Modul un fisika SMA skl 2013 ocean

Fisika Kelas XII

1

Ocean : Pencetak Sang Juara

Modul Persiapan Ujian Nasional 2013

SKL 1. Memahami prinsip-prinsip mengukuran besaran fisika secara langsung dan tidak langsung dengan cermat, teliti dan objektif. Indikator 1

Membaca hasil pengukuran suatu alat ukur dan menentukan hasil pengukuran dengan memperhatikan aturan angka penting.

Alat ukur panjang

1. Pengukuran sebuah pelat tipis menggunakan jangka sorong. Hasil pengukuran terlihat

pada gambar. Jika lebar pelat 17 cm, maka luas dari pelat tipis tersebut adalah ….

Angka penting Angka penting adalah angka yang didapat dari hasil pengukuran. Angka penting terdiri dari angka pasti dan angka ragu-ragu (taksiran)

Aturan penulisan angka penting: 1. Angka bukan nol 2. Angka nol yang terletak di antara

angka bukan nol 3. Angka nol yang terletak pada

deretan akhir dari suatu bilangan decimal

4. Angka nol disebelah kanan bilangan bulat (garis bawah merupakan angka diragukan)

Hasil perhitungan operasi menurut angka penting: 1. Penjumlahan dan pengurangan:

hanya boleh memiliki satu angka yang ditaksir.

2. Perkalian dan pembagian: jumlah angka penting sesuai dengan bilangan dengan angka penting paling sedikit.

3. Pemangkatan dan penarikan akar: jumlah angka penting sama dengan bilangan yang dipangkatkan atau ditarik akarnya.

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

2



a. 21 cm b. 21,08 cm c. 21,1 cm d. 21,4 cm e. 21,42 cm

2. Pengukuran diameter lingkaran hasilnya 8,50 cm. Keliling lingkarannya menurut angka penting adalah … ( = 3,14) a. 267 cm b. 26,7 cm c. 2,67 cm d. 0,267 cm e. 0,0267 cm

3. Kedudukan micrometer skrup yang digunakan untuk mengukur diameter sebuah bola kecil seperti gambar. Diameter bola kecil adalah ….

a. 11, 15 mm b. 9,17 mm c. 8,16 mm d. 5,75 mm e. 5,46 mm

4. Dari hasil pengukuran plat seng, panjang 1,5 m dan lebarnya 1,20 m. Luas plat seng menurut angka penting adalah …. a. 1,8012 m2 b. 1,801 m2 c. 1,800 m2 d. 1,80 m2 e. 1,8 m2

5. Pengukuran panjang dan lebar sebidang tanah berbentuk empat persegi panjang 15,35 m dan 12,5 m. Luas tanah menurut aturan angka penting adalah …. a. 191,875 m2 b. 191,88 m2 c. 191,87 m2 d. 191,9 m2 e. 192 m2

6. Gambar di bawah merupakan hasil bacaan pengukuran diameter silinder logam dengan micrometer sekrup. Laporan yang dituliskan adalah ….

Fisika Kelas XII

3



a. 1,27 mm b. 2,27 mm c. 2,72 mm d. 2,77 mm e. 3,85 mm

7. Gambar di bawah adalah pengukuran lebar balok dengan jangka sorong. Hasil pengukurannya adalah ….

a. 3,29 cm b. 3,19 cm c. 3,16 cm d. 3,06 cm e. 3,00 cm

8. Pengukuran lebar balok ditunjukkan oleh gambar di samping. Hasil Pengukurannya

adalah….

a. 6,37 cm b. 6,17 cm c. 6,10 cm d. 6,07 cm e. 6,00 cm

9. Seorang teknisi mobil mengukur diameter gotri roda menggunakan micrometer sekrup seperti tampak pada gambar. Diameter gotri tersebut adalah ….

a. 1,00 mm b. 1,50 mm c. 9,15 mm d. 10,00 mm e. 10,05 mm

Fisika Kelas XII

4



Indikator 2

Menentukan resultan vektor dengan berbagai cara

Penjumlahan dan pengurangan vector a. Metode segitiga

b. Metode jajargenjang

c. Metode poligon

Menguraikan vector

1. Besar dan arah resultan dari tiga buah vektor seperti gambar di bawah ini adalah ….

a. 40 N searah F2 b. 40 N searah F1 c. 40 N searah F3 d. 30 N searah F2 e. 30 N searah F3

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

5



2. Seorang anak berjalan lurus 2 meter ke barat, kemudian belok ke selatan sejauh 6 meter, dan belok lagi ke timur sejauh 10 meter. Perpindahan yang dilakukan anak tersebut dari posisi awal adalah… a. 18 meter arah barat daya b. 14 meter arah selatan c. 10 meter arah tenggara d. 6 meter arah timur e. 2 meter arah tenggara

3. Gambar di bawah ini merupakan penjumlahan vector secara segitiga.

Gambar yang resultannya sama dengan nol adalah …. a. (1) b. (2) c. (3) d. (4) e. (5)

4. Dari kelima diagram berikut ini :

Yang menggambarkan D = A + B + C adalah …. a. (1) b. (2) c. (3) d. (4) e. (5)

5. Vektor F1 = 14 N dan F2 = 10 N diletakkan pada diagram Cartesius seperti pada gambar. Resultan R = F1 + F2 dinyatakan dengan vektor satuan adalah ….

a. 7 i + 103 j b. 7 i + 10 j c. 3 i + 73 j d. 3 i + 10 j e. 3 i + 7 j

Fisika Kelas XII

6



6. Seorang anak berjalan lurus 10 meter ke barat, kemudian belok keselatan sejauh 12 meter, dan belok lagi ke timur sejauh 15 meter. Perpindahan yang dilakukan anak tersebut dari posisi awal …. a. 18 meter arah barat daya b. 14 meter arah selatan c. 13 meter arah tenggara d. 12 meter arah timur e. 10 meter arah tenggara

7. Seorang anak ke sekolah naik sepeda dengan lintasan seperti pada gambar. Besar perpindahan anak tersebut dari keberangkatannya sampai tiba di sekolah adalah ….

a. 300 m b. 400 m c. 500 m d. 700 m e. 900 m

8. Sebuah benda bergerak dengan lintasan seperti grafik berikut :

Perpindahan yang dialami benda sebesar : a. 23 m b. 21 m c. 19 m d. 17 m e. 15 m

9. Resultan ketiga gaya pada gambar di samping adalah ….

a. 0 b. 2 N c. 23 N d. 3 N e. 33 N

Fisika Kelas XII

7



SKL 2. Memahami gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik,benda tegar, usaha, kekekalan energi, elastisitas, impuls, momentum dan fluida. Indikator 1

Menentukan besaran-besaran fisis gerak lurus, gerak melingkar beraturan, atau gerak parabola

Gerak lurus 1. Gerak lurus beraturan

sv

t

2. Gerak lurus berubah beraturan

2

2 2

12

2

t o

o

t o

v v at

s v t at

as v v

Gerak melingkar beraturan

2

2

s

s

v r

va

r

vF m

r

Hubungan roda-roda 1. Tidak satu sumbu

A B A A B Bv v r r

2. Satu sumbu

A BA B

A B

v v

r r

Keterangan : v = kecepatan linier (m/s) vo = kecepatan awal (m/s) vt = kecepatan akhir (m/s) s = jarak tempuh (m) t = waktu (s) r = jari-jari (m) = kecepatan sudut (rad/s) as = percepatan sentripetal (m/s2) Fs = gaya sentripetal (N) m = massa (kg)

Gerak parabola

Kecepatan di sembarang titik

Dimana, 2 2

x yv v v

Kedudukan peluru saat t sekon

Keterangan : vx = kecepatan arah sumbu x (m/s2) vy = kecepatan arah sumbu y (m/s2) x = posisi di sumbu x (m) y = posisi di sumbu y (m) = sudut elevasi g = percepatan gravitasi (m/s2)

Fisika Kelas XII

8



1. Seorang pengendara mobil melaju dengan kecepatan 20 m/s. Ketika melihat ada "polisi tidur" di depannya dia menginjak rem dan mobil berhenti setelah 5 sekon kemudian. Maka jarak yang ditempuh mobil tersebut sampai berhenti adalah …. a. 50 m b. 100 m c. 150 m d. 200 m e. 250 m

2. Sebuah benda melakukan gerak melingkar berjari-jari , kecepatan sudutnya , dan percepatan sentripetalnya 4 m/s2, jika kecepatan sudutnya percepatan sentripetalnya menjadi 2 m/s, maka jari-jari lingkarannya menjadi …. a. 2 R b. R c. ½ R d. ¼ R e. 1/8 R

3. Mobil massa 800 kg bergerak lurus dengan kecepatan awal 36 km/jam, setelah menempuh jarak 150 m kecepatannya menjadi 72 km/jam. Waktu tempuh mobil adalah …. a. 5 sekon b. 10 sekon c. 17 sekon d. 25 sekon e. 35 sekon

4. Perhatikan grafik kecepatan (v) terhadap waktu (t) dari sebuah benda yang bergerak lurus. Besar perlambatan yang dialami benda adalah ….

a. 2,5 m/s2 b. 3,5 m./s2 c. 4,0 m/s2 d. 5,0 m/s2 e. 6,0 m/s2

5. Sebuah benda dilemparkan dengan sudut elevasi 530 dan kecepatan awal 20 m/s. Jika g = 10 m/s2, maka posisi benda setelah bergerak 1,2 detik adalah …

a. (11,0 ; 15,2) meter b. (15,2 ; 11,0) meter c. (14,4 ; 12,0) meter

d. (12,0 ; 10 2 ) meter e. (11,0 ; 15,2) meter

6. Sebuah benda yang massanya 10 kg bergerak melingkar beraturan dengan kecepatan 4 m/s. Jika jari-jari lingkaran 0,5 meter, maka :

1) Frekuensi putarannya 4

Hz

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

9



2) Percepatan sentripetalnya 32 m/s2 3) Gaya sentripetalnya 320 N 4) Periodenya 4 s Pernyataaan yang benar adalah …. a. (1), (2), (3), dan (4) b. (1), (2), dan (3) c. (1) dan (3) saja d. (2) dan (4) saja e. (3) dan (4) saja

7. Seorang anak melempar batu dengan kecepatan awal 12,5 m/s dan sudut 30o terhadap horizontal. Maka waktu yang diperlukan batu tersebut sampai ke tanah adalah … a. 0,40 s b. 0,60 s c. 1,25 s d. 1,60 s e. 2,50 s

8. Benda yang memiliki massa 2 kg bergerak secara beraturan dalam lintasan melingkar berjari-jari 0,5 m dengan kecepatan 4 m/s : 1) Percepatan sentripetalnya 32 m/s2 2) Gaya sentripetalnya 64 N 3) Periodenya 0,25 s Penyataan yang benar berkaitan dengan gerak benda tersebut adalah…. a. (1), (2), dan (3) b. (1) dan (2) saja c. (1) dan (3) saja d. (2) dan (3) saja e. (3) saja

9. Peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 30 m/s dan membentuk sudut 300 terhadap bidang horizontal. Pada saat mencapai titik tertinggi kecepatannya adalah …

a. 30 3 m/s

b. 30 m/s c. 0 m/s d. 15 m/s

e. 15 3 m/s

10. Sebuah benda yang semula berada di titik acuan, bergerak dengan kecepatan v = (2i – 1,5j) m/s. Setelah bergerak selama 4 sekon, benda berpindah sejauh … a. 2 m b. 10 m c. 12 m d. 14 m e. 25 m

Fisika Kelas XII

10



Indikator 2

Menentukan berbagai besaran dalam hukum Newton dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

1. Sebuah benda yang massanya 1200 kg digantungkan pada seutas kawat yang dapat

memikul beban maksimum sebesar 15 000 N. Jika percepatan gravitasi bumi sama dengan 10 m/s, maka harga maksimum percepatan ke atas yang dapat diberikan pada benda itu adalah …. a. 2,5 m/s2 b. 7,5 m/s2 c. 10,0 m/s2 d. 12,5 m/s2 e. 22,5 m/s2

2. Sebuah system benda terdiri dari balok A dan B seperti gambar. Jika permukaan lantai licin maka percepatan system adalah …. a. 6 m/s b. 5 m/s c. 4 m/s d. 2 m/s e. 1 m/s

3. Dua benda massanya m1= 2 kg dan m2= 3 kg terletak di atas bidang datar yang licin.

Kedua benda dihubungkan dengan tali kemudian ditarik dengan gaya F = 10 3 N

seperti pada gambar di samping. Besarnya tegangan tali T di antara kedua benda adalah ….

a. 4 3 N

b. 6 N

c. 3 3 N

Hukum I Newton “Setiap benda akan tetap diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali ada gaya yang bekerja padanya.”

00

vF

a tetap

Hukum II Newton

“Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya pada sebuah benda sebanding dansearah dengan resultan gaya tersebut dan berbanding terbalik dengan massa benda.”

Fa

m

Hukum III Newton “Gaya aksi dan reaksi sama besar tetapi berlawanan arah dan bekerja pada dua benda yang berbeda.”

aksi reaksiF F

Keterangan : F = gaya (newton) m = massa (kg) a = percepatan (m/s2) v = kecepatan (m/s)

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

11



d. 2 3 N

e. 3 N 4. Perhatikan system benda bergerak tanpa gesekan pada gambar! Jika system bergerak

dengan percepatan 4 m/s2 dan benda M sedang naik, maka massa benda M adalah …. a. 1,0 kg b. 1,2 kg c. 1,4 kg d. 1,7 kg e. 2,4 kg

5. Perhatikan gambar! Gesekan tali dan katrol diabaikan. Jika massa m1= 5 kg, g= 10 m/s2 dan m1 bergerak ke bawah dengan percepatan 2,5 m/s2, maka berapakah massa m2? a. 0,5 kg b. 1 kg c. 1,5 kg d. 2 kg e. 3 kg

6. Sebuah balok massa 5 kg dilepas pada bidang miring licin seperti pada gambar! (g = 10 m/s2 dan tg 37 = ¾). Percepatan balok adalah …. a. 4,5 m/s2 b. 6,0 m/s2 c. 7,5 m/s2 d. 8,0 m/s2 e. 10,0 m/s2

7. Seorang dengan massa 60 kg berada dalam lift yang sedang bergerak ke bawah dengan

percepatan 3 m/s2, maka desakan kaki orang tersebut pada lantai adalah …. a. 420 N b. 570 N c. 600 N d. 630 N e. 780 N

8. Sebuah benda diam ditarik oleh tiga gaya seperti gambar. Diketahui : 1) Percepatan benda nol 2) Bernda bergerak lurus beraturan 3) benda dalam keadaan diam 4) Benda akan bergerak jika berat benda lebih kecil dari gaya tariknya. Pernyataan yang benar adalah …. a. (1) dan (2) b. (1) dan (3) c. (2) dan (3) d. (1), (2), dan (3) e. (1), (2), (3), dan (4)

9. Berikut adalah gambar yang menunjukkan lima buah benda, diberikan gaya yang berbeda-beda. Percepatan benda yang paling besar ditunjukkan oleh gambar nomor ….

Fisika Kelas XII

12



a. (1) b. (2) c. (3) d. (4) e. (5)

10. Perhatikan gambar di samping! Jika koefisien gesek kinetik antara balok A dan meja 0,1 dan percepatan gravitasi 10 m/s2, gaya yang harus diberikan pada A agar system bergerak ke kiri dengan percepatan 2 m/s2 adalah …. a. 70 N b. 90 N c. 150 N d. 250 N e. 330 N

11. Sewaktu berada di dalam lift yang diam, berat Sandi adalah 500 N. Percepatan

gravitasi = 10 m/s2. Sewaktu lift dipercepat, tegangan tali menjadi 750 N. Dengan demikian percepatan lift adalah … a. 5,0 m/s2 b. 7,5 m/s2 c. 10,0 m/s2 d. 12,5 m/s2 e. 15,0 m/s2

12. Sebuah balok massanya 1 kg berada pada lantai kasar horizontal. Di atas balok A diletakkan balok B yang massanya 1,5 kg dan terikat pada dinding di ujung kiri. Koefisien gesekan antara A dan lantai dan antara A dan B sama besar. Jika A ditarik ke kanan, maka perbandingan gaya gesekan A terhadap lantai dengan A terhadap B adalah … a. 2 : 3 b. 3 : 2 c. 3 : 5 d. 5 : 2 e. 5 : 3

Fisika Kelas XII

13



Indikator 3

Menentukan notasi Menentukan besaran-besaran fisis dinamika rotasi (torsi, momentum sudut, momen inersia, atau titik berat) dan penerapannya berdasarkan hukum II Newton dalam masalah benda tegar.

1. Letak koordinat titik berat benda 2 dimensi seperti tampak pada gambar disamping adalah …

a. ( 3,0 ; 4,0 ) b. ( 1,0 ; 3,0 ) c. ( 3,7 ; 2.0 ) d. ( 4,2 ; 2,0 ) e. ( 5,2 ; 3,0 )

Titik berat 1. Titik berat benda

persegi/persegi panjang/benda teratur terletak di perpotongan kedua diagonal

2. Titik berat benda segitiga adalah sepertiga tinggi dari alas

3. Terletak pada perpotongan kedua garis vertikal untuk benda sembarang.

Titik berat benda gabungan

i i i i i i i i

i i i i

i i i i i i i i

i i i i

l x A x V x m xx

x x x x

l y A y V y m yy

y y y y

Keterangan: l = panjang (m) A = luas (m2) V = volume (m3) m = massa benda (kg)

Torsi sinr F rF

Keterangan: = torsi/momen gaya (N.m)

F = gaya yang bekerja (N) r = lengan momen (m) = sudut antara F dan r

Momentum sudut L I Keterangan: L = momentum sudut (kg.m2/s) I = momen inersia (kg.m2) = kecepatan sudut (rad/s)

Momen inersia 2I mr

Keterangan: I = momen inersia (kg.m2) m = massa benda (kg) r = jarak terhadap titik poros (m)

Dinamika rotasi

I

Keterangan: = torsi/momen gaya (N.m) I = momen inersia (kg.m2) = percepatan sudut(rad/s2)

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

14



2. Suatu sistem benda bidang homogen ditunjukkan seperti gambar! Koordinat titik berat

sistem benda adalah ….

a. (4 ; 3,0) m b. (4 ; 4,6) m c. (4 ; 4,8) m d. (4 ; 5,0) m e. (4 ; 5,4) m

3. Gambar di bawah adalah gabungan dua potong papan segiempat dan segitiga sama kaki. Kedua papan ini terbuat dari bahan yang sama. Agar titik berat gabungannya persis pada titip P, maka panjang sisi a adalah ….

a. 3 cm b. 4 cm c. 6 cm d. 8 cm e. 10 cm

4. Seorang anak bermain bowling (bola pejal) massanya 4 kg dan jari-jarinya 5 cm menggelinding di atas lantai kasar, mula-mula kecepatannya 6 m/s hingga berhenti setelah menempuh jarak 9 meter. Gaya gesek yang bekerja pada bola adalah …. a. 0,8 N b. 1,6 N c. 2,4 N d. 3,2 N e. 9,6 N

5. Sebuah tongkat homogen dengan panjang 40 cm bermassa 3 kg. Pada salah satu ujung tongkat diberi beban, sedangkan ujung lainnya sebagai tumpuan. Jika F = 280 N, momen gaya pada titik O adalah ….

a. 0 b. 6 Nm c. 8 Nm

Fisika Kelas XII

15



d. 14 Nm e. 28 Nm

6. Seorang penari berputar, tangan terentang sepanjang 160 cm. Kemudian tangan dilipat menjadi 80 cm, sepanjang siku, jika kecepatan sudut putar dari penari itu tetap maka momentum liniernya ... a. tetap b. menjadi ½ kali semula c. menjadi ¾ kali semula d. menjadi 2 kali semula e. menjadi 4 kali semula

7. Sebuah partikel bermassa 0,2 gram bergerak melingkar dengan kecepatan sudut tetap 10 rad/s. Jika jari-jari lintasan partikel 3 cm, maka momentum sudut partikel itu adalah… a. 3x10-7 kg.m2.s-1 b. 9x10-7 kg.m2.s-1 c. 1,6x10-6 kg.m2.s-1 d. 1,8x10-4 kg.m2.s-1 e. 4,5x10-3 kg.m2.s-1

8. Sebuah batang yang sangat ringan, panjangnya 140 cm. Pada batang bekerja tiga gaya masing-masing F1= 20 N, F2 = 10 N, dan F3= 40 N dengan arah dan posisi seperti pada gambar. Besar momen gaya yang menyebabkan batang berotasi pada pusat massanya adalah….

a. 40 Nm b. 39 Nm c. 28 Nm d. 14 Nm e. 3 Nm

9. Sebuah katrol pejal bermassa (M) dan jari-jarinya (R) seperti pada gambar! Salah satu ujung tali tak bermassa dililitkan pada katrol, ujung tali yang lain digantungi beban m kg. Percepatan sudut katrol () jika beban dilepas. Jika pada katrol ditempelkan plastisin A yang bermassa ½ M, maka untuk menghasilkan percepatan sudut yang sama, massa beban harus dijadikan….

a. ¾ m.kg b. 3/2 m.kg c. 2m.kg d. 3m.kg e. 4m.kg

Fisika Kelas XII

16



Indikator 4

Menentukan Menentukan hubungan usaha dengan perubahan energi dalam kehidupan sehari-hari atau menentukan besaran-besaran yang terkait

1. Sebuah benda bermassa 4 kg mula-mula diam, kemudian bergerak lurus dengan

percepatan 3 m/s. Usaha yang di ubah menjadi energi kinetik setelah 2 detik adalah… a. 6 joule b. 12 joule c. 24 joule d. 48 joule e. 72 joule

