Dibawah ini merupakan pembahasan soal fisika tentang gelombang stasioner. Bahasan ini adalah termasuk dalam bahasan gejalan gelombang. Jadi gelombang stasioner merupakan pelajaran kelas XII MIA atau IPA kalau pakai kurikulum 2006.
Pembahasan soal ini dimaksudkan untuk membantu para siswa yang sedikit kesulitan mempelajari fisika. Pembahasan ini dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk menghadapi ulangan harian, UTS, UAS, Ujian nasional, Ujian sekolah dan ujian lainnya. Oke langsung saja dapat disimak pembahasannya dibawah ini.
Nomor 1 Persamaan gelombang stasioner dirumuskan oleh y = 2 cos π (0,1 x) sin 10πt dengan x dan y dalam meter dan t dalam sekon. Cepat rambat gelombang tersebut adalah... A. 1.000 π m/s B. 1.000 m/s C. 500 π m/s D. 500 m/s E. 100 m/s
Pembahasan Diketahui: A = 1 m k = 0,1 π ω = 10 π Ditanya: v Jawab: Tentukan terlebih dahulu panjang gelombang dan frekuensi λ = 2π / k = 2π / 0,1 π = 20 m f = ω / 2π = 10π / 2π = 5 Hz Menghitung v v = λ . f = 20 m . 5 Hz = 100 m/s Jawaban: E
Nomor 2 Suatu gelombang stasioner dengan persamaan y = 0,1 sin 20πt cos 4πx dengan y dan x dalam meter dan t dalam sekon. Jarak titik simpul kelima dari ujung pantul adalah... A. 0,5 m B. 0,75 m C. 1,0 m D. 1,125 m E. 1,23 m
Pembahasan Diketahui: k = 4π ω = 20π Ditanya: S5 Jawab: Hitung terlebih dahulu panjang gelombang λ = 2π / k = 2π / 4π = 0,5 m Menghitung letak simpul gelombang stasioner ujung bebas. S5 = (2n - 1) 1/4 λ S5 = (2 . 5 - 1) 1/4 . 0,5 m = 1,125 m Jawaban: D
Nomor 3 (soal essay) Seutas tali panjangnya 3 m. Salah satu ujungnya diikat dan ujung lain digetarkan terus menerus sehingga membentuk gelombang stasioner. Pada tali terbentuk 3 gelombang penuh. Apabila diukur dari ujung terikat, tentukan jarak perut ketiga?
Archimedes hidup didaerah yang dikuasai oleh seorang raja yang bernama Hieron 2. Dia ingin mengetahui apakah mahkota yang dipakainya itu emas murni atau bukan, Dia memikirkan bagaimana cara mengetahuinya. Setelah lama memikirkan itu, dan dia tidak menemukan bagaimana caranya, lali dia memanggil Archimedes untuk memecahkan masalah ini.
Raja itu tahu bahwa Archimedes adalah seorang yang pandai. Setelah Archimedes menghadap, raja kemudian menceritakan masalahnya dan meminta Archimedes untuk memikirkan bagaimana pemecahan masalah tadi. Kemudian Archimedes pulang dan terus memikirkan masalah ini. Suatu ketika, sewaktu Archimedes sedang mandi, dan sedang berendam, maka Archimedes menemukan caranya. Saking gembiranya ia langsung lari menghadap raja tanpa mengenakan pakaian terlebih dahulu. Archimedes berlari dijalan-jalan kota menghadap raja tanpa berpakaian.
Lalu apa yang ditempuh oleh Archimedes untuk memecahkan masalah ini?. Untuk memecahkan masalah tersebut, Archimedes meminta kepada raja untuk menyediakan emas murni. Lalu emas tersebut ia timbang, pertama diudara dan yang kedua didalam air. Lalu dia menghitung berat jenis emas tersebut dengan cara:
Berat jenis = Berat diudara / Berat yang hilang ketika ditimbang didalam air
Dengan cara yang sama, Archimedes menentukan berapakah berat jenis mahkota yang dipakai raja. Jika berat jenis emas murni sama dengan berat jenis mahkota maka dipastikan mahkota raja terbuat dari emas murni, seandainya tidak berarti sebaliknya. Demikian yang dilakukan Archimedes untuk memecahkan masalah ini.
