Nomor 1
Sebuah amperemeter mempunyai hambatan 18 Ohm dan berdaya ukur 10 mA. Agar daya ukur amperemeter meningkat menjadi 100 mA, harus dipasang hambatan...
A. 0,8 Ohm seri dengan amperemeter
B. 0,8 Ohm paralel dengan amperemeter
C. 2,0 Ohm seri dengan amperemeter
D. 2,0 Ohm parelel dengan amperemeter
E. 8 Ohm seri dengan amperemeter
Pembahasan
n = Iakhir / Iawal = 100 / 10 = 10
Rsh = RA / (n - 1) = 18 / (10 - 1) = 2 Ohm dipasang paralel dengan amperemeter.
(Rsh = hambatan shunt dan RA = hambatan amperemeter)
Jawaban: D
Nomor 2
Sebuah amperemeter mempunyai hambatan dalam 0,9 Ohm dan batas ukur maksimum 100 mA. Agar amperemeter dapat digunakan untuk mengukur arus 1 A maka pada amperemeter perlu dipasang resistor ...
A. 0,1 Ohm secara seri
B. 0,1 Ohm secara paralel
C. 0,1 Ohm secara seri dan paralel
D. 1 Ohm secara seri
E. 1 Ohm secara paralel
Pembahasan
n = Iakhir / Iawal = 1 / 0,1 = 10
Rsh = RA / (n - 1) = 0,9 / (10 - 1) = 0,1 Ohm dipasang paralel dengan hambatan
Nomor 3
Agar dapat digunakan untuk mengukur tegangan, galvanometer dengan hambatan dalam Rg harus diberi hambatan seri yang jauh lebih besar dari Rg
SEBAB
Pemasangan hambatan depan pada galvanometer akan menyebabkan arus yang melaluinya menjadi kecil.
Pembahasan
Agar dapat digunakan untuk mengukur tegangan, galvanometer dengan hambatan dalam Rg harus diberi hambatan seri yang jauh lebih besar dari Rg adalah salah karena untuk mengukur tegangan, galvanometer tidak harus diberi hambatan,
Sedangkan alasan benar karena hambatan total menjadi lebih besar sehingga arus menjadi kecil degan persamaan I = V / Rtotal
Jawaban: Pernyataan salah dan alasan benar
Nomor 4
Agar dapat digunakan untuk mengukur tegangan, galvanometer dengan hambatan dalam Rg harus diberi hambatan paralel yang lebih besar dari Rg.
SEBAB
Pemasangan hambatan secara paralel pada galvanometer akan menyebabkan terbaginya arus yang akan diukur.
Pembahasan
Pernyataan salah karena untuk mengukur tegangan, galvanometer tidak harus diberi hambatan
Alasan benar karena rangkaian paralel berfungsi sebagai pembagi arus.
Nomor 5
Suatu galvanometer dengan hambatan dalam Rg ingin dijadikan voltmeter. Galvanometer tersebut menunjukkan skala penuh saat arus yang melaluinya sebesar Ig. Jika voltmeter yang dirancang diharapkan dapat menunjukkan skala penuh pada pengukuran tegangan sebesar V, maka hambatan depan yang harus dipasang secara seri dengan galvanometer tersebut berharga...
A. (V + Rg Ig) / Ig
B. (V - Rg Ig) / Ig
C. (Rg . Ig - V) Ig
D. V/Ig - 2 Rg
E. V/Ig + Rg
Pembahasan
V = Va + Vg
V = Rd Ig + Rg Ig
V - Rg Ig = Rd Ig
Rd = (V - Rg Ig) / Ig
Jawaban: B
Kamis, 31 Desember 2015
Rabu, 30 Desember 2015
Pembahasan contoh soal energi dan daya listrik
Nomor 1
Dua buah konduktor listrik dengan bahan dan panjang sama tetapi dengan perbandingan luas 1 : 2, dirangkai secara paralel. Jika diberikan beda potensial pada kombinasi ini, maka perbandingan daya yang dihasilkan oleh dua konduktor adalah...
A. P1 : P2 = 1 : 2
B. P1 : P2 = 1 : 4
C. P1 : P2 = 2 : 1
D. P1 : P2 = 4 : 1
E. P1 : P2 = 1 : 3
Pembahasan
Hambatan pada kawat konduktor adalah R = ρL/A maka R sebanding 1/A
Konduktor dirangkai paralel berarti V sama, bila P = V2/R maka P sebanding 1/R
P1 : P2 = R2 : R1 = A1 : A2 = 1 : 2
Jawaban: A
Nomor 2
Alat pemanas celup digunakan untuk mendidihkan sejumlah air. Ketentuan alat tersebut adalah 200 W dan 220 V. Jika alat tersebut dipasang pada tegangan 110 V dan digunakan untuk mendidihkan sejumlah air yang sama maka waktu yang diperlukan adalah...
A. 2 kali lebih lama
B. 3 kali lebih lama
C. 4 kali lebih lama
D. 5 kali lebih lama
E. 6 kali lebih lama
Pembahasan
W = P . t = (V2/R) t atau t = (WR) / V2 sehingga t sebanding dengan 1/V2
t2 : t1 = V12 : V22
t2 = (220/110)2 . t1 = 4t1
Jadi waktunya 4 kali lebih lama
Jawaban: C
Nomor 3
Ketel listrik mampu mendidihkan 3 liter air dengan suhu awal 20 oC selama 10 menit. Jika tegangan yang diberikan 220 V, maka daya yang dikonsumsikan adalah...
A. 1342 watt
B. 1672 watt
C. 1834 watt
D. 2100 watt
E. 2455 watt
Pembahasan
Volume air = 3 L maka massa air 3 kg
Air mendidih berarti suhunya 100 oC
Pada peristiwa ini terjadi perubahan energi listrik menjadi kalor:
Wlistrik = Q
P . t = m c Δt
P (10 . 60) = 3 . 4200 . (100 - 20)
P = 1680 watt
atau harga terdekat 1672 watt
Jawaban: B
Nomor 4
Piranti pembuang panas yang biasa digunakan dalam rangkaian elektronika sebaiknya memiliki ciri-ciri...
Pembahasan
Nomor 5
Sebuah kalkulator yang menggunakan panel surya 4 cm x 1 cm bekerja pada tegangan 3 volt dan arus 0,2 mA. Jika panel surya mengubah 20% energi cahaya menjadi energi listrik maka cahaya minimal yang diterima panel surya adalah...
A. 2,5 W/m2
B. 4,0 W/m2
C. 5,0 W/m2
D. 7,5 W/m2
E 12,5 W/m2
Pembahasan
I = P/A
P = I . A = I (4 . 10-2 x 1 . 10-2) = 4 . 10-4 I
Pada peristiwa ini sebagian energi cahaya diubah menjadi energi listrik
ε Pcahaya = Plistrik
20% . 4 . 10-4 I = V i
0,2 . 4 . 10-4 I = 3 (0,2 . 10-3)
I = 7,5 W/m2
Jawaban: D
Nomor 6
Panel surya 5 cm x 1 cm digunakan pada sebuah kalkulator yang bekerja pada tegangan 3 volt dan arus 0,2 mA. Jika panel surya mengubah 25% energi cahaya menjadi energi listrik maka intensitas cahaya minimal yang harus diterima panel surya adalah...
A. 0,2 W/m2
B. 4,8 W/m2
C. 5,6 W/m2
D. 7,5 W/m2
E. 12,5 W/m2
Pembahasan
I = P/A
P = I . A = I (5 . 10-2 x 1 . 10-2) = 5 . 10-4 I
Pada peristiwa ini sebagian energi cahaya diubah menjadi energi listrik
ε Pcahaya = Plistrik
25% . 5 . 10-4 I = V i
0,2 . 5 . 10-4 I = 3 (0,2 . 10-3)
I = 4,8 W/m2
Jawaban: B
Nomor 7
Sebuah pompa air 220 V, 0,5 A dapat mengalirkan air dengan kecepatan 2 m/s pada pipa berdiameter 4 cm. Jika pompa digunakan untuk mengisi penuh bak air berukuran 100 cm x 100 cm x 50,24 cm, maka energi listrik yang dibutuhkan adalah...
A. 5 kJ
B. 11 kJ
C. 15 kJ
D. 22 kJ
E. 33 kJ
Pembahasan
A = luas penampang pipa = 1/4 πd2 = 12,56 . 10-4 m2.
Debit air yang melalui pipa (Q) : A v = Volume / t sehingga:
t = Volume / A . v = 1 x 1 x 0,5024 / 12,56 . 10-4 (2) = 200 s
Energi yang diperlukan untuk mengisi air hingga penuh adalah:
W = P . t = V i t = 220 . 0,5 . 200 = 22 kJ
Jawaban: D
Dua buah konduktor listrik dengan bahan dan panjang sama tetapi dengan perbandingan luas 1 : 2, dirangkai secara paralel. Jika diberikan beda potensial pada kombinasi ini, maka perbandingan daya yang dihasilkan oleh dua konduktor adalah...
A. P1 : P2 = 1 : 2
B. P1 : P2 = 1 : 4
C. P1 : P2 = 2 : 1
D. P1 : P2 = 4 : 1
E. P1 : P2 = 1 : 3
Pembahasan
Hambatan pada kawat konduktor adalah R = ρL/A maka R sebanding 1/A
Konduktor dirangkai paralel berarti V sama, bila P = V2/R maka P sebanding 1/R
P1 : P2 = R2 : R1 = A1 : A2 = 1 : 2
Jawaban: A
Nomor 2
Alat pemanas celup digunakan untuk mendidihkan sejumlah air. Ketentuan alat tersebut adalah 200 W dan 220 V. Jika alat tersebut dipasang pada tegangan 110 V dan digunakan untuk mendidihkan sejumlah air yang sama maka waktu yang diperlukan adalah...
A. 2 kali lebih lama
B. 3 kali lebih lama
C. 4 kali lebih lama
D. 5 kali lebih lama
E. 6 kali lebih lama
Pembahasan
W = P . t = (V2/R) t atau t = (WR) / V2 sehingga t sebanding dengan 1/V2
t2 : t1 = V12 : V22
t2 = (220/110)2 . t1 = 4t1
Jadi waktunya 4 kali lebih lama
Jawaban: C
Nomor 3
Ketel listrik mampu mendidihkan 3 liter air dengan suhu awal 20 oC selama 10 menit. Jika tegangan yang diberikan 220 V, maka daya yang dikonsumsikan adalah...
A. 1342 watt
B. 1672 watt
C. 1834 watt
D. 2100 watt
E. 2455 watt
Pembahasan
Volume air = 3 L maka massa air 3 kg
Air mendidih berarti suhunya 100 oC
Pada peristiwa ini terjadi perubahan energi listrik menjadi kalor:
Wlistrik = Q
P . t = m c Δt
P (10 . 60) = 3 . 4200 . (100 - 20)
P = 1680 watt
atau harga terdekat 1672 watt
Jawaban: B
Nomor 4
Piranti pembuang panas yang biasa digunakan dalam rangkaian elektronika sebaiknya memiliki ciri-ciri...
