, momen gaya roda sebesar 0,05 Nm.
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
36/104
35Fisika Kelas XI
6. Jawaban: a
Diketahui: Iujung
= 12 kg m2
Ditanyakan: Ipusat
Jawab:
I
I=
1 2
31 2
12
M
M
(12 )
I =12
3
Ipusat
= 3 kg m2
Jadi, momen inersia melalui pusat bagian tengah
batang sebesar 3 kg m2.
7. Jawaban: c
Diketahui: Rino = 20 kg
Roni = 22,5 kg
xP
= 2 m
Ditanyakan: yP
Jawab:
yP
=
x
P
=
(2 m)
yP
= 1,78 m
Jadi, jarak Roni terhadap Rino = 2 m + 1,78 m
= 3,78 m.
8. Jawaban: c
Diketahui: R = 30 cm = 0,3 m
I = 30 kg m2
F = 40 N
t = 2 sekon
Ditanyakan: Jawab:
= I
F R= I
(40 N)(0,3 m) = (30 kg m2)
=
(40= 0,4 rad/s2
= 0t+1
2t2
= (0 rad/s)(2 sekon) +1
2(0,4 rad/s2)(2 sekon)2
= 0,8 rad
=0,8
2putaran
= 0,41putaran
Jadi, banyaknya putaran roda dalam dua sekon
sebesar 0,41putaran.
9. Jawaban: a
Diketahui: m1
= 1 kg
m2
= 0,5 kg
r1 = 25 cm = 0,25 m
r2
= 75 cm = 0,75 m
Ditanyakan: IJawab:
Sistem jemuran dianggap pada koordinat XY dan
jemuran berputar pada sumbu Y.
I= m r2
= m1
r1
2 + m2
r2
2
= (1 kg)(0,25 m)2+ (0,5 kg)(0,75 m)2
= 0,0625 kg m2+ 0,28125 kg m2
= 0,344375 kg m2
0,344 kg m2
Jadi, momen inersia jemuran ketika berputar
sebesar 0,344 kg m2.
10. Jawaban: b
Diketahui: mA
= 20 kg
mB
= 15 kg
mk
= 10 kg
= 37
Ditanyakan: a
Jawab:
Benda A
wA
= mA
gsin
= (20 kg)(10 m/s2)(sin 37)
= (20 kg)(10 m/s2)(3
5)
= 120 N
Benda B
wB
= mBg
= (15 kg)(10 m/s2)
= 150 N
Nilai percepatannya
a =
+ + 12
w w
m m m
=
+ + 12
(150 N 120 N)
(20 kg 15 kg (10 kg))
=
30
40= 0,75 m/s2
Jadi, percepatan benda ketika bergerak jika
massa katrol 10 kg sebesar 0,75 m/s2.
11. Jawaban: a
Diketahui: wkotak
= 50 N
wpapan = 100 N
XZ = 3 m
Ditanyakan: ZQ
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
37/104
36 Ulangan Tengah Semester
Jawab:
Papan akan tetap seimbang jika tali diikat di antara
Q dan Z. Anggap tali diletakkan di titik Y.
y = 0
wkotak
(ZY) wpapan
(QY) = 0
50(1,5 x) 100(x) = 0
75 50x= 100x
150x= 75
x= 0,5
Jadi, tali harus diikatkan 0,5 m dari Q atau 1 m
dari Z.
12. Jawaban: c
Diketahui: m = 10 kg
R = 20 cm = 0,2 m
v = 4 m/s
Ditanyakan: EKtotal
Jawab:
EKtotal
= EKrotasi
+ EKtranslasi
=1
2I2+
1
2mv2
=1
2(
1
2mR2)2+
1
2mv2
=1
4mv2+
1
2mv2
=3
4mv2
=3
4(10 kg)(4 m/s)2
=3
4(10 kg)(16 m2/s2)
= 120 joule
Jadi, saat menggelinding energi kinetik total
sebesar 120 joule.
13. Jawaban: b
Diketahui: m = 2 kg
R= 12 cm = 0,12 m
T = 5 sekon
Ditanyakan: Ek
Jawab:
I =
mR2
=
(2 kg)(0,12 m)2
= 0,01152 kg m2
Ek
=
l 2
=
(0,01152 kg m2)(
rad/s)2
= 9,22 1042joule
Jadi, energi kinetik bola bowling sebesar9,22 1042joule.
14. Jawaban: c
Diketahui: R = 0,2 m
m = 1 kg
v = 30 m/s
Ditanyakan: EKtotal
Jawab:
EKtotal
= EKrotasi
+ EKtranslasi
=1
2I2+
1
2mv2
= 12 ( 25mR2)
2
vR + 12 mv
2
= (1
5mv2+
1
2mv2)
=7
10(1 kg)(30 m/s)2
= 630 kgm2/s2
= 630 J
Jadi, energi kinetik total yang dimiliki roda tersebut
adalah 630 J.