2. Sebuah batu yang massanya 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 100 m. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, maka usaha yang dilakukan oleh gaya berat batu sampai ketinggian 20 m adalah …. a. 10 joule b. 20 joule c. 100 joule d. 400 joule e. 1600 joule

3. Seorang anak mengangkat koper dengan gaya angkat sebesar 50 N, berjalan sejauh 4 meter, maka usaha yang dilakukan anak tersebut adalah …. a. 0 joule b. 0,4 joule c. 12,5 joule d. 20 joule e. 200 joule

Usaha W = F . s

= F . s cos

Keterangan: W = usaha (joule) F = gaya (N) s = perpindahan (m) = sudut antara F dan s

Energi Kinetik

Ek = ½ m v2

Keterangan: Ek = energi kinetik (joule) m = massa (kg) v = kecepatan benda (m/s)

Energi Potensial Ep = m g h

Keterangan: Ep = energi potensial (joule) m = massa (kg) g = percepatan gravitasi (10 m/s2) h = ketinggian (m)

Hubungan antara Usaha dan Energi

W = E Keterangan: W = usaha (joule) ΔE = selisih energi (joule)

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

17



4. Sepotong balok bermassa 20 kg berada dalam keadaan diam pada bidang horizontal yang licin. Kemudian balok dipukul hingga bergerak dengan percepatan 0,8 m/s2. Usaha yang dilakukan balok pada 10 sekon pertama gerakannya adalah …. a. 1 600 joule b. 800 joule c. 640 joule d. 64 joule e. 6,4 joule

5. Perhatikan gambar! Anggap g = 10 m/s2. Jika koefisien gesekan kinetik antara balok dan lantai μk = 0,5, maka nilai perpindahan benda (s) adalah….

a. 5,00 m b. 4,25 m c. 3,00 m d. 2,50 m e. 2,00 m

6. Odi mengendarai mobil bermassa 4 000 kg di jalan lurus dengan kecepatan 25 m/s. Karena melihat kemacetan dari jauh dia mengerem mobil sehingga kecepatan mobilnya berkurang teratur menjadi 15 m/s. Usaha oleh gaya pengereman adalah…. a. 200 kJ b. 300 kJ c. 400 kJ d. 700 kJ e. 800 kJ

7. Bola bermassa 500 gram bergerak dengan laju 10 m/s. Untuk menghentikan bola tersebut gaya penahan F bekerja pada bola selama 0,2 s. Besar gaya F adalah …. a. 5 N b. 7,5 N c. 10 N d. 15 N e. 25 N

8. Seorang pekerja menarik ember berisi air yang bermassa 5 kg yang diikat dengan tali, dari ketinggian 5 meter sampai pada ketinggian 20 meter. Jika percepatan gravitasi g=10m/s2, usaha yang harus dilakukan adalah …. a. 1750 J b. 1500 J c. 1000 J d. 750 J e. 250 J

9. Sebuah mesin Derek menarik sebuah mobil. Usaha yang dilakukan mesin Derek sebesar 25000 J. Tali penarik mobil membentuk sudut 45 dan mesin derek berhasil memindahkan mobil sejauh 100 m. Gaya yang dilakukan mesin derek pada mobil sebesar….

a. 100 2 N

Fisika Kelas XII

18



b. 125 2 N

c. 150 2 N

d. 200 2 N

e. 250 2 N 10. Sebuah gaya konstan 60 N bekerja selama 12 detik pada sebuah benda yang masanya

10 kg. Benda mempunyai kecepatan awal 6 m/detik dengan arah yang sama dengan gaya itu. 1) Kerja yang dilakukan pada benda adalah 30.240 joule 2) Energi kinetik akhir benda itu adalah 30.240 joule 3) Daya yang dihasilkan adalah 2520 watt 4) Pertambahan emergi kinetik benda itu adalah 180 joule Pernyataan yang benar adalah … a. 1, 2 dan 3 b. 1 dan 3 c. 1 dan 4 d. hanya 4 e. semua benar

11. Sebuah benda bermassa 4 kg bergerak dengan kecepatan 8 m/s. Akibat gaya gesekan antara benda dan lantai mengalami perlambatan 2 m/s2. Besar usaha untuk mengatasi gaya gesekan selama 3 sekon adalah…. a. 256 joule b. 240 joule c. 176 joule d. 128 joule e. 120 joule

12. Energi 4900 joule digunakan untuk mengangkat vertikal benda bermassa 50 kg. Benda akan naik setinggi … (g = 9.8 m/s2) a. 0,1 m b. 10 m c. 98 m d. 245 m e. 960 m

Fisika Kelas XII

19



Indikator 5

Menentukan Menjelaskan pengaruh gaya pada sifat elastisitas bahan atau menentukan besaran-besaran terkait pada konsep elastisitas

Modulus Elastisitas (Modulus Young) Tegangan Regangan Modulus

F

A

l

l

E

e

Keterangan: E = modulus elastisitas (N/m2) = tegangan (N/m2)

= regangan F = gaya (N) A = luas penampang (m2) l = panjang mula-mula (m)

Δl = perubahan panjang (m) Hukum Hooke / Elastisitas Pegas

“Jika gaya tarik tidak melampui batas elastisitas pegas, pertambahan panjang pegas berbanding lurus dengan gaya tariknya”.

.F k x Keterangan: F = gaya yang dikerjakan pada pegas (N) k = konstanta pegas (kg/m2)

Δx = pertambahan panjang pegas (m)

Energi potensial pegas 21

2pE k x

Susunan Pegas

Seri Paralel

1 2

1 1 1 1...

s nk k k k 1 2 ...p nk k k k

1. Tiga buah pegas identik tersusun seperti gambar berikut! Masing-masing pegas dapat

merenggang 2 cm jika diberi beban 600 gram, maka konstanta pegas gabungan pada sistem pegas adalah …. a. 45 N/m b. 200 N/m c. 225 N/m d. 450 N/m e. 900 N/m

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

20



2. Tiga buah pegas identik disusun seperti gambar di samping! Jika beban 300 gram (g = 10 m/s2) digantung pada pegas k, pegas akan bertambah panjang 4 cm. Besarnya konstanta susunan pegas adalah …. a. 225 N/m b. 75 N/m c. 50 N/m d. 25 N/m e. 5 N/m

3. Percobaan menggunakan pegas yang digantung menghasilkan data sebagai berikut :

Energi potensial yang dihasilkan ketika pegas bertambah panjang 2 cm adalah …. a. 0,32 J b. 0,16 J c. 0,08 J d. 0,06 J e. 0,04 J

4. Karet yang panjangnya L digantungkan beban sedemikian rupa sehingga diperoleh data seperti pada tabel :

Berdasarkan tabel tersebut, dapat disimpulkan besar konstanta pegas adalah …. a. 250 N/m b. 360 N/m c. 400 N/m d. 450 N/m e. 480 N/m

5. Sepotong kawat logam homogen panjangnya 140 cm dan luas penampangnya 2 mm. Ketika ditarik dengan gaya sebesar 100 N, bertambah panjang 1 mm. Modulus elastik bahan kawat logam tersebut adalah …. a. 7 x 108 N/m2 b. 7 x 109 N/m2 c. 7 x 1010 N/m2 d. 7 x 1011 N/m2 e. 7 x 1017 N/m2

6. Grafik di samping menunjukkan hubungan antara gaya F dan pertambahan panjang (x) pada sebuah pegas. Energi potensial pegas pada saat mengalami pertambahan panjang 14 cm adalah …. a. 11,2 juole b. 5,6 joule c. 1,12 joule d. 0,56 joule e. 0,112 joule

Fisika Kelas XII

21



7. Dua kawat P dan Q masing-masing panjangnya 50 cm dan 80 cm ditarik dengan gaya yang sama . Jika konstanta kawat P dan Q masing-masing sebesar 200 N/m dan 300 N/m, maka perbandingan penambahan panjang kawat P dan Q adalah …. a. 1 : 1 b. 2 : 3 c. 3 : 2 d. 5 : 8 e. 8 : 5

8. Suatu pegas akan bertambah panjang 10 cm jika diberi gaya 30 N. Pertambahan panjang pegas jika diberi gaya 21 N adalah …. a. 2 cm b. 3 cm c. 5 cm d. 6 cm e. 7 cm

9. Diantara keadaan benda-benda berikut : 1) Karet katapel yang diregangkan 2) Bandul yang disimpangkan 3) Besi yang dipanaskan Benda yang memiliki energi potensial adalah pada nomor … a. (1) b. (1) dan (2) c. (2) d. (2) dan (3) e. (3)

10. Batang serba sama (homogen) panjang L, ketika di tarik dengan gaya F bertambah panjang sebesar L. Agar pertambahan panjang menjadi 4 L maka besar gaya tariknya adalah … a. ¼ F b. ½ F c. 2 F d. 4 F e. 16 F

11. Sebuah pegas memerlukan usaha 75 joule untuk meregang sepanjang 5 cm. Usaha yang diperlukan untuk meregang pegas sepanjang 3 cm adalah … a. 27 joule b. 25 joule c. 15 joule d. 5 joule e. 0,2 joule

Fisika Kelas XII

22



Indikator 6

Menentukan Menentukan besaran-besaran fisis yang terkait dengan hukum kekekalan energi mekanik

1. Sebuah benda bermassa 100 gram jatuh bebas dari ketinggian 20 m. kecepatan benda

pada saat mencapai ketinggian 5 m dari permukaan tanah adalah ... a. 20 m/s b. 15 m/s

c. 10 3 m/s

d. 10 2 m/s e. 10 m/s

2. Sebuah balok ditahan di puncak bidang miring seperti gambar. Ketika dilepas, balok meluncur tanpa gesekan sepanjang bidang miring. Kecepatan balok ketika tiba di dasar bidang miring adalah ….

a. 6 m/s b. 8 m/s c. 10 m/s d. 12 m/s e. 16 m/s

3. Sebuah peluru dengan massa 20 gram ditembakkan pada sudut elevasi 60o dan kecepatan awal 40 m/s seperti gambar. Jika gesekan dengan udara diabaikan, maka energi kinetik peluru pada titik tertinggi adalah ….

