solusi ukk fisika xi 2013 2014

Solusi UKK Fisika XI 2013-2014

of 13

1. Benda dalam keadaan seimbang jika resultan gaya dan resultan

momen gaya =0

resultan gaya arah x 0;

resultan garya arah y 0;

resultan momengaya 0

x

y

F

F

2. Tegangan tali akibat Momen gaya

12

12

0,6 0,6 0,8tan sin ;cos

0,8 1,0 1,0

0

0

.L sin .L 0

.L sin .L

20 0,8

AB PN Ty

AB AB PN AB AB

AB PN AB AB

Syarat setimbang

W L W T

W W T

50 0,8 0,6 0,8T 10 50 60

1000,6 0,6

T N

3. Bola dengan berat Wb=30N diameter d=2R disandarkan pada

dinding licin yang disanggah batang homogeny yang beratnya

Wp=80N dan panjang 43R seperi gambar: Maka tegangan

tali=…

W=50N WAB=20N

A B LAB=0,8m

T LAC=0,6m

T sin θ

T cos θ


Page 2 of 13

1 12 2

12

12

1 12 2

sin ;cos 3

0

cos 0

3020 3

cos 3

0 0

. cos

. sin 30 . tan 60 cos30

4 3 0,5 20 3 3 80 3 4 3

2 60

y

D

D b

BD

T B P

T B P

D p

D p

Syarat setimbang

F

gaya normal bola pada papan N

N W

WN

T AC N AD W AP

T AB N OD W AB

T R R R

T

240

2 300 150T T N

4. Besar gaya F pada Katrol yang memiliki momen inersia I=

seperti pada bamar adalah…

5. Sebuah tongkat yang panjangnya 20 cm diberi gaya yang sama

besar soerti pada gambar jika dipurar pada titik b maka momen

gaya totalnya adalah….

F

R

F1 5cm 5cm 5cm 5cm

F2

F3

300

O

T

A

θ=300

Nb cosθ

Nb sinθ

B C

Wp

P D Wpcosθ

1

I

FR

F RR


Page 3 of 13

1 2 3

1 2 3

2

2

3

sin

5 5 5 5 5 0,5 15 10

37,5 10 0,0375

AB BC EBF l F l F l

Nm

searah jarum jamatau F

6. Sebuah batan AB bermassa m=2kg diputar pada ujungnya meiliki

momen inersia I=16kg.m2 jika diputar pada tengahnya momen

inersia mejadi…

213

2112

2

2

2

batang diputar pada ujung

diputar pada poros

116 2

3

24

12 24

12

4

A

p

p

p

I mr

I mr

R

R

I

I kgm

7. Silinder pejal dengan massa m berjari-jari r bergerak pada

kelajuan v sambil berputar. Total energy kinetiknya adalah:

2

2 21 12 2

22 21 1 1

2 2 22

2 2 231 14 2 4

1silinder pejal ;

2

r t

I mr

Ek Ek Ek

I mv

vmr mv

r

mv mv mr


Page 4 of 13

8. Bola pejal bermassa m=5kg berjari-jari r=10cm berotasi dengan

kecepatan ω=300rpm. Jika diputar pada porosnya maka besar

momentum anguler L=…

2

2

2

1

2

5

300300 2 10

60

2

5

25 0,1 10

5

0,2 . .

Bola pejal I mr

radrpm rad

s s

L I

L mr

L rad

L kg m s

9. Sebuah bola pejar berjari-jari 2R pada bagian dalam terdapat

rongga berupa bola berjari-berjari R. titik berat bola adalah

33 31 1

33 32 2

1 1 2 20

1 2

3

0

4 4 322 ; 0

3 3 3

4 4 4;

3 3 3

320

3

bolabesar

bolakecil

V V R R R x

V V R R R x R

xV x Vx

V V

R

x

34

3R R

332

3R

34

3R

44 13

32 4 28 7

3

RR R


Page 5 of 13

10. Koordinat titik berat bidang seperti gambar

21 1 1

22 2 2

1 1 2 20

1 2

1 1 2 20

1 2

2 8 16 ; x 1 ; 4

2 4 8 ; x 4 ; 1

16 1 8 4 4 82

16 8 4 2

16 4 8 1 8 13

16 8 2 1

A cm cm y cm

A cm cm y cm

A x A xx

A A

A y A yy

A A

11. Pada pesawat terbang berlaku kecepatan vatas>vbwh; tekanan

Patas<Pbwh

12. Sebuah benda dicelupkan ke dalam ari shingga 25% dari benda

terapung diata permukaan air. Maka massa jeni benda tersebut

adalah

3

3 3

100% 25% 75%

.

berat

75% V1 .