- koefisien muai panjangnya tinggi
- luas penampang besar
- hambatan jenisnya tinggi
- konduktivitas kalornya tinggi
Pembahasan
- Piranti pembuang panas dalam rangkaian elektronika sebaiknya:
- terbuat dari bahan yang mudah menghantarkan atau memindahkan kalor, atau bahan dengan konduktivitas tinggi.
- Didesain dapat membuang panas secepat-cepatnya, yaitu dengan cara memperbesar luas permukaan bahan.
Nomor 5
Sebuah kalkulator yang menggunakan panel surya 4 cm x 1 cm bekerja pada tegangan 3 volt dan arus 0,2 mA. Jika panel surya mengubah 20% energi cahaya menjadi energi listrik maka cahaya minimal yang diterima panel surya adalah...
A. 2,5 W/m2
B. 4,0 W/m2
C. 5,0 W/m2
D. 7,5 W/m2
E 12,5 W/m2
Pembahasan
I = P/A
P = I . A = I (4 . 10-2 x 1 . 10-2) = 4 . 10-4 I
Pada peristiwa ini sebagian energi cahaya diubah menjadi energi listrik
ε Pcahaya = Plistrik
20% . 4 . 10-4 I = V i
0,2 . 4 . 10-4 I = 3 (0,2 . 10-3)
I = 7,5 W/m2
Jawaban: D
Nomor 6
Panel surya 5 cm x 1 cm digunakan pada sebuah kalkulator yang bekerja pada tegangan 3 volt dan arus 0,2 mA. Jika panel surya mengubah 25% energi cahaya menjadi energi listrik maka intensitas cahaya minimal yang harus diterima panel surya adalah...
A. 0,2 W/m2
B. 4,8 W/m2
C. 5,6 W/m2
D. 7,5 W/m2
E. 12,5 W/m2
Pembahasan
I = P/A
P = I . A = I (5 . 10-2 x 1 . 10-2) = 5 . 10-4 I
Pada peristiwa ini sebagian energi cahaya diubah menjadi energi listrik
ε Pcahaya = Plistrik
25% . 5 . 10-4 I = V i
0,2 . 5 . 10-4 I = 3 (0,2 . 10-3)
I = 4,8 W/m2
Jawaban: B
Nomor 7
Sebuah pompa air 220 V, 0,5 A dapat mengalirkan air dengan kecepatan 2 m/s pada pipa berdiameter 4 cm. Jika pompa digunakan untuk mengisi penuh bak air berukuran 100 cm x 100 cm x 50,24 cm, maka energi listrik yang dibutuhkan adalah...
A. 5 kJ
B. 11 kJ
C. 15 kJ
D. 22 kJ
E. 33 kJ
Pembahasan
A = luas penampang pipa = 1/4 πd2 = 12,56 . 10-4 m2.
Debit air yang melalui pipa (Q) : A v = Volume / t sehingga:
t = Volume / A . v = 1 x 1 x 0,5024 / 12,56 . 10-4 (2) = 200 s
Energi yang diperlukan untuk mengisi air hingga penuh adalah:
W = P . t = V i t = 220 . 0,5 . 200 = 22 kJ
Jawaban: D
Minggu, 27 Desember 2015
Periode dan frekuensi getaran SBMPTN, pembahasan contoh soal
Nomor 1
Empat buah pegas memiliki konstanta sama. Kemudian dua pegas dihubungkan secara seri dan disebut pegas A, sementara dua pegas yang lain dihubungkan parallel dan disebut pegas B. Jika keduanya diberi beban yang sama maka perbandingan frekuensi getaran A dan B adalah…
A. 1 : 4
B. 1 : 2
C. 1 : √2
D. 2 : 1
E. 4 : 1
Pembahasan
Jawaban: B
Nomor 2
Suatu gaya dikenakan pada sebuah pegas sehingga setiap penambahan gaya sebesar 10 N terjadi penambahan panjang pegas sebesar 20 cm. Setelah dibebaskan dari gaya, salah satu ujung pegas digantungkan pada paku di dinding dan ujung lain digantungi benda bermassa 0,5 kg. Saat benda ditarik sejauh 15 cm dan dilepaskan, benda akan mengalami gerak osilasi kecil. Periode osilasi benda sekitar…
A. 0,3 s
B. 0,6 s
C. 0,9 s
D. 1,2 s
E. 1,5 s
Pembahasan
Hitung terlebih dahulu konstanta pegas
F = k x
k = F / x = 10 / 20 . 10-2 = 50 N/m
Periode getaran pegas
Jawaban: B
Nomor 3
Pegas A dan B dengan tetapan gaya k sama, masing-masing diberi beban bermassa M sehingga berosilasi dengan periode sama sebesar T = 16 s. Apabila kemudian pegas A dihubungkan secara seri dengan pegas B dan kedua beban digabungkan, periode osilasi susunan pegas yang baru adalah…
A. 32 s
B. 16 s
C. 8 s
D. 4 s
E. 2 s
Pembahasan
Nomor 4
Sebuah bandul digantung dengan tali yang panjangnya 169 cm. Saat dilepas dengan simpangan tertentu, bandul akan berayun dengan periode T1. Apabila tali bandul dipotong 25 cm, periode ayunan bandul menjadi T2. Selisih T1 dan T2 adalah…
A. 0,05 s
B. 0,1 s
C. 0,2 s
D. 0,3 s
E. 0,4 s
Pembahasan
Nomor 5
Sebuah jam bandul yang biasanya dipergunakan dibumi dibawa ke sebuah planet yang gaya gravitasinya ¼ gaya gravitasi bumi. Astronot mencatat periode jam bandul di planet tersebut adalah 2 jam. Periode jam bandul tersebut saat dibumi adalah…
A. 0,5 jam
B. 1 jam
C. 2 jam
D. 4 jam
E. 4,5 jam
Pembahasan
Nomor 6
Sebuah bandul sederhana tergantung pada atap sebuah elevator. Ketika elevator dalam keadaan diam, frekuensi getaran bandul adalah f. Pernyataan yang benar mengenai bandul sederhana tersebut adalah…
Pembahasan
Jawaban: 1, 2, dan 3
Nomor 7
Sebuah ayunan sederhana dibawa oleh seorang yang berdiri pada sebuah tangga berjalan yang memiliki kemiringan 30o terhadap bidang datar. Saat tangga dalam keadaan diam, ayunan memiliki periode 2 s. Jika tangga kemudian mulai berjalan dengan percepatan ke atas searah kemiringan tangga sebesar 2 m/s, maka periode ayunan sebesar…
A. 1,64 s
B. 1,89 s
C. 2 s
D. 2,11 s
E. 2,36 s
Pembahasan
menyusul
Empat buah pegas memiliki konstanta sama. Kemudian dua pegas dihubungkan secara seri dan disebut pegas A, sementara dua pegas yang lain dihubungkan parallel dan disebut pegas B. Jika keduanya diberi beban yang sama maka perbandingan frekuensi getaran A dan B adalah…
A. 1 : 4
B. 1 : 2
C. 1 : √2
D. 2 : 1
E. 4 : 1
Pembahasan
Jawaban: B
Nomor 2
Suatu gaya dikenakan pada sebuah pegas sehingga setiap penambahan gaya sebesar 10 N terjadi penambahan panjang pegas sebesar 20 cm. Setelah dibebaskan dari gaya, salah satu ujung pegas digantungkan pada paku di dinding dan ujung lain digantungi benda bermassa 0,5 kg. Saat benda ditarik sejauh 15 cm dan dilepaskan, benda akan mengalami gerak osilasi kecil. Periode osilasi benda sekitar…
A. 0,3 s
B. 0,6 s
C. 0,9 s
D. 1,2 s
E. 1,5 s
Pembahasan
Hitung terlebih dahulu konstanta pegas
F = k x
k = F / x = 10 / 20 . 10-2 = 50 N/m
Periode getaran pegas
Jawaban: B
Nomor 3
Pegas A dan B dengan tetapan gaya k sama, masing-masing diberi beban bermassa M sehingga berosilasi dengan periode sama sebesar T = 16 s. Apabila kemudian pegas A dihubungkan secara seri dengan pegas B dan kedua beban digabungkan, periode osilasi susunan pegas yang baru adalah…
A. 32 s
B. 16 s
C. 8 s
D. 4 s
E. 2 s
Pembahasan
Nomor 4
Sebuah bandul digantung dengan tali yang panjangnya 169 cm. Saat dilepas dengan simpangan tertentu, bandul akan berayun dengan periode T1. Apabila tali bandul dipotong 25 cm, periode ayunan bandul menjadi T2. Selisih T1 dan T2 adalah…
A. 0,05 s
B. 0,1 s
C. 0,2 s
D. 0,3 s
E. 0,4 s
Pembahasan
Nomor 5
Sebuah jam bandul yang biasanya dipergunakan dibumi dibawa ke sebuah planet yang gaya gravitasinya ¼ gaya gravitasi bumi. Astronot mencatat periode jam bandul di planet tersebut adalah 2 jam. Periode jam bandul tersebut saat dibumi adalah…
A. 0,5 jam
B. 1 jam
C. 2 jam
D. 4 jam
E. 4,5 jam
Pembahasan
Nomor 6
Sebuah bandul sederhana tergantung pada atap sebuah elevator. Ketika elevator dalam keadaan diam, frekuensi getaran bandul adalah f. Pernyataan yang benar mengenai bandul sederhana tersebut adalah…
- Jika elevator sedang bergerak ke atas dengan percepatan tetap maka frekuensi getaran bandul > f.
- jika elevator sedang bergerak ke atas dengan kecepatan tetap maka frekuensi getaran bandul = f.
- Jika elevator sedang bergerak ke bawah dengan percepatan tetap maka frekuensi getaran bandul < f.
- Jika tali elevator terputus dan elevator jatuh bebas maka frekuensi getaran bandul = f.
Pembahasan
- Jika elevator bergerak ke atas dengan percepatan a maka bandul akan mendapat tambahan percepatan sebesar a sehingga percepatannya semakin besar. Jika percepatan besar maka frekuensi besar (f sebanding √g) (benar)
- Jika elevator bergerak ke atas dengan kecepatan tetap maka tidak ada pertambahan percepatan sehingga frekuensi tetap (benar)
- Jika elevator bergerak kebawah maka percepatan bandul berkurang sebesar (g - a) sehingga frekuensipun berkurang (benar)
- Jika tali elevator terputus dan elevator jatuh bebas maka percepatan elevator a = g sehingga percepatan bandul (a - g = g - g = 0), sehingga bandul tidak berayun. (salah)
Jawaban: 1, 2, dan 3
Nomor 7
Sebuah ayunan sederhana dibawa oleh seorang yang berdiri pada sebuah tangga berjalan yang memiliki kemiringan 30o terhadap bidang datar. Saat tangga dalam keadaan diam, ayunan memiliki periode 2 s. Jika tangga kemudian mulai berjalan dengan percepatan ke atas searah kemiringan tangga sebesar 2 m/s, maka periode ayunan sebesar…
A. 1,64 s
B. 1,89 s
C. 2 s
D. 2,11 s
E. 2,36 s
Pembahasan
menyusul
Kapasitor SBMPTN, pembahasan contoh soal
Nomor 1
Perhatikan rangkaian dibawah ini!