LATIHAN SOAL

Energi Mekanik EM = EP + EK Keterangan : EM = energi mekanik (joule) EP = energy potensial (joule) EK = energy kinetic (joule)

Hukum kekekalan energy mekanik

EM1 = EM2 EP1 + EK2 = EP2 + EK2

2 2

1 1 2 21 1

2 2mgh mv mgh mv

Di titik A EKA = 0 EPA = mghA Di titik B EKB = ½ mvB

2 EPB = mghB Di titik C EKC = ½ mvC2 EPC = 0

Fisika Kelas XII

23



a. 0 joule b. 4 joule

c. 8 2 joule d. 12 joule e. 24 joule

4. Sebuah benda dengan massa 1 kg, dilemparkan ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s. Bila g = 10 m/s2, besarnya energi kinetik saat ketinggian benda mencapai 20 meter adalah …. a. 300 joule b. 400 joule c. 500 joule d. 600 joule e. 700 joule

5. Sebuah benda bermassa 0,5 kg digantung dengan benang (massa benang di abaikan) dan diayunkan hingga ketinggian 20 cm dari posisi awal (lihat gambar). Bila g = 10 m/s2, kecepatan benda di titk A adalah ….

a. 4 m/s b. 0,4 m/s c. 0,2 m/s d. 0,04 m/s e. 0,02 m/s

6. Sebuah benda dengan massa 1 kg didorong dari permukaan meja hingga kecepatan pada saat lepas dari bibir meja adalah 2 m/s. Jika g = 10 m/s2, energi mekanik benda pada saat ketinggian dari tanah 1 m adalah …. a. 2 Joule b. 10 Joule c. 12 Joule d. 22 Joule e. 24 Joule

7. Sebuah benda jatuh dari posisi A seperti gambar. Perbandingan energi potensial dan energi kinetik benda ketika sampai di B adalah ….

Fisika Kelas XII

24



a. 3 : 2 b. 3 : 1 c. 2 : 1 d. 2 : 3 e. 1 : 3

8. Dua buah benda A dan B yang keduanya bermassa m kg jatuh bebas dari ketinggian h meter

dan 2h meter. Jika A menyentuh tanah dengan kecepatan v m/s, benda B akan menyentuh

tanah dengan nergi kinetik sebesar …. a. ¼ mv

2 b. ½ mv

2 c. ¾ mv

2 d. mv

2 e. 3/2 mv

2 9. Sebuah balok bermassa m kg dilepaskan dari puncak bidang miring yang licin seperti

pada gambar. Perbandingan energi potensial dan energikinetik balok ketika berada di titik M adalah ….

a. Ep : Ek = 1 : 3 b. Ep : Ek = 1 : 2 c. Ep : Ek = 2 : 1 d. Ep : Ek = 2 : 3 e. Ep : Ek = 3 : 2

10. Perhatikan gambar di samping! Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 20 m. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s2, kecepatan benda pada saat berada 15 m di atas tanah adalah ….


Fisika Kelas XII

25



Indikator 7

Menentukan besaran-besaran fisis yang terkait dengan tumbukan, impuls atau hukum kekekalan momentum

1. Bola A bermassa 0,4 kg bergerak dengan laju 6 m/s dan menumbuk bola B bermassa

0,6 kg yang sedang bergerak mendekati bola A dengan laju 8 m/s. Kedua bola tersebut bertumbukan tidak lenting sempurna. Laju bola setelah tumbukan adalah …. a. 1,4 m/s searah gerak bola B b. 2,4 m/s searah gerak bola B c. 2,4 m/s searah gerak bola A d. 2,5 m/s searah gerak bola B e. 2,5 m/s searah gerak bola A

2. Pada permainan bola kasti, bola bermassa 0,5 kg mula-mula bergerak dengan kecepatan 2 m/s. Kemudian bola tersebut dipukul dengan gaya F berlawanan dengan gerak bola, sehingga kecepatan bola menjadi 6 m/s. Bila bola bersentuhan dengan pemukul selama 0,01 sekon, maka perubahan momentumnya adalah …. a. 8 kg m/s b. 6 kg m/s c. 5 kg m/s d. 4 kg m/s e. 2 kg m/s

3. Sebuah bola yang mempunyai momentum p menumbuk dinding dan memantul. Tumbukan lenting sempurna dan arahnya tegak lurus. Besarnya perubahan momentum bola adalah … a. 0 b. ¼ p c. ½ p

Impuls I = F · ∆t Keterangan: I = impuls (N.s) F = gaya (N) ∆t = selang waktu (s)

Momentum p = m . v Keterangan: p = momentum (kg.m/s)

m = massa (kg) v = kecepatan (m/s)

Hubungan Impuls dan Momentum I = p F . t = m . v F . t = m (v2 – v1)

Hukum Kekekalan Momentum pawal = pakhir

m1.v1 + m2.v2 = m1.v1’ + m2.v2’ Koefisien restitusi ( e )

' '

2 1

2 1

v ve

v v

Tumbukan

1. Lenting sempurna (e = 1) 2. Tidak lenting sama sekali (e = 0) 3. Lenting sebagian (0 < e < 1)

Keterangan : m1, m2 = massa (kg) v1, v2 = kecepatan sebelum

tumbukan (m/s) v1’, v2’ = kecepatan setelah

tumbukan (m/s)

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

26



d. P e. 2p

4. Sebuah bola jatuh bebas dari ketinggian 100 m di atas lantai. Jika koefisien restitusi antara bola dengan lantai 0,5 maka tinggi pantulan pertama bola tersebut adalah…. a. 20 m b. 25 m c. 50 m d. 75 m e. 80 m

5. Benda A bermassa 120 gram bergerak ke kanan dengan kecepatan 20 m/s menumbuk bola B bermassa 80 gram yang diam. Tumbukan yang terjadi tidak lenting sama sekali. Kecepatan kedua benda setelah bertumbukan adalah …. a. 40 m/s b. 20 m/s c. 12 m/s d. 11 m/s e. 6 m/s

6. Dua benda A dan B massanya sama. Benda A menumbuk benda B yang diam sehingga kedua benda melekat satu sama lain dan bergerak bersama, I. Jumlah energi kinetik sebelum dan sesudah tumbukan berbanding 2 : 1

II. kecepatan kedua benda sesudah tumbukan sebesar ½ kali kecepatan benda A mula-mula

III. momentum benda A sebelum tumbukan = 2 kali momentum benda B sesudah tumbukan

IV. Koefisien restitusi sama dengan nol Pernyataan di atas yang benar adalah ….

a. I, II dan III b. I dan III c. II dan IV d. IV e. I, II, III dan IV

7. Dua buah benda bermassa sama bergerak pada satu garis lurus saling mendekati seperti pada gambar! Jika v2’ adalah kecepatan benda (2) setelah tumbukan ke kanan dengan laju 5 m/s, maka besa rkecepatan v1 setelah tumbukan adalah ….


8. Dua troli A dan B masing-masing bergerak saling mendekat dengan vA = 4 m/s dan vB = 5 m/s seperti pada gambar. Jika kedua troli bertumbukan tidak lenting sama sekali, maka kecepatan kedua troli sesudah bertumbukan adalah ….

a. 4,5 m/s ke kanan

Fisika Kelas XII

27



b. 4,5 m/s ke kiri c. 1,0 m/s ke kiri d. 0,5 m/s ke kiri e. 0,5 m/s ke kanan

9. Bola B menumbuk benda A yang sedang diam seperti gambar. Jika setelah tumbukan A dan B menyatu, kecepatan bola A dan B adalah ….

a. 2,0 m/s b. 1,8 m/s c. 1,5 m/s d. 1,0 m/s e. 0,5 m/s

10. Sebuah mobil bermassa 800 kg melaju dengan kecepatan 90 km/jam menabark gerobak bermassa 200 kg yang berhenti di tepi jalan. Setelah tabrakan, gerobak menempel pada mobil dan bergerak dengan laju …. a. 5 m/s b. 10 m/s c. 15 m/s d. 20 m/s e. 25 m/s

11. Sebutir peluru 40 gram bergerak dengan kecepatan 100 m/s arah mendatar menumbuk balok bermassa 960 gram yang diam di atas bidang datar, Jika peluru tertahan di dalam balok, maka kecepatan keduanya menjadi …. a. 40 m/s b. 36 m/s c. 24 m/s d. 12 m/s e. 4 m/s

Fisika Kelas XII

28



Indikator 8 Menjelaskan hukum-hukum yang berhubungan dengan fluida statik atau fluida dinamik dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

Tekanan Hidrostatis

0hP P gh

Keterangan : Ph = tekanan hidrostatis (Pa) P0 = tekanan udara luar (Pa) = massa jenis (kg/m3) g = gravitasi bumi (m/s2) h = kedalaman (m)

Hukum Pascal “Tekanan zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah”

1 2

1 2

1 2

P P

F F

A A

Keterangan : P1 = tekanan di pipa A (N/m2) P2 = tekanan di pipa B (N/m2) F1 = gaya di pipa A (N) F2 = gaya di pipa B (N) A1 = luas penampang A (m2) A2 = luas penampang B (m2)

Hukum Archimides “Benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya di dalam fluida, akan mendapat gaya ke atas sebesar volume benda yang tercelup,

'A fF gV atau 'A uF w w

Keterangan : FA = gaya angkat (N)

f = massa jenis fluida (kg/m3) V’ = volume benda tercelup (m3) g = gravitasi bumi (m/s2) wu = berat benda di udara (N) w’ = berat benda di air (N)

Benda di dalam fluida :

1. Terapung (b < f) 2. Melayang (b = f) 3. Tenggelam (b > f)

Tegangan permukaan Benda batang Benda Lingkaran

2

F

L

2

F

R

Keterangan : = tegangan permukaan (N/m) F = gaya (N) L = panjang (m) R = jari-jari (m)

Kapilaritas

2 cosh

gr

Keterangan : H = tinggi fluida (m) = tegangan permukaan (N/m) = sudut kontak = massa jenis fluida (kg/m3) g = percepatan gravitasi (m/s2) r = jari-jari pipa kapiler (m)

Viskositas

6fF rv

Keterangan : Ff = gaya stokes (N) = koefisien viskositas (kg.m.s) r = jari-jari (m) v = kecepatan (m/s)

Kontinuitas

V

Qt

Q1 = Q2

1 1 2 2Av A v

Keterangan : Q = debit air (m3/s) A = luas penampang pipa (m2) V = volume (m3) t = waktu (s) v = kecepatan aliran (m/s)

Hukum Bernoulli Asas Toricelli

2 2

1 1 1 2 2 21 1

2 2P gh v P gh v

Fisika Kelas XII

29



1. Sebatang jarum yang panjangnya 10 cm diletakkan pelan-pelan di atas permukaan

bensin. Jarum terapung dalam bensin. Massa jenis jarum = 3,92 gr/cm3, tegangan muka bensin pada suhu tersebut = = 0,0314 N/m. Ambil = 3,14 dan g = 10 m/det2, maka radius jarum adalah.... a. 3/7 mm b. 4/7 mm c. 5/7 mm d. 6/7 mm e. 1 mm

2. Sebuah pipa kapiler berdiameter 2/3 mm dimasukkan tegak lurus ke dalam bejana yang berisi air raksa (massa jenis = 13,62 gr/cm3). Sudut kontak antara air raksa dengan pipa adalah 143º (sin 37 = 0,6). Bila tegangan muka zat cair adalah 0,48 N/m, maka turunnya air raksa dalam pipa kapiler dihitung dari permukaan zat cair dalam bejana (g = 10 m/det2) adalah.... a. 1,20 cm b. 1,69 cm c. 2,00 cm