100%

0,75 . 750 .

f b b

A f f

b

b A

b b f f

f bb f

b b

b

V V V

gaya angkat air

F V g

bendaW

W F

V g V g

Vg cm

V V

g cm kg m

ingat volume benda tercelup sama

dengan volume fluida

8

x cm 0

2

2

y cm

6

II

I


Page 6 of 13

13. Seekor ikan yang berada didalam air tenang maka tekanan yang

dialami ika tergantung pada

Massa jenis air, massa jenis ikan, kedalaman ikan

14. Kempa hidrolik memiliki perbandingan jejari pengisap kecil dan

besar r1:r2=1:1000 jika beban pada pengisap kecil F2=2N maka

Gaya maksimum F1=…

2

221 1 1

22 22

2

11 2

2

2

61

10002 2 10

1

FP F A r

A

F r r

F rr

rF F

r

F N

15. Suatu pesawat massanya m=2ton=2000kg, lua penampang

sayap dan bodi A=20m2. Pada keadaan terbang kecepatan di

bawah saya vb=60m/s di atas sayap va=80 m/s Jika masa jenis

udara 1 kg.m-3 maka percepatan vertical ke atas a yang dialami

pesawat adalah…

212a a aP v gh 21

2b b bP v gh

2 212

2 212

2

1 80 60 0,5 6400 3600 0,5 2800

1400

20 1400 2000 10

2000

14 10 4

b a a b

a

a

P P P v v

P

P

F ma F mg ma

F mg A P mga

m m

a ms

Penerapan hokum Bernauli


Page 7 of 13

16. Sebuah bejana dengan pancuran pada ketinggian h1=2m disi

penuh pada ketinggian h2=3,25m. kecepatan alir pada pancuran

adalah

2 1

1

2

2 10 3,25 2

25 5 .

v g h h

v

v m s

17. Sebatang pipa kaca ujung tertutup berisi udara dan dibawah

tertutup raksa yang tingginya h=10 cm (tekanan di h

Ph=10cmHg). jika tekanan udara luar P0 = 76cmHg maka tekanan

pada kolom udara Pu=

0

0

76 10 66

u h

u h

u

P P P

P P P

P cmHg

satuan tekanan dalam cmHg ingat

76cmHg=1atm

18. Sebuah pipa silindris yang lurus mempunyai penampan besar

A1=200mm2 dan penampang kecil A2=100mm2. Jika pada

penampang besar kecepatan v1=2m/s maka kecepatan alir di

penampang kecil

1 2

1 1 2 2

212 1

2

2002 4 .

100

Q Q

v A v A

Av v m s

A

19. Sebatang besi W=2N bermassa jenis b=7,9 g/cm3 diikat dengan

tali dan dimasukan ke dalam minyak bermassa jenis f=0,8

g/cm3. Maka tegangab tali adalah


Page 8 of 13

2

7,9

22 0,8

7,9

1,6 15,8 1,6 14,22 1,8

7,9 7,9 7,9

b

A f

m A

m A

m

W mg V g

WgV

F gV

W W F

T W W F

T W gV

T

T N

20. Sebatang jarum dengan massa m panjang L diletakan perlaha di

atas air. Bila tegangan permukaan ϒ maka massa jarum

maksimum agar tidak tenggelama adalah

2 2

2

F mg

l l

lm

g

21. Perhatikan gambar jika luas penampang A1=5cm2 dan A2=4cm2

maka kecepatan alir v yang masuk ke venturimeter adalah

1

2 2

1

2

2 2 10 0,45 9 916 4 .

25 19 951611 164

ghv m s

A

A

22. Dalam wadah tertutup terdapat V1=2L gas pada sutuh

T=270+273=300K bertekanan P1=2atm. Jika tekanan

P2=P1+2atm=4atm pada pproses isokhorik V1=V2 maka suhunya T2

menjadi:

v

h=45 cm

A1 A2


Page 9 of 13

1 2 22 1

1 2 1

02

4300 273 600 273 327

2

P P PT T

T T P

T C

23. Tekanan gas ideal pada ruang tertutup 2

3

NP Ek

V

berdasarkan persamaan tersebut

Tekanan (P) sebanding dengan umlah molekul (N) dan energi

kinetic rata-rata ( Ek ) dan berbanding terbalik dengan volum

(V) artinya tekanan bergantung dengan jumlah molekul

persatuan vomum dan bergantung pula terhadap energy kinetic

rata-ratanya

24. Berdasarkan grafik Ek -T maka konstanta Boltzman (k) dapat

ditulis sebagai : 32

2

3

2

3

Ek kT

Ekk

T

pk

q

25. Suatu molekul gas idela mempunyai inergi kinetic Ek pada suhu

T=127+273=400K, Jika Ek menjadi 2kali semula maka suhunya

menjadi …

2 1

2 1

02

3

2

2

2 2 400 800

800 273 527

Ek kT Ek T

Ek Ek

T T K

t C

0

p

q

Ek

T


Page 10 of 13

26. Gas helium dngan volume V1=2,5L pada suhu

T1=270C+273=300K dipanaskan secara isobaric (P konstan)

sampai pada suhu T2=87+273=360K. Jika tekanan gas Helium

2x105N.m-2 melakukan usaha luar sebesar….

22 1

1

2 1

21 1

1

21

1

5 3

1

3602 10 1,5 10 1

300

360 300300

300

60

TV V

T

W P V V

TW P V V

T

TW PV

T

W

W

W J

27. Kalor Q 3000J ditambahkan pada system dan dilakukan kerja

W=1200 maka perubahan energy dalam U =…

Karena sisetm menerima kalor Q(+) sedangkan dilalkukan kerja

artinya system dikenai kerja W (-)

3000 1200 4200

U Q W

U J

28. Usaha yang dilakukan pada Proses seperti grafik berikut adalah

52 2 10 400

W Luas daerahdibawahkurva

W kJ

29. Sebuah reservoir suhu tinggi T=800K dengan efisiensi 40%. Agar

efisiensi menjadi 50% maka reservoir suhu tinggi memjadi…

P(105Pa)

V(m3)

3

1

2 4


Page 11 of 13

2

1

2

2

1

1

1 100%

40% 1 100%800

1 0,4 800 480

untuk =50%

480100% 1 50%

100%480 960

50%

T

T

T

T K

T

T K

30. Pada grafik P-V mesin Carnot W=6000J banyaknya Energi yang

dilepas mesis setipa siklus adalah…

2

1

1 100%

3001 100%

800

800 300 5

800 8

5

8

8 86000 9600

5 5

T

T

W

Q

Q W J

31. Momen inersia partikel

P

V(m3)

a b

c d

Q1

Q2

T=800K

T=300K


Page 12 of 13

1 1

1 1

1 1

1

1

:

3 3 4tan sin ;cos

4 5 5

4 4 3tan sin ;cos

3 5 5

4 40

: w ....

:

syarat setimbang:

0 0

sin sin 0 cos cos 40 0

4 3T sin sin 40

5 5

sin 4 4 340

sin 3 5 5

315

45

x y

w w

w w

w w w

w

Dik

m kg w N

Dit

Jwb

F F

T T T T

T T T

T T T T

T T

1

1

4 940

15

3 40 15

4 23

4 60026.09

3 23

w

w w

w w

T

T T T

T T T N

32. Sebuah bak berbentuk silinder diisi air setinggi 145 cm. pada

ketinggian 125 dibuat lubang. Jika perceptan gravitasi g=10 m/s2

tentukan Kecepatan alir pada lubang; jarak jatuhnya air di lantai!

40N W

Tw Tw sin T1 sin

T1 Tw


Page 13 of 13

21 2

1 2

1

22

: h 145 ;h 125 ; 10 .

ditanya a) ; b)

:

2

145 1252 10

100

4 2 .

1

2

2 2 1, 250, 25 0,5

10

2 0,5 1

Diket cm cm g m s

v x

Jawab

v g h h

v

v m s

h gt

ht s

g

x vt

x m

33. Sebuah silinder mengandung 20L gas bertekanan 25x105Pa

keran pada silinder dibuka sehingga tekananya turun menjadi

20x105Pa dan kemudian ditutup. Suhu dianggap tetap. Berapa

volume yang dibebaskan pada atmosper yang bertekanan

1x105Pa

2 3 51 1

52 2

1 1 2 2

51

2 2 52

2 1

2 3 3

52

3 53

:

20 2 10 ; 25 10

...; 20 10

Ditanya:

V di udara luar

Jawab:

25 1020 25

20 10

25 20 5

20 105 100

1 10

Diket

V L m P Pa

V P Pa

PV PV

PV V L

P

V V V L

P V PV

PV V L

P

solusi ukk fisika xi 2013 2014

Documents