bimbelprivat.weebly.combimbelprivat.weebly.com/uploads/1/1/0/1/11015768/fisika_xii_sma.pdf ·...

GEJALA GELOMBANG A. Gelombang

STANDAR

KOMPETENSI LULUSAN (SKL)

URAIAN

1. Menerapkan konsep dan prinsip gelombang dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi.

• Spektrum gelombang elektro-magnetik

• Persamaan gelombang berjalan

• Interferensi dan difraksi cahaya

• Intensitas dan taraf intensitas bunyi

• Efek Doppler

Persamaan gelombang berjalan

)..sin(. xktAY −= ω f.2πω =

λπ2

=k k

fv ωλ == .

Persamaan gelombang stasioner (hasil perpaduan gelombang dengan arah berlawanan).

Ujung bebas

)(sin..cos2v

xltxkAY −−= ω

Ujung terikat

)(cos..sin2v

xltxkAY −−= ω

Spektrum gelombang elektromagnetik yang

dipancarkan matahari berdasarkan kenaikan frekuensi adalah sebagai berikut.

Interferensi Gelombang adalah perpaduan dua gelombang yang koheren. Hasilnya berupa interferensi konstruktif atau maksimum (jika selisih lintasan ∆x = 0, λ, 2λ, dst) dan interferensi destruktif atau minimum (jika

selisih lintasan ∆x = ½ λ, 23

λ, 25

λ dst).

Interferensi celah ganda dan celah banyak

(kisi) Lpddx .sin. ==∆ θ

a. Terang ∆x = 0, λ, 2λ, dst

b. Gelap ∆x = ½ λ, 23

λ, 25

λ, dst

Difraksi adalah peristiwa lenturan gelombang

karena melewati celah sempit. Difraksi pada celah tunggal berlaku:

Lpddx .sin. ==∆ θ

a. Gelap ∆x = n. λ n = orde difraksi

b. Terang ∆x = 23

λ, 25

λ, dst

Gelombang adalah rambat energi getaran.

Besar-besarannya: a. periode T

b. frekuensi f

c. T = 1/f

EINSTEIN BIMBEL.COM1

d. cepat rambat v

e. panjang gelombang λ

f. v = λ . f

Gelombang berjalan:

a. Simpangan

y = A sin (ωt - kx) y = A sin 2π (t/T – x/λ )

b. fase ϕ = ( t/T – x/λ )

Hukum Melde Cepat rambat gelombang transversal pada dawai memenuhi:

v = 𝐹𝐹𝜇𝜇

Sifat-sifat gelombang

Secara gelombang dapat mengalami : pemantulan, pembiasan, interferensi dan difraksi.

SOAL – SOAL

1. Persamaan gelombang jalan dinyataki dengan persamaan y = 2 cos π (0,5 x 200t). Besar x, y dalam cm dan t dalam Pernyataan berikut yang benar tentar gelombang ini adalah .... A. Panjang gelombang 2 cm dan kecepatan

400 cm/s B. Panjang gelombang 2 cm dan amplitudo

2 cm C. Panjang gelombang 4 cm dan frekuensi

100 Hz D. Amplitude 2 cm & frekuensi 200 Hz E. Amplitude 2 cm & periode 100s

2. Sebuah gelombang transversal berjalan dengan

frekuensi 50 Hz, amplitudo 10 cm dan cepat rambat 20 m/s. Sebuah titik P berada 1,25 meter dari sumber gelombang. Setelah sumber gelombang bergetar selama 0,2 s, simpangan titik P adalah .... A. Nol B. 2,5 cm C. 5 cm D. 2,5 2 cm

E. 5 2 cm 3. Gelombang stasioner memiliki persamaan

txY .4cos.5sin4,0 ππ= (x dan y dalam meter dan t dalam sekon). Berdasarkan persamaan tersebut, maka:

1) amplitude gelombang datang 0,2 m 2) frekuensi gelombang 5 Hz 3) cepat rambat gelombang 0,8 m/s 4) terjadi pada ujung bebas

pernyataan yang benar adalah…

A. 1, 2, dan 3 saja B. 1 dan 3 saja C. 2 dan 4 saja D. 4 saja E. 1, 2, 3, dan 4

4. Sebuah gelombang merambat dari sumber S ke

kanan dengan laju 8 m/s, frekuensi 16 Hz, amplitudo 4 cm. Gelombang itu melalui titik P yang berjarak 9,5 m dari S. Jika S telah bergetar 1,25 detik, dan arah gerak percepatannya ke atas, maka simpangan titik P pada saat itu adalah… cm. A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 E. 4


5. Dua buah tali panjangnya sama ditarik oleh

gaya peregang yang sama. Massa tali pertama adalah 9 kali massa tali kedua. Tali pertama digetarkan dengan frekuensi 200 Hz, sedangkan tali kedua digetarkan dengan frekuensi 400 Hz. Bila panjang gelombang pada tali pertama adalah 4 cm, maka panjang gelombang tali kedua adalah… cm. A. 1 B. 2 C. 4 D. 6 E. 8

6. Suatu gelombang berjalan mulai titik A dan B

yang berjarak 8 cm dalam arah dari A ke B. Pada saat t = 0, simpangan gelombang di A adalah 0. Jika panjang gelombangnya 36 cm dan amplitudonya 6 cm, maka simpangan titik B pada saat fase titik A = 3

4π adalah… cm. A. 3

B. 33

C. 33 D. 4 E. 6

7. Suatu gelombang berjalan memenuhi

persamaan simpangan: )6(sin10 2 ty x −= π di mana y dan x dalam

cm dan t dalam sekon, maka…. 1) cepat rambat gelombang 12 m/s 2) saat awal sumber bergerak ke bawah 3) periode getaran 3

1 detik 4) gelombang merambat ke sumbu x positif

8. Gelombang tranversal merambat dari A ke B

dengan cepat rambat 12 m/s pada frekuensi 4 Hz dan amplitudo 5 cm. Jika jarak AB = 18m, maka banyaknya gelombang yang terjadi sepanjang AB adalah…. A. 9 B. 8 C. 7 D. 6 E. 4

9. Tali yang panjangnya 5 m bertegangan 2 N

dan digetarkan sehingga terbentuk gelombang stasioner. Jika massa tali 6,25 x 10–3 kg, maka cepat rambat gelombang di tali adalah … . (dalam ms–1) A. 2 B. 5

D. 10 E. 40

C. 6

10. Gelombang merambat dari titik A ke titik B dengan amplitudo 10-2 m dan periode 0,2 di titik. jarak AB = 0,3 m. Bila cepat rambat gelombang 2,5 m/s, maka pada suatu saat tertentu fase antara titik A dan B adalah … . A. 5

4π rad

B. 56π rad

C. 34π rad

D. 53π rad

E. 58π rad

11. Sebuah gelombang diam mempunyai

persamaan gelombang y = 1,5 sin(0,4x) cos tωcm. Salah satu titik pada medium gelombang yang mempunyai amplitudo 0,75 cm adalah … . A. x = 2

π cm

B. x = 6π cm

C. x = 65π cm

D. x = 12π cm

E. x = 125π cm

12. Sebuah batang panjang 200 cm dijepit pada jarak 50 cm dari salah satu ujungnya. Batang dipukul pada bagian yang pendek, ternyata resonansi pertama terjadi pada saat frekuensinya 3000 Hz. Laju rambat gelombang pada batang adalah … . A. 1500 m/s B. 3000 m/s C. 4500 m/s D. 6000 m/s E. 7500 m/s

13. Sebuah benda massanya 100 gr bergetar

selaras dengan periode 2 detik dan amplitudo 20 cm. Setelah ¼ detik bena melalui titik kesetimbangannya, maka … . 1) fasenya 8

1 2) sudut fasenya 45o 3) besar simpangannya 10 2 cm/s 4) besar kecepatannya 20 cm/s

14. Suatu partikel melakukan gerakan harmonik

dengan frewensi 5 Hz dan Amplitudo 10 cm. Laju getaran partikel saat berada pada simpangan 6 cm adalah … . A. 20 π cm/s B. 40 π cm/s C. 60 π cm/s D. 80 π cm/s E. 150 π cm/s


15. Sebuah gelombang transversal dengan

persamaan meter. Cepat

rambat gelom-bang tersebut adalah … . A. 2 m detik-1 B. 4 m detik-1 C. 8 m detik-1 D. 16 m detik-1 E. 32 m detik-1

16. Persamaan sebuah gelombang yang berjalan

pada seutas tali adalah y = 10 sin π (t - 2x) setelah 2 detik; titik-titik yang mempunyai simpangan 5 cm antara lain pada x sama dengan … .

A. m

B. m

C. m

D. m

E. m

17. Sebuah tali panjangnya 9 m. Salah satu ujungnya diikat kuat-kuat. Ujung yang digetarkan dengan periode 3 detik. Amplitudonya 6 cm dan panjang gelombangnya 6 m. Jika tali telah bergetar 5 detik. Letak simpulnya ke -3 dari ujungnya adalah … . A. 6 cm B. 9 cm C. 13,5 cm D. 12,0 cm E. 16,5 cm

18. Gelombang longintudinal tidak menunjukkan

peristiwa … . A. pembiasan B. pemantulan C. difraksi D. dispersi E. polarisasi

19. Kecepatan gelombang transversal dalam

dawai. 1) berbanding lurus dengan akar gaya

tegangan dawai 2) berbanding terbalik dengan akar massa

panjang dawai 3) berbanding terbalik dengan panjang

gelombang dalam dawai 4) berdinding terbalik dengan frekwensi

gelombang dalam dawai

Yang benar adalah pernyataan … .

A. 1, 2, 3 dan 4 B. 1, 2, dan 3 C. 1 dan 2 D. 2 dan 4 E. 4 saja

20. Seutas senar yang panjangnya 0,4 m dan

massanya 2 . 10-3 kg diikat pada salah satu garpu tala yang merambat 300 getaran detik-1. Tegangan yang harus diberikan agar terjadi 3/2 gelombang adalah … . A. 4 N B. 8 N C. 12 N

D. 16 N E. 32 N

21. Sebuah benda mengalami gerak harmonik dengan amplitudo 10 cm dan frekuensinya Hz. Pada saat simpangan sama dengan setengah amplitudonya, maka besar kecepatannya adalah … . A. 4 m/s B. 4,0 m/s C. 2 m/s

D. 2 m/s E. 2,0 m/s

22. Sebuah gelombang berjalan dinyatakan dengan

fungsi Y = 8 sin (8πt - 04πx). x dan y dalam satuan cm, maka … . A. frekuensi 8 Hz B. amplitudonya 8 m C. cepat rambatnya 20 m/s D. panjang gelombangnya 0,05 m E. arah rambatnya menuju x positif

23. Sebuah benda mengalami gerak harmonik

dengan amplitudo 10 cm dan frekuensinya

Hz. Pada saat simpangan sama dengan

setengah amplitudonya, maka besar kecepatannya adalah... . A. 4 m/s B. 4,0 m/s C. 2 m/s

D. 2 m/s E. 2,0 m/s

24. Sebuah gelombang mempunyai persamaan

simpangan y = 0,04 sin π (16t + 2x) dalam satuan SI. Maka frekuensi dan panjang gelombang tersebut adalah... . A. 4 Hz dan 2 m B. 8 Hz dan 1 m C. 16 Hz dan 8 m D. 8 Hz dan 2 m

)2

xt8(Sin.5y −π=

121

122

123

1210

1211

π20

3

3

2

π20

3

3

2


E. 16 Hz dan 4 m 25. Sebuah gelombang berjalan mempunyai

frekuensi 2 Hz, merambat dengan kecepatan 10 cm/s dan amplitudo 4 cm. Jika X dan Y dalam satuan cm, maka persamaan gelombangnya adalah ... . A. Y = 4 sin (4t – 0,4X) B. Y = 4 sin 2 (4t – 0,4X) C. Y = 4 sin 2 (t – 0,2X) D. Y = 8 sin (2t – 0,2X) E. Y = 8 sin 2 (4t – 0,2X)

26. Persamaan gelombang yang berjalan pada

seutas tali yang dibentangkan adalah y = 8 sin π(50t – 4x) dimana x dan y dalam cm dan t dalam detik. Panjang gelombangnya ialah… . A. 0,25 cm B. 0,5 cm C. 4 cm D. 8 cm E. 50 cm

27. Gerak harmonik sederhana dari sebuah partikel

mempunyai persamaan simpangan y = 0,08 sin (10 t + 60o), satuan dalam SI, maka : 1. Amplitudo gerak harmonik 8 cm 2. Periode gerak harmonik 0,2 sekon 3. Sudut fase awal radian 4. Kecepatan partikel awal 0,4 m/s Yang benar adalah … .

A. 1, 2, 3, B. 1, 3 C. 2, 4 D. 4 E. 1, 2, 3, 4

28. Persamaan gelombang pada tali ialah y

= 0,01 sin (2t – 4x). Jika satuan dalam SI maka cepat rambat gelombang tersebut adalah … . A. 0,20 m/s B. 0,25 m/s C. 0,50 m/s D. 2,0 m/s E. 4,0 m/s

29. Gelombang stasioner pada seutas tali dengan

ujung pemantulan tetap (terikat) memiliki persamaan y = 0,4 sin (0,1 x) cos(100 t). Satuan dalam SI, maka : 1) letak simpul ketiga dari ujung pantul

adalah 20 m 2) letak perut pertama dari ujung pantul

adalah 5 m 3) laju gelombang berjalan yang

berinterferensi sehingga menghasilkan gelombang stasioner 1000 m/s

4) amplitudo gelombang stasioner tersebut 0,4 m

Yang benar adalah … .

A. 1, 2, 3 B. 1, 3 C. 2, 4 D. 4 E. 1, 2, 3, 4

30. Kawat yang panjangnya 2,5 meter mempunyai

massa 10 gram. Kawat dibentangkan dengan gaya tegangan 10 N. Jika kawat digetarkan maka cepat rambat gelombang pada kawat tersebut adalah … . A. 5 m/s B. 50 m/s C. 250 m/s D. 500 m/s E. 2500 m/s

31. Suatu gelombang permukaan air yang

frekuensinya 500 Hz merambat dengan kecepatan 350 ms-1. Jarak antara dua titik yang berbeda fase 60o adalah sekitar .... A. 64 cm B. 21 cm C. 42 cm D. 12 cm E. 33 cm

32. Berdasarkan nilai amplitudonya, gelombang

dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu .... A. gelombang mekanik dan gelombang

stasioner B. gelombang elektromagnetik dan

gelombang stasioner C. gelombang berjalan dan gelombang

mekanik D. gelombang berjalan dan gelombang

stasioner E. gelombang berjalan dan gelombang

transversal

33. Suatu gelombang dinyatakan dengan persamaan y = 0,20 sin 0,40 π (x – 60t). Bila semua jarak diukur dalam cm dan waktu dalam sekon, maka pernyataan berikut ini: 1) panjang gelombang bernilai 5 cm 2) frekuensi gelombangnya bernilai 12 Hz 3) gelombang menjalar dengan kecepatan 60

cm s-1 4) simpangan gelombang 0,1 cm pada posisi

x = 35/12 cm dan saat t = 1/24 sekon yang benar adalah nomor ….

A. 1, 2, 3 dan 4

πππ

ππ

π

3π

π

π π


B. 2 dan 4 C. 1, 2 dan 3 D. 4 E. 1 dan 3

34. Seutas tali yang panjangnya 4 m kedua

ujungnya diikat erat-erat. Kemudian pada tali ditimbulkan gelombang sehingga terbentuk 8 buah perut, maka letak perut kelima dari ujung terjauh adalah .... A. 1,50 m B. 2,25 m C. 1,75 m D. 2,50 m E. 2,00 m

35. Kecepatan rambat gelombang dalam dawai

tegang dari bahan tertentu dapat diperkecil dengan .... A. memperpendek dawai B. memperbesar massa dawai per satuan

panjang C. memperbesar luas penampang dawai D. memperbesar tegangan dawai E. memperkecil massa jenis dawai

36. Kawat untuk saluran transmisi listrik yang

massanya 40 kg diikat antara dua menara tegangan tinggi yang jaraknya 200 m. Salah satu ujung kawat dipukul oleh teknisi yang berada di salah satu menara sehingga timbul gelombang yang merambat ke menara yang lain. Jika gelombang pantul terdeteksi setelah 10 sekon, maka tegangan kawat (dalam newton) adalah .... A. 40 D. 320 B. 60 E. 420 C. 80

37. Tali yang panjangnya 5 m bertegangan 2 N

dan digetarkan sehingga terbentuk gelombang stasioner. Jika massa tali 6,25.10-3 kg, maka cepat rambat gelombang di tali adalah .... (dalam m/s) A. 2 D. 10 B. 5 E. 40 C. 6

38. Sebuah benda bergetar harmonik dengan

frekuensi 50 Hz. Setelah 0,4 detik fase getarannya adalah … A. 2 B. 12,5 C. 20 D. 125 E. 200

39. Gelombang merambat dari tempat yang indeks biasnya kurang rapat menuju indeks bias rapat mempunyai … . A. kecepatan bertambah, frekuensi berkurang B. kecepatan berkurang, frekuensi bertambah C. kecepatan tetap, frekuensi berkurang D. kecepatan tetap, frekuensi berkurang E. kecepatan berkurang, frekuensi tetap

40. Sebuah gelombang datang dari suatu median

dengan kecepatan 20 m/s, dan sudut datang 30o. Jika gelombang dibiaskan dengan sudut 60o, maka kecepatan di median kedua adalah … . A.

310 m/s

B. 10 m/s C.

320 m/s

D. 20 m/s E. 20 3 m/s

41. Sebuah pegas ditarik dengan gaya sebesar F

sehingga bertambah panjang sebesar x meter. Jika gayanya dijadikan empat kali semula, maka: A. pertambahan panjangnya menjadi 2x B. konstanta pegasnya menjadi 4 kali semula C. energi potensialnya menjadi 4 kali semula D. energi potensialnya menjadi 16 kali

semula E. konstanta pegasnya menjadi 16 kali

semula

42. Sebuah ayunan matematis bergetar harmonis dengan frekuensi 6 Hz. Bila massa bandul dijadikan empat kali semula, dan panjang tali dijadikan dua kali semula, maaka frekuensi getaran menjadi … . A. 2 Hz B. 3 Hz C. 2 2 Hz D. 4 Hz E. 3 2 Hz

43. Suatu benda bermassa 400 gram melakukan

gerak harmonis dengan amplitudo 0,5 m dan frekuensi 4 Hz. Besar energi potensial pada saat simpangannya setelah amplitudonya ialah … . A. 0,4 2π joule B. 0,8 2π joule C. 2π joule D. 1,2 2π joule E. 1,6 2π joule


44. Persamaan getaran selaras y = 5 sin 0,25 tπ , jika y dalam cm dan t dalam sekon, maka fase getaran saat 2 detik adalah … .

A. 81

B. 61

C. 41

D. 31

E. 21

45. Suatu gelombang berjalan dengan

persamaan: Y = 0,5 sin )4

t( π−π , x dan y dalam

meter sedangkan t dalam detik. Simpangan sebuah titik yang berada pada jarak 2 m dari sumber gelombang pada saat sumber bergetar 1 detik adalah … . A. nol B. 0,25 m

C. 241 m

D. 341 m

E. 0,5 m

46. Sebuah gelombang merambat dari sumber S ke kanan dengan laju 8 m/s, frekuensi 16 Hz, amplitudo 4 cm. Gelombang itu melalui titik P yang berjarak 9,5 m dari S. Jika S telah bergetar 1,25 detik, dan arah gerak percepatannya ke atas, maka simpangan titik P pada saat itu adalah… cm. A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 E. 4

47. Dua buah tali panjangnya sama ditarik oleh

gaya peregang yang sama. Massa tali pertama adalah 9 kali massa tali kedua. Tali pertama digetarkan dengan frekuensi 200 Hz, sedangkan tali kedua digetarkan dengan frekuensi 400 Hz. Bila panjang gelombang pada tali pertama adalah 4 cm, maka panjang gelombang tali kedua adalah… cm. A. 1 B. 2 C. 4 D. 6 E. 8

48. Suatu gelombang berjalan mulai titik A dan B

yang berjarak 8 cm dalam arah dari A ke B. Pada saat t = 0, simpangan gelombang di A adalah 0. Jika panjang gelombangnya 36 cm

dan amplitudonya 6 cm, maka simpangan titik B pada saat fase titik A = 3

4π adalah… cm. A. 3

B. 33

C. 33 D. 4 E. 6


BUNYI

A. Intensitas bunyi tergantung pada jarak, panjang gelombang, frekuensi, cepat rambat dan amplitudo gelombang.

22 ,,, AfI νλ≈

2

1r

I ≈ 21

22

2

1

rr

II

=

Taraf intensitas (satuan dB)

Satu sumber bunyi

oIITI log10=

Jika jarak sumber berubah

2

112 log20

rrTITI −=

Jika terdapat beberapa sumber bunyi identik nTITI log2021 +=

B. Efek Dopler merupakan gejala terjadinya perbedaan frekuensi antara sumber dan pendengar akibat gerak relatif sumber dan pendengar.

