soal fisika

Upload: kahfi88

Post on 12-Jul-2015

353 views

Category:

Documents


27 download

TRANSCRIPT

Tugas Praktikum Fisika Umum

D I S U S U N OLEHANDRY SYAHPUTRA FITRI MEIDA RANI SYAHFITRI 408321003 408321020 408321045

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN 2009

1. Sebuah truk berada di puncak bukit. Truk menggelinding ke lembah tanpa kecepatan awal dan sampai di lembah dengan kecepatan 4 km / jam. Besar kecepatan truk pada saat mencapai lembah, bila pada saat mulai menggelinding mempunyai kecepatan awal 3 km / jam adalah ..... A. 12 km / jam B. C. D. E. 7 km / jam 6 km / jam 5 km / jam 4 km / jam

Pembahasan : Dengan hukum kekebalan energi : Keadaan pertama : Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2 mgh1 + mv 12 = mgh2 + mv 22 mgh1 + 0 = 0 + m(4)2 8m gh1 = 8 mgh1 = Keadaan kedua : Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2 mgh1 + mv 12 = mgh2 + mv 22 gh1 + (3)2 = 8 + 4,5 v22 v2 Jawaban : D = 0 + v 22 v22

= 25 = 5 km / jam

2. Sebuah benda yang massanya 1200 kg digantungkan pada suatu kawat yang dapat memikul beban maksimum sebesar 15.000 newton. Jika percepatan grafitasi bumi sama dengan 10 m / detik2 maka kawat tersebut dapat ditarik ke atas dengan percepatan maksimum .. A. 2,5 m / det2 B 7,5 m / det2

C. 10,0 m / det2 D. 12,5 m / det2 E. 22,5 m / det2 Pembahasan : m = 1200 kg T g = 10 m T = 15.000 N

w = mg

F = m . a

a = F = T w m = T mg m = 15.000 (1.200)(10) 1.200 = 2,5 m / det2 m

Jawaban : A

3. Sebuah benda yang beratnya w meluncur ke bawah dengan kecepatan tetap pada suatu bidang miring yang kasar. Bidang miring tersebut membentuk sudut 300 dengan horizontal. Koefisien gesekan antara benda dan bidang tersebut adalah A. B. w 3 w

C. D. E.

31

/3 3

Pembahasan : N y

Oleh karena benda bergeser ke bawah dengan kecepatan tetap maka :

Fx = 0 w sin 300 fg = 0fg = w sin 300 kN = w () k = w = N =w w3 = 1/3 3 Jawaban : D w w cos 300 = 1 3

4. Sebuah elevator, massa 400 kg, bergerak vertikal ke atas dari keadaan diam dengan percepatan tetap sebesar 2 m / det2. Jika percepatan gravitasi 9,8 m / det2, maka tegangan tali penarik elevator adalah .. A. 400 N B. 800 N C. 3120 N D. 3920 N E. 4720 N Pembahasan : m = 400 kg v0 = 0 a g = 2 m / s2 = 9,8 m / s2 = m.a T

F

T-w = m.a T - mg = m . a T = ma + mg = (a + g) m = (2 + 9,8)400 = 4720 N Jawaban : E w

5. Sebuah benda massanya 2 kg terletak di atas tanah. Benda tersebut ditarik ke atas dengan gaya 30 N selama 2 detik lalu dilepaskan. Jika percepatan gravitasi 10 m / detik2 maka tinggi maksimum yang dicapai benda adalah ...... A. 10 m B. 12 m C. 15 m D. 18 m

E. 20 m Pembahasan : m = 2 kg F = 30 N t g = 2 detik = 10 m

- Pada 2 detik pertama F = m . a Fw = m.a F mg = m . a a = F mg m = 30 2(10) 2 = 5 m / s2