Besarnya muatan pada C5 adalah...
A. 36 C
B. 24 C
C. 12 C
D. 6 C
E. 4 C
Pembahasan:
Nomor 2
Perhatikan rangkaian dibawah ini!
Muatan pada kapasitor C1 adalah...
A. 36 µC
B. 18 µC
C. 9 µC
D. 3 µC
E. 1 µC
Pembahasan
Nomor 3
Lima kapasitor identik masing-masing 20 µF disusun seperti gambar dihubungkan dengan sumber tegangan 6 V.
Muatan total yang tersimpan pada kapasitor C5 adalah...
A. 12 µC
B. 24 µC
C. 60 µC
D. 120 µC
E. 600 µC
Pembahasan
Nomor 4
Perhatikan rangkaian dibawah ini!
Besarnya muatan pada C5 adalah...
A. 36 C
B. 24 C
C. 12 C
D. 6 C
E. 4 C
Pembahasan:
Nomor 2
Perhatikan rangkaian dibawah ini!
Muatan pada kapasitor C1 adalah...
A. 36 µC
B. 18 µC
C. 9 µC
D. 3 µC
E. 1 µC
Pembahasan
Nomor 3
Lima kapasitor identik masing-masing 20 µF disusun seperti gambar dihubungkan dengan sumber tegangan 6 V.
Muatan total yang tersimpan pada kapasitor C5 adalah...
A. 12 µC
B. 24 µC
C. 60 µC
D. 120 µC
E. 600 µC
Pembahasan
Nomor 4
Kapasitansi dari kapasitor keeping sejajar akan bergantung padaL
Pembahasan
Persamaan kapasitansi kapasitor adalah C = (K ε0 . A)/d = (εr ε0 . A)/d
Ini berarti
- Banyak muatan listiknya
- luas permukaan keeping
- beda potensial kedua keeping
- jarak antara kedua keeping
Pembahasan
Persamaan kapasitansi kapasitor adalah C = (K ε0 . A)/d = (εr ε0 . A)/d
Ini berarti
- salah
- benar
- salah
- benar
Nomor 5
Sebuah muatan Q ditempatkan pada kapasitor C pada beda potensial V. Energi potensial yang tersimpan pada kapasitor mempunyai nilai…
A.1/2 QV2
B.1/2CV
C.1/2VC2
D.1/2 Q2 / C
E. 1/2VQ2
Pembahasan
Energi yang tersimpan dalam kapasitor adalah W = ½ CV2 = ½ QV = ½ Q2 / C
Jawaban: D
Nomor 6
Dua kapasitor dengan kapasitansi C1 = 30 pF dan C2 = 60 pF dihubungkan seri, lalu dipasang pada tegangan listrik 100 V seperti pada gambar. Bila muatan listrik dan beda potensial pada masing-masing kapasitor Q1, Q2, V1, V2, maka:
- Q1 = 2 x 10-9 C
- Q2 = 2 x 10-9 C
- V1 = 66,7 V
- V2 = 33,3 V
1 pF = 1 . 10-12 F
Cs = 20 pF
Pada rangkaian seri Q1 = Q2 = Qs
Q1 = Qs = Cs . Vsumber = 20 . 10-12 . 100 = 2 . 10-9 C (benar)
Q2 = Q1 = 2 . 10-9 C (benar)
V1 = Q1 / C1 = 2 . 10-9 C / 30 . 10-12 = 66,7 Volt (benar)
V2 = Q2 / C2 = 2 . 10-9 C / 60 . 10-12 =33,3 Volt (benar)
Energi getaran SBMPTN, pembahasan contoh soal
Nomor 1
Energi total sebuah benda yang sedang melakukan gerak selaras sederhana:
Energi total = EM = 1/2 kA2 = 1/2 (m ω2) A2 = 1/2 m (2π/T)2 A2 sehingga
Nomor 2
Suatu partikel berosilasi secara harmonik sederhana dengan frekuensi f. Energi partikel berubah secara berkala dengan frekuensi...
A. 4 f
B. 2 f
C. f
D. 0,5 D
E. 0
Pembahasan
partikel yang berosilasi atau bergetar secara harmonik sederhana maka energi kinetik dan energi potensialnya selalu berubah-ubah tetapi energi totalnya tetap. Jadi energi partikel tidak berubah.
Jawaban: E
Nomor 3
Suatu partikel berosilasi secara harmonik sederhana, posisi partikel berubah secara sinusiodal terhadap waktu. Jika frekuensi gerak partikel adalah f, maka energi total partikel adalah sebanding dengan...
A 1/f2
B. 1/f
C. √f
D. f
E. f2
Pembahasan
EM = 1/2 kA2 = 1/2 (m ω2) A2 = 1/2 m (2π/T)2 A2 = 2mπ2 f2 A2
Jadi EM sebanding dengan f2
Jawaban E
Nomor 4
Pada bandul sederhana, tegangan tali maksimum terjadi saat bandul mencapai simpangan terjauhnya.
SEBAB
Pada simpangan terjauh, energi potensial bandul maksimum
Pembahasan
Pernyataan salah karena tegangan tali akan maksimum saat bandul di titik seimbang bukan dititik terjauh.
Alasan benar karena EP = 1/2 k y2, artinya jika y (simpangan) besar maka EP juga besar.
Jawaban: Alasan benar
Nomor 5
Sebuah bandul bermassa m kg digantung pada seutas tali yang panjangnya L cm bergetar selaras dengan amplitudo A cm dan frekuensi 10 Hz. Pada saat simpangan bandul setengah amplitudonya, perbandingan antara energi potensial dan energi kinetiknya adalah...
A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. 1 : 3
D. 2 : 1
E. 2 : 3
Pembahasan
saat y = 1/2 A maka: EP = 1/2 k y2 = 1/2 k (1/2 A)2 = 1/8 kA2
EK = 1/2 k (A2 - y2) = 1/2 k (A2 - (1/2 A)2) = 3/8 kA2
Sehingga
EP : EK = (1/8 A2) : (3/8 A2) = 1 : 3
Jawaban: C
Nomor 6
Sebuah benda yang massanya 0,150 kg bergerak harmonik sederhana pada sebuah ujung pegas yang memiliki konstanta pegas 200 N/m. Ketika benda berada 0,01 m dari posisi seimbangnya, kelajuan benda menjadi 0,2 m/s. Energi total benda ketika posisinya 0,005 m dari posisi seimbangnya adalah...
A. 0,003 J
B. 0,013 J
C. 0,030 J
D. 0,053 J
E. 0,073 J
Pembahasan
EM = 0,013 J
Jawaban: B
Energi total sebuah benda yang sedang melakukan gerak selaras sederhana:
- berbanding lurus dengan periodenya
- berbanding lurus dengan kuadrat amplitudonya
- paling besar pada simpangan maksimum
- sama besar sepanjang geraknya
Energi total = EM = 1/2 kA2 = 1/2 (m ω2) A2 = 1/2 m (2π/T)2 A2 sehingga
- pernyataan nomor 1 salah karena seharusnya berbanding terbalik dengan kuadrat periode
- penyataan nomor 2 benar
- pernyataan nomor 3 salah karena energi mekanik tetap
- pernyataan nomor 4 benar karena energi total tetap.
Nomor 2
Suatu partikel berosilasi secara harmonik sederhana dengan frekuensi f. Energi partikel berubah secara berkala dengan frekuensi...
A. 4 f
B. 2 f
C. f
D. 0,5 D
E. 0
Pembahasan
partikel yang berosilasi atau bergetar secara harmonik sederhana maka energi kinetik dan energi potensialnya selalu berubah-ubah tetapi energi totalnya tetap. Jadi energi partikel tidak berubah.
Jawaban: E
Nomor 3
Suatu partikel berosilasi secara harmonik sederhana, posisi partikel berubah secara sinusiodal terhadap waktu. Jika frekuensi gerak partikel adalah f, maka energi total partikel adalah sebanding dengan...
A 1/f2
B. 1/f
C. √f
D. f
E. f2
Pembahasan
EM = 1/2 kA2 = 1/2 (m ω2) A2 = 1/2 m (2π/T)2 A2 = 2mπ2 f2 A2
Jadi EM sebanding dengan f2
Jawaban E
Nomor 4
Pada bandul sederhana, tegangan tali maksimum terjadi saat bandul mencapai simpangan terjauhnya.
SEBAB
Pada simpangan terjauh, energi potensial bandul maksimum
Pembahasan
Pernyataan salah karena tegangan tali akan maksimum saat bandul di titik seimbang bukan dititik terjauh.
Alasan benar karena EP = 1/2 k y2, artinya jika y (simpangan) besar maka EP juga besar.
Jawaban: Alasan benar
Nomor 5
Sebuah bandul bermassa m kg digantung pada seutas tali yang panjangnya L cm bergetar selaras dengan amplitudo A cm dan frekuensi 10 Hz. Pada saat simpangan bandul setengah amplitudonya, perbandingan antara energi potensial dan energi kinetiknya adalah...
A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. 1 : 3
D. 2 : 1
E. 2 : 3
Pembahasan
saat y = 1/2 A maka: EP = 1/2 k y2 = 1/2 k (1/2 A)2 = 1/8 kA2
EK = 1/2 k (A2 - y2) = 1/2 k (A2 - (1/2 A)2) = 3/8 kA2
Sehingga
EP : EK = (1/8 A2) : (3/8 A2) = 1 : 3
Jawaban: C
Nomor 6
Sebuah benda yang massanya 0,150 kg bergerak harmonik sederhana pada sebuah ujung pegas yang memiliki konstanta pegas 200 N/m. Ketika benda berada 0,01 m dari posisi seimbangnya, kelajuan benda menjadi 0,2 m/s. Energi total benda ketika posisinya 0,005 m dari posisi seimbangnya adalah...
A. 0,003 J
B. 0,013 J
C. 0,030 J
D. 0,053 J
E. 0,073 J
Pembahasan
EM = EP + EK = 1/2 k y2 + 1/2 mv2
EM = 1/2 (200) (0,01)2 + 1/2 (0,15) (0,2)2EM = 0,013 J
Jawaban: B
Persamaan getaran SBMPTN, pembahasan contoh soal
Nomor 1
Suatu partikel bergetar selaras dengan amplitudo A cm dan periode T detik. Jika partikel meulai bergetar dari kedudukan seimbang dengan arah ke kanan, maka partikel mempunyai simpangan 1/2 A cm dengan arah gerak ke kiri pada saat partikel telah bergetar selama waktu ...detik
A. T/12
B. T/6
C. T/4
D. T/3
E. 5T/12
Pembahasan
y = A sin θ
1/2 A = A sin θ
sin θ = 1/2, atau θ = 30o, 150o, ...
θ = π/6, 5π/6, ...
Pada saat θ = π/6 partikel bergerak ke kanan dan saat θ= 5π/6 partikel bergerak ke kiri.