)(s

psp vv

vvff

±

±= letakkan P di kiri dan S

di kanan arah kanan positip

C. Pola gelombang pada dawai dan pipa organa memenuhi sifat-sifat berikut. a. nada-nadanya pada dawai dan pipa organa

terbuka semua. nada, n = 0, 1, 2, ....

panjang , l =1/2 λ, λ,3/2 λ, ....

b. nada-nada pada pipa organa tertutup nada,

n = 0, 1, 2, .... panjang , l = 1/4λ, 3/4λ,

5/4λ, ....

c. frekuensi nadanya memenuhi : f = v/λ

untuk dawai v dapat ditentukan dari

hokum Melde. v = 𝐹𝐹𝜇𝜇

D. Intensitas bunyi adalah besarnya energi yang dipancarkan tiap satu satuan waktu tiap satu satuan luas.

I = P/A A = 4πR2 (luasan bila gelombang sferis)

E. Taraf intensitas bunyi memenuhi definisi berikut.

TI = 10 log I/I0

I0 = intensitas ambang (10-12 watt/m2)

a. untuk kelipatan jarak (n buah) TIn = TI1 +

10 log h

b. untuk kelipatan jarak TI2 = TI1 − 20 log k

(k = R2/R1 )

F. Pelayangan adalah perbedaan frekuensi dua

sumber yang kecil.

∆f = |f2 – f1 |


SOAL - SOAL

1. Intensitas bunyi pada jarak 5 m dari satu sumber bunyi adalah 10-4W/m2. Besar intensitas 25 sumber bunyi sejenis pada jarak 25 m adalah .... A. 5 x 10-4

B. 1 x 10-4

C. 5 x 10-3

D. 1 x 10-3

E. 5 x 10-2

2. Sebuah pesawat terbang mendekati menara dengan kelajuan 100 m/s. Pilot mendengar sirene dari menara dengan frekuensi 1400 Hz. Jika kelajuan bunyi di udara 340 m/s, frekuensi sumber sirene adalah .... A. 1440 Hz B. 1400 Hz C. 1360 Hz D. 1300 Hz E. 1280 Hz

3. Sebuah mobil ambulan bergerak dengan

kecepatan 36 km / jam , mendekati pendengar yang berdiri ditepi jalan sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 660 Hz. Bila cepat rambat bunyi diudara 340 m/s , maka frekuensi yang didengar oleh pendengar adalah …. A. 630 Hz B. 680 Hz C. 690 Hz D. 720 Hz E. 760 Hz

4. Kereta api yang bergerak dengan laju 90 km/j

mendekati tebing terjal yang tinggi sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 1500 Hz. Gelombang merambat bunyi di udara 350 m/s. Masinis mendengar pantulan sirine 2,4 s setelah bunyi asli. Jarak KA dari tebing ketika pertama kali membunyikan sirine adalah … A. 450 m B. 420 m C. 375 m D. 350 m E. 320 m

5. Pada pipa organa terbuka, nada atas kedua

dihasilkan panjang gelombang sebesar x dan pipa organa tertutup, nada atas kedua dihasilkan panjang gelombang sebesar y. Bila kedua pipa panjangnya sama, maka y : x adalah…. A. 2 : 1 B. 3 : 4

C. 4 : 3 D. 5 : 6 E. 6 : 5

6. A dan B adalah merupakan sumber bunyi yang

memancar ke segala arah. Energi bunyi yang dipancarkan A dan B masing-masing 1,2 W dan 0,3 W. Agar intensitas bunyi yang diterima C dari A dan B sama besarnya, maka C terletak….

A. 10 m dari A dan 2 m dari B B. 9 m dari A dan 3 m dari B C. 8 m dari A dan 4 m dari B D. 7 m dari A dan 5 m dari B E. 1 m dari A dan 11 m dari B

7. P dan Q adalah dua sumber bunyi koheren

sefasa dengan frekuensi 6800 Hz. Kelajuan bunyi di udara 340 m/s. Apabila seorang berjalan dari T ke S, maka orang tersebut akan mendengar bunyi terkeras pada jarak TX =… m.

6m0,6m

P

Q

S

X

T

A. 0,2 B. 0,3 C. 0,5 D. 0,7 E. 0,8

8. Dua potong kawat A dan B terbuat dari bahan

yang sama. Jika perbandingan panjang kedua kawat adalah 2 : 1, tegangan 3 : 2 dan diameter 2 : 3, maka perbandingan frekuensi nada dasar kedua kawat adalah…. A. 2 : 1 B. 2 : 3 C. 3 : 2

D. 24:33

E. 23:32 9. Sebuah pipa dengan kedua ujungnya terbuka,

panjangnya L. Panjang pipa kedua yang tertutup pada salah satu ujungnya, dan dapat


beresonansi dasar seperti halnya pipa pertama adalah … . A. 4

L

B. 2L

C. L

D. 2L E. 4L

10. Sebuah sumber gelombang bunyi dengan daya 50 W memancarkan gelombang ke medium sekelilingnya yang homogen. Tentukan intensitas radiasi gelombang pada jarak 10 m dari sumber … . A. 4 x 10–2 W m–2 B. 400 W m–2 C. 4 x 10–1 W m–2

D. 4 x 10–3 W m–2 E. 200 W m–2

11. Jika panjang gelombang nada dasar yang dihasilkan pipa organa tertutup dinyatakan dangan oλ , maka panjang gelombang nada atas ke n dapat dinyatakan sebagai … .

A. n2o

nλ

=λ

B. no

nλ

=λ

C. 1n

on +

λ=λ

D. 1n2

on −

λ=λ

E. 1n2

on +

λ=λ

12. Pada suatu saat terlihat kilat 10 detik kemudian terdengar suara gunturnya. Apabila kecepatan cahaya besarnya 3 x 108 m/det dan kecepatan bunyi 340 m/det, maka jarak antara asal kilat dan pengamat adalah … . A. 34 m B. 340 m C. 3400 m D. 3 . 106 m E. 3 . 109 m

13. Dua buah sumber bunyi A dan B berjarak 10

m. Kedua sumber bunyi sefase dengan frekuensi sama 175 Hz. Kecepatan bunyi di udara 350 m/s. Titik C terletak di garis hubung A dan B, berjarak 6 m dari A. Beda fase dua gelombang tersebut di C adalah ... . A. π4

1 rad

B. π21 rad

C. π rad D. 2 π rad E. 4 π rad

14. Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 600 Hz

merambat menjauhi seorang pendengar yang diam menuju sebuah dinding dalam arah tegak lurus dengan kecepatan 2 m/s. Jika cepat rambat bunyi 340 m/s , maka layangan yang didengar per detik sekitar … . A. 2

B. 3 C. 7 D. 12 E. 15

15. Batang logam panjang 40 cm dalam posisi

tegak dijatuhkan, hingga memantul pada lantai. Terjadilah banyak ragam frekuensi dalam batang. Kalau laju rambat frekuensi-frekuensi itu 5500 m/s, maka frekuensi terendah yang terjadi A. 6875 Hz B. 9166,7 Hz C. 13750 Hz D. 27500 Hz E. 55000 Hz

16. Dua gelombang bunyi intensitas masing-

masing 10 dan 500 mikrowatt/cm2. Perbedaan tingkat intensitas dua gelombang bunyi tersebut adalah ... . A. 10 dB B. 17 dB C. 20 dB D. 40 dB E. 50 dB

17. Bunyi yang sangat keras adalah bunyi yang …

. 1) mempunyai energi yang besar 2) mempunyai frekuensi yang besar 3) mempunyai intensitas yang besar 4) mempunyai panjang gelombang yang besar

18. Bila seorang pendengar bergerak mendekati

sumber bunyi yang diam, maka … . 1) intensitas bunyi yang terdengar semakin

besar 2) bunyi yang terdengar semakin kuat 3) frekuensi sumber bunyi lebih kecil daripada

frekuensi yang terdengar 4) energi bunyi yang ditangkap lebih besar

akibat amplitudo sumber membesar

19. Bunyi yang sangat keras adalah bunyi yang … . 1) mempunyai energi yang besar 2) mempunyai frekuensi yang besar 3) mempunyai intensitas yang besar 4) mempunyai panjang gelombang yang

besar 20. Bila seorang pendengar bergerak menjauhi

sumber bunyi yang diam, maka : 1) intensitas bunyi yang terdengar semakin

kecil 2) bunyi yang terdengar semakin lemah 3) frekuensi sumber bunyi lebih besar

daripada frekuensi yang terdengar


4) energi bunyi yang ditangkap lebih kecil akibat amplitudo sumber mengecil

21. Nada dasar suatu dawai dapat dipertinggi

dengan cara

A. memperpanjang dawai B. memperpendek dawai C. memperbesar luas penampang dawai D. memperkecil gaya tegang dawai E. mengganti bahan dawai dengan bahan

lain 22. Seutas dawai panjangnya 1,80 meter. Jika

tegangan dawai diatur sedemikian hingga kecepatan gelombang transversal yang dihasilkannya adalah 900 m/s, maka frekuensi nada atas pertama adalah .... A. 640 Hz D. 250 Hz B. 500 Hz E. 125 Hz C. 320 Hz

23. Pipa organa terbuka yang panjangnya 25 cm

menghasilkan frekuensi nada dasar sama dengan frekuensi yang dihasilkan oleh dawai yang panjangnya 150 cm. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 ms-1 dan cepat rambat gelombang transversal pada dawai 510 ms-1 maka dawai menghasilkan .… A. nada dasar B. nada atas pertama C. nada atas kedua D. nada atas ketiga E. nada atas keempat

24. Bila tegangan suatu dawai gitar menjadi 4 kali

lebih besar, maka nadanya mempunyai frekuensi yang .... A. 4 kali lebih tinggi B. 2 kali lebih tinggi C. 4 kali lebih rendah D. 2 kali lebih rendah E. 16 kali lebih tinggi

25. Apabila kita hendak menaikkan tinggi nada

dari suatu dawai maka dapat dilakukan dengan cara .... A. panjang dawai diperbesar B. panjang dawai diperkecil C. penampang dawai diperbesar D. tegangan dawai diperkecil E. dawai diganti dengan dawai yang lain

jenisnya

26. Jika sebuah pipa organa tertutup ditiup sehingga timbul nada atas ketiga, maka jumlah perut dan simpul yang terjadi berturut-turut adalah .... A. 3 dan 3 D. 4 dan 5

B. 3 dan 4 E. 5 dan 4 C. 4 dan 4

27. Nada dasar sebuah pipa organa tertutup

beresonansi dengan nada atas pertama sebuah pipa organa terbuka. Apabila panjang tabung pipa organa terbuka 50 cm, maka panjang tabung pipa organa tertutup adalah .... A. 2 m D. 0,25 m B. 1 m E. 0,125 m C. 0,05 m

28. Intensitas bunyi dapat ditingkatkan dengan :

A. memperbesar frekuensi dan amplitudonya B. memperbesar frekuensinya saja C. memperkecil frekuensi dan amplitudonya

saja D. memperbesar amplitudonya saja E. memperkecil amplitudonya dan

memperbesar frekuensinya

29. Sebuah sumber gelombang bunyi dengan daya 50W memancarkan gelombang ke medium disekelilingnya yang homogen. Tentukan intensitas radiasi gelombang tersebut pada jarak 10 m dari sumber ! A. 4.10-2 W/m2 D. 4.103 W/m2 B. 400 W/m2 E. 200 W/m2 C. 40 W/m2

30. Perhatikan gambar di bawah! A dan B

merupakan sumber bunyi yang memancar ke segala arah. Energi bunyi yang dipancarkan A dan B masing-masing 1,6 W dan 6,4 W. Agar intensitas bunyi yang diterima C maka dari A harus berjarak ....

A. 10 m D. 4 cm B. 8 cm E. 2 cm C. 6 cm

31. Sebuah sumber bunyi dengan daya 314 watt

merambatkan energinya ke segala arah sama besar. Seorang pengamat mendeteksi taraf intensitasnya pada suatu tempat sebesar 100 dB. Jarak pengamat dengan sumber bunyi jika intensitas ambang I0 = 10-16 watt/cm2 adalah .... A. 50 m D. 250 m B. 100 m E. 1000 m C. 5000 m

32. Taraf intensitas bunyi sebuah mesin rata-rata

50 dB. Apabila 100 mesin dihidupkan bersamaan, maka taraf intensitasnya adalah .... A. 20 dB D. 75 dB B. 50 dB E. 150 dB


C. 70 Db

33. Agar taraf intensitas berkurang 20 dB, jarak ke sumber bunyi harus dijadikan ... kali semula. A. 2 D. 100 B. 10 E. 200 C. 20

34. Taraf intensitas bunyi suatu tempat yang

berjarak 5 m dari sumber bunyi sebesar 70 dB. Tempat yang berjarak 0,5 m dari sumber bunyi bertaraf intensitas sebesar .... A. 9 dB D. 100 dB B. 80 dB E. 110 dB C. 90 dB

35. Garpu tala X dan Y bila dibunyikan bersama-

sama akan menghasilkan 300 layangan per menit. Garpu X memiliki frekuensi 300 Hz. Apabila garpu Y ditempeli setetes lilin, akan menghasilkan 180 layangan per menit dengan garpu X. Frekuensi asli dari garpu Y adalah .... A. 295 Hz D. 305 Hz B. 297 Hz E. 308 Hz C. 303 Hz

36. Jika sumber bunyi bergerhak dengan

Kecepatan v mendekati pendengar Yang diam, dibandingkan dengan sumber bunyi diam dan pendengar mendekati sumber bunyi dengan kecepatan yang sama, maka terdengar bunyi .... A. yang pertama lebih tinggi daripada yang

kedua B. yang pertama lebih keras daripada yang

kedua C. sama tinggi D. yang pertama lebih lemah daripada yang

kedua E. yang pertama lebih rendah daripada yang

kedua


OPTIKA FISIS DAN CAHAYA

1. Interferensi adalah gabungan dua cahaya atau

lebih.

a. celah ganda : percobaan Young

Interferensi maksimum : d sin θ = m λ

Interferensi minimum : d sin θ = (m – 1/2

) λ d sin θ = d/l

b. lapisan tipis : interferensi maksimum : 2 d

sin θ = (m + 1/2) λ interferensi minimum :

2 d sin θ = m λ

2. Difraksi adalah pelenturan cahaya.

a. celah tunggal

interferensi maksimum : D sin θ = (m +

1/2) λ

interferensi minimum : D sin θ = m λ

b. daya urai

ym = 1,22(dl/D)

c. kisi difraksi memilih syarat sama dengan

percobaan Young.

3. Polarisasi adalah pengurangan komponen

cahaya..

a. karena pembiasan dan pemantulan dapat

terjadi dengan syarat:

ip + r = 90o dan

tg ip = n2/n1

b. absorsi selektif : hukum Mallus

II = ½ IO cos2α

SOAL – SOAL 1. Pada percobaan Young (celah ganda), jika

jarak antara dua celahnya dijadikan dua kali semula, maka jarak antara dua garis gelap yang berurutan menjadi …. A. 4 kali semula B. 2 kali semula C. ½ kali semula D. ¼ kali semula E. tetap tidak berubah

2. Dua celah sempit ysng terpisah pada jarak 0,2

mm disinari tegak lurus. Garis terang ketiga terletak 7,5 mm dari garis terang ke-nol pada layar yang jaraknya 1 m dari celah. Panjang gelombang sinar yang dipakai adalah…. A. 2,5 x 10−4mm D. 2,5 x 10 −3 mm B. 5,0 x 10mm E. 5,0 x 10mm C. 1,5 x 10mm

3. Dalam melakukan percobaan Young, untuk

memperkecil jarak dua garis terang yang berdekatan dapat dilakukan dengan cara : 1) memperbesar jarak antar dua celah 2) memperbanyak orde garis terang 3) mengganti cahaya yang panjang

gelombangnya lebih kecil 4) menjauhkan layar dari celah

A. jika 1, 2, 3 dan 4 benar B. jika 1, 2, 3 benar C. jika 1 dan 3 benar D. jika 2 dan 4 benar E. jika 4 benar

4. Pada percobaan Young, dua celah berjarak 1

mm diletakkan pada jarak 1 meter dari sebuah layar. Bila jarak terdekat antara pola interferensi garis terang pertama dan garis terang kesebelas adalah 4 mm, maka panjang gelombang cahaya yang menyinari adalah …. A. 1000 Å D. 4000 Å B. 2000 Å E. 5000 Å C. 3500 Å

5. Cahaya dengan panjang gelombang 5x10-7m

datang pada celah kembar Young yang jaraknya 2 x 10-4mm. Pola yang terjadi ditangkap pada layar yang berada 1 meter dari celah kembar. Jarak antara dua buah garis terang …cm A. 0,10 D. 1,00 B. 0,25 E. 2,50 C. 0,50

6. Bila cahaya matahari mengenai suatu lapisan

tipis minyak yang ada di atas permukaan air, maka warna-warna yang terlihat timbul karena ....


A. difraksi D. polarisasi B. refraksi E. reflaksi C. interferensi

7. Sebuah sinar monkromatik dengan panjang

gelombang 6000 Å didatangkan vertikal pada selaput minyak yang indeks biasnya = 1,2. Agar terjadi pelemahan sinar tebal minimum lapisan minyak tersebut adalah .... A. 15 x 10 cm D. 25 x 10 cm B. 25 x 10 cm E. 25 x 10 cm C. 25 x 10 cm

8. Suatu berkas sinar sejajar mengenai tegak

lurus suatu celah yang lebarnya 0,4 mm. Di belakang celah diberi lensa positif dengan jarak titik api 40 cm. Garis terang pusat (orde nol) dengan garis gelap pertama pada layar di bidang titik api lensa berjarak 0,56 mm. Panjang gelombang sinar adalah .... A. 6,4 x 10 m D. 1,6 x 10 m B. 5,6 x 10 m E. 11,2 x 10 m C. 4,0 x 10 m

9. Seseorang bermata normal (titik dekatnya 25

cm) menggamati benda dengan mata berakomodasi maksimum. Diameter pupil matanya 2 mm dan mata peka terhadap cahaya 550.10–6 mm. Batas daya urai mata orang itu adalah .... A. 0,01 mm D. 1 mm B. 0,08 mm E. 2 mm C. 0,2 mm

10. Jarak dua lampu adalah 122 cm. Diameter

pupil mata 1,5 mm dan panjang gelombang cahaya lampu 3000 Å. Jarak lampu tersebut ke pengamat yang paling jauh supaya lampu masih dapat dilihat terpisah adalah .... A. 2000 m D. 4000 m B. 2500 m E. 5000 m C. 3500 m

11. Dengan menggunakan kisi difraksi, kita ingin

mempelajari suatu spectrum cahaya matahari. Yang mana diantara warna-warna cahaya berikut yang paling lemah dilenturkan …. A. biru D. kuning B. violet E. merah C. hijau

12. Sebuah kisi yang mempunyai 2 x 10 garis/cm

menerima seberkas sinar monokromatis. Sudut deviasi garis terang pertama yang dipakai 30°. Panjang gelombang sinar monokromatis yang digunakan …. A. 1000 nm D. 250 √3 nm B. 750 nm E. 250 nm C. 500 nm

13. Cahaya merupakan gelombang transversal. Hal ini dibuktikan berdasarkan percobaan yang menunjukkan adanya .… A. difraksi D. refraksi B. polarisasi E. refleksi C. interferensi

14. Jika terjadi polarisasi pada pemantulan sinar

oleh suatu permukaan batas medium tembus cahaya, maka … 1) sudut antara berkas sinar jatuh dan berkas

sinar pantul 90O 2) sudut pantul 57O 3) sinar sudut jatuh adalah kebalikan dari

indeks bias 4) sudut antara berkas sinar pantul dan sinar

bias 90O Yang benar adalah ....