Tinggi yang ditempuh selama 2 detik pertama : St = V0t + at2 h1 = 0 + (5)(2)2 = 10 m Pada saat itu kecepatan benda menjadi : vt = v0 + a.t = 0 + (5)(2) = 10 m / detik Pada saat gaya F dihilangkan, maka benda tidak langsung jatuh karena benda saat itu mempunyai kecepatan ke atas sebesar vt = 10 m / detik. Dengan demikian benda masih akan bergerak ke atas, sampai puncak (vt = 0). vt = v0 gt dengan v0 = 10 m/s 0 t = 10 10 (t) = 1 detik benda masih bergerak ke atas selama 1 detik. = 10(1) (10)(12) = 5 m

st = v0t gt2

-

Jadi total ketinggian yang ditempuh = 10 m + 5 m = 15 m. Jawaban : C

6. Seseorang yang massanya 80 kg ditimbang dalam sebuah lift. Jarum timbangan menunjukkan angka 1000 newton, percepatan gravitasi bumi 10 m / s2. Dapat disimpulkan bahwa ...... A. Lift sedang bergerak ke atas dengan kecepatan tetap B. Lift sedang bergerak ke bawah dengan kecepatan tetap C. Lift sedang bergerak ke atas dengan percepatan tetap D. Lift sedang bergerak ke atas dengan percepatan tetap E. Lift sedang bergerak ke bawah dengan percepatan tetap Pembahasan : N

..

w = mg N = 1000 newton ~ jarum timbangan w = mg = (80)(10) = 800 newton

FN mg

= m.a = m.a 200 = 80 . a a = 200 = 2,5 m / s2

1000 800 = 80 . a

80 Jadi,lift sedang bergerak keatas,dengan percepatan yang tetap sebesar a =+2,5 m / s2 Jawaban : D

7. Bila benda yang massanya 10 kg ditimbang dengan neraca pegas pada percepatan gravitasi bumi 9,8 m / s2, pegas menyimpang sebesar 20 cm. Konstanta pegas itu sama dengan ..... A. 4,9 N / m B. 9,8 N / m C. 19,6 N / m D. 196 N / m E. 490 N / m Pembahasan : m g = = 10 kg 9,8 m / s2 20 cm = 0,2 m

x =

Jadi konstanta pegas : k = F x = m.g x = (10)(9,8) = 490 N / m 0,2 Jawaban : E 8. Jika diketahui grafik seperti di bawah ini

Hitunglah Panjang lintasan 5 detik pertama A.150 m B.200 m C.250 m D.300 m E.350 m Penyelesaian: a. Panjang lintasan 5 detik pertama Detik 0 1 : s = t (vt + v0) = (1) (80 + 40) = (120) = 60 m Detik 1 4 : s = t (vt + v0) = (3) (80 + 80) = 3/2 (160) = 240 m Detik 4 5 : s = t (vt + v0) = (1) (80 + 20) = (100) = 50 m Jadi, panjang lintasan = 60m + 240m + 50m = 350 m JAWABAN : E

9. Dari soal nomor 8 diatas berpakah percepatan dari detik 4 sampai 5 detik2 A.40 ms 2 B.80 ms 2 C.90 ms 2 D.60 ms 2 E.120 ms

Penyelesaian Percepatan dari detik 4 sampai detik 5

10. Sebuah batu besar berada pada jarak 25 m didepan sebuah kendaraan bermassa 500 kg yang sedang bergerak dengan kecepatan 10 m/s.Agar dapat tepat berhenti sebelum mengenai batu, maka kenderaan tersebut harus direm dengan memberikan gaya sebesar? A.250 N B.500 N C.1000 N D.2000 N E.4000 m/s Penyelesaian: V 2 =Vo 2 + 2 as a=vo 2 v 2 2s

f vo 2 v 2 = m 2s

F= ( F=

vo 2 v 2 )m 2s

10 2 0 500 2 x 25

F=

100 x500 = 1000 N 50

11. Budi bermain kapal-kapal diparit, jika kecepatan arus air 8 m ke selatan dan

s

kapal-kapala menyeberangi parit kea rah timur dengan kecepatan 8 m . Berapa

s

kecepatan yang dialami kapal-kapalan? Penyelesaian Diketahui :

: V air = 8 j m

s

vk = 8 j ma. b. c. d. e.

s

= 45 0 (arah tenggara) = 75 0 (arah tenggara) = 50 0 (arah tenggara) = 25 0 (arah tenggara) = 65 0 (arah tenggara) : : 8 i 8 j m s

Ditanyakan : V=..? JawabV

total

Besar kecepatan,V

total

: | V total | =8 = 1 ; 8

8 2 +( ) 2 8

= 8 2m

s

tan =

= 4^ (arahtenga = 45 0 (Arah tenggara)Jawab 12. Diketahui Carilah a. 10 d. 4 b. 25 e. 5 c. 30 : a. = 45 0 (Arah Tenggara) : a A =4i +3 2k d n B =i 2 3k j j