Lubang kebocoran

1

2

1 2

2

2

2

v gh

ht

g

x h h

Keterangan : P = tekanan (Pa) = massa jenis fluida (kg/m3) v = kecepatan fluida (m/s) g = percepatan gravitasi (m/s2) h1 =jarak permukaan air ke lubang (m) h2 = jarak lubang terhadap tanah (m) Gaya angkat pesawat

2 2

1 21 ( )

2AF v v A

v1 > v2 P1 < P2

Keterangan : FA = gaya angkat pesawat (N) = massa jenis fluida (kg/m3) v1 = kecepatan udara bagian bawah (m/s) v2 = kecepatan udara bagian atas (m/s) P1 = tekanan udara di bagian atas (Pa) P2 = tekanan udara di bagian bawah (Pa) Pipa venturi

1 2

2 2

2 1 2

P P gh

v v gh

Keterangan : = massa jenis fluida (kg/m3) v1 = kecepatan di titik 1 (m/s) v2 = kecepatan di titik 2 (m/s) P1 = tekanan udara di titik 1 (Pa) P2 = tekanan udara di titik 2 (pa) h = selisih ketinggian air di kedua pipa (m)

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

30



d. 2,27 cm e. 3,00 cm

3. Sebuah tangki berisi air diletakkan di tanah. Tinggi permukaan air 1,25 m dari tanah. Pada ketinggian 0,8 m dari tanah terdapat lubang kebocoran, sehingga air mengalir dari lubang tersebut dengan kecepatan.... (g = 10 m detik-2) a. 0,45 m detik-1 b. 3 m detik-1 c. 8 m detik-1 d. 9 m detik-1 e. 12,5 m detik-1

4. Sebuah pesawat mempunyai lebar sayap total 15 m2. Jika kecepatan aliran udara di atas dan di bawah sayap masing- masing 60 m/s dan 30 m/s serta massa jenis udara 1,2 kg/m3. Besarnya gaya ke atas yang dialami pesawat adalah…. a. 16 200 N b. 20 100 N c. 24 300 N d. 30 500 N e. 34 600 N

5. Sebuah batu karang bermassa 80 kg terletak di dasar sebuah danau. Volum batu 2,5 x 104 cm3. Berapa berat batu di dasar danau? a. 530 N b. 545 N c. 550 N d. 575 N e. 580 N

6. Sebuah bola dengan volume 32 cm3 mengapung di atas permukaan air dan setengahnya tepat terbenam di bawah permukaan air. Berapakah massa bola itu? a. 1,6 b. 1 kg c. 0,16 kg d. 0,016 kg e. 0,0016 kg

7. Tekanan hidrostatis pada suatu titik di dalam bejana yang berisi zat cair ditentukan oleh: 1) massa jenis zat cair 2) volume zat cair dalam bejana 3) kedalaman titik dari permukaan zat cair 4) bentuk bejana Pernyataan yang benar adalah …. a. (1), (2), dan (3) b. (1) dan (3) c. (2) dan (4) d. (4) e. (1), (2), (3), dan (4)

8. Sebuah tangki di isi dengan air sampai mencapai ketinggian 3,05 m. Pada jarak 1,25 m dari dasar tangki terdapat sebuah kran dengan luas penampang 1 cm2. Kecepatan keluarnya air dari kran adalah .... a. 2 m/s b. 3 m/s c. 4 m/s

Fisika Kelas XII

31



d. 5 m/s e. 6 m/s

9. Pipa berjari-jari 15 cm disambung dengan pipa lain yang berjari-jari 5 cm. Keduanya dalam posisi horizontal. Apabila kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 1 m/s pada tekanan 105 N/m2, maka tekanan pada pipa yang kecil (massa jenis air 1 gram/cm3) adalah …. a. 10 000 N/m2 b. 60 000 N/m2 c. 15 000 N/m2 d. 90 000 N/m2 e. 30 000 N/m2

10. Pada gambar di bawah, air mengalir melewati pipa venturimeter. Jika luas penampang A1 dan A2 masing-masing 5 cm2 dan 4 cm2 dan g = 10 m/s2, maka kecepatan (v) air yang memasuki pipa venturimeter adalah ….


Fisika Kelas XII

32



SKL 3. Memahami konsep kalor dan prinsip konservasi kalor, serta sifat gas ideal, dan perubahannya yang menyangkut hukum termodinamika dalam

penerapannya pada mesin kalor Indikator 1

Menentukan pengaruh kalor terhadap suatu zat, perpindahan kalor atau asas Black dalam pemecahan masalah

1. Dua buah batang logam A dan B memiliki ukuran yang sama tetapi jenisnya berbeda

dihubungkan seperti berikut, Kedua logam memiliki suhu yang beda pada kedua ujungnya. Jika koefisien konduksi termal A adalah setengah konduksi termal B, maka suhu pada sambungan batang adalah.... a. 55 °C b. 45 °C c. 35 °C d. 29 °C e. 24 °C

2. Dua batang logam A dan B yang mempunyai ukuran sama disambungkan satu sama lain pada salah satu ujungnya. Jika suhu ujung bebas logam B 210oC dan di ujung bebas logam A 30oC dan koefisien konduksi kalor logam A adalah dua kali koefisien konduksi logam B maka suhu pada sambungan kedua logam adalah…. a. 80oC b. 90oC c. 120 oC

Kalor Q mc T

Q mL

Keterangan: Q = kalor (joule) m = massa benda (kg) c = kalor jenis benda (J/kg°C) ∆T = perubahan suhu (°C) L = kalor laten (J/kg)

Satuan Kalor 1 joule = 0,24 kalori 1 kalori = 4,2 joule

Azas Black “Pada pencampuran dua zat banyaknya kalor yang dilepas zat bersuhu tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat bersuhu rendah.”

serap lepasQ Q

Perpindahan kalor Konduksi

Q kA TH

t l

Konveksi

QH hA T

t

Radiasi

4QH e T A

t

Keterangan : H = kalor yang merambat tiap detik (J/s) k = konduktivitas termal (W/m.K) h = koefisien konveksi (J/s.m2.K) A = luas permukaan (m2) ∆T = perubahan suhu (°C) l = panjang penghantar (m) e = emisivitas : e = 1; penyerap sempurna 0<e<1 e = 0; penyerap paling jelek = konstanta boltzman (5,67x10-8 W/m2K4)

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

33



d. 150oC e. 180oC

3. Sebongkah es dengan massa 50 gram pada suhu -5oC dimasukkan kedalam 1 liter air dengan suhu 20oC. Dalam waktu beberapa lama es itu habis menyatu dengan air di dalam bak dalam suhu setimbang. Jika kalor lebur es 80 kal/g, maka : 1) Suhu air sekarang antara -5oC sampai dengan 20oC 2) Terjadi aliran kalor dari air ke dalam es 3) Pada saat es melebur, kalor yang diperlukan sebesar 4000 kal 4) Es melebur di dalam air karena pengaruh tekanan hidrostatis air Penyataan yang benar adalah …. a. (1), (2) dan (3) b. (1) dan (3) c. (2) dan (4) d. (4) e. (1), (2), (3) dan (4)

4. Batang besi homogen yang salah satu ujungnya dipanasi. Besi itu memiliki luas penampang 17 cm2 dengan konduktivitas termal 4 x 105 J/msoC. Panjang batang 1 m dan perbedaan suhu kedua ujung 30oC. Kalor yang merambat dalam batang besi selama 2 sekon sebesar … a. 2,81 x 103 Joule b. 4,08 x 104 Joule c. 4,08 x 105 Joule d. 6,00 x 105 Joule e. 7,10 x 106 Joule

5. Sepotong es yang massanya 75 gram saat berada pada titik leburnya dimasukkan ke dalam bejana berisi 150 gram air bersuhu 100oC (kalor jenis air = 1 kal.gram-1.oC-1 dan kalor lebur es = 80 kal.gram-1. Jika dianggap tidak ada kalor yang terserap pada wadahnya setelah terjadi keseimbangan termal, maka suhu air adalah …. a. 60oC b. 50oC c. 45oC d. 40oC e. 36oC

6. Sepotong logam bermassa 50 gr bersuhu 90oC dicelupkan ke dalam 100 gr air bersuhu 29,5oC (kalor jenis air = 1 kal/groC). Jika suhu akhir 35oC, maka kalor jenis logam adalah…. a. 0,20 kal/groC b. 0,16 kal/groC c. 0,15 kal/groC d. 0,12 kal/groC e. 0,10 kal/groC

7. Dua batang logam P dan Q yang mempunyai panjang dan luas penampang yang sama disambung menjadi satu pada salah satu ujungnya. Bila konduktivitas termal logam P 4 kali konduktivitas termal logam Q, maka suhu pada sambungan kedua logam saat terjadi keseimbangan termal adalah … a. 120oC b. 100oC c. 90oC d. 80oC e. 60oC

Fisika Kelas XII

34



8. Grafik di bawah ini menyatakan hubungan antara suhu (t) dengan kalor (Q) yang diberikan pada 1 gram zat padat. Besar kalor lebur zat padat tersebut adalah…

a. 71 kal/gram b. 79 kal/gram c. 80 kal/gram d. 81 kal/gram e. 150 kal/gram

9. Perbandingan jumlah energi radiasi kalor yang dipancarkan tiap detik satu satuan luas permukaan dari dua benda hitam sempurna masing-masing bersuhu 47oC dan 367oC adalah a. 1 : 2 b. 1 : 4 c. 1 : 16 d. 2 : 1 e. 16 : 1

10. Alumunium bermassa 200 gram dengan suhu 20oC dimasukkan ke dalam bejana air bermassa 100 gram dengan suhu 80oC. Jika kalor jenis alumunium 0,22 kal/goC dan kalor jenis air 1 kal/goC, maka suhu akhir air dan alumunium mendekati …. a. 20oC b. 42oC c. 62oC d. 80oC e. 100oC

Fisika Kelas XII

35



Indikator 2

Menjelaskan persamaan umum gas ideal pada berbagai proses termodinamika dan penerapannya.