A. semua D. 2 dan 4 B. 1, 2, dan 3 E. 4 saja C. 1 dan 3

15. Dua buah kristal tourmalin, satu sama lain

bersilangan dengan sudut 60O. Intensitas cahaya mula-mula yang mengenai kristal I adalah 20 watt/m. maka intensitas cahaya yang keluar dari kristal II adalah … A. 10 watt/m B. 10 √3 watt/m C. 5 watt/m D. 5 √3 watt/m E. 2,5 watt/m

16. Untuk menentukan panjang gelombang sinar

monokromatik digunakan perconbaan Young yang data-datanya sebagai berikut: jarak antara kedua celahnya = 0,3 mm, jarak celah ke layar = 50 cm, dan jarak antara garis gelap ke dua dengan ke 3 pada layar = 1mm. Panjang gelombang sinar monokromatik tersebut adalah… nm. A. 400 B. 480 C. 500 D. 580 E. 600

17. Pada percobaan interferensi menggunakan dua

celah dan suatu sinar monokromatik tertentu, diperoleh data: jarak antarcelah 0,3 mm; jarak celah ke layar 50 cm; jarak gelap ke-dua ke gelap ke-tiga pada layar 1 mm. Panjang gelombang sinar yang digunakan adalah ... nm.

A. 400 B. 480 C. 500 D. 580 E. 600


18. Sinar polikromatik dijatuhkan masing-masing

pada prisma, kaca plan paralel, serta kisi. Untuk cahaya tampak berlaku

(1) pada ketiganya terjadi uraian warna

menjadi sinar-sinar monokromatik (2) pada prisma, ungu menyimpang

terjauh; sedang pada kisi, ungu menyimpang terdekat

(3) pada kaca plan paralel terjadi dispersi namun tidak terjadi deviasi

(4) pada prisma terjadi difraksi, pada kisi terjadi dispersi

19. Pada percobaan kisi difraksi menggunakan sinar polikromatik, pada layar diperoleh bahwa terang ungu keempat tepat berimpit dengan terang hijau ketiga. Jika panjang gelombang sinar hijau adalah 5400 Å, maka panjang gelombang sinar ungunya adalah

A. 4050 Å B. 4200 Å C. 4500 Å D. 6800 Å E. 7200 Å

20. Agar garis terang pusat pada layar akibat

difraksi cahaya pada celah tunggal menjadi lebih besar, dapat dilakukan … . 1) menjauhkan layar dari celah 2) mengganti cahaya kuning dengan merah 3) mengganti cahaya hijau dengan kuning 4) memperbesar lebar celah

21. Suatu gelombang cahaya yang mempunyai

frekuensi f dan panjang gelombang λ merambat dari suatu medium dengan kecepatan v ke suatu medium lainnya dimana kecepatannya menjadi 1,2 v, maka … . 1) frekuensinya tetap 2) arah perambatannya tetap 3) panjang gelombangnya menjadi lebih

pendek 4) amplitudonya tetap

22. Kecepatan rambat cahaya dalam satuan

medium bergantung pada indek bias medium itu.

SEBAB

gelombang cahya merambat dari suatu medium ke medium lain mengalami perubahan frekuensi.

23. Seberkas sinar makromatik dengan panjang

gelombang 5 x 10-7 meter menerangi suatu celah ganda yang berjarak 1 mm. Jarak antara

garis-garis terang pada pola interverensi yang terbentuk sejauh 2 m adalah... . A. 0,10 mm B. 0,25 mm C. 0,40 mm D. 0,50 mm E. 1,00 mm

24. Suatu percobaan Young mula-mula dilakukan

dalam medium udara. Jika ruang diantara celah ganda dan layar diisi dengan air yang memiliki indeks bias 3

4 , maka jarak antara dua pita terang yang berdekatan … . A. tetap sama B. berkurang menjadi 4

1 kali semula

C. bertambah menjadi 31 kali semula

D. berkurang menjadi 43 kali semula

E. bertambah menjadi 34 kali semula

25. Seberkas cahaya jatuh tegak lurus pada kisi

yang terdiri dari 5000 garis tiap cm. Sudut bias orde ke dua adalah 30o. Maka panjang gelombang cahaya yang dipakai adalah … .

A. 2500 oA

B. 4000 oA

C. 5000 oA

D. 6000 oA

E. 7000 oA


LISTRIK STATIS

G. Listrik dan Magnet

STANDAR KOMPETENSI LULUSAN (SKL)

URAIAN

1. Menerapkan konsep dan prinsip kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai masalah dan produk teknologi.

• Hukum Coulomb dan medan listrik

• Kapasitor keping sejajar

• Pengukuran arus dan tegangan listrik

• Hukum Ohm dan hukum Kirchoff dalam rangkaian tertutup (loop)

• Induksi magnetik di sekitar kawat berarus

• Gaya magnetik (Gaya Lorentz)

• Induksi Faraday • Rangkaian R, L

dan C dalam arus bolak balik

Hukum Coulomb menjelaskan bahwa antara

dua muatan listrik terdapat gaya elektrostatik (tolak/tarik) yang besarnya sebanding dengan besar muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.

2

.r

qQkF =

επ .41

=k ε1

≈F

Medan listrik adalah gaya per satuan muatan

qFE = 2r

QkE =

Di antara dua muatan listrik terdapat titik yang memiliki kuat medan nol

Jika kedua muatan sama jenisnya, maka daerah B terdapat titik dengan kuat medan listrik nol

Jika kedua muatan beda jenisnya, maka daerah A atau C terdapat titik dengan kuat medan listrik nol

(letaknya selalu lebih dekat ke muatan yang lebih kecil)

Kapasitor mampu menyimpan muatan listrik atau energi listrik. Kapasitas kapasitor keping sejajar bergantung pada luas penampang, jarak antar celah, dan isolator (dielektrikum) antara dua keping.

VCQ .=

CQVCVQW

22

21.

21.

21

===

dAKC oε.=

Rangkaian kapasitor seri memperkecil kapasitas rangkaian, sedangkan susunan paralel memperbesar kapasitas rangkaian.

...21 ++= CCC p

...111

21

++=CCCs

Hukum Kirchoff menjelaskan arus listrik pada rangkaian tertutup dan bercabang.

Pada rangkaian bercabang keluarmasuk II Σ=Σ

Pada loop tertutup NolrRIE =+Σ+Σ )(

Setiap dua muatan berdekatan akan mendapat gaya

Coulomb :

Besarnya : F = kq1.q2/R2


Arahnya : Sejenis tolak menolak dan

berlainan jenis tarik menarik

Medan listrik adalah daerah yang masih

dirasakan gaya Coulomb atau gaya elektrostatis. Arahnya : meninggalkan muatan positif

dan menuju muatan positif

Besarnya : E = F/Q = kQ/R2

Energi potensial merupakan besaran skalar,

besarnya memenuhi :

Ep = kq1.q2/R

Potensial listrik memenuhi : V = Ep/Q = kQ/R

Pada bola konduktor bermuatan memenuhi :

a. di titik di dalam bola : E = 0 dan V sama

dengan V di permukaan

b. di permukaan bola :

E = kQ/R2 dan V = kQ/R

c. di luar bola (r > R)

E = kQ/r2 dan V = kQ/R

Pada keping sejajar terdapat muatan listrik dan memenuhi hubungan :

a. E = V/d

b. gaya F = q E

c. berlaku kekekalan energi :

q V = 1/2m v2

SOAL - SOAL

1. Dua buah muatan sama besar berjarak r, satu sama lain, tolak-menolak dengan gaya sebesar F. Jika jarak antara muatn menjadi dua kali semula di dalam medium yang sama, maka gaya tolak menjadi … . A. 4 F B. 2 F C. 2

1 F

D. 41 F

E. 81 F

2. Dua buah benda bermuatan listrik berada pada

jarak 4 cm satu dengan lainnya. Kedua benda itu kemudian saling dijauhkan hingga gaya tolak menolaknya menjadi seperempat kalinya. Jarak baru antara kedua benda itu adalah … . A. 8 cm B. 16 cm C. 32 cm D. 64 cm E. 128 cm

3. Dua muatan listrik yang berada dalam media

dengan permitivitas relative = 5, menghasilkan gaya Coulomb menjadi sebesar 15 N. Jika bahan media tersebut dihilangkan besarnya gaya Coulomb menjadi … . A. 75 N B. 20 N C. 15 N D. 10 N E. 3 N

4. Pada gambar muatan di A = + 100 mC, muatan

di B = -200 mC dan muatan di C = -400 mC. Gaya Coulomb pada B adalah … .

A. 7,2 x 10 -7 N B. 8 x 10 -2 N C. 8 x 102 N D. 7,2 x 108 N E. 7,2 x 109 N

50 cm

1 m

BA

C

600

5. Potensial di suatu titik yang berjarak r dari muatan Q adalah 600 volt. Intensitas medan di titik tersebut 400 N/c. Jika k = ¼ π ε0 = 9 x 109 Nm2/c2, maka besar muatan Q adalah … . A. 2,25 x 10-9 C B. 4,4 x 10-8 C C. 7 x 10-8 C D. 10-7 C E. 1, 5 x 10-9 C

6. Kuat medan listrik pada suatu titik mempunyai

satuan … .


A. meter/volt B. Newton . Coulomb C. volt meter D. Newton/Coulomb E. Coulomb/Newton

7. Dua partikel masing-masing bermuatan q1 dan

q2 yang tidak diketahui besar dan jenisnya terpisah sejauh d. Antara kedua muatan itu dan pada garis hubungnya terdapat titik p dan jaraknya ¾ d dari q1. Jika kuat medan di titik P sama dengan nol, maka … . A. q1 dan q2 adalah muatan-muatan yang

tidak sejenis B. potensial di titik P yang disebabkan oleh

q1 dan q2 sama C. potensial di titik P sama dengan nol D. besar muatan q1 = 2 kali besar muatan q2 E. besar muatan q1 = 4 kali besar muatan q2

8. Suatu titik terletak sejauh R meter dari muatan Q Coulomb. Agar titik tersebut mempunyai kuat medan sebesar potensial listriknya. Jarak (R) sebesar … . A. 0,5 m B. 1,0 m C. 1,5 m

D. 2,0 m E. 2,5 m

9. Untuk memindahkan muatan positif yang besarnya 10 coulomb dari suatu titik yang potensialnya 10 volt ke suatu titik lain dengan potensialnya 60 volt diperlukan usaha sebesar … A. 5 volt/ Coulomb B. 100 Joule C. 500 volt Ampere

D. 500 Joule E. 600 Joule

10. Potensial suatu titik sejauh P sejauh r, dari muatan listrik q sama dengan v. Potensial suatu titik Q berjarak R dari muatan titik q sama dengan 2V. Pernyataan di abwah ini yang benar: A. R = 5r B. R = r/5 C. R = r D. R = 2,5 r E. R = 0,1 r

11. Medan listrik sebagi fungsi jarak yang

ditimbulkan oleh sebuah bola konduktor pejal yang berjari-jari R dan bermuatan +Q adalah … A. D.

R r

E

R r

E

B.

R r

E

E.

R r

E

C.

R r

E

12. Titik A bermuatan 5 mC, berada sejauh 1 m dari ttik B yang bermuatan 3 mC. Besar potensial listrik di tengah-tengah antara A dan B sebesar A. nol B. -1,8 x 107 V C. 3,6 x 107 V D. 7,2 x 107 V E. 14,4 x 107 V

13. Dua buah titik A dan B yang terpisah pada

jarak 3 cm masing-masing bermuatan +10 -7 C dan -10-6 C. Jarak kedua titik yang mem-punyai potensial nol adalah … . A. 11

1 cm terhadap titik A

B. 112 cm terhadap titik A

C. 113 cm terhadap titik A

D. 114 cm terhadap titik B

E. 115 cm terhadap titik B

14. Kapasitor suatu keping sejajar yang bermuatan

adalah. A. berbanding lurus dengan besar muatannya B. berbanding terbalik dengan beda potensial

antara kedua keping C. makin besar apabila jarak antara dua

keping diperbesar D. makin besar apabila luas kedua keping

diperbesar


E. tidak tergantung pada medium antara kedua keping

15. Tiga buah kapasitor yang masing-masing kapasitasnya 3 F, 6 F dan 9 F dihubungkan secara seri. Kedua ujung dari gabungan tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan yang besarnya 220 volt. Tegangan antara ujung-ujung kapasitor yang 3 Farad adalah … . A. 40 V B. 60 V C. 110 V D. 120 V E. 220 V

16. Diketahui muatan listrik Q1 positif dan Q2

negatif…… 1) muatan Q1 menarik muatan Q2 2) gaya coulomb sebanding dengan Q1 dan

Q2 3) gaya coulomb berbanding terbalik dengan

kuadrat jarak antara Q1 dan Q2 4) kuat medan listrik di tengah-tengah antara

Q1 dan Q2 nol yang benar adalah …. A. 1, 2, 3 dan 4 D. 2 dan 4 B. 1, 2 dan 3 E. 4 C. 1 dan 3

17. Dua muatan titik yang sejenis dan sama besar

qA = qB =10 –2 μC pada jarak 10 cm satu dari yang lain. k = 9.109 Nm2C2. Gaya tolak yang dialami kedua muatan itu (dalam Newton) adalah .... A. 9.10–14 D. 9.103 B. 9.10–9 E. 9.107 C. 9.10–5

18. Sebuah benda bermassa 20 gram dan

bermuatan q = + 0,5 μC digantungkan pada seutas tali ringan yang massanya dapat diabaikan. Tepat di sebelah kanan benda pada jarak 15 cm diletakkan muatan q’ = -1 μC yang menyebabkan posisi benda menjadi seperti gambar di bawah. Jika g = 10 ms–2 dan k = 9.109 Nm2C–2, tegangan pada tali dekat pada harga (dalam newton )

A. 0,20 B. 0,24

C. 0,28 D. 0,32 E. 0,40

19. Kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh

muatan listrik pada sebuah titik bergantung pada…. 1) besarnya muatan 2) jaraknya dari muatan 3) jenis muatan 4) jenis medium antara muatan dan titik

yang benar adalah ….

A. 1, 2, 3 dan 4 D. 2 dan 4 B. 1, 2 dan 3 E. 4 C. 1 dan 3

20. Dua muatan titik berjarak 5 cm terlihat seperti

gambar.

Besar medan listrik di titik P adalah .... A. 27 N/C D. 360 N/C B. 72 N/C E. 720 N/C C. 270 N/C

21. Sebuah partikel bermassa 0,3 gr diikat dengan

benang tak bermassa. Kemudian dimasukkan ke dalam daerah bermedan listrik 500 N/C dan digantungkan ternyata membentuk sudut seperti pada gambar di bawah. Keadaan ini bisa terjadi apabila partikel itu bermuatan (dalam μC) sebesar

A. 1 B. 3 C. 3√2 D. 6 E. 6√2

22. Dua buah partikel A dan B masingmasing

bermuatan +20 μC dan +45 μC terpisah dengan jarak 15 cm. Jika C adalah titik yang terletak di antara A dan B sedemikian sehingga kuat medan di C sama dengan nol, maka letak C dari A (dalam cm) adalah…. A. 2 D. 6 B. 3 E. 9


C. 4

23. Potensial di suatu titik yang berjarak r dari muatan Q adalah 600V. Intensitas medan di titik tersebut 400 N/C. Jika k = 9.109 Nm2C-2, maka besar muatan Q adalah .... A. 1,50. 10-9 C D. 7. 10-9 C B. 2,25. 10-9 C E. 1. 10-9 C C. 4,40. 10-9 C

24. Pada setiap titik sudut sebuah segitiga sama

sisi dengan sisi terdapat muatan positif q. Kuat medan dan potensial listrik di pusat segitiga ini, dengan k sebagai tetapan, berturut-turut adalah…. A. ½ k q dan 0 D. 0 dan k q B. ½ k q dan k q E. 0 dan k q C. k q dan k q

25. Sebuah bola konduktor berjari – jari 9 cm

diberi muatan 6 mC. Besar kuat medan listrik dan potensial listrik pada titik yang berjarak 3 cm dari pusat bola adalah .... A. sama – sama nol B. E = nol, V = 6. 105 volt C. E = 6. 107 N/C, V = nol D. E = 6. 107 N/C, V = 6. 105 volt E. E = 6. 107 N/C, V = 18. 105 volt

26. Sebuah bola konduktor diberi muatan Q = 3

μC. Diameter bola 20 cm. Jika muatan kecil q = 2 μC ingin dipindahkan dari permukaan bola ke titik yang berjarak 5 cm dari pusat bola maka diperlukan usaha sebesar…. A. 2500 joule D. 25 joule B. 1300 joule E. nol C. 500 joule

27. Dua keping logam yang sejajar dan jaraknya

0,5 cm satu dari yang lain diberi muatan listrik yang berlawanan (lihat gambar) hingga beda potensial 10000 Volt. Bila muatan electron adalah 1,6 x 10-19 C maka besar dan arah gaya coulomb pada sebuah elektron yang ada diantara kedua keping adalah .… A. 0,8 x 10-7 N ke atas B. 0,8 x 10-7 N ke bawah C. 3,2 x 10-13 N ke atas D. 3,2 x 10-13 N ke bawah E. 12,5 x 1024 N ke atas

28. Sebuah elektron (muatan –1,6 x 10-19 C)

bergerak dari suatu titik dalam ruang ke titik lain yang potensialnya 1 V lebih tinggi. Energi kinetik yang diperoleh elektron dalam

perpindahan kedudukan itu dapat dinyatakan sebagai.. 1) 1,6 x 10-19 Joule 2) 1 elektron volt 3) 1,6 x 10-19 coulomb volt 4) 1 volt ampere yang benar adalah …. A. 1, 2, 3 dan 4 D. 2 dan 4 B. 1, 2 dan 3 E. 4 C. 1 dan 3

29. Sebuah elektron dengan massa 9,11x 10 –31 kg

dan muatan listrik –1,6 x 10-19 C, lepas dari katode menuju ke anode yang jaraknya 2 cm. Jika kecepatan awal elektron 0 dan beda potensial antara anode dan katode 200 V, maka elektron akan sampai di anode dengan kecepatan .... A. 2,3 x 105 m/s B. 8,4 x 106 m/s C. 2,3 x 107 m/s D. 3 x 107 m/s E. 2,4 x 108 m/s

30. Kapasitas kapasitor dapat diperkecil dengan

cara-cara sebagai berikut .... 1) ruang antar lempeng diisi minyak 2) dengan pasangan seri beberapa kapasitor 3) jarak kedua lempeng diperkecil 4) luas lempengnya diperkecil. yang benar

adalah ….

A. 1, 2, 3 dan 4 D. 2 dan 4 B. 1, 2 dan 3 E. 4 C. 1 dan 3

31. Tiga buah kapasitor identik yang mula-mula

belum bermuatan akan dihubungkan dengan baterai 15 V. Bila hanya salah satunya saja yang dihubungkan dengan baterai 15 V tersebut, energi yang tersimpan dalam kapasitor adalah 3/2E. Energi yang akan tersimpan bila ketiga kapasitor tadi dihubungkan seri dengan baterai adalah …. A. ¼ E D. 2 E B. ½ E E. 4 E C. E

32. Tiga kapasitor A, B, dan C masingmasing

berkapasitas 4F, 6F, dan 12F disusun seri kemudian dihubungkan dengan tegangan 90V. Apabila muatan listrik masing-masing kapasitor qA, qB, dan qC maka …


A. qC = 3 x qA B. qA < qB < qC C. qB = 0 D. qC = 1/3 x qA E. qA = qB = qC

33. Tiga buah kapasitor masing-masing 6 μF, 12

μF dan 4 μF dirangkai seri kemudian dihubungkan dengan sumber tegangan 8 volt.Tegangan pada kapasitor 4 μF adalah .… A. 8,0 volt D. 1,5 volt B. 4,0 volt E. 0,5 volt C. 2,0 volt

34. Dua kapasitor dengan kapasitas 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 adalah : Q1, Q2, V1 dan V2 maka…. 1) (1). Q1 = 2 x 10-9 C 2) (2). Q2 = 2 x 10-9 C 3) (3). V1 = 66,7 V 4) (4). V2 = 33,3 V yang benar adalah …. A. 1, 2, 3 dan 4 D. 2 dan 4 B. 1, 2 dan 3 E. 4 C. 1 dan 3

35. Kapasitor terpasang seperti gambar Jika

muatan yang tersimpan pada C3 adalah 540 μC , maka ....