15. Jawaban: c
Diketahui: wA
= (5 kg)(10 m/s2)
= 50 kg m/s2
wB
= (4 kg)(10 m/s2)
= 40 kg m/s2
Ditanyakan: x
Jawab:
wA
x= wB(2 x)
50x= 40(2 x)
50x= 80 40x
90x= 80
x=
= 0,88 m
Jadi, pikulan diletakkan 0,88 m dari A.
16. Jawaban: a
Diketahui: m = M
r = R
Ditanyakan: EKrotasi
: EKtranslasi
Jawab:
QX
1,5 m
wkotak
Y Z
wpapan
F
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
38/104
37Fisika Kelas XI
rotasi
translasi
K
K
E
E=
1 2
21 2
2
I
mv
=
1 1 2 2
2 21 2
2
( )( )mR
mv
=1 22
2
mv
mv
=1
2
Jadi, EKrotasi
: EKtranslasi
= 1 : 2.
17. Jawaban: a
Diketahui: R = 5 cm
d = 10 cm
Ditanyakan: (xpm
, ypm
)
Jawab:
xpm
= 5 cm
ypm = = = cm = 2,13
Jadi, koordinat titik berat benda (xpm
, ypm
) terletak
pada (5 cm; 2,13 cm).
18. Jawaban: c
Diketahui: m = 2 kg
R = 20 cm = 0,2 m
= 240 rpm = 8rad/s
Ditanyakan: L
Jawab:
Momen inersia silinder pejal
I =1
2
mR2
=1
2(2 kg)(0,2 m)2
= 0,04 kgm2
L = I
= (0,04 kgm2)(8rad/s)
= 0,32kgm2/s
Jadi, momentum sudut pada silinder pejal sebesar
0,32kgm2/s.
19. Jawaban: e
Diketahui: t= 200 cm
Ditanyakan: ypm
Jawab:
ypm
=
(t) =
(200) cm = 66,7
Jadi, ypm
= (100 + 66,7) cm = 166,7 cm
Jadi, letak titik berat bagian yang diarsir pada titik
166,7 cm.
20. Jawaban: e
Diketahui: I2
= 80%I
1
=
Ditanyakan: 2
Jawab:
L1
= L2
I11 = I22I1= 80%I
1
2
I1=
4
5I
1
2
2 =5
4= 1,25
Jadi, kecepatan sudut penari balet saat melipat
tangannya sebesar 1,25.
21. Jawaban: a
Pada dasarnya fluida selalu memberikan tekanan
pada setiap bidang permukaan yang ber-
singgungan dengannya. Akibatnya, fluida memiliki
bentuk sesuai wadahnya.
22. Jawaban: e
Diketahui: air
= 1 g/cm3= 1.000 kg/m3
minyak
= 0,8 g/cm3= 800 kg/m3
hair
= hminyak
= 20 cm = 0,2 m
Ditanyakan: ph
Jawab:
ph
=phair
+phminyak
= air
ghair
+ minyak
ghminyak
= (1.000 kg/m3)(10 m/s2)(0,2 m) + (800 kg/m3)
(10 m/s2)(0,2 m)
= 2.000 N/m2
+ 1.600 N/m2
= 3.600 N/m2
Jadi, tekanan hidrostatis pada dasar bejana
sebesar 3.600 N/m2.
23. Jawaban: a
Diketahui: = 1 g/cm3= 1.000 kg/m3
h = 20 cm = 0,2 m
g = 10 m/s2
Ditanyakan: ph
Jawab:
ph
= g h
= (1.000 kg/m3)(10 m/s2)(0,2 m)
= 2 103N/m2
Jadi, tekanan hidrostatisnya sebesar 2 103N/m2.
24. Jawaban: b
Diketahui: htotal
= h= 1,2 m
air
= 1= 1 g/cm3= 1.000 kg/m3
minyak
= 2= 0,9 g/cm3= 900 kg/m3
ptotal
=p= 1,16 104Pa
Ditanyakan: h1: h
2
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
39/104
38 Ulangan Tengah Semester
Jawab:
Jika dibuat sketsa
Pada dasar tabung mendapatkan tekanan dari air
dan tekanan dari minyak tanah.
p =p1+p
2
11,6 103 = 1gh
1+
2g h
2
11,6 103 = (1.000 kg/m3)(10 m/s2)h1+ (900 kg/m3)
(10 m/s2)h2
11,6 10
3
= 10
3
(10h1+ 9h2)11,6 = 10h1+ 9h
2. . . (1)
Hubungan ketinggiannya
1,2 m = h1+ h
2
h2
= 1,2 m h2
. . . (2)
Substitusikan persamaan (2) ke persamaan (1).