1. Sebuah ruang tertutup berisi gas idela dengan suhu T dan kecepatan partikel gas v. Jika suhu gas dipanaskan menjadi 3T maka kecepatan gas menjadi .... a. v2 b. 3v

c. 3v

d. v e. 1/3 v

2. Sebanyak 3 liter gas Argon bersuhu 27oC pada tekanan 1 atm ( 1 atm = 105 Pa) berada

di dalam tabung. Jika kontanta gas umum R = 8,314 J.m-1.K-1 dan banyaknya partikel dalam 1 mol gas 6,02 x 1023 partikel, maka banyak partikel gas Argon dalam tabung tersebut adalah…. a. 0,83 x 10

23 partikel b. 0,72 x 10

23 partikel

Persamaan Gas Ideal PV = nRT atau PV = NkT Keterangan : P = tekanan gas ideal (Pa) V = volume gas ideal (m3) N = jumlah partikel gas R = tetapan gas umum (8,31x103 J/mol.K atau

0,082 liter.atm/mol K) k = tetapan Boltzman

(1,38x10-23 J/K) T = suhu (K)

n = jumlah mol gas (r

mn

M atau

o

Nn

N )

No = bilangan Avogadro (6,02x1023 partikel)

m = massa partikel gas Mr = massa molekul gas Hukum Boyle-gay-Lussac

1 1 2 2

1 2

PV PV

T T

Keterangan : P1 = tekanan awal gas ideal (Pa) P2 = tekanan akhir gas ideal (Pa) V1 = volume awal gas ideal (m3)

V2 = volume akhir gas ideal (m3) T1 = suhu awal gas ideal (K) T2 = suhu akhir gas ideal (K)

Energi Kinetik Gas Ideal

3

2kE nRT atau

3

2kE NkT

Keterangan : Ek = energy kinetik gas ideal (joule) n = jumlah mol gas N = jumlah partikel gas T = suhu (K) R = tetapan gas umum (8,31x103 J/mol.K atau

0,082 liter.atm/mol K) k = tetapan Boltzman

(1,38x10-23 J/K)

Kecepatan Efektif gas Ideal

3rms

RTv

M atau

3rms

kTv

m

Keterangan : vrms = kecepatan efektif (m/s) m = massa partikel gas ideal (kg) M = massa gas per mol (kg/mol)

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

36



c. 0,42 x 1023 partikel

d. 0,22 x 1023

partikel e. 0,12 x 10

23 partikel

3. Sepuluh liter gas ideal suhunya 127oC mempunyai tekanan 165,6 N/m2. Banyaknya partikel gas tersebut…. a. 2 x 1019 partikel b. 3 x 1019 partikel c. 2 x 1020 partikel d. 3 x1020 partikel e. 5 x 1020 partikel

4. Suatu gas ideal mula-mula menempati ruang yang volumenya V dan tekanan P. Jika suhu gas menjadi 5/4 T dan volumenya menjadi ¾ V, maka tekanannya menjadi …. a. ¾ P b. 4/3 P c. 3/2 P d. 5/3 P e. 2 P

5. Suatu gas ideal mula-mula menempati ruang yang volumenya V pada suhu T dan tekanan P. Jika suhu gas menjadi 3/2 T dan tekanannya menjadi 2P, maka volume gas menjadi…. a. ¾ P b. 4/3 P c. 3/2 P d. 3 P e. 4 P

6. Partikel-partikel gas oksigen di dalam tabung tertutup pada suhu 20oC memiliki energi kinetik 2140 joule. Untuk mendapatkan energi kinetik 6420 joule kita harus menaikkan suhunya menjadi… a. 879C b. 606C c. 589C d. 60C e. 40C

7. Dua mol gas menempati ruang 24,08 liter. Tiap molekul gas memiliki energi kinetik sebesar 3 ×10–21 J. Jika bilangan Avogadro = 6,02 × 1023 molekul.mol–1, maka tekanan gas dalam tangki adalah …. a. 1,00 × 102 Pa b. 2,41 × 102 Pa c. 6,02 × 102 Pa d. 1,00 x 105 Pa e. 2,41 × 105 Pa

8. Massa sebuah molekul nitrogen adalah empat belas kali massa sebuah molekul hidrogen. Dengan demikian molekul-molekul nitrogen pada suhu 294 K mempunyai laju rata-rata yang sama dengan molekul-molekul hidrogen pada suhu : a. 10,5 K b. 42 K c. 21 K d. 4116 K e. 2058 K

Fisika Kelas XII

37



9. Gas dalam ruang tertutup bersuhu 42oC dan tekanan 7 atm serta volumenya 8L. Apabila gas dipanasi sampai 87oC, tekanan naik sebesar 1 atm, maka volume gas adalah …. a. tetap b. berkurang 10% c. berkurang 20% d. bertambah 12% e. bertambah 20%

10. Suhu gas ideal berada di dalam bejana yang tutupnya dapat bergerak bebas naik ataupun turun. Awalnya volume ruangan tersebut V, bersuhu T dan tekanan P. Jika tutup bejana di tekan, volume gas menjadi ¼ dari semula sedangkan suhu menjadi dua kali dari semula, maka tekanan gas sekarang menjadi …. a. 1/8 P b. ½ P c. P d. 2 P e. 8 P

11. Suatu gas ideal dengan tekanan P dan volume V dalam ruang tertutup. Jika tekanan gas dalam ruang tersebut menjadi ¼ kali semula pada volume tetap, maka perbandingan energi kinetik sebelum dan sesudah penurunan tekanan adalah …. a. 2 : 1 b. 4 : 1 c. 1 : 2 d. 1 : 4 e. 1 : 5

12. Untuk melipatduakan kecepatan rms dari molekul-molekul dalam suatu gas ideal pada 300 K, suhu sebaiknya dinaikkan menjadi…

a. 327 K b. 424 K c. 600 K d. 1200 K e. 90.000 K

13. Dalam ruangan yang volume 1,5 liter terdapat gas yang bertekanan 105 Pa. Jika satu partikel gas memiliki kelajuan rata-rata sebesar 750 m/s, maka massa gas adalah…. a. 80 gram b. 8 gram c. 3,2 gram d. 0,8 gram e. 0,4 gram

Fisika Kelas XII

38



Indikator 3

Menentukan besaran fisis yang berkaitan dengan proses termodinamika pada mesin kalor

1. Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoar suhu tinggi bersuhu 800 K

mempunyai efisiensi sebesar 40%. Agar efisiensi naik menjadi 50%, maka suhu reservoar suhu tinggi dinaikkan menjadi …. a. 900 K b. 960 K c. 1000 K d. 1180 K e. 1600 K

Proses Termodinamika 1. Isotermal (T = 0)

U = 0

2

1

lnV

Q W nRTV

2. Isobarik (P = 0)

3

2U P V

W P V

2 1

5( )

2Q U W P V V

3. Isokhorik (V = 0) W = 0

2 1

3( )

2Q U nR T T

4. Adiabatik (Q = 0) Q = 0

2 1

3( )

2W U nR T T

Siklus Carnot

1. Proses pemuaian secara isotermis (A ke B) menyerap kalor Q dan mengubahnya menjadi W1

2. Proses pemuaian secara adiabatic (B ke C), melakukan usaha W2

3. Proses pemampatan secara isotermik (C ke D) melepas kalor Q2

4. Proses pemampatan secara adiabatic (D ke A)

Mesin Carnot

1. Usaha pada mesin Carnot : W = Q1 – Q2

2. Efisiensi mesin Carnot :

2

1

1 100%T

T

2

1

1 100%Q

Q

Mesin Pendingin Koefisien performansi (Kp)

2 2 2

1 2 1 2

p

Q Q TK

W Q Q T T

Keterangan : Q1 = kalor yang diberikan pada gas oleh reservoir suhu tinggi T1 Q2 = kalor yang diberikan pada gas oleh reservoir suhu tinggi T2 T1 = suhu reservoir tinggi (K) T2 = suhu reservoir rendah (K) W = Usaha dilakukan mesin Carnot (J) U = energy dalam (J) P = tekanan (Pa) V = volume (m3) = efisiensi mesin Carnot

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

39



2. Sebuah mesin Carnot bekerja pada suhu antara 800 K dan 450 K, serta membuang energi panas sebesar 1 kJ setiap siklusnya. Usaha mesin setiap siklusnya adalah .… a. 0,79 kJ b. 1,00 kJ c. 1,43 kJ d. 1,78 kJ e. 2,05 kJ

3. Perhatikan grafik P – V mesin Carnot di samping! Jika kalor yang diserap (Q) = 10.000 joule maka besar usaha yang dilakukan mesin Carnot….

a. 1.500 J b. 4.000 J c. 5.000 J d. 6.000 J e. 8.000 J

4. Perhatikan grafik P – V berikut! Perbandingan besar usaha yang dilakukan pada proses I dan proses II adalah ….

a. 4 : 3 b. 3 : 4 c. 2 : 3 d. 2 : 1 e. 1 : 1

5. Suatu sistem melepaskan panas 200 kalori tanpa melakukan usaha luar, maka perubahan energi dalam sistem tersebut sebesar ..... a. –840 J b. –480 J c. –48 J d. 47,6 J e. 470 J

6. Sebuah mesin kalor Carnot bekerja diantara dua reservoir bersuhu 5270C dan 1270C. Apabila reservoir suhu tinggi diturunkan menjadi 2270C, maka efisiensi mula-mula dan terakhir masing-masing adalah .… a. 30% dan 20% b. 50% dan 20% c. 60% dan 40% d. 40% dan 20% e. 50% dan 30%

Fisika Kelas XII

40



7. Suatu pesawat pendingin memiliki koefisien daya guna 6,5. Jika suhu reservoir panas adalah 27oC, maka suhu reservoir dingin adalah… a. -14oC b. -13oC c. -12oC d. -11oC e. -10oC

8. Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut! 1) Pada proses isokhorik, gas tidak melakukan usaha 2) Pada proses isobarik, gas selalu mengembang 3) Pada proses adiabatik, gas selalu mengembang 4) Pada proses isotermik, energi dalam gas tetap Pernyataan yang sesuai dengan konsep termodinamika adalah .... a. 1 dan 2 b. 1, 2 dan 3 c. 1 dan 4 d. 2, 3 dan 4 e. 3 dan 4

9. Gambar P – V dari sebuah mesin Carnot terlihat seperti gambarberikut! Jika mesin menyerap kalor 800 J, maka usaha yang dilakukan adalah ….

a. 105,5 J b. 252,6 J c. 336,6 J d. 466,7 J e. 636,7 J

10. Suhu di dalam sebuah lemari es adalah -3oC. Fluida yang dimampatkan di dalamnya mengembun pada suhu 27oC. Maka koefisien performasi lemari es tersebut adalah… a. 9 b. 8 c. 7 d. 6 e. 5

Fisika Kelas XII

41



SKL 4. Menganalisis konsep dan prinsip gelombang, optik dan bunyi dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi Indikator 1

Menentukan ciri-ciri dan besaran fisis pada gelombang.