1) muatan yang tersimpan C1 = 240 μC 2) beda potensial ujung-ujung C2 = 60 V 3) beda potensial AB = 60 V 4) jumlah muatan total = 360 μC

36. Sebuah kapasitor dengan kapasitansi 2.10-5 F

yang pernah dihubungkan untuk beberapa saat lamanya pada beda potensial 500 V. Kedua ujungnya dihubungkan dengan ujung-ujung sebuah kapasitor lain dengan kapasitansinya 3.10-5 F yang tidak bermuatan. Energi yang tersimpan di dalam kedua kapasitor adalah …. A. 0,25 J D. 1,25 J B. 0,50 J E. 1,50 J C. 1,00 J

Rangkaian RLC

1. Pada rangkaian RLC seri, tegangan pada ujung - ujung resistor 40 V, induktor 60 V dan kapasitor 30 V. Suplai tegangan dalam rangkaian sama dengan ....

A. 50V B. 70V C. 130V D. 10V E. 220 V

2. Rangkaian seri RLC, dengan R = 10 k ohm, L = 25 mili Henry dan C yang dapat diubah/ variable. Tegangan AC generator mensuplai sinyal dengan amplitude 40 volt dan frekuensi sudut 1.000rad/s. Amplitude arus listrik mencapai maksimum untuk nilai C sebesar.... A. 4 πF B. 40 πF C. 4πF D. 40πF E. 400 πF

3. Perhatikan tampilan layar osiloskop berikut ini:

Jika skala vertikal 2 V/cm maka besar tegangan efektif yang terukur oleh osiloskop adalah ...

A. 6√2 volt B. 6 volt C. 3√2 volt D. 3 volt E. 2 volt


4. Perhatikan grafik sinus berikut ini: V

i

Grafik tersebut merupakan hasil tampilan dari rangkaian….

A. resistor murni B. induktor murni C. kapasitor murni D. seri kapasitor dan resistor E. seri induktor dan resistor

5. Perhatikan gambar rangkaian berikut:

Besar impedansi rangkaian adalah …

A. 20 ohm B. 30 ohm C. 40 ohm D. 50 ohm E. 110 ohm

6. Suatu rangkian RLC seri dipasang pada tegangan V = Vm sin sehingga mengalir arus i = im sin ( + ). Jika semua satuan dalam SI, maka … .

A. im RVm≤ ; π<θ<π−

B. im RVm< ; π<θ<π−

C. im RVm< ; 22

ππ <θ<−

D. im RVm≤ ; 22

ππ <θ<−

E. im RVm< ; θ≠θ

7. Suatu tegangan arus bolak-balik mempunyai harga maksimum 300 Volt. Sudut fase ketika tegangan 150 Volt adalah … . A. 30o B. 45o C. 53o D. 60o E. 90o

8. Rangkaian R – L seri dihubungkan ke sumber tegangan 200 volt. Ternyata tegangan di ujung-ujung resistor dan induktor sama besar. Apabila arus yang mengalir pada rangkaian 1,25 A, maka hambatan resistor bernilai … . A. 80 Ohm B. 80 2 Ohm C. 160 Ohm D. 160 2 Ohm E. 250 Ohm

9. Rangkaian R – C seri dihubungkan ke sumber arus bolak-balik. Apabila frekuensi sumber diperbesar, maka … . 1) Reaktansi kapasitifnya bertambah 2) Impedansi rangkaian bertambah 3) Kuat arus yang mengalir pada rangkaian

berkurang 4) Beda fase antara tegangan dan arus

berkurang

10. Rangkaian seri R = 30 ohm dan L = 40 mH dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik berfrekuensi sudut 1000 rad/s. Lalu pada rangkaian tersebut disisipkan sebuah kapasitor sehingga terjadi rangkaian RLC seri tanpa mengubah sumber tegangan. Ternyata besar arus efektif pada rangkaian sama seperti sebelum disisipi kapasitor. Nilai kapasitansi kapasitor yang disisipkan adalah ... mikrofarad.

A. 6,25 B. 12,5 C. 25 D. 33,3 E. 50

11. Rangkaian seri R = 30 ohm dan L = 40 mH dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik berfrekuensi sudut 1000 rad/s. Lalu pada rangkaian tersebut disisipkan sebuah kapasitor sehingga terjadi rangkaian RLC seri tanpa mengubah sumber tegangan. Ternyata besar arus efektif pada rangkaian sama seperti

tωtω θ

-π/2


sebelum disisipi kapasitor. Nilai kapasitansi kapasitor yang disisipkan adalah ... mikrofarad.

A. 6,25 B. 12,5 C. 25 D. 33,3 E. 50

12. Beda sudut fase antara tegangan dan arus pada rangkaian arus bolak-balik kapasitor murni adalah ... . A. arus dan tegangan sefase

B. arus tertinggal sebesar , terhadap

tegangan C. arus tertinggal sebesar , terhadap

tegangan

D. tegangan tertinggal sebesar , terhadap

arus E. tegangan mendahului arus sebesar

13. Bila rangkaian arus AC yang terdiri dari induktor murni, frekuensi sumbernya dibuat dua kali semula, maka… . A. induktansi induktor menjadi 4 kali B. kecepatan angulernya menjadi 0,5 kali C. reaktansi induktifnya menjadi 0,5 kali D. impedansinya tetap E. kuat arusnya menjadi 0,5 kali

14. Dalam rangkaian arus bolak-balik, kuat arus yang mengalir dinyatakan dengan persamaan i = 2 sin (100t – 0,25) Ampere dan tegangan sumbernya V = 100 sin 100 t. Dari data tersebut dapat diinterprestasikan… . A. impedansi rangkaian 50 ohm B. frekuensi sumber 100 Hz C. rangkaian bersifat kapasitif D. rangkaian terdiri dari induktor murni E. tegangan mendahului arus sebesar 90o

15. Sebuah rangkaian seri RLC dihubungkan ke sumber tegangan bolak-balik 200 volt. Jika R = 120 ohm, XL = 180 ohm dan XC = 90 ohm maka… . A. impedansi rangkaian 200 ohm B. besarnya arus yang mengalir 1,5 Ampere C. besarnya tegangan induktor 240 volt D. besarnya faktor daya 0,6 E. arus mendahului tegangan

16. Rangkaian seri R-L-C dihubungkan ke sumber tegangan bolak-balik. Rangkaian ini akan mengalami resonansi apabila… . A. impedansi rangkaian mencapai harga

maksimum B. arus dalam rangkaian minimum C. L = C

D. arus mendahului tegangan sebesar

E. Z = R

17. Dalam rangkaian seri R = 60 ohm dan induktor dalam sumber tegangan bolak-balik, kuat arus yang lewat 2 A. Apabila dalam diagram vektor

di bawah tg α = , maka tegangan

induktor… .

A. 72 volt B. 90 volt C. 120 volt D. 160 volt E. 200 volt

18. Sebuah hambatan R, konduktor L dan kapasitor C disusun seri dengan tegangan bolak-balik V = Vm cos t. Fase arus terlambat dari tegangan ketika … . A. XL = XC B. R =

C. R = L -

D. R = - L

E. = C

19. Perhatikan rangkaian listrik pada gambar di bawah.

Nilai kapasitas kapasitor C adalah … .

A. 1,25 F B. 2,5 F C. 12,5 F D. 25 F E. 125 F

4π

π

2π

π

ππ

2π

43

XLZ

R

ω

C1

ω

ω C1

ω

C1

ω ω

L1

ω ω

R=30C

~100V, 200 rad/s

I = 2A

µµµ

µµ


20. Pada saat terjadi resonansi dalam rangkaian seri RLC, maka : 1. tegangan dan arus sefase

2. impedansi rangkaian minimum sama dengan hambatan

3. rangkaian bersifat resistif murni

4. arus dalam rangkaian maksimum

Pernyataan yang benar adalah … .

A. 1, 2, 3 B. 1, 3 C. 2, 4 D. 4 E. 1, 2, 3, 4

21. Suatu rangkaian seri RLC dihubungkan dengan sumber tegangan V = 100 sin 100 t volt. Besar hambatan murni 600 . Induktansi diri kumparan 2 Henry dan kapasitas kapasitor 10 F. Daya dari rangkaian tersebut adalah … . A. 6 watt B. 8 watt C. 10 watt D. 12 watt E. 60 watt

22. Rangkaian R – L – C seri memiliki impedansi minimum. Jika R = 100 ; L = 0,1 H; C =

F, maka frekuensi tegangan bolak-

balik yang terpasang adalah … . A. 10 Hz B. 25 Hz C. 50 Hz D. 100 Hz E. 150 Hz

23. Sebuah induktor yang diukur dengan ohmeter memiliki hambatan sebesar 24 ohm. Jika induktor tersebut dihubungkan dengan sumber arus bolak-balik, ternyata amperemeter menunjuk 2 Amp dan voltmeter menunjukkan 60 volt. Berapakan reaktansi induktif induktor tersebut ? A. 12 ohm B. 18 ohm C. 20 ohm D. 24 ohm E. 30 ohm

24. Jika pada rangkaian di bawah kuat arus yang mengalir 4 A, maka nilai resistor R adalah … . A. 20 ohm B. 30 ohm C. 40 ohm D. 50 ohm E. 60 ohm

25. Diagram di bawah memperlihatkan pola gambar yang ditangkap pada layar CRO ketika dihubungkan tegangan AC. Jika tiap cm menyatakan tegangan 100 V, maka nilai efektif tegangan AC tersebut … .

A. 120 Volt B. 120 Volt C. 220 Volt D. 240 Volt E. 240 Volt

26. Suatu rangkaian arus bolak-balik dengan R = 80 ohm dan reaktansi kapasitif 60 ohm dihubungkan dengan tegangan 220 Volt. Besar kuat arus yang mengalir pada rangkaian adalah … . A. 2,2 A B. 2,4 A C. 2,6 A D. 2,8 A E. 3,2 A

2Ω

µ

Ω

210001

π

R

~

250 µF

200 V; 50/π HZ

1,2 cm2,4 cm

2

2


INDUKSI MAGNET

Medan magnet disebabkan karena: ada magnet di seitarnya, atau ada arus listrik di sekitarnya. Adanya medan magnet di sekitar arus listrik ditemukan oleh Oersted.

Besarnya induksi magnet (kuat medan magnet) di sekitar arus listrik bergantung pada: kuat arus, jarak, dan panjang kawat.

Kawat lurus rI

B o

.2

.π

µ=

Kawat melingkar rI

B o

.2.µ

=

Solenoida lNIB oµ=

Interaksi antara medan magnet dan arus listrik,

menimbulkan gaya magnetik (gaya Lorentz).

θsin.. liBF =

lrII

F o

.2.. 21

πµ

=

BvqF ..=

Prinsip gaya magnetik diterapkan pada motor listrik, meteran listrik, dll.

Di sekitar kawat berarus timbul induksi magnet. Arahnya sesuai kaedah tangan kanan. Besarnya memenuhi :

a. Di sekitar kawat lurus panjang B = µ0I/2πa

b. Di pusat lingkaran : B = µ0I/πa

c. Di tengah sumbu solenoida : B = μ0 I n

Gaya Lorentz adalah gaya yang timbul akibat

medan magnet. a. Pada kawat berarus dalam medan magnet.

F = B i l sin θ

b. Pada kawat sejajar berarus

F = (µ0I1I2/2πa).l

c. Muatan yang bergerak dalam medan

magnet.

F = B q v sin θ

SOAL - SOAL

1. Medan magnet disekitar penghantar panjang lurus berarus, berbanding terbalik dengan …. A. Kuat arus listrik B. Tegangan listrik C. Induktansi diri D. Jumlah lilitan kumparan E. Jarak titik dari penghantar

2. Arus listrik sepanjang kawat listrik tegangan

tinggi dari selatan ke utara. Arah medan magnet yang diakibatkan arus listrik di atas kawat tersebut adalah ke .... A. Selatan D. barat B. Utara E. tenggara C. Timur

3. Sebuah kawat lurus yang panjang berarus

listrik 10 ampere. Sebuah titik berada 4 cm dari kawat. Jika μo = 4πx10-7 Wb/Amp m, maka kuat medan magnet di titik tersebut adalah .... A. 0,5x10-4 weber /m2 B. 1,0x10-4weber/m2 C. 3,14x10-4 weber / m2 D. 4,0x10-4 weber/m2 E. 5,0x10-4 weber/m2

4. Dua kawat a dan b diletakkan sejajar pada

jarak 8 cm satu sama lain (gambar di bawah). Tiap kawat dialiri arus sebesar 20 A. Jika mo/4p = 10-7 Tm/A, maka induksi magnet di titik P yang terletak di antara kedua kawat pada jarak 2 cm dari kawat a dalam mT adalah ....

A. 0,1 B. 0,13 C. 0,2 D. 0,25 E. 0,3

5. Dua kawat yang sangat panjang dipasang

vertikal sejajar dengan jarak d. Kawat pertama dialiri arus sebesar I ke atas. Pandang titik P (dalam bidang kedua kawat itu) yang terletak diantaranya dan berjarak 1/3 d dari kawat pertama. Jika induksi magnet di titik P sama dengan nol, berarti arus yang mengalir dalam kawat kedua ....


A. 1/3 I ke bawah B. ½ I ke bawah C. 3 I ke atas D. 2 I ke atas E. 2 I ke bawah

6. Kuat medan magnetik (induksi magnetik) di

pusat kawat yang melingkar berjari-jari R meter dan berarus I ampere, bila m0 = 4p x 10-7

weber ampere-1 meter-1 adalah ... (dalam tesla) A. μ0 i/ (2R) D. μ0 i/ (4πR) B. μ0 i/ (2R2) E. μ0 i/ (4πR2) C. μ0 i/ (2πR)

7. Kawat ¼ lingkaran dengan jari-jari 3 meter

dialiri arus 6 ampere. Maka besar induksi magnet pada pusat lingkaran (P) adalah ... (dalam telsa)

A. π x 10-5 B. π x 10-7 C. 4π x 10-5 D. 4π x 10-7 E. 7π x 10-7

8. Kawat lurus panjang dan kawat melingkar

dialiri arus sama besar 4 A. Keduanya didekatkan tanpa bersentuhan seperti gambar. Jari-jari lingkaran 4 cm. Besar induksi magnet total yang timbul di pusat lingkaran ( titik P) adalah .... A. 3,14. 10-5 tesla B. 4,14. 10-5 tesla C. 4,28. 10-5 tesla D. 5,28. 10-5 tesla E. 8,28. 10-5 tesla

9. Diantara besaran berikut :

1) jumlah kumparan lilitan 2) arus dalam kumparan 3) panjang kumparan 4) besar tegangan sumber Yang menentukan nilai induksi magnetik dalam kumparan adalah…. A. 1, 2 dan 3 D. 1 dan 4 B. semua E. 2 dan 4 C. 1 dan 3

10. Induksi magnetik pada solenoid menjadi

bertambah besar, bila.... A. jumlah lilitannya diperbanyak, arusnya

diperkecil B. jumlah lilitannya dikurangi, arusnya

diperbesar C. jumlah lilitan diperbanyak, arus diperbesar D. solenoidanya diperpanjang, arusnya

diperbesar E. solenoidanya diperpanjang, arusnya

diperkecil

11. Perhatikan gambar berikut ini. Kawat yang panjangnya 50 cm, berarus listrik 2 A diletakkan pada medan magnet B = 5.10-4 tesla. Gaya yang bekerja pada kawat adalah .... A. 2,5.10-4 N B. 2,5√2.10-4 N C. 5.10-4 N D. 5√2.10-4 N E. 5√3.10-4 N

12. Dua buah kawat sejajar yang dilalui arus listrik

yang sama besar dan arahnya akan….

A. saling tarik menarik B. saling tolak menolak C. tidak saling mempengaruhi D. arus listriknya menjadi nol E. arus lstriknya menjadi dua kali lipat

13. Bila I1 = I3 = 4A dan I2 = 3A, maka besar gaya

Lorentz per satuan panjang pada kawat yang berarus I2 adalah ....


A. 8/3 x 10–5 N/m B. 10–5 N/m C. 1/3 x 10–5 N/m D. 10–4 N/m E. 2 x 10–4 N/m

14. Sebuah kumparan empat persegi panjang

dengan ukuran 24 cm x 10 cm memiliki 40 lilitan dan dialiri arus sebesar 3 ampere berada dalam suatu medan magnet serba sama sebesar 0,5 W/m2 . Besar momen kopel bila bidang kumparannya sejajar medan magnet adalah…. A. 144 x 100 Nm D. 144 x 10-3 Nm B. 144 x 10-1 Nm E. 144 x 10-4 Nm C. 144 x 10-2 Nm

15. Sebuah partikel dengan muatan sebesar 1μC

bergerak membentuk sudut 30° terhadap medan magnet homogeny B = 10-4 tesla yang mempengaruhinya. Kecepatan partikel tersebut 2000 m/s, maka gaya Lorentz yang dialaminya adalah .... A. nol D. 10-7 N B. 2 x 10-6 N E. 10-8 N C. 4 x 10-6 N

16. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 4

x 105 ms-1 searah sb. X+ memotong medan magnet 5 x 10-4 Wb m2 searah sb. Z+. Bila e = 1,6 x 10-19 C, besar dan arah gaya yang bekerja pada elektron adalah .... A. 3,2 x 10-17 N searah sb. YB. B. 3,2 x 10-17 N searah sb. Y+ C. 8 x 10-22 N searah sb. YD. D. 8 x 10-22 N searah sb. Y+ E. 2 x 10-28 N searah sb. Y-

17. Sebuah zarah bermuatan listrik bergerak dan

masuk ke dalam medan magnet sedemikian rupa sehingga lintasannya berupa lingkaran dengan jari-jari 10 cm. Jika zarah lain bergerak dengan laju 1,2 kali zarah pertama, maka jari-jari lingkarannya 20 cm. Ini berarti bahwa perbandingan antara massa per muatan zarah pertama dengan zarah kedua adalah sebagai .... A. 3 : 5 D. 5 : 6 B. 4 : 5 E. 5 : 4 C. 1 : 2

18. P a r t i k e l 𝛼𝛼2

4 bergerak dengan kecepatan v m/s tegak lurus arah medan magnet B, lintasan yang dilalui berjari-jari R m. Partikel 1H1 bergerak dalam medan magnet yang sama dengan kecepatan dan arah yang sama pula, maka jari-jari lintasannya adalah ….

A. 4 R m D. ¼ R m B. 2 R m E. ½ R m C. R m

19. Sebuah muatan uji positif bergerak dekat

kawat lurus panjang yang dialiri arus listrik I. Suatu gaya yang mempunyai arah menjauh dari kawat akan terjadi pada muatan uji tersebut apabila arah geraknya ..... A. searah dengan arah arus B. berlawanan dengan arah arus C. mendekati kawat secara tegak lurus D. menjauhi kawat secara tegak lurus E. tegak lurus baik terhadap arah arus

maupun terhadap arah menuju kawat 20. Sebuah penghantar lurus panjang dialiri arus

listrik 1,5A. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 5 x 104 ms-1 searah arus dalam penghantar, pada jarak 0,1 m dari penghantar itu. Jika muatan electron itu –1,6 x 10-19 C, maka besar gaya pada electron oleh arus dalam penghantar itu adalah …… A. 1,5 x 10-20 N B. 2,4 x 10-20 N C. 3,2 x 10-19 N D. 4,2 x 10-19 N E. 5,0 x 10-19 N

21. Suatu kawat melingkar dengan jari -jari 10 cm dialiri arus 4 A. Besar induksi magnetik di pusat lingkaran adalah ....

A. 8π..10-6T

B.

π8

10-6T

C. 8 x 10-6 T D. 4π.10-6 T

E.

π4

10-6T

22. Dua kawat lurus panjang diletakkan sejajar

bersebelahan di atas meja. Kedua kawat dialiri arus yang sama besar pada arah yang sama. Pernyataan yang benar tentang gaya magnetik yang bekerja pada masing-masing kawat akibat kawat lain adalah ....