θ = ωt = 2πt / T = 5π/6
t = 5/12 T
Jawaban E
Nomor 2
Pegas yang dibebani digetarkan ke arah vertikal dan dalam selang waktu 7 sekon bergetar sebanyak 10 getaran, maka
Nomor 3
Pada gerak harmonik selalu ada perbandingan yang tetap antara:
Pembahasan
Persamaan simpangan getaran adalaha y = A sin θ, persamaan laju v = ω √(A2 - y2), dan percepatannya a = - ω2 . y.
Besaran yang selalu memiliki perbandingan tetap adalah perbandingan perpindahan (y) dengan percepatan (a) yaitu y/a = 1/- ω2
Nomor 4
Sebuah benda yang bergetar, pada setiap kedudukan benda selalu mendapatkan gaya pemulih
SEBAB
Sebuah benda tidak dapat mengalami getaran jika tidak terdapat gaya pemulih.
Pembahasan
Sebuah benda yang bergetar pada setiap kedudukan selalu mendapatkan gaya pemulih adalah salah karena pada saat y = 0 maka a = 0 sehingga F = 0.
Alasan benar karena gaya pemulih yang menyebabkan benda bergerak bolak-balik
Nomor 5
Sebuah benda bermassa 0,1 kg bergerak harmonis sederhana dengan amplitudo 0,1 m dan periode 0,2 s. Gaya maksimum yang bekerja pada sistem mendekati ...
A. 1,0 N
B. 5,5N
C. 7,8 N
D. 9,9 N
E. 12,4 N
Pembahasan
F = m . a= m ω2 y = m (2π/T)2 y
F berharga maksimum bila y = A.
Fmax = m (2π/T)2 A = 0,1 (2 . (3,14)/0,2)2 . 0,1
Fmax = 9,9 N
Jawaban: D
Nomor 6
Sebuah benda bermassa 50 gram bergerak harmonik sederhana dengan amplitudo 10 cm dan periode 0,2 s. Besar gaya yang bekerja pada sistem saat simpangannya setengah amplitudo adalah sekitar...
A. 1,0 N
B. 2,5 N
C. 4,8 N
D. 6,9 N
E. 8,4 N
Pembahasan
F = m . a= m ω2 y = m (2π/T)2 y
F berharga maksimum bila y = A.
Fmax = m (2π/T)2 A = 50 . 10-3 (2(3,14)/0,2)2 .10 . 10-2
Fmax = 4,8 N
Jawaban: C
Suatu partikel bergetar selaras dengan amplitudo A cm dan periode T detik. Jika partikel meulai bergetar dari kedudukan seimbang dengan arah ke kanan, maka partikel mempunyai simpangan 1/2 A cm dengan arah gerak ke kiri pada saat partikel telah bergetar selama waktu ...detik
A. T/12
B. T/6
C. T/4
D. T/3
E. 5T/12
Pembahasan
y = A sin θ
1/2 A = A sin θ
sin θ = 1/2, atau θ = 30o, 150o, ...
θ = π/6, 5π/6, ...
Pada saat θ = π/6 partikel bergerak ke kanan dan saat θ= 5π/6 partikel bergerak ke kiri.
θ = ωt = 2πt / T = 5π/6
t = 5/12 T
Jawaban E
Nomor 2
Pegas yang dibebani digetarkan ke arah vertikal dan dalam selang waktu 7 sekon bergetar sebanyak 10 getaran, maka
- periode getaran adalah 0,7 sekon.
- frekuensi getaran adalah 1,42 Hz
- waktu yang diperlukan untuk bergetar 3 kali adalah 2,1 sekon
- pada saat di titik seimbang, beban mengalami laju terbesar
- 10 getaran = 7 sekon maka periodenya T = t / n = 7 / 10 = 0,7 s
- Frekuensinya f = 1/T = 1 / 0,7 = 1,42 Hz
- 1 getaran = 0,7 sekon maka 3 getaran = 3 (0,7 s) = 2,1 sekon
- Pada saat dititik seimbang, simpangannya 0 dan lajunya terbesar
Nomor 3
Pada gerak harmonik selalu ada perbandingan yang tetap antara:
- massa dan periode
- perpindahan dan kecepatan
- kecepatan dan percepatan
- perpindahan dan percepatan
Pembahasan
Persamaan simpangan getaran adalaha y = A sin θ, persamaan laju v = ω √(A2 - y2), dan percepatannya a = - ω2 . y.
Besaran yang selalu memiliki perbandingan tetap adalah perbandingan perpindahan (y) dengan percepatan (a) yaitu y/a = 1/- ω2
Nomor 4
Sebuah benda yang bergetar, pada setiap kedudukan benda selalu mendapatkan gaya pemulih
SEBAB
Sebuah benda tidak dapat mengalami getaran jika tidak terdapat gaya pemulih.
Pembahasan
Sebuah benda yang bergetar pada setiap kedudukan selalu mendapatkan gaya pemulih adalah salah karena pada saat y = 0 maka a = 0 sehingga F = 0.
Alasan benar karena gaya pemulih yang menyebabkan benda bergerak bolak-balik
Nomor 5
Sebuah benda bermassa 0,1 kg bergerak harmonis sederhana dengan amplitudo 0,1 m dan periode 0,2 s. Gaya maksimum yang bekerja pada sistem mendekati ...
A. 1,0 N
B. 5,5N
C. 7,8 N
D. 9,9 N
E. 12,4 N
Pembahasan
F = m . a= m ω2 y = m (2π/T)2 y
F berharga maksimum bila y = A.
Fmax = m (2π/T)2 A = 0,1 (2 . (3,14)/0,2)2 . 0,1
Fmax = 9,9 N
Jawaban: D
Nomor 6
Sebuah benda bermassa 50 gram bergerak harmonik sederhana dengan amplitudo 10 cm dan periode 0,2 s. Besar gaya yang bekerja pada sistem saat simpangannya setengah amplitudo adalah sekitar...
A. 1,0 N
B. 2,5 N
C. 4,8 N
D. 6,9 N
E. 8,4 N
Pembahasan
F = m . a= m ω2 y = m (2π/T)2 y
F berharga maksimum bila y = A.
Fmax = m (2π/T)2 A = 50 . 10-3 (2(3,14)/0,2)2 .10 . 10-2
Fmax = 4,8 N
Jawaban: C
Sabtu, 26 Desember 2015
Potensial dan energi potensial listrik SBMPTN, pembahasan contoh soal
Nomor 1
Bola konduktor berongga dimuati dengan muatan listrik positif sebesar 500 µC seperti gambar berikut:
Manakah pernyataan yang benar?
A. Potensial listrik di P = 2 kali potensial listrik di R.
B. Potensial listrik di Q sama dengan potensial listrik di T.
C. Potensial listrik di T = 2 kali potensial listrik di Q.
D. Potensial listrik dititik P sama dengan dititik T.
E. Potensial listrik di P, Q, dan R sama besar.
Pembahasan:
Potensial listrik di dalam bola konduktor = 0, sedangkan diluar bola V = k . q / r.
Jawaban: E
Nomor 2
Sebuah bola konduktor berongga bermuatan 4 µC dan jari-jari 10 cm seperti gambar.
Manakah pernyataan tentang potensial listrik (V) pada bola tersebut yang benar adalah...
A. VA > VB
B. VB > VA
C. VA = VB
D. VA < VC
E. VB < VC
Jawaban: D
Nomor 3
Empat buah muatan masing-masing 10 µC, 20 µC, - 30 µC dan 40 µC, ditempatkan pada titik sudut sebuah empat persegi dengan panjang sisi 60 cm x 80 cm. Potensial listrik pada titik tengah empat persegi panjang tersebut adalah...
A. 150 kV
B. 360 kV
C. 720 kV
D. 1440 kV
E. 2880 kV
Pembahasan
Vp = k/r (q1 + q2 + q3 + q4) = 9 . 109 / (1/2) (10 + 20 - 30 + 40) 10-6
Vp = 720 kV
Nomor 4
Dua buah muatan A dan B masing-masing q1 = 4 µC dan q2 = - 6 µC, berjarak 4 cm. Jika jaraknya dibuat menjadi 8 cm, maka perubahan energi potensialnya terhadap kedudukan awal adalah...
A. 1,3 J
B. 2,7 J
C. 5,4 J
D. 8,1 J
E. 10,5 J
Pembahasan
Ep = 2,7 J
Jawaban: B
Nomor 5
Dua partikel A dan B yang terpisah pada jarak 20 cm secara berurutan memiliki muatan 5 µC dan - 8 µC. Usaha yang diperlukan untuk memindahkan partikel B agar menjadi berjarak 80 cm terhadap partikel A adalah...
A. 6,75 J
B. 4,5 J
C. 2,25 J
D. 1,35 J
E. 0,65 J
Pembahasan
Ep = 1,35 J
Jawaban: D
Nomor 6
Jarak terdekat partikel alpha berenergi 10 MeV dari inti emas (nomor atom 78) jika partikel lain menumbuk inti tersebut secara berhadapan adalah...
A. 0,2 x 10-14 m
B. 2,2 x 10-14 m
C. 0,2 x 10-12 m
D. 2,2 x 10-12 m
E. 0,2 x 10-10 m
Pembahasan
Gunakan hukum kekekalan energi mekanik
EM1 = EM2
EK = EP
10 MeV =
r2 = 2,2 x 10-14 m
Jawaban: B
Bola konduktor berongga dimuati dengan muatan listrik positif sebesar 500 µC seperti gambar berikut:
Manakah pernyataan yang benar?
A. Potensial listrik di P = 2 kali potensial listrik di R.
B. Potensial listrik di Q sama dengan potensial listrik di T.
C. Potensial listrik di T = 2 kali potensial listrik di Q.
D. Potensial listrik dititik P sama dengan dititik T.
E. Potensial listrik di P, Q, dan R sama besar.
Pembahasan:
Potensial listrik di dalam bola konduktor = 0, sedangkan diluar bola V = k . q / r.
Jawaban: E
Nomor 2
Sebuah bola konduktor berongga bermuatan 4 µC dan jari-jari 10 cm seperti gambar.
Manakah pernyataan tentang potensial listrik (V) pada bola tersebut yang benar adalah...A. VA > VB
B. VB > VA
C. VA = VB
D. VA < VC
E. VB < VC
Jawaban: D
Nomor 3
Empat buah muatan masing-masing 10 µC, 20 µC, - 30 µC dan 40 µC, ditempatkan pada titik sudut sebuah empat persegi dengan panjang sisi 60 cm x 80 cm. Potensial listrik pada titik tengah empat persegi panjang tersebut adalah...
A. 150 kV
B. 360 kV
C. 720 kV
D. 1440 kV
E. 2880 kV
Pembahasan
Vp = k/r (q1 + q2 + q3 + q4) = 9 . 109 / (1/2) (10 + 20 - 30 + 40) 10-6
Vp = 720 kV
Nomor 4
Dua buah muatan A dan B masing-masing q1 = 4 µC dan q2 = - 6 µC, berjarak 4 cm. Jika jaraknya dibuat menjadi 8 cm, maka perubahan energi potensialnya terhadap kedudukan awal adalah...
