Getaran dan Gelombang Kelas VIII (Soal & KJ)

Contoh soal dan pembahasan jawaban getaran dan gelombang, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), tercakup amplitudo, frekuensi, periode dari getaran dan gelombang, panjang gelombang, cepat rambat suatu gelombang serta mencari jumlah getaran atau jumlah gelombang.



Soal No. 1
Dari gambar diatas, sebuah benda diikat tali panjang berayun harmonis hingga membentuk suatu getaran. Lintasan A ke B ditempuh benda dalam waktu 1 detik, tentukan:
a) letak titik seimbang
b) letak titik-titik saat benda berada pada simpangan terjauh
c) besar amplitudo getaran
d) nilai periode getaran
e) nilai frekuensi getaran
f) banyaknya getaran yang terjadi dalam 1 menit
g) jumlah getaran yang terjadi saat benda bergerak sepanjang lintasan:
i) A-B
ii) A-B-C-B-A
iii) A-B-C-B-A-B

Pembahasan
a) titik seimbang
Titik B

b) titik-titik saat benda berada pada simpangan terjauh
Titik A dan C

c) amplitudo getaran
A = 15 cm

d) periode getaran
Waktu untuk membentuk 1 buah getaran yaitu dari A hingga kembali ke titik A,
T = 4 sekon

e) frekuensi getaran
Frekuensi getaran adalah kebalikan dari periode getar
f = 1/ T
f = 1/4 = 0,25 Hz

f) banyaknya getaran yang terjadi dalam 1 menit = 60 detik
Mencari banyak getaran
n = t x f
n = 60 x 0,25
n = 15 getaran

g) banyak getaran yang terjadi saat benda bergerak sepanjang lintasan:
i) A-B adalah 1/4 getaran
ii) A-B-C-B-A adalah 4/4 atau 1 getaran
iii) A-B-C-B-A-B adalah 5/4 atau 1,25 getaran


Soal No. 2
Dalam dua menit terjadi 960 getaran pada suatu partikel. Tentukan:
a) periode getaran
b) frekuensi getaran

Pembahasan
Data:
Jumlah getaran n = 960
waktu getar t = dua menit = 120 sekon

a) periode getaran
T = t /n
T = 120 / 960 sekon
T = 0,125 sekon

b) frekuensi getaran
f = n/t
f = 960 / 120
f = 8 Hz

Soal No. 3
Periode suatu getaran adalah 1/2 detik. Tentukan:
a) frekuensi getaran
b) jumlah getaran dalam 5 menit

Pembahasan
Data:
T = 1/2 sekon
t = 5 menit = 5 x 60 = 300 sekon
a) frekuensi getaran
f = 1/T
f = 1/(0,5)
f = 2 Hz

b) jumlah getaran dalam 5 menit = 300 sekon
n = t x f
n = 300 x 4
n = 1200 getaran

Soal No. 4
Frekuensi suatu getaran adalah 5 Hz. Tentukan:
a) periode getaran
b) banyak getaran yang terjadi dalam 2 menit

Pembahasan
a) T = 1/f
T = 1/5
T = 0,2 sekon

b) n = t x f
n = 120 x 5
n = 600 getaran

Soal No. 5
Perhatikan gambar berikut



Tentukan:
a) berapa jumlah gelombang pada gambar di atas
b) amplitudo gelombang
c) periode gelombang
d) panjang gelombang
e) cepat rambat gelombang
f) jumlah gelombang dalam 2 menit

Pembahasan
a) jumlah gelombang pada gambar di atas
n = 1,5 gelombang

b) amplitudo gelombang
A = 2 cm = 0,02 m

c) periode gelombang
T = 1,50 sekon

d) panjang gelombang
λ = 24 cm (dari A hingga C)

e) cepat rambat gelombang
ν = λ / T
ν = 24 / 1,50
ν = 16 m/s

f) jumlah gelombang dalam 2 menit t = 2 menit = 120 sekon
n = t / T
n = 120 / 1,50
n = 80 gelombang

Soal No. 6
Sebuah gelombang merambat dengan kecepatan 340 m/s. Jika frekuensi gelombang adalah 50 Hz, tentukan panjang gelombangnya!

Pembahasan
Data:
ν = 340 m/s
f = 50 Hz
λ = ...........

λ = ν / f
λ = 340 / 50
λ = 6,8 meter

Soal No. 7
Periode suatu gelombang adalah 0,02 s dengan panjang gelombang sebesar 25 meter. Hitunglah cepat rambat gelombangnya!

Pembahasan
Data soal:
Periode T = 0,02 s
Panjang gelombang λ = 25 m
Cepat rambat ν =.........

λ = T ν
ν = λ / T
ν = 25 / 0,02
ν = 1250 m/s

Soal No. 8
Perhatikan gambar berikut!



Tentukan frekuensi gelombang jika cepat rambatnya adalah 400 m/s

Pembahasan
Data
ν = 400 m/s
dari gambar:
panjang gelombang λ = 4 m

f = ν / λ
f = 400 / 4
f = 100 Hz

Soal No. 9
Bandul ayunan sesuai gambar bergerak dari A ke C. memerlukan waktu 1/40 detik.




Periode ayunan ini adalah....detik
A. 1/10
B. 1/20
C. 1/80
D. 1/60
(Soal Ebtanas 1999)

Pembahasan
Periode ayunan pada gambar di atas adalah waktu yang diperlukan dari A ke C ditambah waktu dari C ke A. Sehingga:
T = 1/40 + 1/40
T = 2/40
T = 1/20 detik

Soal No. 10
Suatu sumbu getar memancarkan gelombang dengan cepat rambat 340 ms^–1, jika frekuensi gelombang tersebut 85 Hz, maka panjang gelombang tersebut adalah ...
A. 1/4 meter
A. 4 meter
B. 255 meter
C. 425 meter
(Soal Ebtanas 1998)

Pembahasan
Data dari soal adalah
v = 340 m/s
f = 85 Hz
λ = .....



λ = 340 / 85
λ = 4 meter

Soal No. 11
Jika bandul C diayun, maka bandul yang turut berayun adalah....



A. A dan E
B. B dan D
C. A dan B
D. D dan E
(Soal Ebtanas 1998)

Pembahasan
Bandul yang ikut berayun adalah bandul yang memiliki panjang tali sama dengan C, yaitu bandul A dan E

cr:fisikastudycenter

Kalor Kelas VII (Soal & KJ)

Contoh soal dan pembahasan jawaban kalor, materi fisika SMP Kelas 7 (VII), tercakup rumus-rumus  kalor jenis zat, dan asas black atau pertukaran kalor hubungannya dengan massa dan kenaikan suhu benda serta membedakan perpindahan kalor secara konveksi, konduksi dan radiasi.

Soal No. 1
Air bermassa 100 gram berada pada suhu 20° C dipanasi hingga suhu 80° C. Jika kalor jenis air adalah 1 kal/gr ° C tentukan jumlah kalor yang diperlukan, nyatakan dalam satuan kalori!

Pembahasan
Data soal:
m = 100 gram
c = 1 kal/gr°C
T₁ = 20°C
T₂ = 80°C

Kalor yang diperlukan:
Q = m x c x Δ T
Q = 100 x 1 x (80−20)
Q = 100 x 60
Q = 6000 kalori

Soal No. 2
Air bermassa 100 gram berada pada suhu 20° C dipanasi hingga mendidih. Jika kalor jenis air adalah 4200 J/kg ° C tentukan jumlah kalor yang diperlukan, nyatakan dalam satuan joule!

Pembahasan
m = 100 gram = 0,1 kg
c = 4200 J/kg °C
T₁ = 20°C
T₂ = 100°C

Kalor yang diperlukan:
Q = m x c x Δ T
Q = 0,1 x 4200 x (100−20)
Q = 420 x 80
Q = 33600 joule

Soal No. 3
Es massa 200 gram bersuhu − 5°C dipanasi hingga suhunya menjadi − 1° C, jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/gr ° C. Tentukan berapa kalori kalor yang diperlukan dalam proses tersebut!

Pembahasan
m = 200 gram
c = 0,5 kal/gr°C
T₁ = −5°C
T₂ = −1°C

Kalor yang diperlukan:
Q = m x c x Δ T
Q = 200 x 0,5 x [−1−(−5)]
Q = 100 x 4
Q = 400 kalori

Soal No. 4
Es bermassa 150 gram berada pada suhu 0°C dipanasi hingga seluruhnya melebur menjadi air yang bersuhu 0 °C. Tentukan jumlah kalor yang diperlukan untuk proses tersebut!