: A.B

Penyelesaian : A.B

= a x bx +a y b y +a z bz = (4x1)+(3x(-2))+((-2)x(-3)) =46+6 =4 Jawab : D

13. Sebuah bola 150 gram di ujung sebuah tali diputar secara beraturan membentuk lingkaran horizontal dengan radius 0,600m meter. Bola membuat 2,00 putaran dalam satu sekon. Berapa percepatan sentripetal nya? A. 75,2 m/s 2 B. 94,8 m/s 2 C. 62,1 m/s 2 Penyelesaian : Percepatan sentripetal ? Penyelesaian : Percepatan sentri petal adalah ar = v 2 / r . Pertama kita tentukan laju bola v jika bola melakukan dua putaran penuh persekon. Maka bola itu menempuh satu lingkaran dalam 0,500 sekon yang merupakan periode T. jarak yang ditempuh dalam waktu ini adalah keliling lingkaran 2r . Dimana r adalah radius lingkaran. Dengan demikian bola memiliki laju :v= 2r 2(3,14 )( 0,600 m) = = 7,54 m s T (0,500 s )

D. 45,3 m/s 2 E. 56,2 m/s 2

Percepatan sentripetal adalah

m v 2 (7,54 s ar = = = 94,8 m 2 s r (0,600m)Jawab : B. 94,8 m

s2

14. Orbit bulan dikelilingi bumi yang hamper bulat mempunyai radius sekitar 384.000 km dan periode T selama 27,3 hari. Tentukan percepatan bulan terhadap bumi : a) 2,78 x 10 4 gram b) 3,65 x 10 4 gram c) 10,25x 10 4 gram d) 7,35 x 10 3 gram

e) 5,22 x 10 3 gram Penyelesaian : Pada orbit disekeliling bumi, bulan menempuh jarak 2r , di mana8

r = 3,84^10

m adalah radius jalur lingkarannya. Laju bulan pada orbitnya mengelilingi

rT bumi adalah V= 2 . Periode T dalam T=(27,3 hari) (24,0 jam) (3600/jam) =

2,36 x 10 6 9 . Dengan demikian :ar = v 2 (2r ) 2 [2(3,14 )( 3,84 x10 8 m)] 2 = = r T 2r (2,36 x10 6 s ) 2 (3,84 x10 8 m)

= 0,00272

m

s = 2,7 2x10 m2 3

s2

g m 2 9,80 s

= 2,78x 10 4 g Jawab : A

15. sebuah mobil balap mulai dari keadaan diam dari area pit dan di percepat beraturan sampai laju 35 m dalam II sekon, dan berjalan dari lintasan yang

s

melingkar dengan radius 500m. dengan menganggap percepatan tangensial, hitunglah (a) percepatan tangensial dan (b) percepatan sentripetal jika laju sebesar 30 m a. 1,8 m b. 2,7 m

s adalahd. 7,19 m e. 4,25 m

s s

2

s2 s2

2

c. c. 6,18 m

s2

Penyelesaian : (a) aton Konstanta dengan besar

aton

m m (3 5 s 0 s ) = = = 3,2 m 2 s t ns

m 2 v 2 (30 s ) = 1,8 m 2 ar = = s r 500mJawab : A

16. Baling-baling sebuah mesin pemusing ultra berotasi dengan laju 50.000rpm (putaran permenit). Puncak tabung uji yang panjangnya 4.00am berada 6.00am dari sumbu rotasi dan tegak lurus terhadap sumbu tersebut. Dasar tabung berada 10.000am dan sumbu rotasi. Jika isi tabung mempunyai massa total 12,0gram, berapa gaya yang harus bias ditahan oleh dasar tabung? a. 2,73x 10 3 N b. 2,62x10-3 N c. 2,63x104 N Penyelesaian : Karena percepatan berubah-rubah terhadap jarak dari sumbu, kita perkirakan besarnya gaya dan menggunakan percepatan rata-rata. d. 3,22x104 N e. 4,17x104 N

(1,64x106 ma=

s 2 + 2,74x106m 2 ) s 2

.