Pada dasarnya, ketika benda ditimbang diudara dan didalam air maka hasilnya adalah berbeda. Berat diudara akan lebih besar daripada berat didalam air. Karena jika benda dimasukkan kedalam air maka benda akan dikenai gaya yang arahnya keatas atau berlawanan dengan arah gaya berar. Gaya ini dinamakan dengan gaya keatas atau gaya apung.
Pada gambar diatas Fa menyatakan gaya keatas dan w menyatakan gaya berat. Besar gaya ke atas dijelaskan oleh hukum Archimedes yang berbunyi: "sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya kedalam zat cair maka akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut". Jadi, jika dibuat persamaan:
Fa = w = m . g
m menyatakan massa zat cair yang dipindahkan dan g menyatakan percepatan gravitasi. Dari persamaan massa jenis ρ = m / V atau m = ρ . V maka persamaan gaya ke atas menjadi:
Fa = ρ . V . g
Keterangan; Fa = gaya ke atas (N) ρ = massa jenis zat cair (kg/m3) V = volume benda tercelup (m3) g = percepatan gravitasi (m/s2).
Contoh soal hukum Archimedes dan pembahasan
Nomor 1 Sebuah batu dengan volume 1 m3 tercelup seluruhnya kedalam air dengan massa jenis 1000 kg/m3. Jika percepatan gravitasi bumi = 10 m/s2, maka batu akan mengalami gaya ke atas sebesar... A. 1 N B. 10 N C. 100 N D. 1000 N E. 10000 N
Pembahasan Diketahui V = 1 m3 ρ = 1000 kg/m3 g = 10 m/s2 Ditanya: Fa = ... Jawab: Fa = ρ . V . g Fa = 1000 kg/m3 . 1 m3 . 10 m/s2 = 10.000 N Jawaban: E
Nomor 2 Gambar dibawah menunjukkan sebuah benda yang terapung pada zat cair yang massa jenisnya 1200 kg/m3.
Bila diketahui bagian (A) adalah dari benda, maka massa jenis benda tersebut adalah... a. 600 kg/m3 b. 960 kg/m3 c. 1000 kg/m3 d. 1200 kg/m3 e. 1500 kg/m3
Jawaban: b
Nomor 3 Sebuah benda terapung pada suatu zat cair dengan 2/3 bagian benda itu tercelup. Bila massa jenis benda 0,6 gr/cm3 maka massa jenis zat cair adalah... a. 1800 kg/m3 b. 1500 kg/m3 c. 1200 kg/m3 d. 900 kg/m3 e. 600 kg/m3
Jawaban: d
Nomor 4 Berat sebuah benda diudara adalah 5 N. Apabila ditimbang dalam minyak (massa jenis 0,8 gr/cm3) beratnya 3,4 N. Jika g = 9,8 m/s2 maka massa jenis benda adalah... a. 800 kg/m3 b. 1000 kg/m3 c. 1500 kg/m3 d. 1800 kg/m3 e. 2500 kg/m3
Jawaban: e
Nomor 5 Sebuah benda terapung pada permukaan air laut. Jika massa jenis air laut 1,2 gr/cm3 dan massa jenis benda 0,9 gr/cm3 maka volume benda yang tercelup dalam air laut adalah... a. 2 kali volume yang muncul ke permukaan b. 3 kali volume yang muncul ke permukaan c. 4 kali volume yang muncul ke permukaan d. 5 kali volume yang muncul ke permukaan e. 6 kali volume yang muncul ke permukaan
Jawaban: b
Nomor 6 Didalam bejana yang berisia air mengapung segumpal es yang massa jenisnya 0,9 gr/cm3. Volume es yang tercelup ke dalam air 0,18 m3. Volume seluruh es adalah..(massa jenis air 1 gr/cm3) a. 0,2 m3 b. 0,25 m3 c. 0,3 m3 d. 0,41 m3 e. 0,5 m3
Pembahasan Jawaban: a