Pembahasan
Data soal:
m = 150 gram
L = 80 kal/gr

Kalor untuk melebur seluruh es:
Q = m x L
Q = 150 x 80
Q = 12000 kalori

Soal No. 5
Es bermassa 250 gram bersuhu − 5° C dipanasi hingga melebur menjadi air bersuhu 0°C. Jika kalor jenis es 0,5 kal/gr°C, dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan kalor yang diperlukan untuk proses tersebut!

Pembahasan
Data soal:
m = 250 gram
c_es = 0,5 kal/gr°C
L_es = 80 kal/gram

Proses 1, menaikkan suhu es, kalor yang diperlukan:
Q₁ = m x c x ΔT
Q₁ = 250 x 0,5 x 5
Q₁ = 625 kalori kalori

Proses 2, meleburkan seluruh es, kalor yang diperlukan:
Q₂ = m x L = 250 x 80 = 20000 kalori

Jumlah kalor seluruhnya yaitu Q₁ + Q₂
Q = 625 + 20000
Q = 20625 kalori

Soal No. 6
Es bermassa 200 gram bersuhu − 5° C dipanasi hingga melebur menjadi air bersuhu 100°C. Jika kalor jenis es 0,5 kal/gr°C, kalor jenis air adalah 1 kal/gr°C dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan jumlah kalor yang diperlukan untuk proses tersebut!

Pembahasan
Data soal:
m_es = m_air = 200 gram
c_es = 0,5 kal/gr°C
c_air = 1 kal/gr°C
L_es = 80 kal/gram

Proses 1, menaikkan suhu es, kalor yang diperlukan:
Q₁ = m x c x ΔT
Q₁ = 200 x 0,5 x 5
Q₁ = 500 kalori

Proses 2, meleburkan seluruh es, kalor yang diperlukan:
Q₂ = m x L = 200 x 80 = 16000 kalori

Proses 3, menaikkan suhu air dari 0 hingga 100
Q₃ = m x c x ΔT
Q₃ = 200 x 1 x 100
Q₃ = 30000

Keseluruhan jumlah kalor yang diperlukan adalah jumlah dari Q₁, Q₂ dan Q₃:
Q = 500 + 16000 + 30000
Q = 46500 kalori

Soal No. 7
Air bersuhu 20°C dengan massa 200 gram dicampur dengan air bersuhu 90°C bermassa 300 gram. Tentukan suhu akhir campuran!

Pembahasan
Data soal:
m₁ = 200 gram
m₂ = 300 gram
c₁ = c₂ = 1 kal/gr°C
ΔT₁ = t − 20
ΔT₂ = 90 − t

Asas pertukaan kalor/asas black
Q_lepas = Q_terima
m₂ x c₂ x ΔT₂ = m₁ x c₁ x ΔT₁
300 x 1 x (90 − t) = 200 x 1 x (t − 20)
27000 − 300t = 200t − 4000
27000 + 4000 = 300t + 200t
31000 = 500t
t = 31000 / 500
t = 62°C

Soal No. 8
Sepotong logam dengan kalor jenis 0,2 kal/gr°C bermassa 100 gram bersuhu 30°C dimasukkan pada bejana berisi air yang bersuhu 90°C bermassa 200 gram. Jika kalor jenis air adalah 1 kal/gr°C dan pengaruh bejana diabaikan tentukan suhu akhir logam!

Pembahasan
Data soal:
m₁ = 100 gram
m₂ = 200 gram
c₁ = 0,2 kal/gr°
c₂ = 1 kal/gr°C
ΔT₁ = t − 30
ΔT₂ = 90 − t

Asas pertukaan kalor/asas black
Qlepas = Qterima
m₂ x c₂ x ΔT₂ = m₁ x c₁ x ΔT₁
200 x 1 x (90 − t) = 100 x 0,2 x (t − 30)
18000 − 200t = 20 t − 600
18000 + 600 = 200t + 20t
18600 = 220t
t = 18600 / 220
t = 84,5 °C

Soal No. 9
Peristiwa-peristiwa berikut berkaitan dengan proses perpindahan kalor:
1) besi yang dibakar salah satu ujungnya, beberapa saat kemudian ujung yang lain terasa panas.
2) terjadinya angin darat dan angin laut
3) sinar matahari sampai ke bumi
4) api unggun pada jarak 3 meter terasa panas
5) asap sisa pembakaran bergerak melalui cerobong dapur
6) air yang direbus, bagian bawah mengalir ke atas.
7) gelas kaca diisi air panas, bagin luar gelas ikut terasa panas.
8) pakaian yang lembab disetrika menjadi kering
Pilahkan peristiwa-peristiwa di atas berdasarkan kaitannya dengan perpindahan kalor secara konduksi, konveksi dan radiasi!

Pembahasan
1) besi yang dibakar salah satu ujungnya, beberapa saat kemudian ujung yang lain terasa panas → konduksi
2) terjadinya angin darat dan angin laut→ konveksi
3) sinar matahari sampai ke bumi → radiasi
4) api unggun pada jarak 3 meter terasa panas → radiasi
5) asap sisa pembakaran bergerak melalui cerobong dapur → konveksi
6) air yang direbus, bagian bawah mengalir ke atas → konveksi
7) gelas kaca diisi air panas, bagin luar gelas ikut terasa panas→ konduksi
8) pakaian yang lembab disetrika menjadi kering→ konduksi

Soal No. 10
Perhatikan grafik berikut:



Air bermassa 500 gram mengalami penurunan suhu dari D menjadi C. Jika kalor jenis air 4200 J/kg°C, tentukan jumlah kalor yang dilepaskan oleh air, nyatakan dalam satuan kilojoule!

Pembahasan
Q = m x c x Δ T
Q = 0,5 x 4200 x 50
Q = 105000 joule
Q = 105 kJ

cr:fisikastudycenter

Gelombang Bunyi Kelas VIII (Soal & KJ)

Contoh soal dan pembahasan jawaban gelombang bunyi, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), tercakup sifat-sifat gelombang dari bunyi diantaranya frekuensi, periode, panjang gelombang, cepat rambat bunyi,  resonansi bunyi, perbandingan frekuensi nada  juga rumus cepat rambat bunyi di bawah pengaruh suhu.

Soal No. 1
Gelombang bunyi dari suatu sumber memiliki cepat rambat 340 m/s. Jika frekuensi gelombang bunyi adalah 500 Hz, tentukan panjang gelombangnya!

Pembahasan
Data soal:
ν = 340 m/s
f = 500 Hz
λ = ...........

Hubungan panjang gelombang, cepat rambat dan frekuensi gelombang:
λ = ^ν / _f
λ = 340 / 500
λ = 0,68 m

Soal No. 2
Seorang anak mendengar bunyi yang memiliki panjang gelombang sebesar 5 meter. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s, tentukan:
a) frekuensi sumber bunyi
b) periode sumber bunyi

Pembahasan
Data soal:
ν = 340 m/s
λ = 5 m
f = .......... Hz

Hubungan panjang gelombang, cepat rambat dan frekuensi gelombang:
f = ^ν / _λ
f = 340 / 5
f = 68 Hz

Soal No. 3
Sebuah kapal mengukur kedalaman suatu perairan laut dengan menggunakan perangkat suara. Bunyi ditembakkan ke dasar perairan dan 5 detik kemudian bunyi pantul tiba kembali di kapal. Jika cepat rambat bunyi di dalam air adalah 1500 m/s, tentukan kedalaman perairan tersebut!

Pembahasan
Menentukan jarak dua tempat (kedalaman) dengan pantulan bunyi:
S = (ν x t) / 2
S = (1500 x 5) / 2
S = 3750 meter


Soal No. 4
Saat cuaca mendung seorang anak mendengar bunyi guntur 1,5 detik setelah terlihat kilat. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 320 m/s, tentukan jarak sumber petir dari anak tersebut!