1. Gelombang transversal merambat sepanjang tali AB. Persamaan gelombang di titik B

dinyatakan dengan persamaan 0,08sin 20 ( )5

xy t , besaran dalam sistem SI. Jika

x jarak AB, maka: 1) cepat rambang gelombangnya 5 m/s 2) frekuensi gelombangnya 10 Hz 3) panjang gelombangnya 0,5 m 4) gelombang memiliki amplitudo 8 cm

Gelombang Berjalan

Persamaan umum:

sin( )y A t kx

Gelombang Stationer 1. Ujung terikat

2 sin( )cos( )

2 sin( )

(2 ) ; 0,1,2,...4

(2 1) ; 0,1,2,...4

p

p

n

n

y A kx t kl

A A kx

s n n

p n n

2. Ujung bebas

2 cos( )sin( )

2 cos( )

(2 1) ; 0,1,2,...4

(2 ) ; 0,1,2,...4

p

p

n

n

y A kx t kl

A A kx

s n n

p n n

Keterangan : y = simpangan getaran titik yang berjarak x dari titik asal getaran yp = simpangan pada titik P yang berjarak l dari ujung terikat atau

ujung bebas (m) A = amplitude (m) t = waktu (s) T = periode getaran (s) x = jarak titik pada tali dari titik asal getaran (m) k = bilangan gelombang (m-1) = kecepatan sudut (rad/s) = sudut fase = fase = panjang gelombang (m) v = cepat rambat gelombang (m/s) f = frekuensi gelombang (Hz)

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

42



Pernyataan yang benar adalah ... a. (1), (2) dan (3) b. (1) dan (3) c. (2) dan (4) d. (4) saja e. (1), (2), (3) dan (4)

2. Gelombang berjalan merambat pada ujung tali tetap dilukiskan seperti di bawah ini:

Jika jarak AB = 6 m ditempuh dalam selang waktu 0,25 s, maka simpangan di titik P memenuhi persamaan…

a. 0,5sin (12 )2

p

xy t

b. 0,5sin (12 )12

p

xy t

c. 0,5sin (6 )4

p

xy t

d. 1sin (4 )12

p

xy t

e. 1sin (4 )12

p

xy t

3. Persamaan simpangan gelombang berjalan memenuhi y = 0,05 sin (16t + 4x). Cepat rambat gelombangnya adalah…. a. 3,14 m/s b. 12,56 m/s c. 31,4 m/s d. 125,6 m/s e. 314 m/s

4. Persamaan gelombang berjalan 2sin (20 )25

xy t , x dalam cm, y dalam cm dan t

dalam sekon. Amplitudo dan cepat rambat gelombang itu adalah… a. 2 cm ; 3 m/s b. 2 cm ; 5 m/s c. 2 cm ; 15 m/s d. 3 cm ; 15 m/s e. 3 cm ; 50 m/s

5. Perhatikan grafik rambatan gelombang berikut ini !

Jika AB = 8 m ditempuh dalam waktu 0,2 s, maka persamaan gelombang dari A ke B adalah…

Fisika Kelas XII

43



a. 0,05sin 2 (5 )40

xy t

b. 0,05sin (20 )40

xy t

c. 0,05sin (20 0,5 )y t x

d. 0,05sin (10 0,5 )y t x

e. 0,05sin (10 40 )y t x

6. Suatu gelombang berjalan merambat melalui permukaan air dengan data seperti pada diagram!

Bila AB ditempuh dalam waktu 8 s, maka persamaan gelombangnya adalah …. a. y = 0,03 sin 2 (0,5t – 2x) m b. y = 0,03 sin (0,5t -2x) m c. y = 0,03 sin (5t – 0,5x) m d. y = 0,06 sin (5t – 0,5x) m e. y = 0,06 sin (2t – 0,5x) m

7. Sebuah gelombang berjalan dengan persamaan y = 0,03 sin 2 ( 60t – 2x) , y dan x dalam meter dan t dalam sekon. Cepat rambat gelombang tersebut adalah …. a. 15 m/s b. 20 m/s c. 30 m/s d. 45 m/s e. 60 m/s

8. Jika sebuah pipa organa tertutup ditiup sehingga timbul nada atas ketiga, maka terjadilah ... a. 4 perut dan 4 simpul b. 4 perut dan 5 simpul c. 5 perut dan 4 simpul d. 5 perut dan 5 simpul e. 5 perut dan 6 simpul

9. Suatu gelombang stasioner mempunyai persamaan: y = 0,2 cos 5x sin 10t ( y dan x dalam meter dan t dalam waktu). Jarak antara perut dan simpul yang berturutan pada gelombang ini adalah… a. 0,1 m b. 0,2 m c. 0,4 m d. 2,5 m e. 5 m

Fisika Kelas XII

44



Indikator 2

Menjelaskan berbagai jenis gelombang elektromagnet serta manfaat atau bahayanya dalam kehidupan sehari-hari

Sifat-sifat Gelombang Elektromagnetik : 1. Dapat merambat dalam ruang hampa

(tidak memerlukan medium untuk merambat)

2. Tidak bermuatan listrik 3. Merupakan gelombang transversal,

yaitu arah getarnya tegak lurus dengan arah perambatannya

4. Memiliki sifat umum gelombang, seperti dapat mengalami polarisasi, pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), interferensi, dan lenturan (difraksi)

5. Arah perambatannya tidak dibelokkan, baik pada medan listrik maupun medan magnet

Persamaan gelombang elektromagnetik c f

Keterangan: c = cepat rambat gelombang

elektromagnetik (3.108 m/s) = panjang gelombang (m) f = frekuensi gelombang (m)

Spektrum gelombang EM Dari frekuensi kecil ke besar : 1. Gel. Radio dan TV 2. Gel. Mikro (radar) 3. Inframerah 4. Cahaya tampak 5. Ultraviolet 6. Sinar XSinar

Penerapan Gelombang Elektromagnetik 1. Sinar gamma untuk terapi kanker dan membunuh sel

kanker mensterilisasi peralatan rumah sakit

atau makanan sehingga makanan tahan lebih lama

membuat varietas tanaman unggul tahan penyakit dengan produktivitas tinggi

mengurangi populasi hama tanaman (serangga)

medeteksi keretakan atau cacat logam sistem perunut aliran suatu fluida

(misalnya aliran PDAM), mendeteksi kebocoran

mengontrol ketebalan dua sisi suatu logam sehingga memiliki ketebalan yang sama

2. Sinar – X mendiagnosis adanya gejala penyakit

dalam tubuh (foto Rontgen) menganalisis struktur atom kristal alat pendeteksi keamanan memeriksa barang-barang di bandara

udara atau pelabuhan 3. Sinar ultraviolet untuk proses fotosintesis pada

tumbuhan

membantu pembentukan vitamin D pada tubuh manusia

digunakan untuk membunuh kuman penyakit

memeriksa keaslian tanda tangan di bank-bank, keaslian uang kertas,

banyak digunakan dalam pembuatan integrated circuit (IC)

4. Cahaya tampak

Salah satu aplikasi dari sinar tampak adalah penggunaan sinar laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi

5. Sinar inframerah terapi fisik, menyembuhkan penyakit

cacar dan encok (physical therapy)

fotografi pemetaan sumber daya alam, mendeteksi tanaman yang tumbuh di bumi dengan detail

remote control berbagai peralatan elektronik

6. Gelombang mikro pemanas microwave komunikasi RADAR (Radio Detection

and Ranging) mengukur kedalaman laut digunakan pada rangkaian televisi 7. Televisi dan radio alat komunikasi, sebagai pembawa

informasi dari satu tempat ketempat lain

Fisika Kelas XII

45



1. Perhatikan berikut ini! (1) Infra merah, (2) televisi, (3) ultraviolet, (4) sinar gamma. Urutan yang benar, berdasarkan frekuensi dari yang paling besar sampai paling kecil adalah …. a. (4), (3), (1), (2) b. (4), (3), (2), (1) c. (3), (4), (1), (2) d. (2), (3), (1), (4) e. (1), (2), (3), (4)

2. Berkas sinar X yang dihasilkan suatu mesin. Sinar X memiliki panjang gelombang 2,1 nm. Frekuensi sinar X tersebut adalah …. a. 1,13 x 1016 Hz b. 1,33 x 1017 Hz c. 1,43 x 1017 Hz d. 1,73 x 1017 Hz e. 2,03 x 1018 Hz

3. Gelombang elektromagnetik yang digunakan untuk remote control adalah…. a. sinar gamma b. sinar-X c. sinar ultraungu d. cahaya tampak e. sinar inframerah

4. Urutan spektrum gelombang elektromagnetik yang benar dari periode kecil ke periode besar…. a. cahaya biru, cahaya hijau, sinar inframerah, gelombang radar b. cahaya hijau, cahaya biru, sinar-X, sinar gamma c. sinar inframerah, sinar ultraviolet, cahaya hijau, cahaya biru d. gelombang radar, cahaya hijau, cahaya biru, gelombang radio e. sinar-X, sinar gamma, cahaya biru, cahaya hijau

5. Gelombang elektromagnetik dengan periode 10-15 sekon (cepat rambat dalam ruang hampa 3,0 x 108 m/s) merupakan …. a. Gelombang radio dan televisi b. Gelombang mikro c. cahaya tampak d. Sinar inframerah e. sinar ultraviolet

6. Pemanfaatan gelombang elektromagnetik dalam pengobatan memiliki efek menyembuhkan dan merusak. Jenis gelombang elektromagnetik yang energinya paling besar sehingga dapat merusak jaringan sel manusia adalah …. a. inframerah b. sinar gamma c. cahaya tampak d. gelombang mikro e. ultraviolet

7. Gelombang elektromagnetik yang dapat menyebabkan terjadinya kanker kulit adalah…. a. Inframerah b. sinar gamma c. cahaya tampak d. sinar X e. ultra violet

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

46



8. Dibawah ini merupakan penerapan gelombang elektromagnetik. 1) sebagai remote control 2) mengontrol ketebalan kertas 3) proses pengeringan dalam pengecatan mobil 4) memanaskan makanan dalam oven 5) sistem keamanan Yang merupakan penerapan sinar infrared adalah…… a. (1), (2), dan (3) b. (2), (3), dan (4) c. (3), (4), dan (5) d. (1), (3), dan (5) e. (2), (4), dan (5)

9. Sinar merupakan gelombang elektromagnetik yang sangat berbahaya pada makhluk hidup, karena sinar dapat menyebabkan …. a. kanker tulang b. membuuh sel kanker c. fermentasi pada klorofil d. kabakaran hutan e. pemanasan global

10. Gelombang elektromagnetik dengan periode 10-15 sekon (cepat rambat dalam ruang hampa 3,0 x 108 m/s) merupakan …. a. Gelombang radio dan televisi b. Sinar inframerah c. sinar ultraviolet d. Gelombang mikro e. cahaya tampak

Fisika Kelas XII

47



Indikator 3

Menentukan besaran-besaran fisis yang terkait dengan pengamatan pada mikroskop atau teropong

Mikroskop Lensa pada Mikroskop a. Lensa objektif, lensa yang berada

dekat objek. b. Lensa okuler, lensa yang berada

dekat mata. Sifat Bayangan Mikroskop

a. Lensa objektif : nyata, terbalik, diperbesar.

b. Lensa okuler : maya, tegak, diperbesar.

Perbesaran Mikroskop Perbesaran lensa objektif dan okuler:

Perbesaran total mikroskop :

tot ob okM M M

Panjang Mikroskop

Keterangan: Mtot : perbesaran total mikroskop Mob : perbesaran lensa objektif Mok : perbesaran lensa okuler s’ob : jarak bayangan terhadap lensa objektif (cm) sob : jarak benda terhadap lensa objektif (cm) sn : jarak titik dekat mata (cm) fob : fokus lensa objektif (cm) fok : focus lensa okuler (cm)

Teropong Lensa pada Teropong a. Lensa objektif, lensa yang berada

dekat objek. b. Lensa okuler, lensa yang berada

dekat mata Sifat Bayangan Teropong

a. Lensa objektif : nyata, terbalik, diperkecil

b. Lensa okuler : maya, terbalik, diperbesar

Jenis Teropong a. Teropong bias (lensa), yang terdiri

dari beberapa lensa. b. Teropong pantul (cermin), yang

terdiri atas beberapa lensa dan cermin.