Nomor 7 Balok yang tingginya 30 cm dan massa jenisnya 0,75 gr/cm3 mengapung di atas zat cair yang massa jenisnya 1,2 gr/cm3. Tinggi balok yang muncul ke permukaan air adalah.. a. 5,85 cm b. 9,75 cm c. 11,25 cm d. 13 cm e. 15 cm
Pembahasan Jawaban: c
Nomor 8 Berat benda di udara 100 N sedangkan bila ditimbang dalam air beratnya 50 N. Jika massa jenis air 1 gr/cm3 maka massa jenis benda tersebut adalah... a. 1000 kg/m3 b. 1020 kg/m3 c. 2000 kg/m3 d. 3150 kg/m3 e. 19607 kg/m3
Pembahasan Jawaban: c
Nomor 9 Sebuah benda terapung pada suatu zat cair dengan bagian benda itu tercelup. Bila massa jenis benda 0,6 gr/cm3, maka massa jenis zat cair tersebut adalah... a. 1800 kg/m3 b. 1500 kg/m3 c. 1200 kg/m3 d. 900 kg/m3 e. 600 kg/m3
Nomor 1 Luas penampang dongkrak hidrolik masing-masing 0,04 m2 dan 0,10 m2. Jika gaya masukan 5 N, maka gaya keluaran maksimum adalah... a. 5 N b. 7,5 N c. 10 N d. 12,5 N e. 15 N
Pembahasan: Diketahui: A1 = 0,04 m2 A2 = 0,10 m2 F1 = 5 N Ditanya: F2 = ...
Nomor 2 Jari-jari penampang kecil dongkrak hidrolik adalah 2 cm dan jari-jari penampang besar adalah 25 cm. Gaya yang harus diberikan pada penampang kecil untuk mengangkat mobil bermassa 2000 kg adalah...(g = 10 m/s2) a. 128 N b. 625 N c. 2000 N d. 10.000 N e. 80.000 N
Pembahasan: Diketahui: r1 = 2 cm r2 = 25 cm m = 2000 kg Ditanya: F1 = ... Terlebih dahulu hitung A1 dan A2. • A1 = π r12 = π (2 cm)2 = 4 π cm2 • A2 = π r22 = π (25 cm)2 = 625 π cm2
Satuan cm tidak perlu diubah ke meter.
Hitung F2 F2 = w = m . g = 2000 kg . 10 m/s2 = 20.000 N
Nomor 3 Gaya yang besarnya 5 N pada penghisap yang kecil dari suatu pompa hidrolik dapat mengangkat beban dengan berat 600 N yang terdapat pada penghisap besar. Jika penghisap kecil memiliki luas penampang 4 cm2 maka luas penampang yang besar adalah... a. 4 cm2 b. 20 cm2 c. 480 cm2 d. 600 cm2 e. 2400 cm2
Pembahasan Diketahui: F1 = 5 N F2 = 600 N A1 = 4 cm2 Ditanya: A2 = ...
Nomor 4 Sebuah benda seberat 16.000 N ditempatkan pada penampang A2 seperti gambar. Agar benda tersebut terangkat, maka diperlukan gaya sebesar... a. 50 N b. 80 N c. 100 N d. 200 N e. 400 N
Pembahasan
Nomor 5 Alat pengangkat mobil yang memiliki luas pengisap masing-masing sebesar 0,1 m2 dan 4 . 10-4m2 digunakan untuk mengangkat mobil seberat 2 . 104 N. Besar gaya yang harus diberikan pada pengisap yang kecil adalah... a. 2 N b. 8 N c. 20 N d. 80 N e. 100 N
Pembahasan
Nomor 6 Perbandingan diameter pipa kecil dan pipa besar dari sebuah alat berdasarkan prinsip pascal adalah 1 : 25. Jika alat hendak dipergunakan untuk mengangkat beban seberat 12.000 N, maka besar gaya yang harus diberikan pada pipa kecil adalah... a. 19,2 N b. 25 N c. 480 N d. 12.000 N e. 3.000.000 N
Suatu percobaan dapat terdiri dari beberapa kejadian. Jika kita menetapkan suatu kejadian tertentu misalnya kita sebut A maka kejadian diluar A merupakan hasil dari percobaan, disebut sebagai kejadian komplemen dari A.