Pembahasan
Menentukan jarak dua tempat tanpa pantulan bunyi:
S = ν x t
S = 320 x 1,5
S = 480 m

Soal No. 5
Gelombang bunyi dengan frekuensi 5 kHz merambat diudara yang bersuhu 30°C. Jika cepat rambat bunyi di udara pada suhu 0°C adalah 330 m/s, tentukan:
a) cepat rambat bunyi
b) panjang gelombang bunyi

Pembahasan
Perbedaan cepat rambat bunyi akibat perbedaan / perubahan suhu udara:
ν = ν₀ + 0,6 t
ν = 330 + (0,6 x 30)
ν = 348 m/s

Soal No. 6
Bunyi dengan panjang gelombang 1,5 m memiliki kecepatan rambat sebesar 330 m/s. Dapatkah bunyi tersebut didengar oleh telinga manusia normal?

Pembahasan
Mencari frekuensi terlebih dahulu:
f = ^ν / _λ
f = 330 / 1,5
f = 220 Hz
Bunyi dengan frekuensi antara 20 hingga 20000 Hz tergolong audiosonik , bisa didengar oleh manusia.
Selengkapnya :
infrasonik : frekuensi bunyi lebih kecil dari 20 Hz
ultrasonik : frekuensi bunyi lebih besar dari 20000 Hz

Soal No. 7
Resonansi pertama sebuah tabung kolom udara terjadi saat panjang tabung 15 cm. Tentukan:
a) panjang gelombang bunyi
b) panjang kolom udara saat terjadi resonansi kedua
c) panjang kolom udara saat terjadi resonasi ketiga
d) panjang kolom udara saat terjadi resonansi keempat
e) frekuensi bunyi, jika cepat rambat bunyi adalah 340 m/s

Pembahasan
a) panjang gelombang bunyi
Resonansi pertama → L = (¹/₄) x λ
15 = (¹/₄) x λ
λ = 4 x 15
λ = 60 cm

b) panjang kolom udara saat terjadi resonansi kedua
Resonansi kedua → L = (³/₄) x λ
L = (³/₄) x 60 cm
L = 45 cm

c) panjang kolom udara saat terjadi resonasi ketiga
Resonansi ketiga → L = (5/4) x λ
L = (⁵/₄) x 60 cm
L = 75 cm

d) panjang kolom udara saat terjadi resonansi keempat
Resonansi keempat → L = (⁷/₄) x λ
L = (⁷/₄) x 60 cm
L = 105 cm

e) frekuensi bunyi, jika cepat rambat bunyi adalah 339 m/s
λ = 60 cm = 0,6 meter
ν = 339 m/s
f = .......Hz

f = ^ν / _λ
f = 339 / 0,6
f = 565 Hz

Soal No. 8
Tentukan perbandingan frekuensi yang dimiliki oleh dawai A yang panjangnya 100 cm dan dawai B yang panjangnya 50 cm jika kedua dawai terbuat dari bahan yang sama

Pembahasan
f_A / f_B = L_B / L_A
f_A / f_B = 50 / 100
f_A : f_B = 1: 2

Soal No. 9
Senar I dan senar II memiliki panjang yang sama. Jika luas penampang senar I adalah tiga kali luas penampang senar II, tentukan :
a) perbandingan frekuensi senar I dan senar II, anggap senar memiliki tegangan yang sama
b) frekuensi senar II jika frekuensi senar I adalah 500 Hz

Pembahasan
a) f₁ / f₂ = A₂ / A₁
f₁ / f₂ = A₂ / 3A₂
f₁ : f₂ = 1: 3

b) f₁ : f₂ = 1: 3
f₂ = 3 x f1
f₂ = 3 x 500
f₂ = 1500 Hz

Soal No. 10
Pernyataan-pernyataan berikut ini berkaitan dengan bunyi , sifat-sifat bunyi dan pemanfaatan bunyi:
(1) Termasuk gelombang mekanik
(2) Termasuk gelombang elektromagnetik
(3) termasuk gelombang transversal
(4) Termasuk gelombang longitudinal
(5) Dapat dipantulkan
(6) Dapat dipolarisasikan
(7) Dapat dibiaskan
(8) Dapat merambat di ruang hampa udara
(9) Dapat merambat pada zat padat
(10) Kelajuan bunyi diudara lebih besar dari kelajuan bunyi di dalam air
(11) Digunakan dalam teknologi LASER
(12) Digunakan dalam teknologi SONAR
(12) Digunakan dalam teknologi RADAR
(14) Digunakan dalam teknologi USG
(15) Dapat digunakan untuk mendeteksi cacat pada material logam
(16) Dapat digunakan untuk mengukur jarak dua tempat atau kedalaman laut
(17) Semakin tinggi suhu udara, cepat rambat gelombang bunyi bertambah besar
(18) Resonansi terjadi jika cepat rambat gelombang dua sumber bunyi besarnya sama
(19) Kuat lemah bunyi dipengaruhi oleh amplitudo
(20) Tinggi rendah bunyi / nada dipengaruhi oleh frekuensi bunyi
(21) Lumba-lumba dapat mendengar bunyi yang frekuensinya lebih kecil dari 20 Hz / infrasonik
(22) Bunyi pantul yang datang setelah bunyi asli dinamakan gema
(23) Gaung atau kerdam dapat memperjelas bunyi asli
(24) Semakin panjang suatu senar / dawai frekuensi bunyi yang dihasilkan semakin tinggi
(25) Semakin besar luas penampang senar / dawai frekuensi bunyi yang dihasilkan semakin besar
Manakah sajakah pernyataan yang benar? 

Soal No. 11
Nada A berfrekuensi 330 Hz dan nada B berfrekuensi 264 Hz. Interval nadanya disebut ...
A. oktaf
B. kuint
C. kuarts
D. terts
(Dari Soal Ebtanas 1995)

Pembahasan
Data soal
f_A = 330 Hz
f_B = 264 Hz
f_A : f_B =.....

f_A : f_B = 330 : 264
f_A : f_B = 30 : 24 = 5 : 4

Perbandingan 5 : 4 disebut terts

Perbandingan-perbandingan lainnya sebagai berikut:
9 : 8      sekunde
5 : 4      terts
4 : 3      kuart
3 : 2      kuint
5 : 3     sext
15 : 8   septime
2 : 1     oktaf

Soal No. 12
Perbandingan frekuensi nada d dengan nada b adalah 27 : 45. Jika frekuensi nada d 297 Hz, maka frekuensi nada b adalah ...
A. 178,2 Hz
B. 495 Hz
C. 5346 Hz
D. 8065 Hz
(Soal Ebtanas 1996)

Pembahasan
Soal perbandingan nada



Soal No. 13
Pada percobaan tabung resonansi, tinggi kolom udara dalam tabung pada saat sumber bunyi beresonansi pertama 0,19 meter, jadi panjang gelombang sumber bunyi adalah...
A. 0,19 meter
B. 0,38 meter
C. 0,57 meter
D. 0,76 meter
(Soal Ebtanas 1997)

Pembahasan
Resonansi pertama kolom udara
l = 0,19 m
λ =.....



Soal No. 14
Kedalaman laut akan diukur dengan teknik pantulan ultrasonic. Getaran pulsa ultrasonic yang dipancarkan dari kapal, diterima kembali oleh penerima di kapal 4 detik kemudian. Cepat rambat bunyi dalam air laut 1400 ms^–1. Kedalaman laut tersebut adalah
A. 350 m
B. 700 m
C. 2.800 m
D. 5.600 m
(Soal Ebtanas 1999)

Pembahasan
Mengukur kedalaman laut dengan bunyi pantul



sehingga

cr:fisikastudycenter

Listrik Dinamis Kelas IX (Soal & KJ) Part 2

Listrik dinamis kelas 9 SMP (IX), 3 SMP, bagian kedua soal nomor 13-20 dan 21.

Soal No. 13
Berikut ini adalah sebuah rangkaian listrik sederhana yang terdiri sebuah baterai sebagai sumber tegangan listrik ε dan sebuah beban resistor R.

Jika ε adalah 12 volt dan R adalah 3 Ω tentukan:
a) kuat arus yang mengalir
b) jumlah muatan yang mengalir dalam 1 menit

Pembahasan
a) kuat arus yang mengalir
Untuk rangkaian sederhana seperti di atas cukup gunakan:
I = ε / R
I = 12 / 3
I = 4 A

b) jumlah muatan yang mengalir dalam 1 menit

Q = I x t
Q = 4 A x 60 detik
Q = 240 Coulomb

Soal No. 14
Sebuah rangkaian terdiri dari sebuah sumber tegangan dan sebuah hambatan seperti ditunjukan gambar berikut!