A. Kawat yang satu merasakan gaya keatas sementara kawat yang lain merasakan gaya ke bawah

B. Kedua kawat merasakan gaya ke atas C. Kedua kawat merasakan gaya ke bawah D. Kedua kawat saling tarik menarik E. Kedua kawat saling tolak menolak


23. Sebuah proton bergerak memasuki daerah

dengan medan listrik homogen, E tidak diketahui besar maupun arahnya, dan medan magnet homogen 0,01 T ke sumbu Y. Proton bergerak dengan kecepatan tetap 10 km/s dalam arah sumbu X. Pernyataan yang benar adalah .... A. E = 100 V/m, kearah sumbu Z B. E = 100 V/m, kearah sumbu Z negatif C. E = 100 V/m, kearah sumbu X D. E = 100 V/m, kearah sumbu Y negatif E. E = 100 V/m, kearah sumbu Y positif

24. Sebuah magnet batang digerakkan mendekati

dan melewati kumparan dengan kutub utara U dan selatan S seperti pada gambar. Kumparan dipegang sejajar dengan bidang gambar. Saat magnet mendekati kumparan, timbul arus induksi i1 dan saat magnet menjauhi, timbul arus induksi i2 Dilihat dari atas (seperti saat anda membaca ini) arah arus induksi yang terjadi adalah .... A. i1 dan i2 searah jarum jam B. i1 dan i2 berlawanan dengan arah jarum

jam C. i1 searah jarum jam, i2 nol D. i1 searah jarum jam, i2 berlawanan dengan

arah jarum jam E. i1 berlawanan dengan arah jarum jam, i2

searah jarum jam 25. Kawat lurus panjang dialiri arus 2 A. Besar

induksi magnetik pada suatu titik sejauh 10 cm dari kawat adalah.... A. 4π x 106 Tesla B. 4 x 106 Tesla C. 2π x 106 Tesla D. 2 x 106 Tesla E. 2 π x 10-6 Tesla

26. Sebuah partikel dengan massa m dan muatan q

dipercepat pada beda potensial V sehingga

mencapai kecepatan V ke selatan. Partikel

mema-suki daerah dengan medan magnet Byang arahnya ke timur dan medan magnet E yang tegak lurus ke bawah. Partikel berherak dengan kecepatan konstan dalam daerah ini. Beda potensial V harus sama dengan ....

A. 2

2

qB2MEV =

B. qBME2V =

C. qBEV =

D. BEV =

E. Tidak mungkin partikel dapat bergerak lurus tanpa dibelokkan oleh medan-medan itu

27. Arus 5 A melewati kawat dengan panjang 1,0 m. Kawat ini tegak lurus medan magnet dengan kuat medan 0,15 T. Gaya yang bekerja pada kawat sebesar .... A. 0 D. 25 N B. 0,03 N E. 33 N C. 0,75 N

28. Sebatang logam dengan panjang 30 cm

bergerak dengan kecepatan 8 m/s dalam ruang, tegak lurus medan magnet dengan kuat medan 0,05T Kecepatan batang tegak lurus terhadap panjangnya. Gaya gerak listrik induksi antara ujung-ujung batang sebesar .... A. 48 V B. 6,40 x 10-20 V C. 120 mV D. 12 Mv E. 4,8 V

29. Berikut ini gambar garis medan listrik

homogen 20 N/C mendatar:

Jika rusuk kubus AB=AD=AE=5 cm, maka besar fluks yang menembus bidang BFHD adalah ...

A. 0,05 wb B. 0,04 wb C. 0,02 wb D. 0,01 wb E. 0 wb

A B

C D

E F

G H


30. Perhatikan gambar dua kawat sejajar berikut ini:

I1 = 5 A

4 cm

I2 = 4 A

Kawat I2 akan mendapatkan gaya.....

A. 2 x 10-5 N/m ke bawah B. 2 x 10-5 N/m ke atas C. 1 x 10-5 N/m ke bawah D. 2 x 10-4 N/m ke atas E. 1 x 10-4 N/m ke bawah

31. Sebuah elektron bergerak searah dengan

sumbu x positif dan masuk ke dalam medan magnet homogen, sehingga menjadi gerak melingkar seperti pada gambar. Ini menunjukkan bahwa medan magnet searah dengan sumbu….

y+

x+

z+

A. z+ B. z–

C. x+ D. y+

E. y– 32. Sebuah zarah bermuatan listrik bergarak

memasuki ruang yang mengandung medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus dan juga tegak lurus pada kecepatan zarah. Jika besar induksi magnet 0,4 T dan kuat medan listrik 8 x 104 V/m, sedangkan zarah bergerak lurus, maka kecepatan zarah adalah… m/s. A. 4 x 105 B. 2 x 105 C. 5 x 105 D. 32 x 105 E. 5 x 105

33. Sebuah kumparan dengan luas penampang 100

cm2, hambatan 4 Ohm dan jumlah lilitan 400 berada dalam medan magnetik yang arahnya sejajar dengan sumbu kumparan. Besar induksi magnetiknya berubah-ubah menurut

persamaan tB 2000sin10 4−= (dalam SI). Besarnya kuat arus induksi maksimum yang timbul dalam kumparan tersebut adalah…. A. 2A B. 1A C. 200mA D. 0,1A E. 20mA

34. Pada gambar berikut ini adalah sebuah

kumparan yang dihubungkan dengan galvanometer yang sangat peka. Jika arus mengalir dari A ke B, jarum galvanometer akan menyimpang ke kanan dan sebaliknya. Jika batang magnet dijatuhkan bebas dan masuk ke dalam kumparan di bagian atas dan meninggalkan kumparan di bagian bawah, maka jarum galvanometer akan bergerak….

A. ke kanan kemudian diam B. ke kiri kemudian diam C. ke kanan, kemudian ke kiri D. ke kanan, ke kiri, kemudian diam E. ke kiri, kekanan, kemudian diam

35. Dalam daerah medan magnet seragam B

(dengan arah menembus masuk bidang kertas) dua partikel bermuatan q1 dan q2 bergerak melingkar dengan energi kinetik yang sama besar. Bila kedua muatan bermassa sama, maka dapat disimpulkan bahwa….

q1

q2

A. ,0 ,0 21 <> qq dan 21 qq >

B. ,0 ,0 21 <> qq dan 21 qq <

C. ,0 ,0 21 >< qq dan 21 qq <

D. ,0 ,0 21 >< qq dan 21 qq >


E. ,0 ,0 21 <> qq dan 21 qq = 36. Kumparan K yang berbentuk lingkaran (luas =

200 cm2, jumlah lilitan = 50, dan hambatan dalam = 10Ω. Besar muatan listrik yang mengalir dalam rangkaian setelah kumparan tersebut tiba-tiba ditarik keluar dari daerah bermedan magnet 50 mT di bawah ini adalah sama dengan… mC.

A. 7,5 B. 5,0 C. 3,5 D. 2,5 E. 1,5

37. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan

sebesar 2 x 105 m/s searah dengan sumbu z positif di dalam ruang yang mengandung medan listrik dan mdan magnet, tetapi tidak berpengaruh terhadap gerakan ini. Jika kuat medan listrik 8 x 104 N/C searah dengan sumbu positif, maka besar dan arah induksi magnet adalah…. A. 0,4 T searah dengan x positif B. 0,4 T searah dengan x negatif C. 5 T searah dengan x positif D. 5 T searah dengan x negatif E. 0,4 T searah dengan y negative

38. Batang konduktor AB berputar dengan poros

di A. Apabila medan magnet B = 0,3 T arah masuk kertas, panjang AB 80 cm dan batang berputar dengan frekuensi 5 putaran/detik, maka beda potensial antara kedua ujungnya adalah …..

x x x x x x x x x x x xx x x x x x x x x x x xx x x x x x x x x x x x

x x x x x x x x x x x xx x x x x x x x x x x x

B

A

A. 0,12 volt B. 1,5 volt C. 3 volt D. 7,5 volt E. 19 volt

39. Muatan sebesar Q bermassa m memasuki

tegak lurus medan megnet dengan intensitas B laju v. Periode yang dialami muatan adalah

A. QB

mv2π

B. QB2

mvπ

C. QvB

m2π

D. QB

m2π

E. QB

v2π


IMBAS ELEKTROMAGNETIK

Induksi Faraday menjelaskan gejala terjadinya arus listrik akibat adanya perubahan medan magnet atau fluks magnet.

tN

∂Φ∂

=ε θcos..AB=Φ

Kawat bergerak (A berubah)

vlB ..=ε

Medan magnet berubah

tBAN

∂∂

= .cos.. θε

Sudut berubah (diputar) θωε sin.... ABN=

Arus bolak-balik yang dihasilkan generator dengan menerapkan prinsip induksi Faraday. Arus maupun tegangan bolak balik memiliki nilai sinusoidal dengan persamaan.

tmak ωεε sin=

tii mak ωsin=

Zi.=ε

Z = impedansi, merupakan nilai hambatan total rangkaian dengan satuan ohm

Hambatan rangkaian arus bolak balik terdiri dari resistor, induktor, dan/ atau kapasitor.

• Pada rangkaian resistor murni, arus dan tegangan sefase Z = R

• Pada rangkaian induktor murni, tegangan

mendahului arus dengan beda fase 2π

LXZ L .ω==

• Pada rangkaian kapasitor murni, arus mendahului tegangan dengan beda fase

2π

C

XZ C .1

ω==

• Pada rangkaian seri R-L-C, arus dan tegangan memiliki beda fase θ

RXX CL −

=θtan

Impedansi rangkaian R-L-C

22 )( CL XXRZ −+=

Tegangan total 22 )( CLR VVV −+=ε

Jika XL = XC, maka VL = VC, akan terjadi peristiwa resonansi. Pada saat resonansi nilai Z menjadi minimum, sedangkan kuat arus menjadi maksimum.

GGL induksi bisa timbul jika ada perubahan fluk magnetik sesuai hukum faraday.

a. penghantar bergerak dalam medan magnet

ε = B l v sin θ arahnya sesuai kaedah

tangan kanan

b. Generator

Ε max = N B A ω

Jika sebuah induktor dialiri arus AC maka ujung ujungnya timbul ggl induksi dini.

Jika ada dua kumparan terjadi induksi silang. Contohnya transformator.

Arus bolak-balik adalah arus atau tegangan yang berubah-ubah nilainya dari nilai positif hingga negatif. v = Vm sin ω t

I = Im sin ω t

Sifat rangkaian : a. Resistor : v sefase I (ϕ = 0)

b. Induktor :

1) v mendahului I 900 (ϕ = + 900)

2) reaktasi induktif XL = ω L

c. Kapasitas :

1) v ketinggalan I 900 (ϕ = -900)


SOAL - SOAL

1. Sebuah kumparan terdiri dari 1200 lilitan berada dalam medan magnetik, apabila pada kumparan terjadi perubahan flux magnetik 2 x 10-3 Wb setiap detik, maka besarnya ggl induksi yang timbul pada ujung-ujung kumparan adalah .... A. 0,24 volt D. 2,0 volt B. 1,0 volt E. 2,4 volt C. 1,2 volt

2. Sebuah penghantar berbentuk U terletak

didalam daerah berinduksi magnetic homogen B = 4 x 10-3 tesla, seperti terlihat pada gambar. Penghantar PQ sepanjang 40 cm menempel pada penghantar U dan digerakkan kekanan dengan kecepatan tetap v = 10 m/s. Diantara ujung-ujung penghantar PQ timbul GGL induksi yang besarnya ....

A. 0,8 x 10-2 volt B. 1,6 x 10-2 volt C. 0,8 x 10-1 volt D. 1,6 x 10-1 volt E. 1,6 volt

3. Jika batang magnet pada posisi di bawah

dihilangkan maka pada akan ....

1) tidak timbul GGL pada AB 2) VA > VB 3) Mengalir arus pada R dari B ke A 4) Mengalir arus pada kumparan dari B ke A yang mempengaruhi gaya gerak listrik induksi pada kumparan adalah .... A. 1 saja D. 2 dan 4 B. 1 dan 2 E. 3 saja C. 2 saja

4. Sebuah kumparan terdiri dari 20 lilitan dengan

luas 300 cm2, berada dalam medan magnet yang besarnya 6.10-4 Wb/m2. Jika medan magnetiknya berubah secara tetap hingga nol

selama 0,01 detik, maka ggl induksi yang timbul sebesar .... A. 0,036 volt D. 0,012 volt B. 0,36 volt E. 0,12 volt C. 0,18 volt

5. Sebuah kumparan terdiri atas 1.000 lilitan

dengan teras kayu berdiamter 4 cm. Kumparan tersebut memiliki hambatan 400W dan dihubungkan seri dengan galvanometer yang hambatan dalamnya 200 W. Apabila medan magnetic B = 0,015 tesla yang dililiti kumparan dengan garis medan sejajar batang kayu tiba-tiba dihilangkan, maka jumlah muatan listrik (dalam coulomb) yang mengalir lewat galvanometer adalah .... A. ½ π x 10-5 D. 6π x 10-5 B. π x 10-5 E. 8π x 10-5 C. 4π x 10-5

6. Diantara faktor-faktor berikut :

1) jumlah lilitan kumparan 2) laju perubahan fluks magnetik 3) hambatan luar yang mempengaruhi gaya

gerak listrik induksi pada kumparan adalah ....

A. 1 saja D. 2 dan 3 B. 1 dan 2 E. 3 saja C. 2 saja

7. Generator memiliki kumparan 100 lilitan

berbentuk lingkaran dengan jari-jari 10/√π cm. Kumparan ini bersumbu putar tegak lurus medan magnet sebesar 0,25 weber/m2, dan diputar dengan kecepatan sudut 120 rad/s. Pada ujung kumparan akan timbul GGL bolak-balik maksimum sebesar ... volt. A. 5 D. 120 B. 30 E. 220 C. 60

8. Tegangan listrik maksimum dari PLN 220 2

volt. Bila diukur dengan multimeter, tegangan efektifnya sebesar …. A. 110 volt D. 220 volt B. 110 volt E. 240 volt C. 220 volt

9. Reaktansi induktif sebuah inductor akan

mengecil, bila …. A. frekuensi arusnya diperbesar, induktansi

induktor diperbesar B. frekuensi arusnya diperbesar, induktansi

induktor diperkecil C. frekuensi arusnya diperbesar, arus listrik

diperkecil


D. frekuensi arusnya diperkecil, induktansi induktor diperbesar

E. frekuensi arusnya diperkecil, induktansi induktor diperkecil

10. Sebuah resistor R dan sebuah kumparan L

dihubungkan seri pada tegangan bolak- balik 100 V. Tegangan antara kedua ujung kumparan dan resistor sama besar. Tegangan tersebut ...V. A. 25 D. 60 B. 50 E. 75 C. 50

11. Suatu kumparan bila dihubungkan dengan

kutub-kutub sumber arus searah 20Ö 2 volt menghasilkan arus 4 ampere. Bila kumparan dihubungkan pada arus bolak balik maka untuk menghasilkan arus yang sama diperlukan tegangan 20Ö 6 volt. Jika frekuensi arus bolak balik 50 Hz, maka induktansi kumparan adalah ...Henry A. 0,2/ δ B. 0,2 C. 0,1/δ D. 0,4 E. 0,4/δ

12. Agar GGL maksimum yang dihasilkan oleh

generator menjadi 2 x semula ialah .... A. frekuensi putarnya dijadikan ½ x semula B. aperiode putaranya dijadikan ½ x semula C. jumlah lilitan dijadikan ½ x semula D. luas penampang dan jumlah lilitan

dijadikan 2 x semula E. kawat kumparan diganti dengan kawat

lain yang tebalnya 2 x semula

13. Sebuah kumparan (solenoid) mempunyai induktansi 500 mH. Besar ggl induksi dari yang dibangkitkan dalam kumparan itu jika ada perubahan arus listrik dari 100 mA menjadi 40 mA dalam waktu 0,01 detik secara beraturan sama dengan .... A. 3 mV D. 30 V B. 300 mV E. 300 V C. 3 V

14. Sebuah transformator digunakan untuk

menghubungkan sebuah alat listrik 6 volt AC dan tegangan sumber 120 volt AC. Bila kumparan skunder transformator terdiri dari 40 lilitan maka jumlah lilitan kumparan primer transformator adalah .... A. 200 D. 1000 B. 400 E. 1200

C. 800 15. Perbandingan jumlah lilitan kawat pada

kumparan primer dan skunder sebuah transformator adalah 1 : 4. Tegangan dan kuat arus masukannya masing-masing 10 V dan 2 A. Jika daya rata-rata yang berubah menjadi kalor pada transformator tersebut adalah 4 W dan tegangan keluaranya adalah 40 V, maka kuat arus keluaranya bernilai : A. 0,1 A D. 0,6 A B. 0,4 A E. 0,8 A C. 0,5 A

16. Sebuah transformator yang efisiensinya 75%

dan dihubungkan dengan tegangan primer 220 volt, menghasilkan tegangan skunder 110 volt. Jika arus pada kumparan skunder sebesar 2 A, maka arus pada kumparan primer adalah .... (dalam ampere) A. 0,75 D. 1,20 B. 0,80 E. 1,33 C. 1,00

17. Bila kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik adalah 3 x 108 m/s. Maka perbandingan kuat medan listrik (E) terhadap induksi magnet (B) di ruang hampa adalah … .

1) o

o

µ∈

2) o

o

∈µ

3) C1

4) oo µ∈

1

18. Tempat kedudukan titik-titik yang mempunyai

besar induksi magnet yang sama dari sebuah kawat lurus panjang berarus listrik adalah berupa … . A. garis lurus B. lingkaran C. kulit bola D. kulit silinder E. dua garis lurus sejajar


RADIASI BENDA HITAM

Radiasi benda hitam memiliki energi 4.... TtAeW δ=

Panjang gelombang yang semakin pendek jika suhu semakin tinggi

CTm =.λ Hukum pergeseran Wien

Radiasi yang dipancarkan merupakan paket-paket energi secara diskrit, disebut kuantum.

Besar energi kuantum

λchfhE == .

Salah satu sifat kuantum adalah memiliki

momentum (p). λhp =

Setiap benda yang mengalami suhu bukan 0K akan mengalami radiasi dan memenuhi persamaan berikut. Intensitas : I = e σ T4

Daya : P = I . A

Energi : E = P . t

Pada radiasi benda terjadi pergeseran panjang

gelombang maksimum saat suhunya naik. Dan berlaku pergeseran Win dengan persamaan : λm. T = 2,9 . 10-3

Menurut Planch, cahaya atau gelombang

elektromagnetik mengandung paket-paket energi yang disebut foton.

Energinya sebesar: E = h f Contoh bukti energi ini adalah produksi sinar X. Panjang gelombang yang dihasilkan memenuhi : λ = eV/hc

SOAL – SOAL

1. Kemampuan sebuah benda untuk melepas radiasi sangat berdekatan dengan kemampuannya untuk menyerap radiasi. Pernyataan tersebut menggambarkan gejala fisis yang cocok dengan salah satu peristiwa berikut yaitu .... A. Efek foto listrik B. Efek Compton C. Produksi pasangan D. Produksi sinar-X E. Radiasi benda hitam

2. Jumlah kalor yang dipancarkan oleh sebuah

benda suhunya lebih besar dari 0 K, berbanding lurus dengan .... A. suhunya B. pangkat dua dari suhunya C. suhu sekelilingnya D. massa benda itu E. luas permukaan benda

3. Energi yang diradiasikan perdetik oleh benda

hitam pada suhu T1 besarnya 16 kali energi yang diradiasikan perdetik pada suhu T0; maka T1 = .... A. 2 T0 B. 4 T0 C. 2,5 T0 D. 5 T0 E. 3 T0

4. Sebuah benda hitam sempurna mempunyai

luas permukaan 1000 cm2 dengan dengan suhu 727oC. Jika konstanta Stefan– Boltzmann s = 5,5.10-8 watt/m2.K4, maka besarnya energy yang dipancarkan selama 1 menit ialah .... A. 3,4x103 J D. 3,4x105 J B. 5,6x103 J E. 5,6x105 J C. 1,0x103 J

5. Grafik di bawah adalah grafik antara intensitas

radiasi benda hitam dengan suhu mutlak. Berdasarkan grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa ….