Misal K adalah suatu kejadian pada suatu percobaan, maka peluang komplemen kejadian K adalah
PKK = 1 - PK.
Berikut beberapa contoh soal dan pembahasannya tentang peluang komplemen suatu kejadian.
Nomor 1 Misal peluang Ali menembak berhasil mengenai sasaran sama dengan 0,6. Dengan demikian maka peluang ali menembak gagal mengenai sasaran adalah... A. 0,3 B. 0,4 C. 0,5 D. 0,7 E. 0,8
Nomor 2 Dalam pelemparaan 3 mata uang sekaligus. Jika mata uang terdiri dari sisi gambar dan sisi angka, maka peluang munculnya paling sedikit satu sisi gambar adalah... A. 1/8 B. 3/8 C. 5/8 D. 6/8 E. 7/8
Pembahasan Peluang terambil tanpa gambar = 3/8 Peluang terambil paling sedikit satu gambar = 1 - 3/8 = 5/8 Jawaban: C
Nomor 3 Sebuah kelereng diambil secara acak dari sebuah kantong yang terdiri 6 kelereng merah, 7 kelereng putih dan 2 kelereng biru. Peluang yang terambil bukan kelereng merah sama dengan ... A. 1/5 B. 2/5 C. 3/5 D. 4/5 E. 5/7
Besarnya kemungkinan terjadinya sebuah kejadian disebut peluang kejadian. Penentuan nilai peluang kejadian didasarkan pada banyak anggota dan banyak anggota ruang sampelnya. Atau secara matematis penentuan nilai peluang suatu kejadian ditulis:
PK = nK / nS
Catatan: Untuk menentukan nK atau nS dapat menggunakan rumus permutasi atau Kombinasi: Permutasi dipakai jika dalam soal ada istilah jabatan, urutan, rangking, predikat, cara duduk, susunan angka. Kombinasi dipakai jika dalam soal ditanyakan: banyak himpunan bagian, peluang, urutan diabaikan.
Nomor 1 Dalam percobaan pelemparan sebuah dadu setimbang, K menyatakan kejadian munculnya mata dadu bilangan genap. Peluang kejadian K adalah... A. 1/6 B. 1/4 C. 1/3 D. 1/2 E. 1/4
Pembahasan nK = 3 nS = 6 Sehingga PK = nK / nS = 3/6 = 1/2 Jawaban: D
Nomor 2 Misal kita mempunyai 10 kartu yang bernomor 1 sampai 10. Jika satu kartu diambil secara acak, maka peluang terambil adalah kartu bernomor bilangan prima adalah... A. 4/5 B. 3/5 C. 1/2 D. 3/10 E. 2/5
Pembahasan nK = 5 nS = 10 maka PK = nK / nS = 5/10 = 1/2 Jawaban: C
Nomor 3 Seorang siswa memegang kartu remi yang berjumlah 52 buah dan meminta temannya untuk mengambil sebuah kartu secara acak. Peluang terambilnya kartu hati adalah.... A. 1/52 B. 1/13 C. 9 / 52 D. 1/4 E. 1/3
Pembahasan nK = 13 nS = 52 Jadi PK = nK / nS = 13/52 = 1/4 Jawaban: D
Nomor 4 Pada pelemparan dua dadu setimbang bersamaan. Misal K adalah kejadian muncul jumlah mata dadu = 6. Peluang kejadian K adalah... A. 8 / 36 B. 7 / 36 C . 6 / 36 D. 5 / 36 E. 4/36
Pembahasan nK = 5 nS = 36 Jawaban: D
Nomor 5 Pada pelemparan dua dadu setimbang secara bersamaan, misal K adalah kejadian munculnya hasil kali mata dadu = 6. Peluang kejadian K = ... A. 1/18 B. 1/6 C. 1/4 D. 1/9 E. 5/36
Pembahasan: nK = 4 nS = 36 Maka PK = nK / nS = 4 / 36 = 1/9 Jawaban: D
Nomor 6 Dalam sebuah kotak terdapat 7 kelereng merah dan 3 kelerang biru. Peluang mengambil 3 kelereng merah sekaligus.... A. 3/10 B. 1/3 C. 7/24 D. 1/4 E. 3/7
Pembahasan Banyak cara mengambil 3 kelereng merah dari 7 kelereng merah = nK = 7C3.