Tentukan:
a) kuat arus I
b) tegangan jepit AB

Pembahasan
a) Berbeda dengan nomor 14, soal ini pada baterai terdapat hambatan dalam yaitu r, sehingga untuk mencari kuat arus rangkaian

I = ε / R + r
I = 12 / (8,5 + 0,5)
I = 12 / 9
I = 4/3 Ampere

b) Tegangan antara titik A dan B bisa ditemukan melalui 2 cara, yaitu
pertama V_AB = I x R = (4/3) x 8,5 = 11,33 volt
kedua V_AB = ε − I x r = 12 − (4/3)x(0,5) = 11,33 volt

Soal No. 15
Sebuah rangkaian listrik arus searah terdiri dari sebuah baterai 12 volt, dan tiga buah hambatan masing-masing:
R₁ = 40 Ω
R₂ = 60 Ω
R₃ = 6 Ω



Tentukan:
a) hambatan total pada rangkaian
b) kuat arus rangkaian (I)
c) kuat arus pada hambatan R₁
d) kuat arus pada hambatan R₂
e) apakah I_total, I₁ dan I₂ memenuhi hukum kirchoff arus?

Pembahasan
a) seperti nomor 12, adik akan mendapatkan jawaban R_total= 30 Ω
b) Kuat arus rangkaian
I = 12 volt / 30 Ω
I = 0,4 A
c) kuat arus pada hambatan R₁
I₁ = I_total x (^R₂ / (R₁ + R₂)
I₁ = 0,4 x (⁶⁰ / (40 + 60)
I₁ = 0,4 x (⁶⁰ / (100) = 0,24 A
d) kuat arus pada hambatan R₂ I₂ = I_total x (^R₁ / (R₁ + R₂) I₂ = 0,4 x (⁴⁰ / (40 + 60)
I₂ = 0,4 x (⁴⁰ / (100) = 0,16 A
e) apakah I_total, I₁ dan I₂ memenuhi hukum kirchoff arus?
Menurut hukum kirchoff arus,
ΣI_masuk = ΣI_keluar
Jadi jumlah I₁ dan I₂ harus sama dengan I_total = 0,4 A
I_total = I₁ + I₂
I_total = 0,24 + 0,16 = 0,40 A, sesuai hasil perhitungan point b diatas.

Soal No. 16
Sebuah lampu dipasang pada tegangan 220 volt dan menghasilkan kuat arus listrik sebesar 0,25 A. Tentukan :
a) daya lampu
b) energi yang digunakan lampu dalam 12 jam

Pembahasan
Rumus daya listrik:
P = V x I
a) daya lampu
P = V x I = 220 x 0,25 = 55 watt

b) energi dalam 12 jam = 12 x 60 x 60 detik = 43200 detik
W = P x t = 55 x 43200 = 2376000 Joule

Soal No. 17
Budi membeli lampu bertuliskan 220 volt, 100 watt, perkirakan hambatan yang dimiliki lampu tersebut!

Pembahasan
Mencari hambatan dari daya lampu yang diketahui:
P = V²/ R
R = V²/ P
R = 220² / 100
R = 484 Ω

Soal No. 18
Anto membeli lampu dengan spesifikasi 220 volt, 100 watt. Jika lampu dipasang Anto pada tegangan 110 volt, berapakah daya lampu saat menyala?

Pembahasan
Hambatan lampu saat dipasang pada tegangan 220 volt maupun 110 adalah tetap
R₂ = R₁
V2²/ P2 = V1²/ P1
P2 = (V1/V2)² x P1
P2 = (110/220) ² x 100 = 1/4 x 100 watt = 25 watt

Soal No. 19
Pemanas air dengan spesifikasi 200 watt digunakan untuk memasak air bersuhu 30°C sebanyak 0,5 kg. Jika kalor jenis air adalah 4200 J/kg°C tentukan berapa lama waktu yang diperlukan hingga air mencapai suhu 100°C !

Pembahasan
Energi listrik diubah menjadi kalor untuk memanaskan air
Data soal:
P = 200 watt
Δ T = 100 − 30 = 70 °C
m = 0,5 kg
c = 4200 J/kg°C
t = ..........

P x t = m x c x ΔT
200 x t = 0,5 x 4200 x 70
t = 147000 / 200
t = 735 detik
t = 735 / 60 menit = 12,25 menit

Soal No. 20
Sebuah rumah memasang 5 lampu 20 watt dan menyala 12 jam sehari, 2 lampu 60 watt menyala 5 jam sehari, sebuah kulkas 125 watt menyala 24 jam sehari, pesawat TV 200 watt menyala 6 jam sehari dan sebuah setrika listrik 250 watt yang dipakai 2 jam sehari. Jika tarif listrik adalah Rp 750 / kwh, perkirakan biaya listrik rumah tersebut dalam satu hari, satu minggu (7 hari) dan satu bulan (30 hari)!

Pembahasan
Cara menghitung tarif listrik :
Pola:
(watt alat)x(jumlah alat)x(lama pemakaian)

Lampu → 20 watt x 5 x 12 jam = 1200 wh
Lampu → 60 watt x 2 x 5 jam = 600 wh
Kulkas → 125 watt x 1 x 24 jam = 3000 wh
TV 200 → watt x 1 x 6 jam = 1200 wh
Setrika → 250 watt x `1 x 2 jam = 500 wh
---------------------------------------- +
Energi dipakai dalam sehari = 6500 wh = 6,5 kwh
Tarif listrik dalam satu hari = Rp 750 x 6,5 = Rp 4875
Tarif listrik dalam satu minggu = Rp 4875 x 7 = Rp 34125
Tarif listrik dalam satu bulan = Rp 4875 x 30 = 146250

Soal No. 21 
Perhatikan gambar rangkaian listrik di samping ini!
Jika R₁ = R₂ = 10 Ω
R₃ = R₄ = 8 Ω



Berapakah besarnya kuat arus (I) yang mengalir?
A. 0,5 A
B. 2 A
C. 36 A
D. 288 A
(Dari Soal UN IPA 2008/2009)

Pembahasan
Tentukan hambatan pengganti atau hambatan totalnya terlebih dulu:
R₁ dan R₂ susunan seri, tinggal dijumlahkan saja
R₁₂ = 10 + 10 = 20 Ω

R3 dan R4 susunan paralel, pakai seper-seper terus dibalik:
¹/_R34 = ¹/₈ + ¹/₈ = ²/₈
R₃₄ = ⁸/₂ = 4 Ω

R₁₂ dan R₃₄ lantas diseri lagi biar jadi R_total
R_total = 20 + 4 = 24 Ω

Terakhir menghitung arus rangkaian:
I = ^V/_R = ¹²/₂₄ = 0,5 A

Listrik Dinamis Kelas IX (Soal & KJ) Part 1

cr:fisikastudycenter

Listrik Dinamis Kelas IX (Soal & KJ) Part 1

Contoh soal dan pembahasan jawaban listrik dinamis arus searah, materi fisika SMP Kelas 9 (IX), 3 SMP tercakup menentukan kuat arus dari muatan dan waktu, menentukan jumlah elektron yang mengalir, hambat jenis kawat, pemasangan ampermeter dan voltmeter pada suatu rangkaian listrik, hukum Ohm, Kirchoff, menentukan hambatan pengganti atau hambatan total untuk rangkaian  seri, paralel dan campuran, menentukan daya dan energi listrik, serta menghitung tarif listrik.

Soal No. 1
Dalam waktu dua menit arus listrik sebesar 2 A mengalir sepanjang kawat penghantar. Tentukan:
a) muatan yang berpindah
b) jumlah elektron

Pembahasan
Hubungan kuat arus listrik, muatan listrik dan waktu adalah:

I = ^Q / t
Q = I x t

Dengan demikian :
a) Q = I x t
Q = 2 x 120
Q = 240 Coulomb

b) menentukan jumlah elektron dalam muatan
n = ^Q/Q_e
dimana:
n = jumlah elektron

Q_e = muatan satu elektron (1,6 x 10⁻¹⁹ Coulomb)
Q = muatan yang akan dihitung jumlah elektronnya

sehingga:

n = ^Q/Q_e
n = 240 / (1,6 x 10⁻¹⁹)
n = 150 x 10¹⁹
n = 1,5 x 10²¹ buah elektron

Soal No. 5
Sebuah kawat penghantar memiliki panjang L dan luas penampang A dan memiliki hambatan sebesar 120 Ω. Jika kawat dengan bahan yang sama memiliki panjang 2 L dan luas penampang 3 A, tentukan hambatan kawat kedua ini!