A. 1,3 J
B. 2,7 J
C. 5,4 J
D. 8,1 J
E. 10,5 J
Pembahasan
Ep = 2,7 J
Jawaban: B
Nomor 5
Dua partikel A dan B yang terpisah pada jarak 20 cm secara berurutan memiliki muatan 5 µC dan - 8 µC. Usaha yang diperlukan untuk memindahkan partikel B agar menjadi berjarak 80 cm terhadap partikel A adalah...
A. 6,75 J
B. 4,5 J
C. 2,25 J
D. 1,35 J
E. 0,65 J
Pembahasan
Ep = 1,35 J
Jawaban: D
Nomor 6
Jarak terdekat partikel alpha berenergi 10 MeV dari inti emas (nomor atom 78) jika partikel lain menumbuk inti tersebut secara berhadapan adalah...
A. 0,2 x 10-14 m
B. 2,2 x 10-14 m
C. 0,2 x 10-12 m
D. 2,2 x 10-12 m
E. 0,2 x 10-10 m
Pembahasan
Gunakan hukum kekekalan energi mekanik
EM1 = EM2
EK = EP
10 MeV =
r2 = 2,2 x 10-14 m
Jawaban: B
Jumat, 25 Desember 2015
Gaya listrik dan medan listrik SBMPTN, pembahasan contoh soal
Nomor 1
Tiga buah muatan listrik berada pada posisi dititik sudut segitiga ABC, panjang sisi AB = BC = 20 cm dan besar muatan sama (q = 2 µC) seperti gambar dibawah (k = 9 . 109 N/m2 C2).
Besar gaya listrik yang bekerja pada muatan B adalah...
A. 0,9 √3 N
B. 0,9 √2 N
C. 0,9 N
D. 0,81 N
E. 0,4 N
Pembahasan:
Diketahui
qA = qB = qC = 2 µC = 2 . 10-6 C
rAB = rBC = 20 cm = 0,2 m
Ditanya: F
Jawab:
Nomor 2
Perhatikan gambar dua buah muatan titik berikut.
Dimanakah letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol?
A. 1 cm dikanan q1
B. 1 cm dikanan q2
C. ½ cm dikanan q2
D. ½ cm di kiri q2
E. ½ cm dikanan q1
Pembahasan:
Untuk menentukan letak titik P dengan kuat medan listrik nol maka letak titik itu memiliki arah medan listrik yang berlawanan yaitu di kanan q2.
Nomor 3
Tiga muatan QA = QB = 4 µC dan QC = 5 µC membentuk bidang segitiga seperti gambar.
Resultan gaya listrik di muatan C adalah...(1 µ = 10-6)
A. 20 √2 N
B. 14 √2 N
C. 10 √2 N
D. 9 √2 N
E. 9 N
Pembahasan:
Diketahui:
QA = QB = 4 µC = 4 . 10-6 C
QC = 5 . 10-6 C
Ditanya: F
Jawab:
Terlebih dahulu gambarkan gaya-gaya listrik pada muatan QC.
Tiga buah muatan listrik berada pada posisi dititik sudut segitiga ABC, panjang sisi AB = BC = 20 cm dan besar muatan sama (q = 2 µC) seperti gambar dibawah (k = 9 . 109 N/m2 C2).
Besar gaya listrik yang bekerja pada muatan B adalah...A. 0,9 √3 N
B. 0,9 √2 N
C. 0,9 N
D. 0,81 N
E. 0,4 N
Pembahasan:
Diketahui
qA = qB = qC = 2 µC = 2 . 10-6 C
rAB = rBC = 20 cm = 0,2 m
Ditanya: F
Jawab:
Nomor 2
Perhatikan gambar dua buah muatan titik berikut.
Dimanakah letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol?
A. 1 cm dikanan q1
B. 1 cm dikanan q2
C. ½ cm dikanan q2
D. ½ cm di kiri q2
E. ½ cm dikanan q1
Pembahasan:
Untuk menentukan letak titik P dengan kuat medan listrik nol maka letak titik itu memiliki arah medan listrik yang berlawanan yaitu di kanan q2.
Nomor 3
Tiga muatan QA = QB = 4 µC dan QC = 5 µC membentuk bidang segitiga seperti gambar.
Resultan gaya listrik di muatan C adalah...(1 µ = 10-6)
A. 20 √2 N
B. 14 √2 N
C. 10 √2 N
D. 9 √2 N
E. 9 N
Pembahasan:
Diketahui:
QA = QB = 4 µC = 4 . 10-6 C
QC = 5 . 10-6 C
Ditanya: F
Jawab:
Terlebih dahulu gambarkan gaya-gaya listrik pada muatan QC.
Nomor 4
Perhatikan gambar dua buah muatan titik berikut.
Dimana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol?
A. 2 cm dikanan q2
B. 2 cm di kiri q1
C. 8 cm di kanan q2
D. 8 cm di kiri q1
E. Ditengah-tengah q1 dan q2
Pembahasan:
Letak titik P yang tidak mungkin kuat medan listriknya nol adalah diantara kedua muatan karena arah medan listriknya sama. Jadi letak yang mungkin medan listriknya nol adalah disebelah kiri q1 atau sebelah kanan q2.
Perhatikan gambar dua buah muatan titik berikut.
Dimana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol?
A. 2 cm dikanan q2
B. 2 cm di kiri q1
C. 8 cm di kanan q2
D. 8 cm di kiri q1
E. Ditengah-tengah q1 dan q2
Pembahasan:
Letak titik P yang tidak mungkin kuat medan listriknya nol adalah diantara kedua muatan karena arah medan listriknya sama. Jadi letak yang mungkin medan listriknya nol adalah disebelah kiri q1 atau sebelah kanan q2.
Nomor 5
Dua bola konduktor A dan B terpisah pada jarak cukup jauh. Pada awalnya bola A dimuati sebesar -3 x 10-6 C sedangkan bola B sebesar 3 x 10-6 C. Pada keadaan tersebut ada gaya sebesar 18 N antara kedua bola konduktor. Keduanya kemudian ditarik dan dihubungkan oleh seutas kawat penghantar sedemikian rupa sehingga jarak antara keduanya menjadi setengah jarak semula. Besar gaya antara kedua bola konduktor apabila kawat kemudian dilepas adalah...
A. 0 N
B. 3 N
C. 6 N
D. 10 N
E. 12 N
Pembahasan
Mula-mula kedua bola terpisah cukup jauh dan bermuatan. Pada keadaan akhir kedua bola dihubungkan dengan kawat maka:
Qtot = QA + QB = -3 x 10-6 + 3 x 10-6 = 0
Ini artinya kedua bola tak bermuatan sehingga gaya kedua bola nol.
Jawaban: A
Nomor 6
Bola yang bermuatan 1 gram dan bermuatan 10-6 C dilepaskan pada ketinggian 20 m di atas permukaan bumi dalam medan listrik seragam E = 3 x 104 N/C yang berarah ke atas. Anggap percepatan gravitasi 10 m/s2. Setelah bergerak sejauh 10 meter dari keadaan diam, bola tersebut akan bergerak dengan kecepatan...
A. 10 m/s ke bawah
B. 20 m/s ke bawah
C. 10 m/s ke atas
D. 20 m/s ke atas
E. 30 m/s ke atas
Pembahasan
W = m . g = (1 x 10-3) 10 = 10-2 N
F = q E = 10-6 (3 x 104) = 3 x 10-2 N
F > W berarti arah gerak bola ke atas
F = m . a
F - W = m . a
3 x 10-2 - 10-2 = 10-3 . a
a = 20 m/s2
Menghitung kecepatan
v2 = v02 + 2 . a. s = 0 + 2 (20) 10 = 400
v = 20 m/s ke atas
Jawaban D
Nomor 7
Besarnya muatan debu yang massanya A gram, jika debu tersebut terkatung-katung tepat ditengah-tengah kondensator yang vakum dengan beda potensial V volt antara plat-platnya berjarak d cm antara plat-plat tersebut adalah...
A. dg / VA
B. VAg / d
C. Adg / V
D. Vg / dA
E. Vdag
Pembahasan
F = W
qE = m . g
V / d = A . g
q = (Adg) / V
Jawaban: D
Nomor 8
Dua pelat logam besar dengan luas 1 m2 saling berhadapan satu sama lain. Jarak antara keduanya 5 cm dan keduanya membawa muatan yang sama tetapi berlainan pada permukaannya. Jika medan listrik antara kedua pelat 55 N/C, muatan pada pelat adalah...
A. 4,9 x 10-20 C
B. 4,9 x 10-16 C
C. 4,9 x 10-12 C
D. 4,9 x 10-10 C
E. 4,9 x 10-8 C
Pembahasan
Gunakan hukum Gauss
E . A = Q / ε0
Q = E . A . ε0
Q = 55 . 1 . (8,85 . 10-12)
Q = 4,9 x 10-10 C
Impuls dan momentum SBMPTN, contoh soal dan pembahasan
Nomor 1
Bola bermassa 20 gram dilempar dengan kecepatan v1 = 4 m/s ke kiri. Setelah membentur tembok bola memantul dengan kecepatan v2 = 2 m/s ke kanan. Besar impuls yang dihasilkan adalah...
A. 0,24 Ns
B. 0,12 Ns
C. 0,08 Ns
D. 0,06 Ns
E. 0,04 Ns
Pembahasan:
Diketahui:
m = 20 g = 0,02 kg
v1 = – 4 m/s (ke kiri)
v2 = 2 m/s
Ditanya: I = ...
Jawab:
I = mv2 – mv1
I = 0,02 kg . 2 m/s – 0,02 kg (– 4 m/s)
I = 0,04 Ns + 0,08 Ns = 0,12 Ns
Jawaban: B
Nomor 2
Sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian X seperti pada gambar berikut.
A. 60 cm
B. 70 cm
C. 100 cm
D. 125 cm
E. 150 cm
Nomor 3
Bola bermassa 200 gram yang dilepaskan memantul pada lantai seperti terlihat pada gambar.
Jika tinggi pantulan ke dua ¼ h, maka tinggi pantulan pertama adalah...
A. 7 m
B. 6 m
C. 5 m
D. 4 m
E. 2 m
Pembahasan:
Untuk mengetahui nilai pantulan pertama h1, gunakan persamaan koefisien restitusi:
Nomor 4
Perhatikan gambar berikut!
Mula-mula bola dilepaskan dari posisi 1 dan setelah menyentuh lantai bola memantul. Jika g = 10 m/s2, maka tinggi h adalah...
A. 74 cm
B. 70 cm
C. 66 cm
D. 64 cm
E. 60 cm
Pembahasan:
Untuk mengetahui nilai pantulan pertama h1, gunakan persamaan koefisien restitusi:
Nomor 4
Dua benda saling bertumbukan lenting sempurna. Pada kejadian itu:
A. 1 dan 3
B. 1, 2, dan 3
C. 2 dan 4
D. 4 saja
E. 1, 2, 3, dan 4
Pembahasan
Pernyataan 1 benar karena pada tumbukan lenting sempurna, momentum dan energi kinetik tetap.