Banyak cara mengambil 3 kelereng merah dari seluruh kelereng 10 buah = nS = 10C3
Peluang terambil 3 kelereng merah nK. Jawaban: C
Nomor 7 Dalam sebuah kantong terdapat 7 kelereng merah dn 4 kelereng putih. Akan diambil 4 kelereng sekaligus. Peluang yang terambil 2 kelereng merah dan 2 kelereng putih adalah... A. 126/330 B. 116/330 C. 63/330 D. 53/330 E. 27/330
Pembahasan Banyak cara mengambil 2 kelereng merah dari 7 kelereng = 7C2. 7C2 = 7! / (2! . 5!) = 21.
Banyak cara mengambil 2 kelereng putih dari 4 kelereng = 4C2. 4C2 = 4! / (2! . 2!) = 6.
Banyak cara mengambil 2 kelereng merah dan 2 kelereng putih = nK = 7C2 . 4C2 = 21 . 6 = 126.
Banyak cara mengambil 4 kelereng dari seluruh kelereng (11 kelereng) = nS = 11C4. Peluang terambil 2 kelereng merah dan kelereng putih PK. PK = 126/330. Jawaban: A
Nomor 8 Dua dadu dilambungkan bersama-sama. Peluang muncul mata dadu pertama 3 dan mata dadu kedua lima adalah... A. 6 / 36 B. 5 / 36 C. 4 / 36 D. 3 / 36 E. 1 / 36
Jawaban: Merupakan peluang kejadian saling lepas: P(3 dan 5) = P(3) x P(5) = 1/6 x 1/6 = 1 / 36
Nomor 9 Jika sebuah dadu dan sekeping mata uang dilempar undi satu kali bersama, maka peluang untuk memperoleh GAMBAR pada mata uang dan bilangan ganjil pada dadu adalah... A. 1/12 B. 1/6 C. 1/4 D. 1/3 E. 1/2
Pembahasan Merupakan peluang saling bebas, maka: P(gambar dan ganjil) = P(gambar) x P(ganjil) = 1/2 x 3/6 = 3/12 = 1/4 Catatan P(gambar) = nK / nS = 1/2 P(ganjil) = nK / nS = 3/6
Nomor 10 Dua buah dadu dilempar undi bersama-sama. Peluang muncul jumlah mata dadu 9 atau 10 adalah ... A. 5 / 36 B. 7 / 36 C. 8 / 36 D. 9 / 36 E. 11 / 36
Pembahasan Merupakan peluang kejadian saling lepas: P(9 atau 10) = P(9) + P(10) = 4/36 + 3/36 = 7/36 Keterangan nS (2 dadu) = 36 nK (9) = (3,6), (6,3), (4,5), (5,4) = 4 nK (10) = (4,6), (6,4), (5,5) = 3 Jadi: P(9) = nK / nS = 4/36 P(10) = nK / nS = 3/36
Fluida adalah suatu zat yang dapat mengalir. Zat-zat yang dapat mengalir adalah zat cair dan gas. Contoh fluida yang berupa zat cair adalah air, minyak, oli dan lainnya. Sedangkan, contoh fluida yang berupa gas adalah udara, oksigen dan lainnya.