Pembahasan
Rumus untuk menghitung hambatan suatu kawat penghantar adalah:

R = ^ρL/ A

dimana
R = hambatan kawat (Ω)
L = panjang kawat (m)
A = luas penampang kawat (m2)
ρ = hambat jenis kawat

Kawat yang berbahan sama memiliki hambat jenis yang sama, sehingga
R₂ / R₁ = (L₂/A₂₎ / (L₁/A₁)

R₂ = (L₂/L₁) x (A₁/A₂) x R₁
R₂ = (2L/L) x (A/3A) x 120
R₂ = (2/1) x(1/3)
R₂ = (2/3)  x 120 = 80 Ω

Soal No. 2
Muatan sebesar 360 C mengalir dalam dua menit dalam suatu rangkaian. Tentukan Kuat arus rangkaian listrik tersebut!

Pembahasan
I = Q/t
I = 360 coulomb / 120 sekon
I = 3 Ampere

Soal No. 3
Konversikan satuan berikut:
a) 5 μ C = ........C
b) 100 mC = .........C
c) 5000 nC = .........C

Pembahasan
a) 5 μC = 5 x 10⁻⁶ = 0,000005 C
b) 100 mC = 100 x 10⁻³ = 0,1 C
c) 5000 nC = 5000 x 10⁻⁹ = 5 x 10⁻⁶ = 0,000005 C

Soal No. 4
Konversikan satuan berikut :
a) 5 kΩ = ....... Ω
b) 0,3 kΩ = .....Ω
c) 5 MΩ = .........Ω

Pembahasan
a) 5 kΩ = 5 x 1000 = 5000 Ω
b) 0,3 kΩ = 0,3 x 1000 = 300 Ω
c) 5 MΩ = 5 x 1000000 = 5000000 Ω

Soal No. 6
Sebuah kawat penghantar dengan panjang 10 meter memiliki hambatan sebesar 100 Ω Jika kawat dipotong menjadi  2 bagian yang sama panjang, tentukan hambatan yang dimiliki oleh masing-masing potongan kawat!

Pembahasan
Data dari soal:
L₁ = L
L₂ = 1/2 L
A₁ = A₂
R₁ = 100 Ω

R₂ / R₁ = (L₂/L₁) x R₁ 

(luas penampang dan hambat jenis kedua kawat adalah sama!!)

R₂ = ( ^{0,5 L} / L) x 100 Ω:
R₂ = 50 Ω                (Thanks to nasha atas masukannya,..)

Soal No. 7
Ubah satuan berikut:
a) 300 mA = .........A
b) 12 mA = ..........A

Pembahasan
a) 300 mA = 300 : 1000 = 0,3 A
b) 12 mA = 12 : 1000 = 0,012 A

Soal No. 8
Diberikan sebuah rangkaian listrik arus searah terdiri dari tiga buah lampu, dua buah saklar dan sebuah sumber arus listrik. Manakah lampu-lampu yang menyala jika:
a) saklar 1 tertutup, saklar 2 terbuka
b) saklar 2 tertutup, saklar 1 terbuka
c) saklar 1 tertutup, saklar 2 tertutup
d) saklar 1 terbuka, saklar 2 terbuka



Pembahasan
Arus listrik akan mengalir jika terdapat beban dan rangkaian yang tertutup, sehingga:
a) saklar 1 tertutup, saklar 2 terbuka
lampu 2 dan 3 menyala, lampu 1 mati
b) saklar 2 tertutup, saklar 1 terbuka
semua lampu akan mati
c) saklar 1 tertutup, saklar 2 tertutup
semua lampu menyala
d) saklar 1 terbuka, saklar 2 terbuka
semua lampu mati

Soal No. 9
X dan Y adalah dua buah alat ukur listrik yang berbeda. Manakah posisi pemasangan voltmeter dan amperemeter jika yang diukur adalah tegangan pada lampu 3 dan kuat arus pada lampu 3?



Pembahasan
Voltmeter untuk mengukur tegangan antara dua titik, dalam hal ini adalah tegangan pada lampu 3, voltmeter harus dipasang secara paralel dengan beban yang hendak diukur, posisi yang benar adalah X.
Amperemeter untuk mengukur kuat arus yang mengalir melalui suatu beban dalam hal ini adalah lampu 3, ampermeter harus dipasang secara seri dengan alat yang hendak diukur besar kuat arusnya, so, kabelnya dipotong dulu trus sambungin ke kaki Amperemeter,  posisi yang benar adalah Y.

Soal No. 10
Perhatikan gambar berikut



Tentukan hambatan pengganti antara titik A dan B jika R₁, R₂ dan R₃ berturut-turut besarnya adalah 5 Ω, 10 Ω dan 15 Ω!

Pembahasan
Rangkaian diatas adalah tersusun seri, sehingga hambatan penggantinya adalah:

R_t = R₁ + R₂ + R₃ 
= 5 + 10 + 15
= 30 Ω

Soal No. 11
Pada rangkaian berikut jika R₁ = 9 Ω dan hambatan pengganti antara titik AB adalah 6 Ω tentukan besar hambatan R₂ !


Pembahasan
Rangkaian diatas adalah hambatan yang disusun secara paralal. Hambatan total untuk paralel adalah

1/ R_t = 1/R₁ + 1/R₂
1/ 6 = 1/9 + 1/R₂
1/R₂ = 1/6 − 1/9
1/R₂ = 3/18 − 2/18
1/R₂ = 1/18
R₂ = 18 Ohm

Soal No. 12
Dari rangkaian hambatan berikut R₁ = 10 Ω
R₂ = 9 Ω
R₃ = 18 Ω
Tentukan hambatan pengganti antara titik A dan B!



Pembahasan
Rangkaian campuran, selesaikan paralel antara R₂ dan R₃ terlebih dahulu
1/ R_p = 1/R₂ + 1/R₃
1/ R_p = 1/9 + 1/18
1/ R_p = 2/18 + 1/18
1/ R_p = 3/18
R_p = 18/3 = 6 Ω

Hasil ini kemudian diserikan dengan R₁
R_t = 10 + 6 = 16 Ω

Listrik Dinamis Kelas IX (Soal & KJ) Part 2

cr:fisikastudycenter

Kemagnetan Kelas IX (Soal & KJ)

Belajar Kemagnetan, Contoh soal dan pembahasan fisika Kelas 9 SMP (IX) mencakup sifat-sifat bahan magnet, cara membuat magnet dan menghilangkan sifat kemagnetan dan  menentukan kutub-kutub magnet dari beberapa cara membuat magnet akan didiskusikan melalui  metode soal dan penyelesaian.

Soal no. 1
1. Jelaskan istilah-istilah yang berhubungan dengan kemagnetan berikut ini:
a) ferromagnetik
b) diamagnetik
c) paramagnetik

Alternatif Jawaban
a) ferromagnetik
Ferromagnetik adalah bahan-bahan atau material yang ditarik dengan kuat jika didekatkan pada sebuah magnet.
b) diamagnetik
Diamagnetik adalah bahan atau material yang hampir-hampir tidak dapat ditarik sama sekali oleh magnet.
c) paramagnetik
Paramagnetik adalah material atau bahan yang ditarik lemah jika dekatkan sebuah magnet.

Soal no. 2
Sebutkan beberapa cara yang biasa digunakan untuk membuat magnet tanpa penjelasan!

Alternatif Jawaban
Cara-cara untuk membuat magnet:
-dengan penggosokan
-dengan induksi kemagnetan
-dengan memotong sebuah magnet
-dengan arus listrik / elektromagnet

Soal no. 3
Amir memiliki sebuah magnet batang yang cukup panjang. Dia ingin memotong magnet tersebut menjadi dua bagian. Bantu si Amir ini untuk menentukan kutub-kutub magnet baru yang dihasilkan dari proses pemotongan tadi!



Alternatif Jawaban
Pemotongan sebuah magnet akan memberikan hasil kutub-kutub yang sama dengan magnet induknya, lebih jelasnya :
A→ Utara
B→ Selatan
C→ Utara
D→ Selatan

Soal no. 4
Budi meminjam magnet dari Amir untuk menggosok baja yang dimilikinya agar menjadi sebuah magnet batang. Arah penggosokan yang dilakukan Budi seperti ilustrasi gambar berikut! Bantu si Budi menentukan kutub-kutub magnet yang dihasilkan dari proses menggosok tadi!