A. T1<T2<T3 dan λm3<λm2<λm1 B. T1<T2<T3 dan λm3>λm2>λm1 C. T1>T2>T3 dan λm3<λm2<λm1


D. T1>T2>T3 dan λm3>λm2>λm1 E. T1<T2<T3 dan λm3=λm2=λm1

6. Sebuah benda hitam mempunyai suhu 2000 K.

Jika konstanta hokum pergeseran Wien C = 2,898. 10-3 mK, maka rapat energi maksimum yang dipancarkan benda itu terletak pada panjang gelombang l maks sebesar .... A. 1,4 mm D. 7,3 mm B. 2,9 mm E. 12,4 mm C. 5,8 mm

7. Sebuah benda meradiasikan gelombang

elektromagnetik dengan panjang gelombang 5800A. Jika konstanta Wien = 2,9x10-3 mK, maka suhu permukaan benda yang memancarkan gelombang tersebut adalah .... A. 1.450OC D. 4.727OC B. 2.900OC E. 5.000OC C. 4.350OC

8. Jika konstanta Planck 6,6x10-34Js, cepat rambat

cahaya c = 3x108m/s dan panjang gelombang cahaya 600 nm, maka energi foton cahaya itu = .... A. 0,3x10-19 J D. 3x10-19 J B. 0,33x10-19 J E. 33x10-19 J C. 3,3x10-19 J

9. Menurut teori kuantum berkas cahaya terdiri

dari foton, intensitas berkas cahaya ini : A. berbanding lurus dengan energy foton B. berbanding lurus dengan akar energi foton C. berbanding lurus dengan banyaknya foton D. berbanding lurus dengan kuadarat

banyaknya foton E. tidak tergantung pada energy foton

10. Yang fotonnya mempunyai energy terbesar

dari yang berikut adalah .... A. sinar merah D. sinar-X B. sinar ungu E. sinar-g C. gelombang radio

11. Jika sebuah pemancar radio berdaya 1000 watt

memancarkan foton tiap detiknya sebanyak 5x1020 buah, maka energi satu fotonya …. A. 2 x10-17 joule B. 5 x10-17 joule C. 2 x10-18 joule D. 5 x10-20 joule E. 2 x10-20 joule

12. Elektron di dalam tabung sinar-X Jika sebuah

elektron menghasilkan satu foton pada saat electron tersebut menumbuk target, panjang

gelombang minimum yang dihasilkan oleh tabung tersebut dalam nm adalah .... A. 0,0124 D. 12,4 B. 0,124 E. 124 C. 1,24

13. Sinar X diradiasikan dari potensial pemercepat

50.000 V, frekuensi terbesar yang terjadi adalah .... A. 1,2x1019Hz D. 4x1020 Hz B. 1,2x1017Hz E. 4x1020 Hz C. 1,2x1021 Hz

14. Radiasi yang ditimbulkan karena elektron yang

bergerak cepat tiba-tiba dihentikan adalah .... A. Efek foto listrik B. Efek campuran C. Produksi pasangan D. Produksi sinar – X E. Radiasi benda hitam

15. Andaikan 11% energi lampu pijar dipancarkan

sebagai sinar terlihat yang panjang gelombangnya sama dengan 2700 Å. Jika konstanta Planch h = 6,6x10-34Js, jumlah foton yang dipancarkan lampu pijar 100 W perdetik = .… A. 1,1x1019 D. 2,0x1019 B. 1,5x1019 E. 2,2x1019 C. 1,8x1019


FISIKA ATOM

H. Fisika Modern

STANDAR

KOMPETENSI LULUSAN (SKL)

URAIAN

Menjelaskan konsep dan prinsip relativitas, teori atom dan radioaktivitas serta penerapannya.

• Teori Relativitas, kesetaraan massa dan energi

• Teori atom Thompson, Rutherford, dan Niels Bohr

• Radiasi benda hitam

• Teori kuantum Planck

• Inti atom defek massa dan energi ikat inti

• Radioaktivitas dan manfaat radioisotop dalam kehidupan

Teori atom Thomson:

Atom berbentuk bola terdiri dari muatan positip dan negatip

Muatan positip dan negatip tersebar secara merata seperti roti kismis

Teori atom Rutherford

• Muatan posistip atom terpusat di tengah atom (inti atom)

• Muatan negatif bergerak mengelilingi inti

• Elektron yang bergerak akan kehilangan energi selama gerakannya sehingga memecarkan energi kontinu

Teori atom Bohr

• Muatan positif berada dalam inti atom

• Elektron bergerak pada lintasan tertentu tanpa mengalami kehilangan energi

• Elektron dapat pindah lintasan dengan menyerap atau melepas energi

• Besar momentum sudut elektron

π2.. hnrvmL ==

Pencetusan model atom dimulai dari Demokretus (sebelum masehi), dan kemudian dilanjutkan oleh Jonh Dalton. Kedua ilmuwan ini masih sepakat bahwa atom merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.

Perkembanganya dicetuskan oleh J.J. Thomson, dengan ditemukannya elektron (sinar katoda) yang memiliki e/m = 1,758803.1011C/kg. Menurut Thomson atom seperti roti kismis dengan electron mengisi kesegala ruang.

Rutherford menjelaskan bahwa elektron

mengelilingi inti seperti planet. Buktinya adalah hamburan partikel α pada lempengan emas.

model atom Bohr dapat menjelaskan dengan

baik tentang atom hidrogen. Jari-jari hitungan :

rn = n2 . 0,528 Å

Tingkat energi : En = -13,6/n2

Elektron akan memancarkan energi jika pindah ke tingkat energi rendah dan sebaliknya.

Spektrum atom hidrogen memiliki panjang gelombang: 1/λ = R (1/nA

2 – 1/nB2 )

Bilangan kuantum ada empat.

a. Bilangan kuantum utama : n = 1, 2, 3, .... b. Bilangan kuantum orbital : l = 0, 1, 2, 3,

...,(n-1) c. Bilangan kuantum magnetik : ml = -l, ...,

0, ... + l d. Bilangan kuantum Spin : s = +1/2 , s = -

1/2.


SOAL - SOAL

1. Percobaan hamburan Rutherford menghasilkan

kesimpulan …. A. atom adalah bagian terkecil dari unsur B. elektron adalah bagian atom yang

bermuatan listrik negatif C. atom memiliki massa yang tersebar secara

merata D. elektron mengelilingi inti pada lintasan

tertentu E. massa atom terpusat pada tempat yang

disebut inti

2. Dua kelemahan terhadap teori atom Rutherford antara lain .... A. Atom-atom tidak stabil dan spektrum

atom bersifat kontinu B. Atom-atom tidak stabil dan bersifat diskrit

(Spektrum garis) C. Atom-atom bersifat netral dan elektron

mengelilingi inti atom D. Atom-atom tidak netral dan elektron

mengelilingi inti atom E. Inti atom tidak mengalami perubahan dan

struktur atom stabil 3. Salah satu ketentuan Bohr dalam model

atomnya adalah .... A. elektron pada lintasan stasionernya

memancarkan energi B. elektron yang berpindah dari lintasan

dengan energi tinggi ke lintasan dengan energi yang lebih rendah akan memancarkan foton

C. elektron pada lintasan stasionernya menyerap energi

D. elektron mengelilingi inti pada lintasan tertentu memiliki momentum linier

E. elektron pada lintasan dengan energi paling rendah tidak tereksitasi

4. Jika jari-jari elektron tingkat energy terendah

pada model atom Bohr adalah a, maka jari-jari elektron pada tingkat energi ke - 3 adalah .... A. 2a D. 9a B. 3a E. 16a C. 4a

5. Energi elektron atom hidrogen pada tingkat

dasar adalah –13,6 eV. Energi elektron pada lintasan L adalah .... A. –54,4 eV D. –6,8 eV B. –27,2 eV E. –3,4 eV C. –13,6 eV

6. Elektron atom hidrogen model Bohr

mengelilingi intinya dengan bilangan kuantum n. Bila energi elektron pada kulit itu bernilai

1/9 kali energy elektron pada kulit pertama, maka nilai n itu adalah .... A. 3 D. 16 B. 4 E. 32 C. 9

7. Sebuah atom akan memancarkan foton, apabila

salah satu elektronnya .... A. meninggalkan atom B. bertumbukan dengan electron lainya C. bertukar tingkat energi dengan elektron

yang lain D. mengalami transisi ke tingkat energi yang

lebih rendah E. mengalami transisi ke tingkat energi yang

lebih tinggi 8. Pada lintasan dasar, elektron atom hidrogen

memiliki energi sebesar –13,6 eV. Saat elektron atom hydrogen berpindah lintasan dari bilangan kuantum n = 1 ke bilangan kuantum n = 2, maka yang terjadi pada atom tersebut adalah .... A. menyerap energi sebesar 13,4 eV B. memancarkan energi sebesar 10,2 eV C. menyerap energi sebesar 10,2 eV D. memancarkan energi sebesar 3,4 eV E. menyerap energi sebesar 3,4 eV

9. Elektron pada atom yang berpindah lintasan

luar ke yang lebih dalam akan memancarkan gelombang elektromagnetik. Manakah perpindahan di bawah yang menghasilkan frekuensi terbesar ? A. dari n = 7 ke n = 3 B. dari n = 7 ke n = 2 C. dari n = 6 ke n = 2 D. dari n = 3 ke n = 1 E. dari n = 2 ke n = 1

10. Elektron atom hidrogen berpindah dari lintasan

n = 2 ke n=1. Apabila konstanta Rydberg = 1,097x107 m-1, maka panjang gelombang foton yang diradiasikan oleh atom tersebut adalah .... A. 1097 A D. 6541 A B. 1215 A E. 8227 A C. 2115 A

11. Jika konstanta Rydberg = 1,097x107 m-1 dan c

= 3x108 m/s, maka frekuensi terbesar pada deret Paschen adalah .... A. 18,75x1015 Hz B. 7,68x1015 Hz C. 3,00x1015 Hz D. 3,66x1014 Hz E. 3,66x1015 Hz

12. Sebuah elektron pada ion yang berelektron

tunggal memiliki energy sebesar – 30,6 eV.


Jika bilangan kuantum utama elektron n = 2, maka ion tersebut memiliki nomor atom sebesar .... A. 1 D. 4 B. 2 E. 5 C. 3

13. Pada setiap atom terdapat beberapa jenis

bilangan kuantum. Untuk bilangan kuantum utama n = 4, terdapat bilangan kuantum orbital sebanyak …. A. 4 D. 1 B. 3 E. 0 C. 2

14. Spektrum garis memberikan informasi tentang

.... A. jumlah proton dalam inti B. jumlah elektron dalam inti C. energi dari tingkat energy elektron D. beda energi antara dua tingkat E. jari-jari lintasan electron

15. Afinitas elektron adalah ....

A. energi yang dibebaskan pada saat pembentukan ion positif

B. energi yang diserap pada saat pembentukan ion positif

C. sama dengan energi ionisasi. D. energi yang dibebaskan pada saat

pembentukan ion negatif E. energi yang diserap pada saat

pembentukan ion negative


RELATIVITAS

Kecepatan relatif menurut Galileo

21 vvv +=

Kecepatan relatif menurut Einstein

221

21

.1c

vvvvv

+

+=

Relativitas waktu: waktu menurut acuan

bergerak relatif lebih lama (dilatasi waktu-melar)

ott .γ=

2)(1

1

cv

−=γ

Massa yang diukur menurut pengamat bergerak lebih besar omm .γ=

Panjang yang diukur menurut pengamat

bergerak lebih pendekγ

oLL =

Kesetaraan massa dan energi menurut Einstein

2.cmE =

Hubungan antara energi kinetik relativistik dengan energi diam dan energi total adalah

ko EEE +=

ok EE )1( −= γ 2.cmE oo =

SOAL - SOAL

1. Sebuah kereta api bergerak dengan kecepatan

tetap 18 km/jam melewati stasiun. Ari yang berada di atas kereta api berlari dengan kecepatan 5 km/ jam terhadap kereta api dengan arah berlawanan. Jika Ira yang duduk di stasiun melihat Ari, maka menurut Ira kecepatan Ari adalah .... A. 13 km/jam D. 23 km/jam B. 15 km/jam E. 25 km/jam C. 18 km/jam

2. Sebuah pesawat bergerak dengan kecepatan

0,85c terhadap bumi. Dari pesawat ditembakkan peluru dengan kecepatan 0,5c searah dengan pasawat. Kecepatan peluru terhadap bumi adalah .... A. C D. 0,6c B. 0,2c E. 0,8c C. 0,5c

3. Perbandingan dilatasi waktu untuk sistem yang

bergerak pada kecepatan 0,8 c (c = cepat rambat cahaya) dengan sistem yang bergerak dengan kecepatan 0,6 c adalah .... A. 3 : 4 D. 9 : 16 B. 4 : 3 E. 16 : 9 C. 9 : 2

4. Sebuah roket waktu diam dibumi mempunyai

panjang 100 m. Roket tersebut bergerak dengan kecepatan 0,8c. Menurut orang di bumi panjang roket tersebut adalah .... A. 50 m D. 80 m B. 60 m E. 100 m C. 70 m

5. Bila laju partikel 0,6c, maka perbandingan

massa relativistic partikel itu terhadap massa diamnya adalah .... A. 5 : 3 D. 25 : 4 B. 25 : 9 E. 8 : 5 C. 5 : 4

6. Sebuah partikel bergerak dengan laju v = ½

c√3. Jika Mo = massa diam, M = massa bergerak, Ek = energi kinetic dan Eo = energi diam, maka berlaku .... A. M = ½ Mo ; Ek = ½ Eo B. M = 3/4 Mo ; Ek = Eo C. M = 3/2 Mo ; Ek = Eo D. M = 2 Mo ; Ek = Eo E. M = 2 Mo ; Ek = 2 Eo

7. Suatu partikel bertenaga rehat 0 E sedang

bergerak dengan tenaga kinetic EK dan kecepatan v sedemikian rupa hingga v / c = 0,9 . 0 E / E K untuk partikel besarnya ....


A. 2 D. 9 B. 4 E. 5 C. 6,1

8. Sebuah benda berkecepatan 0,6 c memiliki

energi total (1,5 x 10-3 gram)c2. Jika c adalah kecepatan cahaya, maka saat benda tersebut berkecapatan 0,8 c, energi total menjadi .... A. (2 x 10-3 gram) c2 B. (1,5 x 10-3 gram) c2 C. (1,2 x 10-3 gram) c2 D. (1,13 x 10-3 gram) c2 E. (9 x10-4 gram) c2


FISIKA INTI

Inti atom atau nuklida diberi lambang zXA

Z = jumlah proton

X = nama nuklida

A = jumlah nukleon

A-z = jumlah neutron

Meskipun terdapat proton-proton saling tolak dalam inti, namun ikatan inti sangat kuat karena terdapat energi ikat inti yang menghasilkan gaya inti. Gaya ikat inti jauh lebih kuat dari gaya elektrostatik, namun jangkauannya sangat pendek (sekitar 10-15 m).

Energi ikat inti muncul ketika terbentuk nuklida dari proton-netron yang kehilangan massa (defek massa - ∆m).

Defek massa

inp mmzAmzm int)).(.( −−+=∆

Energi ikat inti

2.cmE ∆= atau

MeVxmE 931.∆= dalam sma.

Jika jumlah nukleon makin banyak (misalnya inti berat) maka volume nuklida makin besar, akibatnya makin melebihi jangkauan gaya ikat inti. Nuklida akan tidak stabil dan melepas sebagian nukleonnnya (proton, neutron, atau lainnya). Peristiwa ini dinamakan peluruhan dengan memancarkan radiasi untuk mencapai kestabilan inti.

Waktu yang dibutuhkan isotop menjadi setengahnya disebut waktu paruh.

to eNN .. λ−=

Tt

NN )

21(

0

=

λ693,0

=T

NA .λ=

Beberapa radiasi yang dipancarkan dalam reaksi inti.

Neutron 0n1

Proton 1p1

Detron 1H2

Tritron 1H3

Alpha 2He4

Beta -1β0

Positron +1β0

Radiasi dari berbagai inti tidak stabil dinamakan radioisotop. Radioisotop banyak dimanfaatkan untuk kehidupan manusia bidang industri, kedokteran-kesehatan, pertanian, dan lain-lain.

Radioisotop sebagai perunut:

I123 untuk deteksi gagal ginjal dan tumor

gondok

Na24 untuk deteksi kedudukan penyempitan

pembuluh darah (trombosit)

Silikon untuk kebocoran pipa saluran minyak

Untuk pengobatan membunuh sel kanker

digunakan Co60

Untuk sterilisasi digunakan sinar gamma

Radiasi sinar beta dari Sr90 untuk industri

kertas (ketebalan)

Penentuan umur fosil dengan C14

Isotop ada yang stabil dan ada yang tidak

stabil.

a. Isotop stabil memiliki ciri :

untuk Z < 20 N = Z

untuk Z > 20 N > Z

untuk Z > 83 tidak ada yang stabil

N = jumlah netron dan Z jumlah proton.

b. Isotop yang tidak stabil akan mengalami

peluruhan. Reaksi Inti

Reaksi inti adalah perubahan yang terjadi dengan melibatkan inti atom. Pada reaksi inti berlaku : a. Hukum Kekekalan jumlah nomor atom.

b. Hukum Kekekalan jumlah nomor massa.

c. Hukum Kekekalan massa

d. Energi


E = ∆m .931 MeV ∆m = m sebelum reaksi - m setelah reaksi

SOAL – SOAL

1. Suatu atom X mempunyai 42 proton, 42 elektron, dan 65 netron. Simbol untuk atom ini adalah ....

A. . 𝑋𝑋42

147

B. 𝑋𝑋4265

C. 𝑋𝑋84

147

D. 𝑋𝑋42107

E. 𝑋𝑋84

107 2. Dibandingkan dengan jumlah massa nukleon-

nukleon dalam suatu inti, massa inti tersebut adalah .... A. lebih besar B. sama atau lebih besar C. sama atau lebih kecil D. lebih kecil E. mungkin lebih kecil dan mungkin pula

lebih besar 3. Jika massa inti 2He4 = 4,0020 sma, massa

proton = 1,0078 sma, massa neutron = 1,0087 sma dan 1 sma = 930 MeV, maka energi ikat inti 2He4 adalah .... A. 23 MeV D. 43,44 MeV B. 23,44 MeV E. 46,22 MeV C. 28,83 MeV

4. Salah satu ciri dari sinar alfa (α) adalah ....

A. lintasanya tidak membelok dalam medan magnet

B. bahwa ia tidak bermuatan C. bahwa sesungguhnya ia sama dengan sinar

katoda D. bahwa ia terdiri dari inti-inti atom helium E. bahwa ia terdiri dari atom Hydrogen

5. Bi210 yang waktu paruhnya 5 jam meluruh

menurut Bi210 → Po210 + β-. Jika mula-mula terdapat 72 gr Bi210 ,maka setelah 15 jam dihasilkan Po210 sebanyak .... A. 9 gr D. 48 gr B. 24 gr E. 63 gr C. 32 gr

6. Suatu batu diteliti mengandung Uranium U dan Timbal Pb. 75 % batu mengandung timbal dan sisanya adalah uranium. Jika diketahui bahwa uranium meluruh menjadi timbale dengan waktu paruh 100 tahun, maka umur batu tersebut adalah .... A. 50 tahun D. 800 tahun B. 200 tahun E.1600 tahun C. 400 tahun

7. Dalam reaksi berikut 7N14 + α → X + p

dilepaskan sejumlah energi. Pada persamaan reaksi di atas, X adalah .... A. 8O16 D. 8O18 B. 7N16 E. 9F16 C. 8O17

8. Jika suatu neutron dalam inti berubah menjadi

proton, maka inti itu memancarkan .... A. partikel alfa D. proton B. partikel beta E. deuteron C. sinar gamma

9. 92U238 meluruh menjadi isotop timbale 82Pb206

oleh emisi 8 partikel alfa dan oleh emisi elektron sebanyak .... A. 6 D. 3 B. 5 E. 2 C. 4

10. Massa inti 2He4 dan 1H2 masing-masing

4,002603 sma dan 2,014102 sma. Jika 1 sma = 931 MeV, maka energy minimum yang diperlukan untuk memecah partikel alpha menjadi dua deutron adalah .... A. 4 MeV D. 34 MeV B. 14 MeV E. 44 MeV C. 24 MeV

11. Transisi elektron dalam sebuah atom hidrogen

yang memancarkan foton dengan panjang gelombang terpendek adalah … . A. n = 1 ke n = 3 B. n = 2 ke n = 6 C. n = 6 ke n = 2 D. n = 2 ke n = 1 E. n = 1 ke n = 2

12. Berapa ev energi elektron pada atom hidrogen

ketika berada pada kulit M? A. 1,5 ev B. 2 ev C. 2,5 ev

D. 3 ev E. 3,5 ev

13. Pernyataan berikut yang tidak dapat dijelaskan oleh model atom Rutherford adalah … . A. atom dapat terionisasi B. elektron-elektron dapat memancarkan

energi


C. terhamburnya partikel-partikel bermuatan bila melalui atom-atom

D. spektrum pancar berbentuk garis E. partikel-partikel bermuatan dapat

melewati kumpulan atom 14. Transisi elektron dalam atom berat yang

digambarkan di bawah ini akan menghasilkan spektrum sinar X dalam deret … . A. Kα B. Kβ C. Kγ D. Lβ E. Lγ

ionisasi O

N

M

L

KSinar X

15. Besar energi yang dipancarkan bila terjadi transisi elektron dari n = 3 ke n = 1 adalah … . A. 1,88 eV B. 10,20 eV C. 12,08 eV D. 12,75 eV E. 13,60 eV

16. Apabila pada atom hidrogen pindah lintasan dari bilangan kuantum n = 2 ke keadaan dasar, maka panjang gelombang sinar yang dipancarkan adalah …

A. 910 oA

B. 950 oA

C. 975 oA

D. 1055 oA

E. 1215 oA

17. Panjang gelombang terpendek dari deret Brackett berenergi ... . A. 0,31 eV B. 0,54 eV C. 0,65 eV D. 0,85 eV E. 1,51 eV

18. Jari-jari lintasan elektron yang atom hydrogen

yang berada pada kulit L adalah r. Jari-jari lintasan elektron yang berada pada kulit N adalah ... . A. (3/2) r B. 2 r C. (9/4) r D. 3 r E. 4 r

19. Perbandingan energi elektron yang berada

pada lintasan n = 2 dan n = 4 adalah…. A. 2 : 1 B. 1 : 2 C. 4 : 1 D. 1 : 4 E. 16 : 1

20. Menurut model atom Bohr, suatu atom mempunyai 3 lintasan stabil: n1, n2, dan n3. Tingkat energi relatifnya berturut-turut adalah: 1,36 x 10–19 J; 4,00 x 10–19 J; dan 9,28 x 10–19 J. Sebuah elektron meloncat dari satu lintasan ke lintasan lain memancarkan foton dengan frekuensi 8 x 1014Hz. Jika konstanta Planck = 6,6 x 10–34 Js, maka loncatan elektron tersebut adalah dari lintasan…. A. n3 ke n2 B. n3 ke n1 C. n2 ke n3 D. n2 ke n3 E. n1 ke n2

21. Ketika sebuah elektron berada di keadaan

dasar kemudian lompat ke keadaan tereksitasi, maka atom tersebut akan .... A. memancarkan sebuah foton B. menyerap sebuah foton C. merusak electron tersebut D. berubah menjadi atom yang baru E. bukan salah satu diatas

22. Elektron pada atom hidrogen berada di lintasan ke-4 lompat turun ke lintasan ke-2. Energi yang dilepaskan dalam eV adalah .... A. 0,55 B. 1,55 C. 2,55 D. 3,55 E. 4,55

23. Pembelahan inti dapat menghasilkan energi-energi yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan. Misalkan peluruhan uranium berikut:

α+→α+→ ThUThU 22890

23292

22890

23292

Besar energi (dalam MeV) yang dihasilkan ketika satu inti uranium meluruh adalah .... (E = 931,5 MeV/sma ; massa atom uranium : 232,04 sma ; massa atom thorium : 228,03 sma ; massa atom hidroogen : 4 sma)

A. 9,32 MeV B. 93,2 MeV C. 932 MeV D. 746 MeV E. 7460 MeV

24. Sebuah preparat segar yang radioaktif dengan

waktu paruh 2 jam memancarkan radiasi dengan intensitas 64 kali intensitas aman yang diijinkan. Waktu minimum yang diperlukan


untuk dapat bekerja dengan aman dengan preparat ini adalah .... A. 4 jam B. 6 jam C. 12 jam D. 24 jam E. 48 jam

25. Panjang gelombang terpanjang pada deret Lymann, Balmer, dan Paschen berturut-turut (dinyatakan dalam konstanta Ryberg, R) ....