Zat padat bukan termasuk fluida karena zat padat tidak dapat mengalir. Jadi benda seperti meja, kursi, pintu bukan termasuk fluida. Dalam bahasannya, fluida terbagi menjadi 2 macam yaitu fluida statis dan fluida dinamis. Fluida statis mempelajari tentang zat cair dalam keadaan diam, misalnya air yang berada dalam wadah tertentu. Fluida dinamis mempelajari tentang fluida yang bergerak atau mengalir misalnya air yang mengalir dalam penampang tertentu.
Tekanan Hidrostatis
Kita pasti pernah berenang di kolam renang. Sewaktu kita berenang, kadangkala kita menyelam kedalam air. Lalu apa yang kita rasakan?. Yang kita rasakan adalah adanya dorongan ke atas yang dialami tubuh kita. Hal ini menunjukkan adanya tekanan yang terdapat didalam air atau fluida. Tekanan pada suatu zat cair dinamakan dengan tekanan hidrostatis. Tekanan berasal dari kata tekan atau menekan. Ketika kita menekan sebuah benda misalkan meja, maka dilakukan adalah kita memberikan gaya atau dorongan pada permukaan mejanya. Gaya yang diberikan pada permukaan benda dinamakan dengan tekanan.
P = F/A P = tekanan (N/m2 atau Pascal) F = gaya (N) A = luas permukaan (m2)
Dari persamaan diatas, P sebanding dengan F sehingga semakin besar gaya yang diberikan maka semakin besar tekanan yang dihasilkan atau sebaliknya. P berbanding terbalik dengan A sehinnga semakin kecil luas permukaan maka semakin besar tekanan yang dihasilkan. Contoh dari pernyataan tersebut adalah kita akan lebih mudah daging dengan pisau yang tajam daripada pisau yang tumpul. Ini karena pisau yang tajam memiliki luas permukaan yang kecil sehingga dengan gaya yang kecilpun akan menghasilkan tekanan yang besar. Contoh lainnya adalah kita akan lebih mudah memaku dengan paku yang runcing dari pada paku yang tidak runcing. Ini karena paku runcing memiliki luas permukaan yang kecil sehingga dengan gaya yang kecil dapat menghasilkan tekanan yang besar.
Untuk menentukan tekanan hidrostatis, anggap terlebih dahulu ada sebuah zat cair dalam suatu wadah tertentu seperti gambar dibawah ini.
Gambar diatas menunjukkan air yang berada dalam wadah tertentu. Air ini memiliki luas permukaan A, berat w dan kedalaman h. Maka tekanan hidrostatis air adalah:
P = F / A = w / A = (m . g) / A (dari persamaan massa jenis m = ρ . V) P = (ρ . V . g) / A (V = A . h yang menyatakan volume air dalam wadah) P = (ρ . A . h . g) / A P = ρ . g . h (persamaan tekanan hidrostatis) Keterangan:
P = tekanan hidrostatis (Pa) ρ = massa jenis zat cair (kg/m3) g = percepatan gravitasi (m/s2) h = kedalaman (m)
Jadi dari persamaan diatas maka dapat disimpulkan bahwa tekanan hidrostatis dipengaruhi oleh kedalaman, tidak dipengaruhi bentuk benda. Hubungan antara tekanan hidrostatis dengan kedalaman adalah sebanding sehingga semakin besar kedalaman maka makin besar tekanannya. Perhatikan gambar dibawah ini.
Gambar diatas menunjukkan sebuah wadah yang berisi air dengan dua lubang kebocoran. Yang terjadi adalah jarak pancuran lubang atas lebih kecil dari pada jarak pancuran lubang yang bawah. Hal ini karena lubang yang atas lebih dangkal dari pada lubang yang bawah sehingga pada lubang atas tekanan lebih kecil daripada tekanan lubang bawah.