Pernyataan 2 benar karena pada tumbukan lenting sempurna tidak ada energi yang keluar.
Pernyataan 3 benar karena jika kedua benda terpisah berarti tumbukan tidak lenting sama sekali.
Pernyataan 4 benar karena ketika benda bertumbukan maka akan muncul gaya aksi-reaksi.
Jawaban: E
Nomor 5
Sebuah benda bemassa 2 kg yang sedang bergerak dengan laju tetap tiba-tiba menunbuk karung pasir sehingga gaya F sebagai fungsi waktu seperti terlihat pada grafik dibawah. Perubahan laju selama 4 detik pertama adalah...
A. 11,6 m/s
B. 10,6 m/s
C. 9,6 m/s
D. 8,6 m/s
E. 7,6 m/s
Pembahasan
Persamaan F pada grafik tersebut adalah 4 - (4/40) t = 4 - 0,1 t
Pada t = 4 sekon, F = 4 - 0,1 (4) = 3,6 N.
Pada grafik F-t, impuls adalah luas dibawah grafik (bangun trapesium (garis warna merah)):
I = (4 + 3,6 ) . 1/2 . 4 = 15,2 Ns
I = m (v2- v1) = m Δ
15,2 = 2 Δv
Δv = 7,6 m/s
Jawaban: E
Nomor 6
Grafik berikut menyatakan gaya yang bekerja pada benda bermassa 2 kg.pada selang waktu 4 sekon. Jika benda mula-mula diam, maka besarnya energi kinetik setelah 4 sekon adalah...
A. 50 J
B. 100 J
C. 200 J
D. 300 J
E. 400J
Pembahasan
Impuls adalah luas daerah dibawah grafik.
I = 1/2 . alas . tinggi = 1/2 . 4 . 10 = 20 Ns
I = mv2 - mv1
20 = mv2 - 0
mv2 = 20 Ns
EK = 1/2 (mv2)2 / m = 1/2 (20)2 / 2 = 100 J
Jawaban: B
Nomor 7
Sebuah bola bermassa 0,3 kg bergerak dengan kecepatan 2 m/s menunbuk sebuah bola lain yang bermassa 0,2 kg mula-mula diam. Jika setelah tumbukan pertama diam maka kecepatan bola kedua adalah...
A. 6 m/s
B. 5 m/s
C. 4 m/s
D. 3 m/s
E. 2 m/s
Pembahasan
Hukum kekekalan momentum
m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'
0,3 (2) + 0,2 (0) = 0,3 (0) + 0,2 v2'
v2' = 3 m/s
Jawaban: D
Bola bermassa 20 gram dilempar dengan kecepatan v1 = 4 m/s ke kiri. Setelah membentur tembok bola memantul dengan kecepatan v2 = 2 m/s ke kanan. Besar impuls yang dihasilkan adalah...
A. 0,24 Ns
B. 0,12 Ns
C. 0,08 Ns
D. 0,06 Ns
E. 0,04 Ns
Pembahasan:
Diketahui:
m = 20 g = 0,02 kg
v1 = – 4 m/s (ke kiri)
v2 = 2 m/s
Ditanya: I = ...
Jawab:
I = mv2 – mv1
I = 0,02 kg . 2 m/s – 0,02 kg (– 4 m/s)
I = 0,04 Ns + 0,08 Ns = 0,12 Ns
Jawaban: B
Nomor 2
Sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian X seperti pada gambar berikut.
A. 60 cm
B. 70 cm
C. 100 cm
D. 125 cm
E. 150 cm
Nomor 3
Bola bermassa 200 gram yang dilepaskan memantul pada lantai seperti terlihat pada gambar.
Jika tinggi pantulan ke dua ¼ h, maka tinggi pantulan pertama adalah...
A. 7 m
B. 6 m
C. 5 m
D. 4 m
E. 2 m
Pembahasan:
Untuk mengetahui nilai pantulan pertama h1, gunakan persamaan koefisien restitusi:
Nomor 4
Perhatikan gambar berikut!
Mula-mula bola dilepaskan dari posisi 1 dan setelah menyentuh lantai bola memantul. Jika g = 10 m/s2, maka tinggi h adalah...
A. 74 cm
B. 70 cm
C. 66 cm
D. 64 cm
E. 60 cm
Pembahasan:
Untuk mengetahui nilai pantulan pertama h1, gunakan persamaan koefisien restitusi:
Nomor 4
Dua benda saling bertumbukan lenting sempurna. Pada kejadian itu:
- Energi kinetik total tetap.
- Tidak timbul panas maupun suara.
- Setelah tumbukan kedua benda terpisah.
- Terjadi peristiwa aksi reaksi
A. 1 dan 3
B. 1, 2, dan 3
C. 2 dan 4
D. 4 saja
E. 1, 2, 3, dan 4
Pembahasan
Pernyataan 1 benar karena pada tumbukan lenting sempurna, momentum dan energi kinetik tetap.
Pernyataan 2 benar karena pada tumbukan lenting sempurna tidak ada energi yang keluar.
Pernyataan 3 benar karena jika kedua benda terpisah berarti tumbukan tidak lenting sama sekali.
Pernyataan 4 benar karena ketika benda bertumbukan maka akan muncul gaya aksi-reaksi.
Jawaban: E
Nomor 5
Sebuah benda bemassa 2 kg yang sedang bergerak dengan laju tetap tiba-tiba menunbuk karung pasir sehingga gaya F sebagai fungsi waktu seperti terlihat pada grafik dibawah. Perubahan laju selama 4 detik pertama adalah...
A. 11,6 m/s
B. 10,6 m/s
C. 9,6 m/s
D. 8,6 m/s
E. 7,6 m/s
Pembahasan
Persamaan F pada grafik tersebut adalah 4 - (4/40) t = 4 - 0,1 t
Pada t = 4 sekon, F = 4 - 0,1 (4) = 3,6 N.
Pada grafik F-t, impuls adalah luas dibawah grafik (bangun trapesium (garis warna merah)):
I = (4 + 3,6 ) . 1/2 . 4 = 15,2 Ns
I = m (v2- v1) = m Δ
15,2 = 2 Δv
Δv = 7,6 m/s
Jawaban: E
Nomor 6
Grafik berikut menyatakan gaya yang bekerja pada benda bermassa 2 kg.pada selang waktu 4 sekon. Jika benda mula-mula diam, maka besarnya energi kinetik setelah 4 sekon adalah...
A. 50 J
B. 100 J
C. 200 J
D. 300 J
E. 400J
Pembahasan
Impuls adalah luas daerah dibawah grafik.
I = 1/2 . alas . tinggi = 1/2 . 4 . 10 = 20 Ns
I = mv2 - mv1
20 = mv2 - 0
mv2 = 20 Ns
EK = 1/2 (mv2)2 / m = 1/2 (20)2 / 2 = 100 J
Jawaban: B
Nomor 7
Sebuah bola bermassa 0,3 kg bergerak dengan kecepatan 2 m/s menunbuk sebuah bola lain yang bermassa 0,2 kg mula-mula diam. Jika setelah tumbukan pertama diam maka kecepatan bola kedua adalah...
A. 6 m/s
B. 5 m/s
C. 4 m/s
D. 3 m/s
E. 2 m/s
Pembahasan
Hukum kekekalan momentum
m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'
0,3 (2) + 0,2 (0) = 0,3 (0) + 0,2 v2'
v2' = 3 m/s
Jawaban: D
Kamis, 24 Desember 2015
Usaha dan energi SBMPTN, contoh soal dan pembahasan
Nomor 1
Sebuah bola bermassa 1 kg dilepas dan meluncur dari posisi A ke C melalui lintasan lengkung yang licin seperti gambar dibawah.
Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, maka energi kinetik bola saat berada di titik C adalah...
A. 25,0 joule
B. 22,5 joule
C. 20,0 joule
D. 12,5 joule
E. 7,5 joule
Pembahasan:
Diketahui:
m = 1 kg
h1 = 2 m
v1 = 0
h2 = 1,25 m
Ditanya: Ek2 = ...
Jawab: gunakan hukum kekekalan energi mekanik
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
mgh1 + ½ mv12 = mgh2 + Ek2
1 . 10 . 2 + ½ . 1 . 02 = 1 . 10 . 1,25 + Ek2
20 = 12,5 + Ek2
Ek2 = 20 – 12,5 = 7,5 joule
Jawaban: E
Nomor 2
Sebuah balok bermassa 2 kg meluncur dari puncak bidang miring yang licin seperti gambar.
Besar energi kinetik balok saat sampai pada dasar bidang miring adalah... (g = 10 m/s2)
A. 10 joule
B. 20 joule
C. 40 joule
D. 60 joule
E. 80 joule
Pembahasan:
Diketahui:
m = 2 kg
h1 = 3 m
h2 = 0 (didasar bidang)
v1 = 0
Ditanya: Ek2 = ...
Jawab:
EP1 + EK1 = EP2 + EK2
mgh1 + ½ mv12 = mgh2 + EK2
2 . 10 . 3 + ½ . 2 . 02 = 2 . 10 . 0 + EK2
60 + 0 = 0 + EK2
EK2 = 60 joule
Jawaban: D
Nomor 3
Bola A massanya 2 kg dilepaskan dan menempuh lintasan licin seperti pada gambar.
Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, energi kinetik bola di B adalah...
A. 4 joule
B. 8 joule
C. 10 joule
D. 12 joule
E. 24 joule
Pembahasan:
Diketahui:
m = 2 kg
h1 = 120 cm + 120 cm = 240 cm = 2,4 m
h2 = 120 cm = 1,2 m
v1 = 0
g = 10 m/s2
Ditanya: EK2 = ...
EP1 + EK1 = EP2 + EK2
mgh1 + ½ mv12 = mgh2 + EK2
2 . 10 . 2,4 + ½ . 2 . 02 = 2 . 10 . 1,2 + EK2
48 + 0 = 24 + EK2
EK2 = 48 – 24 = 24 joule
Jawaban: E
Nomor 4
Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 40 m/s dan sudut elevasi 37o (tan 37o = 3/4). Jika massa peluru 0,01 kg, maka usaha oleh gaya gravitasi pada peluru sejak ditembakkan sampai jatuh ketanah kembali sebesar (g = 9,8 m/s2) ...
A. 100 joule
B. 40 Joule
C. 20 Joule
D. 10 Joule
E. 0 Joule
Pembahasan
W = F S cos θ = F S cos 90o (karena F kebawah dan S mendatar jadi tegak lurus)
W = 0
Jawaban: E
Nomor 5
Sebuah pesawat terbang bergerak dengan energi kinetik T. Jika kemudian kecepatannya menjadi dua kali semula, maka energi kinetiknya menjadi...
A. 1/2 T
B. T
C. 2T
D. 4T
E. 16 T
Pembahasan
EK1 = 1/2 mv12
EK2 = 1/2 mv22 = 1/2 m (2v1)2
EK2 = 4 (1/2 mv12) = 4T
Jawaban: D
Nomor 6
Seorang anak bermain ayunan dari ketinggian 0,5 m hingga 2,5 m dari permukaan tanah. Laju maksimum anak itu sama dengan ...