A. R34

R536

R7R34144

R536

R7144 ,,,,

B. .,.... R43R

1447R

365R

43R

1447R

365

C. .,.... R7

177R5

36R34R

7144R

536R

34

D. R7

144R5

36R3R7

4144R5

36R34 ,,,,

E. R34

R7144

R5R5364

R7144

R536 ,,,,,

26. Besar energi (dalam MeV) yang dihasilkan dari reaksi inti berikut

nHeHHnHeHH 10

32

21

21

10

32

21

21 +→++→+

sebesar....jika diketahui massa atom H21

=2,0141sma; H21 =2,0141sma;

Massa He-3 = 3,0160 sma dn massa n10

1,0087sma n10 = 1,0087 sma

1 sma = 31,5 MeV

A. 8,3 MeV B. 7,5 MeV C. 3,3 MeV D. 5,1 MeV E. 4,2 MeV

27. Inti atom yang mempunyai jumlah proton sama tetapi nomor massa berbeda disebut…. A. Isobar B. Isotop C. Isoton D. Isokhorik E. Isoterm

28. Jika m0 adalah massa awal sampel radioaktif dengan massa paruh 5 tahun. Setelah 15 tahun massa sampel yang masih tersisa sejumlah ....

A. 2

m0

B. 4

m0

C. 6

m0

D. 8

m0

E. 16m0

29. Sebuah inti dengan nomor atom Z = 92 melepaskan sinar radioaktif berturut- turut : α,β-, β- α,α,α,α,αβ-

,β-,α,β+

,β+,α

Jadi Z inti anak adalah ....

A. 72 B. 74 C. 76 D. 78 E. 82

30. Massa inti 2He4 dan 1H2 masing-masing 4,002603 sma dan 2,014102 sma. Jika 1 sma = 931 MeV, maka energi minimum yang diperlukan untuk memecah partikel alpha menjadi dua deuteron adalah… MeV. A. 4 B. 14 C. 24 D. 34 E. 44

31. Perbandingan energi elektron yang berada pada lintasan n = 2 dan n = 4 adalah…. A. 2 : 1 B. 1 : 2 C. 4 : 1 D. 1 : 4 E. 16 : 1

32. 87Fr221 berubah menjadi 83Bi209 dengan memancarkan beberapa partikel. Partikel-partikel yang dipancarkan itu adalah…. A. 2α dan 2γ B. 2α dan 2β C. 4α dan 4β D. 3α dan β


E. 3α dan 2β

33. Jika energi total elektron atom H dikulit M adalah E, maka energi total elektron di kulit L adalah…. A. E)( 9

1−

B. E)( 31−

C. E)( 94−

D. E)( 32−

E. E)( 49−

34. Menurut model atom Rutherford, energi potensial elektron dari atom Hidrogen pada lintasannya adalah…. A. r

ek 22

B. rek 2

C. rek 2

2−

D. rek 2−

E. 2

2

rek−

35. Satu kilogram Po84218 memancarkan partikel

radioaktif dengan waktu paruh 3 menit

menjadi Pb82214 . Dalam waktu 1 jam unsur

Po84218 tinggal sekitar … .

A. 1 kg B. 0,5 kg C. 250 g

D. 1 g E. 1 mg

36. Diberikan massa atom N147 adalah 14,003074

dan jumlah massa H11 dan C13

6 adalah 14,011179 sma, maka reaksi nuklir… .

H11 + C13

6 → N147

A. dapat terjadi hanya jika ada suplai energi B. tidak dapat terjadi C. dapat terjadi hanya dalam kondisi tanpa

gravitasi D. harus melibatkan pengeluaran partikel

atom tak bermuatan E. akan terjadi dengan mengeluarkan energi

37. Inti lithium di tembak netron menghasilkan inti tritium dan partikel alpha dengan membebaskan sejumlah energi. Ini berarti bahwa jika diukur dalam keadaan diam, massa inti hasil reaksi dibandingkan dengan massa inti pereaksi adalah … .

A. berkurang B. bertambah C. tetap D. tetap atau bertambah E. tetap atau berkurang

38. Fr22187 berubah menjadi Bi209

83 dengan memancarkan beberapa partikel. Partikel yang dipancarkan itu adalah … . A. 2 α dan 2 γ B. 4 α dan 4 β C. 3 α dan β

D. 3 α dan 2 β E. 2 α dan 2 β

39. Inti A tersusun atas dua buah proton dan sebuah neutron. Inti B tersusun atas tiga buah proton. Maka energi ikat inti A dibanding dengan B agar kedua inti sama-sama stabil jika massa inti keduanya sama adalah … . A. lebih besar B. lebih kecil C. sama D. sama atau lebih besar E. sama atau lebih kecil

40. Dalam model Bohr atom hidrogen, elektron mengelilingi inti pada jari-jari 5,3 x 10 –11 m dengan kecepatan 2,2 x 106 ms –1. Besar arus listrik dalam lintasan itu adalah … A. π

1,0 mA

B. π2,1 mA

C. π4,2 mA

D. π3,3 mA

E. π3,8 mA

41. Sebuah reaktor nuklir yang menggunakan bahan uranium U235 dapat menghasilkan daya sebesar 1 MW. Jika setiap reaksi fisi uranium menghasilkan energi sebesar 3 x 10 –11 J dan diketahui massa uranium U235 adalah 3,9 x 10–

25 kg, maka setiap hari reaktor itu memerlukan uranium U235 sebanyak … . A. 0,48 mg B. 1,12 mg C. 2,88 mg

D. 3,90 mg E. 5,00 mg

42. Elektron atom H mengelilingi inti pada lintasan kulit ke n. Panjang gelombang elektron tersebut jika berada pada kulit L = … (k=9 . 109 N m2/C2 ; (me=9,1 . 10–31 kg ; e = - 1,6 . 10 –19 m2/C2 ; (h=6,6 . 10–34 109 N m2/C2 A. 1,2 A B. 2,2 A C. 3,3 A D. 6,6 A E. 8,2 A


43. Elektron atom Hidrogen mengadakan transisi menghasilkan panjang gelombang terbesar pada deret Lymann. Jika energi elektron pada tingkat dasar adalah –13,6 eV, maka energi yang dipancarkan pada saat itu adalah … . A. 6,8 eV B. 10,2 eV C. 13,3 eV D. 13,6 eV E. 17,0 eV

44. Jika diketahui massa inti atom hidrogen, litium dan helium masing-masing m(H) = 1,673 x 10–

27 kg dan m(He)=6,646x10–27 kg, m(Li)=11,647x10-27 kg maka pada reaksi inti H + Li → 2He

dibebaskan energi sebesar … .

A. 8,7 x 10–12 J B. 6,0 x 10–12 J C. 2,5 x 10–12 J D. 1,7 x 10–12 J E. 5,0 x 10–13 J

45. Dalam model Bohr atom hidrogen, elektron mengelilingi inti pada jari-jari 5,3 x 10 –11 m dengan kecepatan 2,2 x 106 ms –1. Besar arus listrik dalam lintasan itu adalah … . A. π

1,0 mA

B. π2,1 mA

C. π4,2 mA

D. π3,3 mA

E. π3,8 mA

46. Sebuah reaktor nuklir yang menggunakan bahan uranium U235 dapat menghasilkan daya sebesar 1 MW. Jika setiap reaksi fisi uranium menghasilkan energi sebesar 3 x 10 –11 J dan diketahui massa uranium U235 adalah 3,9 x 10–

25 kg, maka setiap hari reaktor itu memerlukan uranium U235 sebanyak … . A. 0,48 mg B. 1,12 mg C. 2,88 mg

D. 3,90 mg E. 5,00 mg

47. Sinar katoda … . 1. terdiri dari muatan-muatan yang negatif 2. dapat menimbulkan kalor pada benda-

benda yang ditimbulkannya 3. dapat dibelokkan oleh medan listrik 4. dibelokkan ke arah kutub utara suatu

magnet

48. Pernyataan yang TIDAK BENAR mengenai reaksi peluruhan inti atom adalah

A. jumlah zat yang meluruh berkurang secara eksponensial

B. selisih nomor massa antara yang meluruh dengan hasilnya merupakan kelipatan dari empat

C. aktivitas zat yang meluruh bersatuan partikel/sekon

D. jika sudah melampaui waktu selama tiga kali waktu paruh, maka zat yang meluruh tinggal 1/8 kali semula

E. reaksinya dapat dipercepat menggunakan katalisator dan moderator

49. Berikut ini adalah pernyataan yang benar tentang sinar katode … . A. hanya dibelokkan oleh medan magnet B. hanya dibelokkan oleh medan listrik C. tak bermassa D. tak bermuatan E. lintasannya berupa garis lurus

50. Panjang gelombang foton yang dipancarkan oleh atom hidrogen ketika elektronnya berpindah dari tingkat n = ~ ke tingkat n = 3 adalah... . (R = 1,1 x 107 m-1)

A. 2,7 x 10-7 m B. 8,3 x 10-7 m C. 1,2 x 10-6 m D. 3,3 x 10-6 m E. 3,7 x 10-6 m

51. Sinar laser memiliki sifat… . A. inkohern B. polikhromatis C. konvergen D. intensitas lemah E. monokromatis

52. Suatu zat radioaktif mula-mula mempunyai kekuatan radiasi 64 curie dan mempunyai waktu paruh 5 detik. Setelah setengah menit kekuatan radiasinya tinggal… . A. 1 curie B. 4 curie C. 8 curie D. 16 curie E. 32 curie


53. Apabila inti Ra22688 memancarkan zarah alpha

dan sinar gamma, maka inti yang terjadi… . A. Po222

84

B. Ra22286

C. Ra22688

D. Fr22487

E. Ac22689

54. Menurut model atom Rutherford, energi

potensial elektron dari atom Hidrogen pada lintasannya adalah…. A. r

ek 22

B. rek 2

C. rek 2

2−

D. rek 2−

E. 2

2

rek−

55. Jika energi total elektron atom H dikulit M

adalah E, maka energi total elektron di kulit L adalah…. A. E)( 9

1−

B. E)( 31−

C. E)( 94−

D. E)( 32−

E. E)( 49−

56. Dalam model Bohr atom hidrogen, elektron

mengelilingi inti pada jari-jari 5,3 x 10 –11 m dengan kecepatan 2,2 x 106 ms –1. Besar arus listrik dalam lintasan itu adalah … . A. π

1,0 mA

B. π2,1 mA

C. π4,2 mA

D. π3,3 mA

E. π3,8 mA

57. Elektron atom Hidrogen mengadakan transisi menghasilkan panjang gelombang terbesar pada deret Lymann. Jika energi elektron pada tingkat dasar adalah –13,6 eV, maka energi yang dipancarkan pada saat itu adalah … . A. 6,8 eV B. 10,2 eV C. 13,3 eV D. 13,6 eV E. 17,0 Ev


I. Mekanika

STANDAR KOMPETENSI

LULUSAN (SKL) URAIAN

1. Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik, benda tegar, kekekalan energi, elastisitas, impuls, dan momentum.

• Gerak lurus dengan percepatan konstan (GLBB)

• Gerak melingkar dengan kelajuan konstan (GMB)

• Hukum Newton dan penerapannya pada benda

• Gaya gravitasi antar planet

• Titik berat • Dinamika rotasi • Hubungan

antara usaha dengan perubahan energi

• Elastisitas dan penerapannya

• Hukum kekekalan energi mekanik

• Hukum kekekalan momentum

Gerak lurus berubah beraturan (GLBB)

adalah gerak dengan percepatan konstan, kecepatannya berubah secara beraturan. Pada glbb berlaku persamaan berikut ini.

amF .=Σ

tavv ot .+= dan

savv ot .222 +=

2.21. tatvs o +=

Gerak melingkar beraturan (GMB) memliki kecepatan anguler (ω) konstan, laju linier konstan, dan arah kecepatan linier selalu berubah (tegak lurus jari-jari). Percepatan

sentripetel (as) selalu menuju pusat putaran. Pada gmb berlaku persamaan berikut ini.

Tf ππω 2.2 ==

Rv .ω=

RvRas

22 . == ω

Hukum Newton 1 ( 0=ΣF ) berlaku untuk benda diam dan bergerak lurus dengan kecepatan tetap. Hukum Newton II (

amF .=Σ ) berlaku pada benda yang bergerak dengan percepatan. Pada gerak melingkar terdapat gaya sentripetal (Fs= m.as) yang arahnya menuju pusat putaran. Jika terdapat gesekan maka gesekan selalu menghambat gerak.

Saat benda belum bergerak terjadi gesekan statis yang nilainya sama dengan gaya luar. Nilai maksimal gesekan statis tergantung koefiseian gesek dan gaya normal. Nf ss .µ=

Jika benda bergerak, terjadi gesekan kinetis yang besarnya: Nf kk .µ=

Gaya gravitasi berlaku pada setiap benda bermassa. Gaya gravitasi sebanding dengan massa masing=masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. Gaya gravitasi sering disebut gaya berat (w). Besarnya gaya gravitasi adalah:

2

..r

mMGF =

gmwF .==

2rMGg = jadi

Perbandingan berat benda sebanding dengan percepatan gravitasi, jadi berlaku

2

2'''' R

RxMM

gg

ww

==

Titik berat merupakan titik tangkap resultan gaya berat. Kordinat titik berat Z (xo,yo) dihitung sebagai berikut.


........

........

........

21

2211

21

2211

21

2211

++++

=++

++=

++++

=VV

VxVxAA

AxAxmm

mxmxxo

........

........

........

21

2211

21

2211

21

2211

++++

=++

++=

++++

=VV

VyVyAA

AyAymm

mymyyo

Dinamika rotasi berlaku pada gerak melingkar dengan percepatan konstan atau gerak melingkar berubah beraturan (GMBB). Percepatan gerak rotasi (α) tergantung pada momen gaya atau torsi (M) dan momen inersia (I). Pada gmbb berlaku formula berikut ini.

α.IM =

dFM .=

)..( 2rmkI =

k = konstanta

Benda titik dan selinder rongga k = 1

Selinder pejal k = ½

Bola berongga k = 32

Bola pejal k = 52

Persamaan gerak rotasi adalah:

tot .αωω +=

θαωω .222 += ot

2.21. tto αωθ +=

Usaha adalah perubahan energi. Kuantitas usaha terjadi jika ada perpindahan dan/ atau perubahan energi. Energi kinetik (Ek) dan energi potensial (EP) merupakan energi mekanik (Em).

sFW .=

)(21 22

ot vvmW −=

hgmW ∆= ..

2.21 vmEk =

hgmE p ..=

2)(21 LkE p ∆=

Hukum kekekalan energi mekanik berlaku pada benda yang bergerak tanpa gaya luar.

2211 pkpk EEEE +=+

Pada benda elastis berlaku gaya pemulih (F) sebanding dengan perubahan panjang (∆L) dan kontantanya (k). Konstanta pegas benda elastis bergantung pada luas penampang (A), panjang (L) dan modulus elastisitasnya (E).

LkF ∆= .

LAEk .=

LLAEF ∆= ..

Jika disusun seri kontanta pegas mengecil, jika disusun paralel makin besar

...21 ++= kkk p ...111

21

++=kkks

Gaya yang bekerja sesaat merupakan gaya impuls. Gaya impuls menimbulkan perubahan momentum (∆p) atay impuls (I)

vmp .=

)'.( vvmI −=

tFI ∆= .

Pada setiap tumbukan berlaku hukum kekakalan momentum .

...'.'...... 22212211 ++=++ vmvmvmvm

Pada tumbukan tidak elastis berlaku

'...)(..... 212211 vmmvmvm ++=++


Pada tumbukan elastis sempurna berlaku

2211 '' vvvv +=+

Pada ayunan balistik berlaku;

hgv .2'=

p

bpp m

vmmv

').( +=

)cos1( θ−= lh

Gerak Lurus Beraturan dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

1. Sebuah benda bergerak dari O ke C menempuh rute OBC. Jika OB = 60 dan BC 40, tentukan perpindahan yang dialami benda … .

O C B

A. 20 B. 30 C. 40

D. 60 E. 100

2. Sebuah lori sedang bergerak lurus beraturan dengan kecepatan a 2s

m selama t sekon, maka jarak yang ditempuh lori adalah … . A. vt B. t

v

C. vt

D. v + at E. atvt 2

1+

3. Jika sebuah mobil dengan kecepatan sm

0v dipercepat sebesar 2s

ma selama t sekon, maka kecepatan akhirnya … . A. tv0 B. av0 C. atv0

D. atv0 + E. a

t0v

4. Sebuah benda jatuh bebas dari atap gedung tinggi. Setelah 3 detik benda menyentuh tanah [ ]2s

m10g = . kecepatan benda tersebut menyentuh tanah adalah … . A. s

m30 B. s

m15 D. s

m45 E. s

m60

C. sm50

5. Sebuah mobil bergerak pada jalan lurus beraturan dengan kecepatan tetap jam

km18 . Jarak yang ditempuh benda tersebut setelah 10 detik ialah … . A. 50 m B. 80 m C. 120 m

D. 150 m E. 180 m

6. Dalam selang waktu 5 menit kecepatan mobil berubah dari jam

km18 menjadi jamkm72 .

Percepatannya adalah … . A. 2s

m20x0,1 −

B. 2sm20x0,3 −

C. 2sm20x0,5 −

D. 2sm20x0,7 −

E. 2sm20x0,14 −

7. Grafik di bawah ini yang menunjukkan gerak

lurus berubah beraturan adalah … .

t

sA

t

sB

t

sC.

t

sD.

sE.