Persamaan tekanan hidrostatis P = ρ . g . h ini berlaku dengan anggapan tekanan diluar wadah diabaikan. Jika tekanan diluar wadah tidak diabaikan makan besar tekanan hidrostatis ditambahkan dengan tekanan luarnya (Po), maka:
P = Po + ρ . g . h
Persamaan diatas disebut dengan tekanan mutlak.
Contoh soal tekanan hidrostatis dan pembahasan
Nomor 1 Seorang anak menyelam di kedalaman 10 m dibawah permukaan air. Jika massa jenis air adalah 1000 kg/m3 dan percepatan gravitasi 10 m/s2 maka tekanan hidrostatis yang dialami anak adalah... a. 10 Pa b. 100 Pa c. 1.000 Pa d. 10.000 Pa e. 100.000 Pa
Pembahasan: Diketahui: h = 10 m ρ = 1000 kg/m3 g = 10 m/s2 Ditanya: P = ... Jawab: P = = 1000 kg/m3 . 10 m/s2 . 10 m = 10.000 Pa Jawaban: e
Nomor 2 Sebuah benda melayang didalam air seperti gambar. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 maka tekanan hidrostatis yang dialami benda adalah...(ρair = 1.000 kg/m3) a. 400 N/m2 b. 800 N/m2 c. 1.000 N/m2 d. 1.400 N/m2 e. 1.500 N/m2
Pembahasan: Diketahui: ρ = 1.000 kg/m3 g = 10 m/s2 h = 14 cm – 4 cm = 10 cm = 0,1 m Ditanya: P = ... Jawab: P = ρ . g . h = 1.000 kg/m3 . 10 m/s2 . 0,1 m = 1.000 N/m2 Jawaban: c
Nomor 3 Didalam tabung gelas terdapat minyak setinggi 20 cm. Dengan mengabaikan tekanan udara luar, tekanan yang terjadi pada dasar tabung adalah 1600 N/m2. Jika g = 10 m/s2 maka massa jenis minyak adalah... a. 8.102 kg/m3 b. 8.103 kg/m3 c. 8.104 kg/m3 d. 8.105 kg/m3 e. 8.106 kg/m3
Pembahasan: Diketahui: h = 20 cm = 0,2 m P = 1600 N/m2 g = 10 m/s2 Ditanya: ρ = ... Jawab: P = ρ . g. h Jawaban: a
Nomor 4 Raksa pada bejana berhubungan mempunyai selisih permukaan 2 cm (massa jenis raksa = 13,6 gr/cm3). Kaki sebelah kiri berisi zat cair setinggi 25 cm, berarti massa jenis zat cair tersebut adalah... a. 800 kg/m3 b. 1030 kg/m3 c. 1088 kg/m3 d. 1300 kg/m3 e. 1360 kg/m3
Pembahasan: Diketahui: h1 = 25 cm = 0,25 m h2 = 2 cm = 0,02 m Ditanya: Jawab: Tekanan hidrostatis dipengaruhi kedalaman sehingga pada kedalaman yang sama tekanan sama.
