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
Langganan:
Postingan (Atom)