Alternatif Jawaban
Kutub-kutub baru hasil penggosokan dengan sebuah magnet batang ditentukan dengan aturan berikut:
Ujung yang terakhir kena gosok, akan berlawanan kutub dengan kutub penggosoknya, terlihat pada gambar yang terakhir digosok adalah ujung Q, dimana penggosoknya adalah kutub S, sehingga ujung Q akan menjadi kutub U, tentu saja ujung P menjadi kutub S.

Soal no. 5
Charli meminjam sebuah magnet batang yang cukup kuat dari Budi. Beberapa hari kemudian magnet tersebut tidak bisa lagi digunakan untuk menarik benda-benda dari logam seperti besi, cobalt maupun nikel. Perkirakan apa yang telah dilakukan Charlie terhadap magnet si Budi!

Alternatif Jawaban
Besi (Fe), cobalt (Co) dan nikel (Ni) adalah contoh bahan ferromagnetik, yang seharusnya ditarik dengan kuat oleh sebuah magnet. Kesimpulannya adalah magnet tersebut telah kehilangan sifat-sifat kemagnetannya. Sebuah magnet dapat kehilangan sifat kemagnetannya jika menerima salah satu dari perlakuan-perlakuan berikut:
a) dipukul-pukul dengan keras
b) dibakar
c) penggosokan ulang yang tidak sempurna
d) dijatuhkan berulang-ulang
e) dialiri arus listrik bolak-balik (listrik AC)

Soal no. 6
Perhatikan gambar!



Kedua paku ini menjadi magnet batang setelah didekatkan dengan magnet, maka kutub-kutub paku AB dan paku CD adalah....UN 2009 P12
A. A = selatan, B = Utara, C = Selatan, D = Selatan
B. A = Utara, B = Selaan, C = Utara, D = Selatan
C. A = Selatan, B = Utara, C = Utara, D = Selatan
D. A = Utara, B = Selatan, C = Selatan, D = Utara

Alternatif Jawaban
A = Utara
B = Selatan
C = Utara
D = Selatan

cr:fisikastudycenter

Soal UN Fisika SMP

Materi Energi Listrik di soal UN Fisika SMP (Menghitung Tarif Listrik) Rangkuman Soal Ujian Nasional Fisika SMP tahun 2008 hingga 2010 disusun berdasarkan topik materi per bab ataupun sub bab.

Materi : Energi Listrik - Menghitung Tarif Listrik

(1) Soal UN Fisika SMP 2008 P37 No. 15
Seorang siswa menyalakan pesawat TV rata-rata 6 jam setiap harinya. Pesawat tersebut dihubungkan pada tegangan 220 Volt sehingga kuat arus listrik yang melalui pesawat tersebut 0,5ampere. Jika PLN menetapkan tarif Rp 600,00 / kWh, maka biaya penggunaan energi listrik untuk TV tersebut selama 1 bulan (30 hari) adalah....
A. Rp 9.900,00
B. Rp 11.880,00
C. Rp 19.800,00
D. Rp 23.760,00

(2) Soal UN Fisika SMP 2009 P12 No. 17
Dalam sebuah rumah terdapat 4 lampu 20 W, 2 lampu 10 W, 3 lampu 40 W yang menyala 5 jam setiap hari. Jika harga listrik per kWh Rp 500,00, maka biaya yang harus dibayar dalam 1 bulan (30 hari) adalah....
A. Rp 5.625,00
B. Rp 7.500,00
C. Rp 12.750,00
D. Rp 16.500,00

(3) Soal UN Fisika SMP 2010 P04 No. 17
Rumah Pak Budi menggunakan peralatan listrik yang terdiri 3 lampu masing-masing 20 W, 3 lampu masing-masing 40 W yang semuanya digunakan 12 jam per hari. Satu pompa air 250 W digunakan 4 jam sehari dan setrika 300 W digunakan 2 jam sehari. Apabila tarif listrik Rp 600,00/kWh, rekening listrik yang harus dibayar Pak Budi selama 1 bulan (30 hari) adalah....
A. Rp 57.680,00
B. Rp 59.680,00
C. Rp 64.820,00
D. Rp 67.680,00

cr:fisikastudycenter

GLB - GLBB Kelas VIII (Soal & KJ)

Contoh Soal dan Pembahasan tentang Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) dan Gerak Lurus Beraturan (GLB), termasuk gerak vertikal ke atas dan gerak jatuh bebas, materi fisika kelas 10 (X) SMA. Mencakup penggunaan rumus-rumus GLBB/GLB dan membaca grafik V-t.

Soal No. 1
Batu bermassa 200 gram dilempar lurus ke atas dengan kecepatan awal 50 m/s.



Jika percepatan gravitasi ditempat tersebut adalah 10 m/s², dan gesekan udara diabaikan, tentukan :
a) Tinggi maksimum yang bisa dicapai batu
b) Waktu yang diperlukan batu untuk mencapai ketinggian maksimum
c) Lama batu berada diudara sebelum kemudian jatuh ke tanah

Pembahasan

a) Saat batu berada di titik tertinggi, kecepatan batu adalah nol dan percepatan yang digunakan adalah percepatan gravitasi.  Dengan rumus GLBB:



b) Waktu yang diperlukan batu untuk mencapai titik tertinggi:



c) Lama batu berada di udara adalah dua kali lama waktu yang diperlukan untuk mencapai titik tertinggi.

t = (2)(5) = 10 sekon

Soal No. 2
Sebuah mobil bergerak dengan kelajuan awal 72 km/jam kemudian direm hingga berhenti pada jarak 8 meter dari tempat mulainya pengereman. Tentukan nilai perlambatan yang diberikan pada mobil tersebut!

Pembahasan
Ubah dulu satuan km/jam menjadi m/s kemudian gunakan persamaan untuk  GLBB diperlambat:



Soal No. 3
Perhatikan grafik berikut ini.



Dari grafik diatas tentukanlah:
a. jarak tempuh gerak benda dari t = 5 s hingga t = 10 s
b. perpindahan benda dari  t = 5 s hingga t = 10 s

Pembahasan
Jika diberikan graik V (kecepatan) terhadap t (waktu) maka untuk mencari jarak tempuh atau perpindahan cukup dari luas kurva grafik V-t. Dengan catatan untuk jarak, semua luas bernilai positif, sedang untuk menghitung perpindahan, luas diatas sumbu t bernilai positif, di bawah bernilai negatif.



Soal No. 4
Seekor semut bergerak dari titik A menuju titik B pada seperti terlihat pada gambar berikut.



Jika r = 2 m, dan lama perjalanan semut adalah 10 sekon tentukan:
a) Kecepatan rata-rata gerak semut
b) Kelajuan rata-rata gerak semut

Pembahasan
Terlebih dahulu tentukan nilai perpindahan dan jarak si semut :
Jarak yang ditempuh semut adalah dari A melalui permukaan lengkung hingga titik B, tidak lain adalah seperempat keliling lingkaran.
Jarak = ¹/₄ (2πr) = ¹/₄ (2π x 2) = π meter

Perpindahan semut dilihat dari posisi awal dan akhirnya , sehingga perpindahan adalah dari A tarik garis lurus ke B. Cari dengan phytagoras.
Perpindahan = √ ( 2² + 2² ) = 2√2 meter.

a) Kecepatan rata-rata = perpindahan : selang waktu
Kecepatan rata-rata = 2√2 meter : 10 sekon = 0,2√2 m/s

b) Kelajuan rata-rata = jarak tempuh : selang waktu
Kelajuan rata- rata = π meter : 10 sekon = 0,1 π m/s

Soal No. 5
Pesawat Burung Dara Airlines berangkat dari kota P menuju arah timur selama 30 menit dengan kecepatan konstan 200 km/jam. Dari kota Q berlanjut ke kota R yang terletak 53^o terhadap arah timur ditempuh selama 1 jam dengan kecepatan konstan 100 km/jam.