Jawaban: c
Nomor 5 Tekanan terukur sebuah kondensor 850 Kpa. Tekanan absolutnya adalah... a. 85 Kpa b. 101 Kpa c. 500 Kpa d. 850 Kpa e. 951 Kpa
Pembahasan: Diketahui: PGauge = 850 Kpa Patm = 1 atm = 101.000 Pa = 101 Kpa Ingat! 1 atm = 101.000 Pa = 101 Kpa. Kpa menyatakan kilopascal. Ditanya: P = ... Jawab: P = 850 Kpa + 101 Kpa = 951 Kpa. Jawaban: e
Nomor 6 Gambar menunjukkan sebatang pipa kaca yang berisi udara. Ujung atas pipa tertutup sedangkan ujung bawah tertutup oleh raksa yang tingginya 10 cm. Jika tekanan udara diluar 76 cmHg maka tekanan udara didalam pipa kaca adalah... a. 0 cmHg b. 10 cmHg c. 66 cmHg d. 76 cmHg e. 86 cmHg
Pembahasan: Diketahui: h = 10 cm P0 = 76 cmHg = 1 atm = 1,01 . 103 Pa ρ = 13,6 gr/cm3 = 13600 kg/m3 (massa jenis raksa) Ditanya: P = ... Jawab: P = P0 + ρ . g . h = 1,01 . 103 Pa + 13.600 kg/m3 . 10 m/s2 . 0,1 m P = 101.000 Pa + 13.600 Pa = 114.600 Pa = 1,134 atm = 86 cmHg Ingat! Karena 1 atm = 76 cmHg (sentimeter raksa) maka 1,134 atm = 1,134 x 76 cmHg = 86 cmHg. Jawaban: e
Nomor 1 Sebuah balok dilepaskan dari bidang miring licin sempurna dengan sudut kemiringan 30oterhadap bidang datar. Jika g = 10 m/s2, maka percepatan yang dialami benda adalah... a. 2 m/s2 b. 5 m/s2 c. 10 m/s2 d. 15 m/s2 e. 20 m/s2
Pembahasan: Diketahui:
θ = 30o
fg = 0 (bidang licin) Ditanya: a = ... Jawaban: b
Nomor 2 Sebuah balok massa 5 kg dilepas dari bidang miring licin seperti gambar!. Percepatan balok adalah... a. 4,5 m/s2 b. 6,0 m/s2 c. 7,5 m/s2 d. 8,0 m/s2 e. 10,0 m/s2
Pembahasan: Diketahui: m = 5 kg
θ = 37o
g = 10 m/s2 fg = 0 (bidang licin) Ditanya: a = ... Jawab: Jawaban: b
Nomor 3 Sebuah balok meluncur pada bidang miring licin seperti gambar!. Jarak yang ditempuh balok selama 2 sekon adalah... a. 5,88 m/s2 b. 6,25 m/s2 c. 9,80 m/s2 d. 10,52 m/s2 e. 11,76 m/s2
Jawaban: e
Nomor 4
Perhatikan gambar!
Sebuah balok mula-mula diam lalu ditarik dengan gaya F ke atas sejajar bidang miring. Massa balok 8 kg, koefisien gesekan 0,5 dan θ = 45o . Agar balok tepat akan bergerak ke atas, gaya F harus sama dengan... a. 40 N b. 60 N c. 60 √2 N d. 80 N e. 80 √2 N
Pembahasan: Diketahui: m = 8 kg µ = 0,5 θ = 45o a = 0 (tepat akan bergerak) Ditanya: F = ... Jawab:
Menentukan persamaan dengan menggunakan hukum II Newton. F – w sin θ – fg = m . a F – m . g sin θ – µ . N = m . 0 F – m.g sin θ – µ . w cos θ = 0 Ingat! N = w cos θ. Ini adalah besar gaya normal benda yang diletakkan pada bidang miring. F = m .g sin θ + m .g cos θ F = 8 kg . 10 m/s2 . sin 450 + 8 kg . 10 m/s2 cos 45o F = 80 N . ½ √2 + 80 N . ½ √2 = 40 √2 N + 40 √2 N = 80 √2 N Jawaban: e
Nomor 5 Perhatikan gambar! Sebuah balok berada pada bidang kasar miring ditarik dengan gaya F = 200 N. Jika massa balok 18 kg dan percepatan 3 m/s2 maka gaya gesekan yang dialami balok terhadap bidang miring adalah... a. 180 N b. 126 N c. 90 N d. 56 N e. 54 N
Pembahasan: Diketahui: F = 200 N m = 18 kg a = 3 m/s2 Ditanya: fg = ... Jawab: F – w sin α – fg = m . a fg = m . a + w sin α – F fg = 18 kg . 3 m/s2 + 18 kg . 10 m/s2 sin 30o– 200 N fg = 54 N + 180 N . ½ – 200 N fg = – 56 N (negatif menunjukkan arah gaya gesekan berlawanan dengan arah gerak benda). Jawaban: d