A 2 m/s
B. 2√5 m/s
C. √10 m/s
D. 2√10 m/s
E. 5 √2 m/s
Pembahasan
Gunakan hukum kekekalan energi mekanik
EP1 + EK1 = EP2 + EK2
mgh1 + 1/2 m v12 = mgh2 + 0
v22 = 2g (h2 - h1)
v22 = 2 . 10 (2,5 - 0,5) = 40
v2 = 2√10 m/s
Jawaban: D
Nomor 7
Sebuah batu besar berada pada jarak 25 m di depan sebuah kendaraan bermassa 500 kg yang sedang bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Agar tepat berhenti sebelum mengenai batu, maka kendaraan tersebut harus direm dengan gaya sebesar..
A. 250 N
B. 500 N
C. 1000 N
D. 2000 N
E. 4000 N
Pembahasan
EK1 + Wges = EK2
1/2 mv12 - F S = 0
1/2 (500) (10)2 = F . 25
F = 1000 N
Jawaban: C
Nomor 8
Sebuah bola sepak yang massanya 0,5 kg bergerak dengan laju 2 m/s. Pemain sepakbola menendang searah gerakan bola dengan gaya 50 N. Menempuh jarak berapakah sentuhan kaki pemain agar kelajuan bola menjadi 4 m/s?
A. 0,02 m
B. 0,03 m
C. 0,04 m
D. 0,06 m
E. 0,05 m
Pembahasan
EK1 + W = EK2
1/2 mv12 + F . S = 1/2 mv22
1/2 (0,5) (2)2 + 50 . S = 1/2 (0,5) (4)2
S = 0,06 m
Nomor 9
Sebuah benda meluncur pada permukaan datar dengan percepatan v = 4 m/s dan kemudian benda naik pada bidang miring dengan kemiringan 30. Bila tidak ada gesekan antara benda dan bidang luncur, maka panjang lintasan benda pada bidang miring adalah...
A. 40 cm
B. 60 cm
C. 80 cm
D. 120 cm
E. 160 cm
Pembahasan
EK = EP
1/2 mv12 = mgh
1/2 (4)2 = 10 . h
h = 0,8 m = 80 cm
Sin 30o = h / S
S = h / sin 30o = 80 / (1/2) = 160 cm
Jawaban: E
Nomor 10
Konstanta pegas dari suatu pistol mainan anak-anak adalah 100 N/m. Sebelum ditembakkan dengan arah vertikal ke atas, peluru 10 gram mampu menekan pegas 20 cm. Ketinggian maksimum yang dicapai peluru setelah ditembakkan adalah..,
A. 10 m
B. 20 m
C. 40 m
D. 60 m
E. 80 m
Pembahasan
EPpegas = EPgravitasi
1/2 kx2 = mgh
1/2 (100) (0,2)2 = (0,01) 10 . h
h = 20 m
Jawaban: B
Sebuah bola bermassa 1 kg dilepas dan meluncur dari posisi A ke C melalui lintasan lengkung yang licin seperti gambar dibawah.
Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, maka energi kinetik bola saat berada di titik C adalah...
A. 25,0 joule
B. 22,5 joule
C. 20,0 joule
D. 12,5 joule
E. 7,5 joule
Pembahasan:
Diketahui:
m = 1 kg
h1 = 2 m
v1 = 0
h2 = 1,25 m
Ditanya: Ek2 = ...
Jawab: gunakan hukum kekekalan energi mekanik
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
mgh1 + ½ mv12 = mgh2 + Ek2
1 . 10 . 2 + ½ . 1 . 02 = 1 . 10 . 1,25 + Ek2
20 = 12,5 + Ek2
Ek2 = 20 – 12,5 = 7,5 joule
Jawaban: E
Nomor 2
Sebuah balok bermassa 2 kg meluncur dari puncak bidang miring yang licin seperti gambar.
Besar energi kinetik balok saat sampai pada dasar bidang miring adalah... (g = 10 m/s2)
A. 10 joule
B. 20 joule
C. 40 joule
D. 60 joule
E. 80 joule
Pembahasan:
Diketahui:
m = 2 kg
h1 = 3 m
h2 = 0 (didasar bidang)
v1 = 0
Ditanya: Ek2 = ...
Jawab:
EP1 + EK1 = EP2 + EK2
mgh1 + ½ mv12 = mgh2 + EK2
2 . 10 . 3 + ½ . 2 . 02 = 2 . 10 . 0 + EK2
60 + 0 = 0 + EK2
EK2 = 60 joule
Jawaban: D
Nomor 3
Bola A massanya 2 kg dilepaskan dan menempuh lintasan licin seperti pada gambar.
Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, energi kinetik bola di B adalah...
A. 4 joule
B. 8 joule
C. 10 joule
D. 12 joule
E. 24 joule
Pembahasan:
Diketahui:
m = 2 kg
h1 = 120 cm + 120 cm = 240 cm = 2,4 m
h2 = 120 cm = 1,2 m
v1 = 0
g = 10 m/s2
Ditanya: EK2 = ...
EP1 + EK1 = EP2 + EK2
mgh1 + ½ mv12 = mgh2 + EK2
2 . 10 . 2,4 + ½ . 2 . 02 = 2 . 10 . 1,2 + EK2
48 + 0 = 24 + EK2
EK2 = 48 – 24 = 24 joule
Jawaban: E
Nomor 4
Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 40 m/s dan sudut elevasi 37o (tan 37o = 3/4). Jika massa peluru 0,01 kg, maka usaha oleh gaya gravitasi pada peluru sejak ditembakkan sampai jatuh ketanah kembali sebesar (g = 9,8 m/s2) ...
A. 100 joule
B. 40 Joule
C. 20 Joule
D. 10 Joule
E. 0 Joule
Pembahasan
W = F S cos θ = F S cos 90o (karena F kebawah dan S mendatar jadi tegak lurus)
W = 0
Jawaban: E
Nomor 5
Sebuah pesawat terbang bergerak dengan energi kinetik T. Jika kemudian kecepatannya menjadi dua kali semula, maka energi kinetiknya menjadi...
A. 1/2 T
B. T
C. 2T
D. 4T
E. 16 T
Pembahasan
EK1 = 1/2 mv12
EK2 = 1/2 mv22 = 1/2 m (2v1)2
EK2 = 4 (1/2 mv12) = 4T
Jawaban: D
Nomor 6
Seorang anak bermain ayunan dari ketinggian 0,5 m hingga 2,5 m dari permukaan tanah. Laju maksimum anak itu sama dengan ...
A 2 m/s
B. 2√5 m/s
C. √10 m/s
D. 2√10 m/s
E. 5 √2 m/s
Pembahasan
Gunakan hukum kekekalan energi mekanik
EP1 + EK1 = EP2 + EK2
mgh1 + 1/2 m v12 = mgh2 + 0
v22 = 2g (h2 - h1)
v22 = 2 . 10 (2,5 - 0,5) = 40
v2 = 2√10 m/s
Jawaban: D
Nomor 7
Sebuah batu besar berada pada jarak 25 m di depan sebuah kendaraan bermassa 500 kg yang sedang bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Agar tepat berhenti sebelum mengenai batu, maka kendaraan tersebut harus direm dengan gaya sebesar..
A. 250 N
B. 500 N
C. 1000 N
D. 2000 N
E. 4000 N
Pembahasan
EK1 + Wges = EK2
1/2 mv12 - F S = 0
1/2 (500) (10)2 = F . 25
F = 1000 N
Jawaban: C
Nomor 8
Sebuah bola sepak yang massanya 0,5 kg bergerak dengan laju 2 m/s. Pemain sepakbola menendang searah gerakan bola dengan gaya 50 N. Menempuh jarak berapakah sentuhan kaki pemain agar kelajuan bola menjadi 4 m/s?
A. 0,02 m
B. 0,03 m
C. 0,04 m
D. 0,06 m
E. 0,05 m
Pembahasan
EK1 + W = EK2
1/2 mv12 + F . S = 1/2 mv22
1/2 (0,5) (2)2 + 50 . S = 1/2 (0,5) (4)2
S = 0,06 m
Nomor 9
Sebuah benda meluncur pada permukaan datar dengan percepatan v = 4 m/s dan kemudian benda naik pada bidang miring dengan kemiringan 30. Bila tidak ada gesekan antara benda dan bidang luncur, maka panjang lintasan benda pada bidang miring adalah...
A. 40 cm
B. 60 cm
C. 80 cm
D. 120 cm
E. 160 cm
Pembahasan
EK = EP
1/2 mv12 = mgh
1/2 (4)2 = 10 . h
h = 0,8 m = 80 cm
Sin 30o = h / S
S = h / sin 30o = 80 / (1/2) = 160 cm
Jawaban: E
Nomor 10
Konstanta pegas dari suatu pistol mainan anak-anak adalah 100 N/m. Sebelum ditembakkan dengan arah vertikal ke atas, peluru 10 gram mampu menekan pegas 20 cm. Ketinggian maksimum yang dicapai peluru setelah ditembakkan adalah..,
A. 10 m
B. 20 m
C. 40 m
D. 60 m
E. 80 m
Pembahasan
EPpegas = EPgravitasi
1/2 kx2 = mgh
1/2 (100) (0,2)2 = (0,01) 10 . h
h = 20 m
Jawaban: B
Pemantulan dan pembiasan SBMPTN, contoh soal dan pembahasan
Nomor 1
Dua buah cermin datar X dan Y disusun berhadapan membentuk sudut 135. Seberkas cahaya laser datang pada cermin X degnan sudut 30o terhadap permukaan cermin, maka besar sudut yang dibentuk oleh berkas cahaya datang pada cermin X dan berkas cahaya pantul oleh cermin Y adalah...
Pembahasan
Berdasarkan gambar (segitiga yang ada θ) maka:
Nomor 2
Sebuah benda terletak didepan cermin cekung dengan fokus 30 cm. Untuk mendapatkan bayangan yang diperbesar 2 kali, maka cermin harus diletakkan dari benda sejauh ...
A. 5 cm
B. 15 cm
C. 20 cm
D. 30 cm
E. 40 cm
Pembahasan
Perbesaran 2 kali berarti bisa nyata bisa maya. Bila nyata maka:
M = s' /s = 2 atau s' = 2s
s = 45 cm (tidak ada jawaban)
Bila maya maka
M = s' / s = -2 atau s' = - 2s
s = 15 cm
Jawaban B
Nomor 3
Suatu nyala lilin digeser mendekati suatu cermin sehingga bayangan dapat ditangkap layar pada gambar.