Tentukan:
a) Kecepatan rata-rata gerak pesawat
b) Kelajuan rata-rata gerak pesawat

Pembahasan
Salah satu cara :
Terlebih dahulu cari panjang PQ, QR, QR', RR', PR' dan PR



PQ = V_PQ x t_PQ = (200 km/jam) x (0,5) jam = 100 km
QR = V_QR x t_QR = (100 km/jam) x (1 jam) = 100 km
QR' = QR cos 53^o = (100 km) x (0,6) = 60 km
RR' = QR sin 53^o = (100 km) x (0,8) = 80 km
PR' = PQ + QR' = 100 + 60 = 160 km

PR = √[ (PR' )² + (RR')² ]
PR = √[ (160 ) ² + (80)² ] = √(32000) = 80√5 km

Jarak tempuh pesawat = PQ + QR = 100 + 100 = 200 km
Perpindahan pesawat = PR = 80√5 km
Selang waktu = 1 jam + 0,5 jam = 1,5 jam

a) Kecepatan rata-rata = perpindahan : selang waktu = 80√5 km : 1,5 jam = 53,3 √5 km/jam
b) Kelajuan rata-rata = jarak : selang waktu = 200 km : 1,5 jam = 133,3 km/jam

Soal No. 6
Diberikan grafik kecepatan terhadap waktu seperti gambar berikut:



Tentukan besar percepatan dan jenis gerak dari:
a) A - B
b) B - C
c) C - D

Pembahasan
Mencari percepatan (a) jika diberikan grafik V-t :

a = tan θ

dengan θ adalah sudut kemiringan garis grafik terhadap horizontal dan tan suatu sudut adalah sisi depan sudut dibagi sisi samping sudut. Ingat : tan-de-sa

a) A - B
a = (2 − 0) : (3− 0) = ²/₃ m/s²
(benda bergerak lurus berubah beraturan / GLBB dipercepat)
b) B - C
a = 0 (garis lurus, benda bergerak lurus beraturan / GLB)
c) C - D
a = (5 − 2) : (9 − 7) = ³/₂ m/s²
(benda bergerak lurus berubah beraturan / GLBB dipercepat)

Soal No. 7
Dari gambar berikut :



Tentukan:
a) Jarak tempuh dari A - B
b) Jarak tempuh dari B - C
c) Jarak tempuh dari C - D
d) Jarak tempuh dari A - D

Pembahasan
a) Jarak tempuh dari A - B
Cara Pertama
Data :
V_o = 0 m/s
a = (2 − 0) : (3− 0) = ²/₃ m/s²
t = 3 sekon
S = V_o t + ¹/₂ at²
S = 0 + ¹/₂ (²/₃ )(3)² = 3 meter

Cara Kedua
Dengan mencari luas yang terbentuk antara titik A, B dang angka 3 (Luas Segitiga = setengah alas x tinggi) akan didapatkan hasil yang sama yaitu 3 meter

b) Jarak tempuh dari B - C
Cara pertama dengan Rumus GLB
S = Vt
S = (2)(4) = 8 meter

Cara kedua dengan mencari luas yang terbentuk antara garis B-C, angka 7 dan angka 3 (luas persegi panjang)

c) Jarak tempuh dari C - D
Cara Pertama
Data :
V_o = 2 m/s
a = ³/₂ m/s²
t = 9 − 7 = 2 sekon
S = V_o t + ¹/₂ at²
S = (2)(2) + ¹/₂ (³/₂ )(2)² = 4 + 3 = 7 meter

Cara kedua dengan mencari luas yang terbentuk antara garis C-D, angka 9 dan angka 7 (luas trapesium)

S = 1/2 (jumlah sisi sejajar) x tinggi
S = 1/2 (2+5)(9-7) = 7 meter.

d) Jarak tempuh dari A - D
Jarak tempuh A-D adalah jumlah dari jarak A-B, B-C dan C-D

Soal No. 8
Mobil A dan B dalam kondisi diam terpisah sejauh 1200 m.



Kedua mobil kemudian bergerak bersamaan saling mendekati dengan kecepatan konstan masing-masing V_A = 40 m/s dan V_B = 60 m/s.
Tentukan:
a) Jarak mobil A dari tempat berangkat saat berpapasan dengan mobil B
b) Waktu yang diperlukan kedua mobil saling berpapasan
c) Jarak mobil B dari tempat berangkat saat berpapasan dengan mobil A

Pembahasan
Waktu tempuh mobil A sama dengan waktu tempuh mobil B, karena berangkatnya bersamaan. Jarak dari A saat bertemu misalkan X, sehingga jarak dari B (1200 − X)

t_A = t_B
^S_A/_VA = ^S_B/_VB
^{( x )}/₄₀ = ^{( 1200 − x )} /₆₀
6x = 4( 1200 − x )
6x = 4800 − 4x
10x = 4800
x = 480 meter

b) Waktu yang diperlukan kedua mobil saling berpapasan
x = V_A t
480 = 40t
t = 12 sekon

c) Jarak mobil B dari tempat berangkat saat berpapasan dengan mobil A
S_B =V_B t = (60) (12) = 720 m

Soal No. 9
Diberikan grafik kecepatan terhadap waktu dari gerak dua buah mobil, A dan B.



Tentukan pada jarak berapakah mobil A dan B bertemu lagi di jalan jika keduanya berangkat dari tempat yang sama!

Pembahasan
Analisa grafik:
Jenis gerak A → GLB dengan kecepatan konstan 80 m/s
Jenis gerak B → GLBB dengan percepatan a = tan α = 80 : 20 = 4 m/s²

Kedua mobil bertemu berarti jarak tempuh keduanya sama, misal keduanya bertemu saat waktu t
S_A = S_B
V_A t =V_oB t + ¹/₂ at²
80t = (0)t + ¹/₂ (4)t²
2t² − 80t = 0
t² − 40t = 0
t(t − 40) = 0
t = 0 sekon atau t = 40 sekon
Kedua mobil bertemu lagi saat t = 40 sekon pada jarak :
S_A = V_A t = (80)(40) = 3200 meter

Soal No. 10 (Gerak Vertikal ke Bawah / Jatuh Bebas)
Sebuah benda jatuh dari ketinggian 100 m. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s² tentukan:
a) kecepatan benda saat t = 2 sekon
b) jarak tempuh benda selama 2 sekon
c) ketinggian benda saat t = 2 sekon
d) kecepatan benda saat tiba di tanah
e) waktu yang diperlukan benda hingga tiba di tanah

Pembahasan
a) kecepatan benda saat t = 2 sekon
Data :
t = 2 s
a = g = 10 m/s²
V_o = 0 m/s
V_t = .....!

V_t = V_o + at
V_t = 0 + (10)(2) = 20 m/s

c) jarak tempuh benda selama 2 sekon
S = V_ot + ¹/₂at²
S = (0)(t) + ¹/₂ (10)(2)²
S = 20 meter

c) ketinggian benda saat t = 2 sekon
ketinggian benda saat t = 2 sekon adalah tinggi mula-mula dikurangi jarak yang telah ditempuh benda.
S = 100 − 20 = 80 meter

d) kecepatan benda saat tiba di tanah
V_t² = V_o² + 2aS
V_t² = (0) + 2 aS
V_t = √(2aS) = √[(2)(10)(100)] = 20√5 m/s

e) waktu yang diperlukan benda hingga tiba di tanah
V_t = V₀ + at
20√5 = (0) + (10) t
t = 2√5 sekon

Soal No. 11
Besar kecepatan suatu partikel yang mengalami perlambatan konstan ternyata berubah dari 30 m/s menjadi 15 m/s setelah menempuh jarak sejauh 75 m. Partikel tersebut akan berhenti setelah menempuh jarak....
A. 15 m
B. 20 m
C. 25 m
D. 30 m
E. 50 m
(Soal SPMB 2003)

Pembahasan
Data pertama:
Vo = 30 m/s
Vt = 15 m/s
S = 75 m

Dari ini kita cari perlambatan partikel sebagai berikut:
Vt² = Vo² − 2aS
15² = 30² − 2a(75)
225 = 900 − 150 a
150 a = 900 − 225
a = 675 /150 = 4, 5 m/s²

Besar perlambatannya adalah 4,5 m/s² (Kenapa tidak negatif? Karena dari awal perhitungan tanda negatifnya sudah dimasukkan ke dalam rumus, jika ingin hasil a nya negatif, gunakan persamaan Vt² = Vo² + 2aS)

Data berikutnya:
Vo = 15 m/s
Vt = 0 m/s (hingga berhenti)

Jarak yang masih ditempuh:

Vt² = Vo² − 2aS
0² = 15² − 2(4,5)S
0 = 225 − 9S
9S = 225

S = 225/9 = 25 m

Soal No. 12
Sebuah benda dijatuhkan dari ujung sebuah menara tanpa kecepatan awal. Setelah 2 detik benda sampai di tanah (g = 10 m s²). Tinggi menara tersebut …
A. 40 m
B. 25 m
C. 20 m
D. 15 m
E. 10 m
(EBTANAS 1991)


Pembahasan
Data:
ν_o = 0 m/s (jatuh bebas)
t = 2 s
g = 10 m s²
S = .....!