6 = 2,19x 10 m

s

2

Kemudian = 6 F = ma = (0,0120 kg ) (2,19x 10 m

s2

) = 2,63x 10 4 n yang sebanding dan berat

benda yang massanya 2680 2680 [karena m= 260 Jawab : C 17. Seseorang yang massanya 50 kg dan satu orang lagi yang bermassa 75kg sedang duduk disebuah kursi taman. Sedemikian sehingga pusat mereka berjarak 50cm. Perkiraan besar gaya gravitasi yang diberikan masing-masing orang terhadap yang satunya adalah... a. 2, 5 10-3 N b. 3, 20 10-2 N c. 7, 15 10-5N Penyelesaian : d. 11, 2 20-3N e. 1, 0x10-6 N f g (2,63 x10 4 n) 19 .80 m s 2 = 2,68 x10 3 kg ] atau hampir 3 ton .

F:

(6,67 x10 11 N .m 2 / kg 2 ) (50 kg ) (75 kg ) = 1,0 x10 6 N (0,50 m) 2

Yang merupakan nilai yang sangat kecil kecuali jikna digunakan alat yang sangat peka. Jawab : E. 18. Hitung gaya total di bulan (Mm : 7,35 1030

kg ) yang disebablan oleh gaya

24 30 kg ) tarik grafitasi bumi ( M t = 5,98 x10 (kg)dan matahari ( M s =1,99 x10

dengan menganggap membentuk sudut siku-siku (Gambar 5 21 ) Bulan FME

Bumi

FMS

Matahari

a. 1, 66 x10 11 N b. 1,99x 10 20 N Penyelesaian :

c. 2, 76 x 10 20 N

d. 1, 26 x 10 11 N e. 1, 35 x 10 11 N

Kita harus menambahkan kedua gaya tersebut secara vektar. Pertama kita hitung besarnya. Bumi terletak 3, 84 x 105km = 3,84x108m dari bulan sehingga Fme (Gaya(gaya pada bulan yang berasal dari bumi) adalah(6,67 x10 11 Nm 2 / kg 2 ) (7,3510 (3,84 x10 8 m) 222

F=

kg ) (5,98 x10 24 kg )

= 1,99 x10 20 N = Jawab B 19. Perkirakan nilai efektif g di puncak Mt. Everest, 8840m (29,028 kaki) diatas permukaan bumu. Yaitu berapa percepatan yang disebabkan oleh gravitasi pada benda-benda yang dibiarkan jatuh bebas pada ktinggian ini ? a. 9,77 m b. 6,28 m

s2 s2 s2

c. 11,26 m d. 1,17 m e. 1,20 m Penyelesaian ?

s2 s2

Kita ingat percepatan gravitasi pada suatu titik g Kita gunakan persamaan 5-5, dengan r e digantikan oleh r = 6380 km + 8,8km = 6389 km = 6, 389x10 6 m g= M e = = 9,77 m(6,67 x10 11 NM / kg 2 ) (5,98 x10 24 kg ) (6,389 x10 6 m) 2

s2

Jawab : A 20. sebuah kereta mendapat percepatan 2 m/s selama 10 sekon dari keadaan diam,lalu diperlambatt dengan perlambatan 4 m/s 2 sampai berhenti.Jarak total yang ditempuh kkereta tersebut adalah A.50 m B.100 m C.150 m D.200 m E.250 m

Penyelesaian Dari A ke B S ab = vot + =0+1 2 at 2

Vt 2 = Vo 2 + 2 as = 20 2 + 2 (-4).S bc -400= -8 S bc

1 x 2 x10 2 2

= 100 m Vt = Vo + at = 0 + 2.10 = 20 m/s S total = S ab + S bc = 100 + 50 = 150 m Jawaban=C

S bc

=50 m

21.Kecepatan sebuah benda berubah dari 5 m/s menjadi 15 m/s dalam waktu 5 sekon.Percepatan rata-rata benda tersebut adalah .m/

a.0,25

b.1

c.2

d.3

e.4

Pembahasan :

Jawab ;c22.Pada saat yang bersamaan mobil A berangkat dari kota P menuju kota Q dan mobil B berangkat dari kota Q ke kota P.Jika kedua mobil sampai tujuan masing dalam waktu bersamaan pula,berarti kedua mobil memiliki.

a.kecepatan yang sama b.kecepatan dan laju yang sama c.laju dan kecepatan yang berbeda d.laju sama ,kecepatan berbeda e.kecepatan sama,laju berbeda

Pembahasan: Kedua benda menempuh jarak yang sama dalam waktu yang sama pula,berarti kelajuan benda Sama pula,berarti kelajuan kedua benda sama.Namun vector kecepatan kedua benda tidak sama Karena arahnya tidak sama(berlawanan) Jawab:d23.Benda yang bergerak lurus beraturan .