11,6= 10h1+ 9h
2
11,6= 10h1+ 9(1,2 h
1)
11,6= 10h1+ 10,8 9h
1
h1
= 0,8
besarnya h2
h2
= 1,2 m 0,8 m
= 0,4 m
Maka perbandingan antara ketinggian air dengan
minyak sebesar
air
minyak
h
h =1
2
h
h =0,8 m
0,4 m=
2
1
Jadi, perbandingan antara ketinggian air dengan
minyak sebesar 2 : 1.
25. Jawaban: c
Syarat benda melayang yaitu massa jenis benda
sama dengan massa jenis air. Jika massa jenis
benda lebih kecil daripada massa jenis air, benda
akan terapung. Jika massa jenis benda lebih besar
daripada massa jenis air, benda akan tenggelam.
26. Jawaban: e
Diketahui: Fair
= F1
= 1 g/cm3
Fminyak
= F2
= 0,8 g/cm3
hbF
1
= 50%hb
hbF
2
= 30%hb
Ditanyakan: b
Jawab:
bV
b=
FV
bF
bV
b=
F1V
bF1+
F2V
bF2
bA hb = F1Ah
bF1+ F2
AhbF2
bh
b=
F1h
bF1+
F2h
bF2
bhb = (1 g/cm3)(0,5hb) + (0,8 g/cm3)(0,3 hb)
b= (0,5 g/cm3) + (0,24 g/cm3)
b = 0,74 g/cm3
Jadi, massa jenis balok sebesar 0,74 g/cm3.
27. Jawaban: b
Diketahui: mB
= 6 ton = 6.000 kg
g = 10 m/s2
AA
= 102m2
AB
= 20 m2
Ditanyakan: mA
Jawab:
=
mA
=
=
= 3 kg
Jadi, massa benda A sebesar 3 kg.
28. Jawaban: b
Diketahui: V = 0,25 m3
= 1,2 g/cm3= 1.200 kg/m3
g = 10 m/s2
Ditanyakan: FA
Jawab:
FA = g V
= (1.200 kg/m3)(10 m/s2)(0,25 m3)
= 3.000 N
Jadi, gaya ke atas yang dialami batu sebesar
3.000 N.
29. Jawaban: e
Permukaan zat cair membatasi zat cair itu dari
sekelilingnya. Permukaan ini merupakan kulit
pembungkus dari zat cair tersebut. Oleh karena
adanya tegangan permukaan, zat cair cenderung
untuk memperkecil luas permukaannya.
30. Jawaban: b
Diketahui: = 6 cm = 6 102m
m = 1,2 gram = 1,2 103kg
g = 10 m/s2
Ditanyakan:
Jawab:
=F
=
mg
=
3 2
2
(1,2 10 kg)(10 m/s )
(6 10 m)
= 0,2 N/m
Jadi, tegangan permukaan air sebesar 0,2 N/m.
Minyak
Air
h1
h2
1,2 m
-
7/24/2019 Kunci_Jawaban_PR_Fisika_XI.pdf
40/104
39Fisika Kelas XI
31. Jawaban: e
Diketahui: h = 4 cm = 0,04 m
g
= 1,2 kg/m3
raksa = 13,6 g/cm3
= 13.600 kg/m3
Ditanyakan: v
Jawab:
v=
=
=
= 95,2 m/s
95 m/sJadi, kecepatan gas kira-kira sebesar 95 m/s.
32. Jawaban: bDiketahui: v
1: v
2= 2 : 5
A1
= 20 cm2
Ditanyakan: A2
Jawab:
Q1
= Q2
A1v
1=A
2v
2
1
2
A
A =2
1
v
v
2
2
20 cm
A=
5
2
A2 =2
(20 cm )(2)5
= 8 cm2
Jadi, luas penampang kecil 8 cm2.
33. Jawaban: c
Diketahui: v1
= 10 cm/s
A1
= 200 cm2
A2
= 25 cm2
Ditanyakan: v2
Jawab:
A1v
1=A
2v
2
v2 =
=
= 80 cm/s
Jadi, kecepatan air yang keluar dari penampang
kecil sebesar 80 cm/s.
34. Jawaban: d
Diketahui: v1: v
2= 1 : 9
Ditanyakan: r1: r
2
Jawab:
Q1
= Q2
A1v
1=A
2v
2
r12v1 = r22v22
2
1
r
r
=1
2
v
v
2
1
2
r
r
=2
1
v
v
1
2
r
r =2
1
v
v
1
2
r
r =9
1
1
2
r