8. Hasil perpaduan gerak lurus beraturan dengan gerak lurus beraturan adalah … . A. GLB B. GLBB C. GLB & GLBB

D. gerak parabola E. gerak melingkar

9. Grafik di bawah ini yang menunjukkan percepatan GLB dengan GLB adalah … .

x

yA.

x

yD.


x

yB.

x

yE.

x

yC.

10. Sebuah mobil mulai bergerak dari keadaan diam dan dipercepat sehingga mencapai kelajuan

sm20 . Mobil itu bergerak dengan kelajuan ini

selama 60 S, dan di rem sehingga berhenti dalam 10 S. Jarak total yang ditempuh mobil tersebut adalah … . A. 1500 m B. 1200 m C. 900 m

D. 600 m E. 1000 m

11. Dua buah mobil A dan B bergerak seperti digambarkan pada grafik hubungan kecepatan (v) dan waktu (t). Dari data grafik tersebut, jarak yang ditempuh kedua mobil saat bersusulan adalah … .

20 40

10

20

0

A

B

t (s)

v (m/s)

A. 200 meter B. 400 meter C. 800 meter D. 1.200 meter E. 1.600 meter

12. Batu dilempar ke atas dengan kecepatan 20

m/s dan ditangkap kembali sewaktu turun 5 meter di atas posisi awalnya. Jika percepatan gravitasi di tempat itu 10 ms-2 maka kecepatan batu pada saat ditangkap adalah … . A. 10 ms-1 B. 10 2 ms-1

C. 10 3 ms-1 D. 20 ms-1

E. 10 5 ms-1 13. Sebuah benda dilemparkan ke atas dengan

sudut elevasi α (cos α = 53 ) dan kecepatan

awal 10 m/s. Koordinat kedudukan benda setelah 1 sekon adalah … . A. (3; 5) m B. (3; 6) m C. (6; 3) m

D. (6; 5) m E. (5; 3) m

14. Dua mobil A dan B mula-mula berjarak 160 m satu sama lain. Mobil A dan B bergerak beraturan segaris masing-masing dengan kelajuan 30 m/s dan 10 m/s. Jika geraknya searah yaitu mobil A mengejar mobil B dan berangkat bersamaan, maka kedua mobil akan bertemu setelah … . A. 4 sekon B. 6 sekon C. 8 sekon D. 10 sekon E. 12 sekon

15. Bola dilemparkan ke atas dengan kecepatan

awal hingga mencapai tinggi maksimum 20 m, gesekan udara diabaikan dan g = 10 m/det2. Lama bola selama di udara … . A. 2 detik B. 4 detik C. 6 detik D. 8 detik E. 10 detik

Gerak Melingkar

16. Sebuah benda bergerak melingkar beraturan dengan frekuensi f hz, maka besar kecepatan anguler benda tersebut adalah … . A. f2π B. fr2π C. π2

D. r2π E. fπ

17. Seorang pembalap mengendarai motornya suatu lingkaran dengan jari – jari R, maka percepatan sentripetal motor jika kelajuannya v adalah … . A. 2R

v

B. 22

Rv

C. Rv

D. Rv 2

E. RI

18. Benda yang bergerak melingkar beraturan mempunyai kecepatan anguler sebesar W dengan jari – jari R. Maka kecepatan liniernya … . A. WR B. RW 2

D. WR2 E. RW2 2


C. 2WR

19. Seorang siswa dapat memutar karet 30 putaran dalam waktu 15 detik dengan jari – jari 50 cm. Percepatan sentripetalnya adalah … . A. 25,2 π 2s

m

B. 224π 2sm

C. 28π 2sm

D. 2800π 2sm

E. 2250π 2sm

20. Sebuah partikel massanya 100gr bergerak melingkar beraturan dengan kelajuan s

m10 , jari – jari lintasannya 2m. Maka gaya sentripetalnya adalah … . A. 5 N B. 50 N C. 500 N

D. 5000 N E. 50000 N

21. Sebuah roda katrol berputar pada 300 rpm. Periode roda tersebut adalah … . A. 0,25 B. 0,55 C. 15

D. 45 E. 55

22. Sebuah benda bergerak melingkar beraturan, apabila dalam 1 menit dapat melakukan 150 putaran. Maka frekuensinya … . A. 0,8 Hz B. 0,4 Hz C. 2,5 Hz

D. 2 Hz E. 0,2 Hz

23. Sebuah benda bergerak melingkar beraturan dengan jari – jari 6 m. Jika dalam 2 menit benda itu melakukan 16 kali putaran, maka kecepatan anguler benda tersebut adalah … . A. 0,85 S

Rad B. 0,75 S

Rad C. 0,65 S

Rad

D. 0,55 SRad

E. 0,45 SRad

24. Sebuah mobil bergerak melintasi puncak sebuah bukit. Bila kelengkungan jalan itu berjari-jari 30 m dan mobil berjalan dengan laju 36 km/jam , sedangkan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2, maka gaya tekan mobil (massa = 600 kg) pada laju jalan yang dilalui adalah ... . A. 2000 N B. 4000 N C. 5000 N D. 6000 N E. 8000 N

25. Sebuah partikel bergerak beraturan 24 kali

dalam waktu 8 sekon pada lintasan lingkaran berdiameter 0,5 meter. Besar percepatan sentripetal partikel tersebut adalah … . A. 3 π m/s2 B. 6 π m/s2

C. 9 π m/s2 D. 6 π 2 m/s2 E. 9 π 2 m/s2 Gerak Parabola

26. Sebuah proyektil ditembakkan horizontal dari gedung bertingkat yang cukup tinggi dengan kecepatan 60 m/s, jika percepatan gravitasi 10 m/s2 maka kecepatan proyektil setelah 4 detik adalah … . A. 60 m/s B. 80 m/s C. 100 m/s D. 120 m/s E. 240 m/s

27. Sebutir batu bermassa 500 gram dilempar ke

atas dengan sudut elevasi 60o dan kecepatan awal 5 m/s dari puncak gedung setinggi 30 m. Jika gesekan udara diabaikan dan percepatan gravitasi 10 m/s2, maka kecepatan batu mengenai tanah adalah … . A. 15 m/s B. 25 m/s C. 25,5 m/s D. 37,5 m/s E. 75 m/s

28. Sebuah benda ditembakkan miring ke atas

dengan sudut elevasi 60° dan dengan energi kinetik 400 Joule. Jika g = 10 m/s2, maka energi kinetik benda pada saat mencapai titik tertinggi adalah… Joule. A. 25 B. 50 C. 100 D. 150 E. 200

29. Pada saat t = 0 sebuah benda kecil m

dijatuhkan dari titik A yang terletak tegak lurus 30 m di atas B. Pada saat yang sama sebuah proyektil dari titik O dengan laju 25 m/s dan diarahkan ke titik A. Titik C berada pada ketinggian 10 m di atas B, dan jarak OB = 40m, maka:


1) benda m mencapai C saat t = 2s 2) proyektil juga melewati C 3) proyektil mencapai titik tertinggi saat t =

1,5s 4) proyektil mengenai benda m

30. Gambar a: Sebuah peluru bermassa 10 gram ditembakkan ke dalam sebuah balok bermassa 2 kg yang mula-mula diam di tepi meja yang tingginya 0,8m. Peluru mengeram dalam balok dan setelah tumbukan, balok meluncur sejauh 2 m dari kaki meja. Jika g = 10 m/s2, tentukan kelajuan awal peluru sebelum menumbuk balok!

31. Benda 1 kg ditembakkan dengan kecepatan awal 40 m/s dan sudut elevasi tertentu dari permukaan tanah. Jika g = 10 m/s2, maka saat mencapai ketinggian 20 m dari permukaan tanah, energi kinetiknya adalah ... joule. A. 300 B. 400 C. 600 D. 800 E. 900

32. 32. Sebuah peluru ditembakkan dengan

kecepatan awal Vo dan sudut ekivalen α , sehingga peluru membentuk lintasan parabola. Titik A dan B terletak pada dilintasan peluru pada tempat yang berbeda tetapi ketinggiannya sama. Besaran yang tidak sama dari peluru saat A dan di B adalah … A. energi mekanik B. energi kinetik C. energi potensial D. percepatan E. laju

33. Meriam “Howitzer” menembakkan peluru

dengan sudut elevasi 600, jika gesekan udara diabaikan dan g = 9,82 m/s

2 berapakah perbandingan antara jarak tembak horisontal dengan tinggi maksimum yang dicapai peluru ? A. 1 : 4 B. 4 : 1

C. 3 : 4

D. 4 : 3 E. 3 : 4

34. Sebuah peluru dengan massa 100 gram ditembakkan dengan sudut elevasi 30o dan

dengan kecepatan 20 m/s. Jika gesekan dengan udara di abaikan maka energi potensial peluru di titik tertinggi adalah ... . A. 5 joule B. 10 joule C. 15 joule D. 20 joule E. 25 joule Hokum Newton

35. Berat benda 150 N, besar gaya F = 100 N, sin α = 5

3 dan tidak ada gesekan antara benda dengan alas. Besarnya usaha untuk memindahkan benda mendatar sejauh 50 m adalah … .

α

F

A. 2 x 103 J B. 2,5 x 103 J C. 3 x 103 J D. 3,5 x 103 J E. 4 x 103 J

36. Sebuah benda berada pada bidang miring yang

membentuk sudut α dengan horisontal. Gaya F condong ke atas bekerja pada benda membentuk sudut β terhadap bidang miring. Jika berat benda 4F, α = 60o dan β = 30o, besar gaya tekan normal terhadap bidang … . A. 0,5 F B. 1,5 F C. 2 F D. 2,5 F E. 3 F

37. Resultan antara gaya 3 N dan 8 N tidak

mungkin bernilai … . A. 3 N B. 5 N C. 8 N D. 10 N E. 11 N

38. Seseorang yang mempunyai berat 600 N

ditimbang di dalam lift yang sedang bergerak vertikal ke bawah dengan percepatan tetap 10 ms–2. Jika g = 10 ms–2, maka berat orang saat itu adalah … . A. nol B. 500 N C. 600 N D. 700 N E. 1200 N


39. Dua balok X dan Y yang masing – masing

besarnya 6 kg dan 4 kg dihubungkan dengan tali ringan (lihat gambar), maka nilai tegangan tali T adalah … . A. 8 N B. 16 N C. 32 N D. 48 N E. 72 N

x y

Wx Wy

T

(g=10m/s2)

T

40. Balok bermassa 2 kg terletak di bidang horizontal kemudian ditarik dengan gaya F = 15 N mendatar. Jika kecepatan balok pada saat ditarik oleh gaya adalah 10 m/s searah dengan gaya. Maka kecepatan benda setelah berpindah sejauh 20 meter adalah … (dalam m/s). A. 5 B. 10 C. 10 2

D. 15 E. 20

41. Tiga buah vektor masing-masing besarnya F bertitik tangkap sama. Vektor pertama dengan vektor kedua membentuk sudut 120°. Jika vektor kedua dan ketiga juga membentuk sudut 120°, maka resultan ketiga vektor tersebut adalah ... . A. 0 B. 1 F C. 2 F

D. 3 F E. 4 F

42. Dua buah gaya masing-masing F1 = 8 N dan F2 = 6 N. Misal resultan gayanya adalah FR, nilai FR yang mungkin adalah ... . A. 2 N ≤ FR ≤ 14 N B. 0 ≤ FR ≤ 14 N C. 2 N ≤ FR ≤ 10 N D. 0 ≤ FR ≤ 10 N E. 10 N ≤ FR ≤ 14 N

43. Dua balok m1 dan m2 digantungkan pada katrol seperti gambar.

T1

T2

m1

m2

Jika m1 > m2, percepatan gravitasi g dan gesekan diabaikan, maka tegangan tali T2 adalah ... .

A. m2g – m1a B. m1g – m2a C. m1g + m2a

D. m2g – m2a E. m2g + m2a

44. Sebuah benda bermassa m ditarik dengan gaya F memiliki percepatan a. Tiga benda yang sama digabung menjadi satu kemudian ditarik dengan gaya 6 F, maka percepatannya akan menjadi ... . A. 18 a B. 6 a C. 3 a D. 2 a E. a

45. Seorang anak bermassa m kg berada dalam lift

yang bergerak turun dengan percepatan a. Jika percepatan gravitasai g, maka gaya normal yang dialami adalah ... . A. N = m.g B. N = m.a C. N = m(g – a) D. N = m(a - g) E. N = m (a + g)

46.

FTAB TBCBA C

mA = 2 kg

mB = 3 kg

mC = 5 kg

Tiga buah balok dihubungkan dengan tali, pada salah satu ujungnya ditarik dengan gaya mendatar 150 N. Jika antara permukaan bidang dengan balok dianggap licin sempurna, maka perbandingan tegangan tali TAB dan TBC adalah ... .

A. 2 : 3 B. 3 : 2 C. 5 : 8 D. 2 : 5 E. 8 : 3

47. Seorang sedang naik lift yang sedang bergerak,

ternyata gaya tekan orang terhadap lift lebih kecil dari pada berat badannya. Berarti lift bergerak … . A. ke bawah dipercepat beraturan B. ke bawah diperlambat beraturan C. ke bawah dengan kecepatan konstan D. ke atas dipercepat beraturan E. ke atas dengan kecepatan konstan

48. Seorang anak bermassa 25 kg meluncur pada bidang miring kasar dengan kecepatan konstan. Jika ketinggian papan luncur 3 meter, jarak mendatar papan luncur 4 meter dan percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s2, maka koefisien gesekan antara anak dengan bidang adalah … .


A. 103

B. 52

C. 53

D. 54

E. 43

49. Sebuah balok bermassa 2 kg terletak di atas bidang kasar. Balok di tarik dengan gaya F = 10 N yang membentuk sudut 30o terhadap horisontal ternyata balok belum bergerak. Apabila percepatan gravitasi 10 ms –2, maka koefisien gesekan minimal antara balok dengan bidang adalah … . A. 3

1

B. 21

C. 331

D. 321

E. 3

30o

F

50. Gaya yang dibutuhkan untuk mempertahankan

geraknya lebih kecil daripada gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan benda yang berada di atas bidang datar kasar. Hal ini menunjukkan bahwa … . A. gaya gesek kinetis lebih besar daripada

berat benda B. gaya gesek statis lebih besar daripada

berat benda C. gaya gesek kinetis lebih kecil daripada

gaya gesek statis maksimumnya D. gaya gesek kinetis lebih besar daripada

gaya gesek statis maksimumnya E. gaya gesek kinetis sama dengan gaya

gesek statis maksimumnya

51. Sebuah balok bermassa 2 kg ditarik dengan gaya 10 N yang membentuk sudut α terhadap horisontal (tg α = 4

3 ) seperti pada gambar di bawah. Apabila koefisien gesekan antara balok dan bidang 0,1 dan percepatan gravitasi 10 ms–

2, maka balok mengalami percepatan sebesar … . A. 2 ms–2 B. 3,3 ms–2 C. 5 ms–2 D. 6 ms–2 E. 6,6 ms–2

α

F= 10 N

kasar

52. Benda berada pada bidang miring kasar

dengan koefisien gesekan µ . Jika sudut kemiringan bidang 30o dan benda bergerak ke bawah dengan kecepatan konstan. Jika

percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2. Maka besar koefisien gesekan bidang adalah … .

A. 231

B. 331

C. 221

D. 321

E. 332

53. Sebuah balok kayu bermassa 2 kg berada di atas bidang datar yang kasar, Balok ditarik dengan gaya mendatar 10 N. Jika kooefisien gesekan statik dan kinetik masing-masing 0,2 dan 0,1; g = 10 ms-2, maka gaya gesek yang bekerja pada sistem benda adalah ... .

A. 8 N B. 6 N C. 4 N

D. 2 N E. 1 N

Usaha dan Energi

1. Sebuah gaya bekerja terhadap sebuah benda dan membentuk arah 60o terhadap lintasan gerak benda. Jika perpindahan yang dialami benda 10 meter, ternyata usaha yang dilakukan 100 joule, maka besar gaya tersebut adalah … .

A. 10 N B. 15 N C. 20 N D. 25 N E. 30 N

2. Mobil massanya 1200 kg bergerak dengan

kecepatan 18 km/jam. Setelah 12 sekon kecepatannya berubah menjadi 72 km/jam. Usaha yang dikerjakan selama waktu tersebut … .

A. 2,5 x 105 joule B. 2,25 x 105 joule C. 3 x 104 joule D. 2,25 x 104 joule E. 2,5 x 104 joule

3. Benda dengan massa 4 kg jatuh bebas dari

ketinggian 8 cm. Besar energi potensial dan energi kinetik saat benda berada 2 meter di atas tanah … .

A. 80 Joule; 120 Joule B. 80 Joule ; 240 Joule C. 240 Joule; 120 Joule D. 120 Joule ; 240 Joule E. 240 Joule; 240 Joule

4. Sebuah balok dengan massa 2 kg didorong ke

atas dengan gaya F sebesar 20 N.


F

10 m

α

6 m

Besar usaha berturut-turut yang dilakukan oleh gaya normal, gaya berat dan gaya dorong (g = 10 m/det2) …

A. (0,60, 100) Joule B. (0,80, 600) Joule C. (0,120, 200) Joule D. (200, 60, 0) Joule E. (200, 80, 0) Joule

5. Sebuah benda bergerak di atas bidang datar

licin dengan energi kinetik 200 joule. Jika laju benda berkurang 60%, maka energi kinetik benda menjadi … .

A. 32 joule B. 72 joule C. 80 joule D. 100 joule E. 120 joule

6. Batu bermassa 200 gram jatuh bebas dari

ketinggian 5 meter di atas tanah. Jika gesekan udara diabaikan (g = 10 m/s2) maka energi kinetik batu saat sampai di tanah adalah … .


7. Energi potensial benda yang dilempar vertikal

ke atas dengan kecepatan 20 ms–1 setelah 2 detik jika g = 10 ms–2 dan massa 300 gram adalah … .


8. Air terjun setinggi 200 meter dengan

debit 40 m3s–1 digunakan untuk memutar generator listrik. Jika g = 10 ms–2 dan hanya 40% energi air yang berubah menjadi energi listrik, maka daya yang dihasilkan generator itu besarnya … ( airρ = 103 kgm–3).

A. 20 MW B. 32 MW C. 40 MW D. 80 MW E. 100 MW

9. Dua buah benda mempunyai massa m1 dan m2

dengan perbandingan 1 : 2. Momentum benda pertama dua kali benda kedua. Maka perbandingan energi kinetik benda pertama dan kedua adalah … .

A. 1 : 8 B. 1 : 4 C. 1 : 2

D. 4 : 1 E. 8 : 1

10. Benda bermassa 2 kg meluncur ke bawah dengan kecepatan konstan pada bidang miring yang kemiringannya 30o terhadap horisontal. Setelah benda bergeser sejauh 8 meter sepanjang bidang miring kehilangan energi mekanik sebesar … .


11. Sebuah benda dengan massa 1 kg dilempar

vertikal ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s. Bila g = 10 m/s2, besarnya energi kinetik benda saat ketinggian benda mencapai 20 meter adalah … . A. 300 joule B. 400 joule C. 500 joule

D. 600 joule E. 700 joule

12. Sebuah proyektil ditembakkan dengan sudut elevasi 45°. Perbandingan energi kinetik dan energi potensialnya di titik tertinggi adalah ... . A. 4 : 1 B. 1 : 4 C. 1 : 2 D. 2 : 1 E. 1 : 1

13. Sebuah batu bermassa 200 gram dilemparkan

ke atas dari sebuah gedung bertingkat yang tingginya 50 m, ternyata sampai di tanah dalam waktu 10 detik. Besar energi kinetik batu sesaat menumbuk tanah … . A. 102,5 joule B. 125,5 joule C. 250,5 joule D. 300,5 joule E. 302,5 joule

14. Benda bermassa 100 kg ditarik dengan gaya 50

N yang membentuk sudut 60o terhadap bidang datar sejauh 10 m. Besar usaha yang dilakukan gaya tersebut adalah … . A. 25 joule B. 50 joulr C. 250 joule D. 500 joule E. 5000 joule


15. Sebuah benda yang bermassa 2 kg dijatuhkan

dari ketinggian 10 m. Usaha dari gaya berat pada ketinggian 5 meter adalah … (g = 10 ms–

2). A. 200 joule B. 100 joule C. 50 joule D. 20 joule E. 10 joule


bimbelprivat.weebly.combimbelprivat.weebly.com/uploads/1/1/0/1/11015768/fisika_xii_sma.pdf ·...

Documents

Transcript of bimbelprivat.weebly.combimbelprivat.weebly.com/uploads/1/1/0/1/11015768/fisika_xii_sma.pdf ·...