1.kecepatan tetap 2.percepatan nol 3.perlajuan nol 4.grafik v terhadap t-nya berupa garis lurus yang sejajar sumbu v Pernyataan yang benar adalah a.1,2,3 b.1,3 c.2,4 d.4 e.1,2,3,4 Pembahasan: Benda yang bergerak lurus beraturan,grafik v,terhadap t-nya berupa garis lurus yang sejajar Dengan sumbu t.

24.Benda yang mengalami jatuh bebas : 1.Kecepatan awalnya nol 2.percepatan sama dengan percepatan gravistasi 3.kecepatannya tidak tergantung pada masa benda . Pernyataan yang benar adalah. a.1,2,3 b.1,3 Jawab:a c.2,4 d.4 e.1,2,3,4

25.Kendaraan yang kecepatan 108 km/j direm sehimgga dalam waktu 5 detik berhenti .Anggsp bahwa gerak kendaraan itu pada waktu direm berubah beraturan .Berapakah percepatan yang ditimbulkan oleh rem??

a.3m/

b.4 m//

c.5m/

d.6 m =-6

e.7 m

pembahasan: Jawab:d

Essay1. Sebuah mobil yang mula-mula diam bergerak dengan

percepatan konstan 2 m/

.Hitunglah:

a.jarak yang ditempuhbenda setelah 3 sekon b.kecepatan benda setelah 4 sekon c.kecepatan benda setelah menempuh jarak 25 meter Jawab: a.t=3s s=?

Gunakan persamaan S= =0+ =9 m b.t=4s =?

Gunakan persamaan =0 +2.4 =8 m/s c.s=25 m,, Gunakan persamaan

10000=0+1000a a=10m

2.Sebuah balok yang terletak ditengah jalan dittendang hingga bergerak dengan kelajuaan awal 6 m/s.Jila selama bergerak balok mengalami perlambatan konstan sebesar 2 m/s ,berapakah; a.Jarak balok akan berhenti? b.Waktu yang dibutuhkan balok untuk berhenti? Jawab: a. 0= =36+(-4).s S= = +2as

b.Gunakan persamaan

=

at

0=6+(-2).t 0=6-2t t= 3.Sebuah benda dilempar vertical ke atas dengan kecepatan 20 m/s.Ketinggian yang dicapai benda setelah 3 sekon adalah .. Jawab diketahui t=3s,a=-g, Ditanya:h? S= .t + 20 m/s

Karena benda bergerak vertical keatas,maka a=-g sehingga h=20.3 + h=60-45=15 m 4.Dalam waktu 4 sekon,kecepatan sebuah benda berubah menjadi 18 m/s.Jika benda tersebut berpindah sejauh 200 m dalam selang waktu 10 s,maka hitunglah kecepatan awal benda? Pembahasan: t=4s

=18m/s +at,

18=

+at.(1)

t=10 s s =

s=200m t+ + +50a(2)

=10 200=10

Dengan eliminasi kita dapatkan: 450 =25 400=20 50 =5 =10 m/s +100 a + 50a _

5.Sebuah benda dilepaskan dari ketinggian 20 m diatas tanah ..g=10 m/ Hitunglah: a)setelah beberapa detik benda mencapai tanah? b)berapa kecepatan benda ketika mencapai tanah? Jawab: a)Benda dilepaskan berarti benda tidak diberi kecepatan awal, =0.kita akan ambil arah kebawah sebagai arah positif.g searah dengan gaya berat yang arahnya ke bawah .karena itu g memiliki nilai positif,dengan demikian: s= 20 m=1/2 10 m/ =4 t= =2s

jadi waktu yang diperlukan umtuk jatuh setinggi b20 m=2 sekon b)namakan kecepatan pada waktu jatuh ketanah =at =10 m/ Jadi kecepatan benda pada saat mencapai tanah adalah 20 m/s