Suatu nyala lilin digeser mendekati suatu cermin sehingga bayangan dapat ditangkap layar:
Nomor 4
Keping kaca tipis yang dapat memantulkan sebagian cahaya, terletak pada jarak 6 cm didepan cermin cembung. Sumber cahaya titik S diletakkan pada jarak a cm dimuka keping kaca sehingga bayangannya dalam keping kaca berimpit dengan bayangannya dalam cermin cembung. Jika jarak fokus cermin cembung 24 cm maka a sama dengan
A. 18 cm
B. 12 cm
C. 9 cm
D. 6 cm
E. 4 cm
Pembahasan
s = a + 6
s' = - (a - 6) (negatif karena cermin cembung)
f = - 24 cm
a2 - 36 = (-24) (-12)
a2 = 288 + 36 = 324
a = 18 cm
Jawaban: A
Nomor 5
Seberkas cahaya datang dari dalam air (nair = 4/3) ke permukaan (batas air dan udara) dengan sudut datang 53o (sin 53o = 0,8 dan cos 53o = 0,6), maka berkas cahaya itu:
Terlebih dahulu hitung sudut kritis
sin ik = 3/4 = 0,75
sin i = sin 53 = 0,8
0,8 > 0,75 maka i > ik
Karena sudut datang i > ik maka seluruh sinar dipantulkan
Jawaban: 4 saja
Nomor 6
Suatu cahaya monokromatis diudara mempunyai frekuensi 8 x 1014 Hz. Jika cahaya dilewatkan pada suatu medium dengan indeks bias 1,5 maka:
Pembahasan
Menyusul
Nomor 7
Cahaya matahari yang melewati atmosfer bumi tidak mengalami pembiasan.
SEBAB
Indeks bias seluruh lapisan atmosfer bumi sama.
Pembahasan
Pernyataan salah karena ketika memasuki atsmosfer, cahaya memasuki medium yang lebih rapat sehingga dibiaskan
Alasan salah karena makin mendekati bumi lapisan atsmosfer makin tebal.
Nomor 8
Diatas suatu lapisan kaca terdapat lapisan air (n = 1,33). Seberkas cahaya menembus pada batas permukaan kaca air tersebut ternyata mulai mengalami pemantulan internal total pada sudut datang 53o. Indeks bias kaca yang dipakai adalah...
A. 1,43
B. 1,55
C. 1,66
D. 1,8
E. 1,82
Pembahasan
Cahaya mengalami pemantulan internal total berarti sudut datangnya = sudut kritis. Sudut kritis berarti sinar dari rapat ke renggang dan r = 90o.
nkaca = 1,66
Jawaban: C
Nomor 9
Seberkas sinar datang dari suatu medium ke udara, jika sudut datang lebih besar dari 45o, sinar akan terpantul sempurna. Indeks bias medium tersebut adalah...
A. 3/2
B. √2
C/ √3
D. 1
E. 2√2
Pembahasan
Sinar akan terpantul sempurna berarti sudut datangnya sudut kritis.
Jawaban: B
Nomor 10
Pada peristiwa dispersi cahaya putih saat melewati kaca flinta, sinar ungu lebih dibelokkan dibanding sinar merah
SEBAB
Indeks bias warna ungu pada kaca flinta lebih kecil dibanding indeks bias warna merahnya.
Pembahasan
Pada peristiwa dispersi cahaya, sudut deviasinya D = (n - 1) β
Karena nungu > nmerah maka Dungu > Dmerah
Jadi pernyataan benar dan alasan salah.
Nomor 11
Jika sudut datang pada antarmuka 2 media lebih besar dari sudut kritis maka tidak ada sinar yang diteruskan.
SEBAB
Sebagian energi dari sinar datang menjadi energi sinar pantul pada peristiwa pemantulan sempurna.
Pembahasan
Pernyataan benar karena semua sinar dipantulkan
Alasan salah karena semua energi sinar datang yang menjadi energi sinar pantul
Nomor 12
Dua cermin datar dipasang berhadapan dengan membentuk sudut α satu sama lain, kemudian sudut diperkecil 20o dan ternyata jumlah bayangan bertambah 3. Nilai sudut α adalah...
A. 15o
B. 30o
C. 45o
D. 60o
E. 90o
Pembahasan
Misal pada keadaan membentuk sudut α1 = α, jumlah bayangan n1, maka jumlah bayangan ketika sudut diperkecil α2 = (α - 20) adalah n1 + 3, maka
Nilai sudut tidak mungkin negatif, jadi jawaban α = 60o
Jawaban: D
Dua buah cermin datar X dan Y disusun berhadapan membentuk sudut 135. Seberkas cahaya laser datang pada cermin X degnan sudut 30o terhadap permukaan cermin, maka besar sudut yang dibentuk oleh berkas cahaya datang pada cermin X dan berkas cahaya pantul oleh cermin Y adalah...
A. 45o
B. 60o
C. 70o
D. 75o
E. 90o
Pembahasan
Berdasarkan gambar (segitiga yang ada θ) maka:
30o+ 30o + 15o + 15o + θ = 180o
θ = 90o
Jawaban: ENomor 2
Sebuah benda terletak didepan cermin cekung dengan fokus 30 cm. Untuk mendapatkan bayangan yang diperbesar 2 kali, maka cermin harus diletakkan dari benda sejauh ...
A. 5 cm
B. 15 cm
C. 20 cm
D. 30 cm
E. 40 cm
Pembahasan
Perbesaran 2 kali berarti bisa nyata bisa maya. Bila nyata maka:
M = s' /s = 2 atau s' = 2s
s = 45 cm (tidak ada jawaban)
Bila maya maka
M = s' / s = -2 atau s' = - 2s
s = 15 cm
Jawaban B
Nomor 3
Suatu nyala lilin digeser mendekati suatu cermin sehingga bayangan dapat ditangkap layar pada gambar.
- Cermin tersebut adalah cermin cekung
- Jarak benda ke cermin lebih kecil dari jari-jari kelengkungan cermin
- Jarak bayangan lebih besar dari jari-jari kelengkungan cermin
- Jarak fokus cermin negatif
Suatu nyala lilin digeser mendekati suatu cermin sehingga bayangan dapat ditangkap layar:
- Cermin tersebut adalah cermin cekung adalah benar. Karena cermin cekung menghasilkan bayangan nyata maupun maya. Bayangan ditangkap layar berarti bayangan nyata.
- Benar. Karena bayangan nampak lebih besar dan nyata jika benda terletak diruang 2 (f < s < R)
- Benar. Karena bayangan nampak lebih besar maka letak bayangan pasti diruang 3.
- Salah. Karena fokus cermin cekung positif.
Nomor 4
Keping kaca tipis yang dapat memantulkan sebagian cahaya, terletak pada jarak 6 cm didepan cermin cembung. Sumber cahaya titik S diletakkan pada jarak a cm dimuka keping kaca sehingga bayangannya dalam keping kaca berimpit dengan bayangannya dalam cermin cembung. Jika jarak fokus cermin cembung 24 cm maka a sama dengan
A. 18 cm
B. 12 cm
C. 9 cm
D. 6 cm
E. 4 cm
Pembahasan
s = a + 6
s' = - (a - 6) (negatif karena cermin cembung)
f = - 24 cm
a2 - 36 = (-24) (-12)
a2 = 288 + 36 = 324
a = 18 cm
Jawaban: A
Nomor 5
Seberkas cahaya datang dari dalam air (nair = 4/3) ke permukaan (batas air dan udara) dengan sudut datang 53o (sin 53o = 0,8 dan cos 53o = 0,6), maka berkas cahaya itu:
- dibiaskan seluruhnya
- sebagian dibiaskan sebagian dipantulkan
- mengalami polarisasi linear pada sinar pantul
- seluruhnya dipantulkan
Terlebih dahulu hitung sudut kritis
sin ik = 3/4 = 0,75
sin i = sin 53 = 0,8
0,8 > 0,75 maka i > ik
Karena sudut datang i > ik maka seluruh sinar dipantulkan
Jawaban: 4 saja
Nomor 6
Suatu cahaya monokromatis diudara mempunyai frekuensi 8 x 1014 Hz. Jika cahaya dilewatkan pada suatu medium dengan indeks bias 1,5 maka:
- Cepat rambat cahaya dalam medium 2 x 108 m/s
- Panjang gelombang cahaya dalam medium 2,5 x 10-7 m
- Panjang gelombang diudara 3,75 x 10-7 m
- Frekuensi cahaya dalam medium 5,33 x 1014 Hz
Pembahasan
Menyusul
Nomor 7
Cahaya matahari yang melewati atmosfer bumi tidak mengalami pembiasan.
SEBAB
Indeks bias seluruh lapisan atmosfer bumi sama.
Pembahasan
Pernyataan salah karena ketika memasuki atsmosfer, cahaya memasuki medium yang lebih rapat sehingga dibiaskan
Alasan salah karena makin mendekati bumi lapisan atsmosfer makin tebal.
Nomor 8
Diatas suatu lapisan kaca terdapat lapisan air (n = 1,33). Seberkas cahaya menembus pada batas permukaan kaca air tersebut ternyata mulai mengalami pemantulan internal total pada sudut datang 53o. Indeks bias kaca yang dipakai adalah...
A. 1,43
B. 1,55
C. 1,66
D. 1,8
E. 1,82
Pembahasan
Cahaya mengalami pemantulan internal total berarti sudut datangnya = sudut kritis. Sudut kritis berarti sinar dari rapat ke renggang dan r = 90o.
nkaca = 1,66
Jawaban: C
Nomor 9
Seberkas sinar datang dari suatu medium ke udara, jika sudut datang lebih besar dari 45o, sinar akan terpantul sempurna. Indeks bias medium tersebut adalah...
A. 3/2
B. √2
C/ √3
D. 1
E. 2√2
Pembahasan
Sinar akan terpantul sempurna berarti sudut datangnya sudut kritis.
Jawaban: B
Nomor 10
Pada peristiwa dispersi cahaya putih saat melewati kaca flinta, sinar ungu lebih dibelokkan dibanding sinar merah
SEBAB
Indeks bias warna ungu pada kaca flinta lebih kecil dibanding indeks bias warna merahnya.
Pembahasan
Pada peristiwa dispersi cahaya, sudut deviasinya D = (n - 1) β
Karena nungu > nmerah maka Dungu > Dmerah
Jadi pernyataan benar dan alasan salah.
Nomor 11
Jika sudut datang pada antarmuka 2 media lebih besar dari sudut kritis maka tidak ada sinar yang diteruskan.
SEBAB
Sebagian energi dari sinar datang menjadi energi sinar pantul pada peristiwa pemantulan sempurna.
Pembahasan
Pernyataan benar karena semua sinar dipantulkan
Alasan salah karena semua energi sinar datang yang menjadi energi sinar pantul
Nomor 12
Dua cermin datar dipasang berhadapan dengan membentuk sudut α satu sama lain, kemudian sudut diperkecil 20o dan ternyata jumlah bayangan bertambah 3. Nilai sudut α adalah...
A. 15o
B. 30o
C. 45o
D. 60o
E. 90o
Pembahasan
Misal pada keadaan membentuk sudut α1 = α, jumlah bayangan n1, maka jumlah bayangan ketika sudut diperkecil α2 = (α - 20) adalah n1 + 3, maka
Nilai sudut tidak mungkin negatif, jadi jawaban α = 60o
Jawaban: D
Langganan:
Postingan (Atom)