S = ν_o t + 1/2 gt²
S = (0)(2) + 1/2 (10)(2)²
S = 5(4) = 20 meter

Soal No. 13
Sebuah benda dijatuhkan dari ketinggian h di atas tanah. Setelah sampai di tanah kecepatannya 10 m s^–1, maka waktu yang diperlukan untuk mencapai ketinggian ¹/₂ h dari tanah (g = 10 m. s⁻² ) adalah.....
A. 1/2 √2 sekon
B. 1 sekon
C. √2 sekon
D. 5 sekon
E. 5√2 sekon
(Soal Ebtanas 2002)

Pembahasan
Data:
Untuk jarak tempuh sejauh  S₁ =  h
ν_o = 0 ms^–1
ν_t = 10 m s^–1

ν_t = ν_o + at
10 = 0 + 10t
t = 1 sekon  -> t₁

Untuk jarak tempuh sejauh S₂ = ¹/₂ h
t₂ =......


Perbandingan waktu tempuh:



Soal No. 14
Sebuah batu dijatuhkan dari puncak menara yang tingginya 40 m di atas tanah. Jika g = 10 m s^–2, maka kecepatan batu saat menyentuh tanah adalah.…
A. 20√2 m s^–1
B. 20 m s^–1
C. 10√2 m s^–1
D. 10 m s^–1
E. 4√2 m s^–1
(Ebtanas Fisika 1996)

Pembahasan
Jatuh bebas, kecepatan awal nol, percepatan a = g = 10 m s^–2

Soal No. 15
Mobil massa 800 kg bergerak lurus dengan kecepatan awal 36 km.jam^–1 setelah menempuh jarak 150 m kecepatan menjadi 72 km. jam^–1. Waktu tempuh mobil adalah...
A. 5 sekon
B. 10 sekon
C. 17 sekon
D. 25 sekon
E. 35 sekon
(Ujian Nasional 2009)

Pembahasan
Data soal:
m = 800 kg
ν_o = 36 km/jam = 10 m/s
ν_t = 72 km/jam = 20 m/s
S = 150 m
t = ..........

Tentukan dulu percepatan gerak mobil (a) sebagai berikut:
ν_t² = ν_o² + 2aS
20² = 10² + 2a(150)
400 = 100 + 300 a
400 − 100 = 300 a
300 = 300 a
a = ³⁰⁰/₃₀₀ = 1 m/s²

Rumus kecepatan saat t:
ν_t = ν_o + at
20 = 10 + (1)t
t = 20 − 10 = 10 sekon

Catatan:
Massa mobil (m) tidak diperlukan dalam perhitungan.

cr:fisikastudycenter

Usaha dan Daya Kelas VIII (Soal & KJ)

Contoh soal dan pembahasan jawaban usaha dan daya, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), tercakup rumus-rumus usaha, daya, perubahan energi, serta hubungannya dengan gaya-gaya, perpindahan dan waktu.

Soal No. 1
Perhatikan gambar berikut, sebuah kotak ditarik dengan gaya F sebesar 12 Newton. Jika kotak berpindah 4 meter ke kanan, tentukan usaha yang dilakukan gaya pada kotak tersebut!

Pembahasan
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
W = 12 x 4
W = 48 joule

Soal No. 2
Sebuah balok berada pada lantai licin dan ditarik oleh gaya F = 40 Newton. Jika usaha yang dilakukan oleh gaya kepada balok adalah 680 joule, hitunglah besar perpindahan balok!

Pembahasan
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
680 = 40 x S
S = 680 / 40
S = 17 meter

Soal No. 3
Usaha yang diperlukan untuk memindahkan sebuah benda dalam lintasan mendatar sejauh 13 meter sebesar 15,6 joule. Tentukan besar gaya yang harus diberikan pada benda!

Pembahasan
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
15,6 = F x 13
F = 15,6 / 13
F = 1,2 Newton

Soal No. 4
Dua buah gaya masing-masing F₁ = 10 N dan F₂ = 5 N bekerja pada sebuah benda yang terletak pada suatu permukaan lantai. Jika benda berpindah ke kanan sejauh 5 meter, tentukan usaha yang dilakukan pada benda oleh kedua gaya tersebut!



Pembahasan
W = (F₁ + F₂) x S
W = (10 + 5) x 5
W = 15 x 5
W = 75 joule

Soal No. 5
Dua buah gaya masing-masing F₁ = 15 N dan F₂ = 7 N bekerja pada sebuah benda yang terletak pada suatu permukaan lantai. Jika benda berpindah ke kanan sejauh 6 meter, tentukan usaha yang dilakukan pada benda oleh kedua gaya tersebut!



Pembahasan
W = (F₁ − F₂) x S
W = (15 − 7) x 6
W = 8 x 6
W = 48 joule

Soal No. 6
Usaha total yang dilakukan oleh dua buah gaya F₁ dan F₂ pada sebuah benda adalah 120 joule. Perhatikan gambar berikut


Jika perpindahan benda adalah 5 meter, tentukan besarnya gaya F2!

Pembahasan
W = (F₁ − F₂) x S
120 = (36 − F₂) x 5
120 / 5 = 36 − F₂
24 = 36 − F₂
F₂ = 36 − 24
F₂ = 12 Newton

Soal No. 7
Seorang anak memindahkan sebuah buku yang jatuh dilantai ke atas meja. Massa buku adalah 300 gram dan tinggi meja dari lantai adalah 80 cm.



Jika percepatan gavitasi bumi adalah 10 m/s² tentukan usaha yang diperlukan!

Pembahasan
Usaha bisa juga ditemukan dari perubahan energi potensial buku. Energi potensial buku saat dilantai adalah nol, sementara energi potensial saat di meja adalah Ep = m x g x h, dimana h adalah tinggi meja. Ubah satuan ke MKS (meter, kilogram, sekon), dengan demikian
W = Δ Ep
W = m x g x h
W = 0,300 x 10 x 0,80
W = 2,4 joule

Soal No. 8
Seorang siswa yang beratnya 450 Newton menaiki tangga yang memiliki ketinggian 3 m. Siswa tersebut memerlukan waktu 6 detik untuk sampai ke atas. Tentukan daya yang dikeluarkan siswa untuk kegiatan tersebut!

Pembahasan
Hubungan Daya (P) dan Usaha (W) serta waktu (t) :

P = W / t

dimana

W = Usaha (joule) , jangan keliru sebagai  berat karena lambang berat w juga!

W = (gaya berat siswa) x (perpindahan siswa) = 450 x 3 = 1350 joule

Dengan demikian :
P = W/t
P = 1350 / 6
P = 225 watt

Soal No. 9
Dalam 2 menit sebuah lampu menggunakan energi listrik sebanyak 3000 joule. Tentukan daya lampu tersebut!

Pembahasan
Ubah menit menjadi detik, 2 menit = 120 detik

P = W/t
P = 3000 / 120
P = 25 watt

Soal No. 10
Perhatikan gambar!



Seorang anak membawa kotak yang beratnya 50 Newton dari titik A menuju B, kemudian kembal lagi ke A. Menurut fisika, berapakah usaha yang dilakukan anak?

Pembahasan
Kotak  akhirnya tidak berpindah tempat, sehingga perpindahannya adalah nol
W = gaya x perpindahan = 0

Soal No. 11
Sebuah peti didorong dengan kekuatan 400 newton dan berpindah sejauh 4 meter. Berapakah usaha yang dilakukan pada peti tersebut?
A. 100 J
B. 396 J
C. 404 J
D. 1600 J
(Dari Soal Ebtanas 1995)

Pembahasan
W = F x s
W = 400 x 4
W = 1600 joule

Soal No. 12
Perhatikan gambar berikut!



Besar usaha yang dilakukan anak pada gambar adalah...
A. 70 joule
B. 90 joule
C. 190 joule
D. 7000 joule
(Soal Ebtanas 1999)

Pembahasan
W = 50 X 1,4 = 70 joule

cr:fisikastudycenter