Teropong bintang

Perbesaran teropong bintang

Panjang teropong bintang

Teropong bumi Perbesaran teropong bumi

Panjang teropong bumi

Keterangan: Mtot : perbesaran total mikroskop Mob : perbesaran lensa objektif Mok : perbesaran lensa okuler s’ob : jarak bayangan terhadap lensa objektif (cm) sob : jarak benda terhadap lensa objektif (cm) sn : jarak titik dekat mata (cm) fob : fokus lensa objektif (cm) fok : focus lensa okuler (cm)

Fisika Kelas XII

48



1. Jarak titik api lensa obyektif dan okuler sebuah mikroskop berturut-turut 18 mm dan 5 cm. Jika sebuah benda diletakkan 20 mm di depan lensa obyektif, maka perbesaran total mikroskop untuk mata normal ( Sn = 25 cm ) tak berakomodasi adalah .... a. 5 kali b. 9 kali c. 14 kali d. 45 kali e. 54 kali

2. Sebuah teropong dipakai untuk melihat bintang yang menghasilkan perbesaran anguler 6 kali. Jarak lensa obyektif terhadap lensa okuler 35 cm. Teropong digunakan dengan mata tidak berakomodasi. Jarak fokus okulernya adalah …. a. 3,5 cm b. 5 cm c. 7 cm d. 10 cm e. 30 cm

3. Sebuah teropong bintang memiliki lensa obyektif dengan jarak fokus 175 cm dan lensa okuler dengan jarak fokus 25 cm. Panjang teropong dan perbesaran anguler teropong berturut-turut …. a. 200 cm dan 7 kali b. 200 cm dan 10 kali c. 250 cm dan 7 kali d. 250 cm dan 8 kali e. 300 cm dan 10 kali

4. Sebuah mikroskop memiliki jarak titik api obyektif 2,0 cm. Sebuah benda diletakkan di bawah obyektif pada jarak 2,2 cm. Panjang mikroskop 24,5 cm dan pengamat dilakukan tanpa akomodasi. Jika pengamat bermata normal maka perbesaran total mikroskop bernilai… a. 20 kali b. 25 kali c. 50 kali d. 75 kali e. 100 kali

5. Sebuah teropong diarahkan ke bintang, menghasilkan perbesaran anguler 20 kali. Jika jarak fokus obyektifnya 100 cm, maka jarak antara lensa obyektif dan lensa okuler teropong tersebut adalah … a. 120 cm b. 105 cm c. 100 cm d. 90 cm e. 80 cm

6. Sifat dan kedudukan bayangan yang dihasilkan oleh lensa obyektif sebuah teropong bintang … a. nyata, terbalik dan tepat di titik fokus lensa obyektif b. nyata, tegak dan tepat di titik fokus lensa okuler c. nyata, tegak dan tepat di titik fokus lensa obyektif d. maya, terbalik dan tepat di titik fokus lensa okuler e. maya, terbalik dan tepat di titik fokus lensa obyektif

7. Jarak fokus lensa obyektif dan lensa okuler sebuah mikroskop masing-masing 2 cm dan 5 cm, digunakan untuk mengamati benda kecil yang terletak 2,5 cm dari lensa

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

49



obyektif. Jika pengamat bermata normal berakomodasi maksimum, maka perbesaran yang dihasilkan mikroskop adalah …. a. 20 kali b. 24 kali c. 25 kali d. 50 kali e. 54 kali

8. Teropong bintang dengan perbesaran anguler 10 kali. Bila jarak titik api obyektifnya 50 cm, maka panjang teropong… a. 5 cm b. 35 cm c. 45 cm d. 50 cm e. 55 cm

9. Lintasan berkas sinar ketika melalui sistem optic teropong astronomi ditunjukkan seperti

gambar.

Informasi yang benar dari gambar yaitu…

10. Seorang siswa (Sn = 25 cm) melakukan percobaan menggunakan mikroskop, dengan

data seperti diagram berikut :

Perbesaran mikroskop adalah …. a. 30 kali b. 36 kali c. 40 kali d. 46 kali e. 50 kali

Fisika Kelas XII

50



Indikator 4

Menentukan besaran-besaran fisis pada peristiwa interferensi dan difraksi

Catatan :

Genap : m = 2

2

nn

Ganjil : m = 2 1

2

n

n = 0,1,2,3,…

1. Pada percobaan Young digunakan dua celah sempit yang berjarak 0,3 mm satu dengan lainnya. Jika jarak layar dengan celah 1 m dan jarak garis terang pertama dari terang pusat 1,5 mm, maka panjang gelombang cahaya adalah .... a. 4,5x10-3 m b. 4,5x10-4 m

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

51



c. 4,5x10-5 m d. 4,5x10-6 m e. 4,5x10-7 m

2. Seberkas sinar monokromatis dengan panjang gelombang 500 nm datang tegak lurus pada kisi. Jika spektrum orde ke-2 membuat sudut 30° dengan garis normal pada kisi, maka jumlah garis per cm kisi adalah .... a. 2.000 b. 4.000 c. 5.000 d. 20.000 e. 50.000

3. Sebuah celah ganda disinari dengan cahaya yang panjang gelombangnya 640 nm. Sebuah layar diletakkan 1,5 m dari celah. Jika jarak kedua celah 0,24 mm maka jarak dua pita terang yang berdekatan adalah …. a. 4,0 mm b. 6,0 mm c. 8,0 mm d. 9,0 mm e. 9,6 mm

4. Seberkas cahaya monokromatik dengan panjang gelombang 500 nm tegak lurus pada kisi difraksi. Jika kisi memiliki 400 garis tiap cm dan sudut deviasi sinar 30 maka banyaknya garis terang yang terjadi pada layar adalah …. a. 24 b. 25 c. 26 d. 50 e. 51

5. Sebuah kisi mempunyai konstanta kisi 4 x 105 m-1. Terang orde kedua didifraksikan pada sudut 37o (tan 37o = ¾ ) terhadap normal. Panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah …. a. 5,6 x 10-7 m b. 6,5 x 10-7 m c. 7,5 x 10-7 m d. 7,8 x 10-7 m e. 8,0 x 10-7 m

6. Diketahui jarak dua celah ke layar 1,5 m dan panjang gelombang yang digunakan 4x10-7 m. Jarak antara terang pusat dan terang ketiga 0,6 cm. Jarak antara kedua celah adalah …. a. 3 x 10-5 m b. 4,5 x 10-5 m c. 1,5 x 10-4 m d. 2 x 10-4 m e. 3 x 10-4 m

7. Cahaya monokromatik dari sumber yang jauh datang pada sebuah celah tunggal yang lebarnya 3,00 nm. Jarak terang pusat dari pola difraksi ke gelap pertama sama dengan 1,80 mm. Cahaya tersebut memilik panjang gelombang …. a. 320 nm b. 480 nm c. 550 nm d. 600 nm

Fisika Kelas XII

52



e. 900 nm 8. Seberkas sinar monokromatis dengan panjang gelombang 5 000 A datang tegak lurus

pada kisi. Jika spektrum orde kedua membentuk sudut deviasi 30o, jumlah garis per cm kisi adalah …. a. 2 000 goresan b. 4 000 goresan c. 5 000 goresan d. 20 000 goresan e. 50 000 goresan

9. Seberkas cahaya monokromatik dengan panjang gelombang 500 nm tegak lurus pada kisi difraksi. Jika kisi memiliki 400 garis tiap cm dan sudut deviasi sinar 30o, banyaknya garis terang yang terjadi pada layar adalah …. a. 24 b. 25 c. 26 d. 50 e. 51

10. Sebuah kisi difraksi dengan konstanta kisi 500 garis/cm digunakan untuk mendifraksikan cahaya pada layar yang berjarak 1 m dari kisi. Jika jarak antara dua garis terang berturutan pada layar 2,4 cm, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah …. a. 400 nm b. 450 nm c. 480 nm d. 560 nm e. 600 nm

Fisika Kelas XII

53



Indikator 5

Menentukan besaran-besaran fisis yang berkaitan dengan peristiwa efek Doppler.

1. Sebuah ambulans bergerak dengan kecepatan 20 m/s sambil membunyikan sirinenya

pada frekuensi 400 Hz. Seorang pengemudi truk yang bergerak berlawanan arah dengan kecepatan 20 m/s mendengar bunyi sirine ambulans. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m/s, maka frekuensi terdengar oleh pengemudi truk saat kedua mobil saling mendekat adalah .... a. 300 Hz b. 350 Hz c. 400 Hz d. 450 Hz e. 475 Hz

2. Seseorang bergerak dengan kecepatan 10 m/s mendekati sumber bunyi yang diam, frekuensi sumber bunyi 680 Hz. Setelah sampai di sumber bunyi orang tersebut menjauhi sumber bunyi dengan kecepatan yang sama. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m/s, maka perbandingan kedua frekuensi yang didengar ketika bergerak mendekati sumber dengan saat menjauhi sumber adalaha…. a. 33/34 b. 33/35 c. 34/35 d. 35/33 e. 35/34

3. Seorang siswa yang sedang berdiri di tepi jalan raya mendengar sirine ambulan dengan

frekuensi f Hz. Jika ambulan bergerak mendekati siswa dengan laju 5 m/s, frekuensi bunyi

sirine 335 Hz, dan cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, frekuensi bunyi sirine ambulan

yang didengar siswa adalah…. a. 340 Hz b. 350 Hz

Efek Doppler ”Jika jarak antara sumber bunyi dan pendengar membesar, maka frekuensi bunyi yang diterima pendengar akan lebih kecil dari frekuensi sumbernya, dan sebaliknya jika jarak tersebut mengecil, maka frekuensi yang diterima pendengar akan lebih besar dari frekuensi sumbernya.”

p

p s

s

v vf f

v v

Keterangan: fp = frekuensi diterima pendengar (Hz) fs = frekuensi dipancarkan sumber (Hz) v = cepat rambat bunyi di udara (m/s) vp = kecepatan pendengar (m/s) vs = kecepatan sumber bunyi (m/s)

Penjelasan: (+) jika sumber bunyi menjauhi pendengar (–) jika sumber bunyi mendekati pendengar (+) jika pendengar mendekati sumber bunyi (–) jika pendengar menjauhi sumber bunyi

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

54



c. 360 Hz d. 365 Hz e. 370 Hz

4. Seorang penerbang yang pesawtnya menuju menara bandara mendengar bunyi sirine menara dengan frekuensi 2 000 Hz. Jika sirine memancarkan bunyi dengan frekuensi 1700 Hz dan cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, kecepatan pesawat udara itu adalah …. a. 196 km/jam b. 200 km/jam c. 216 km/jam d. 220 km/jam e. 236 km/jam

5. Sebuah mobil pemadam kebakaran bergerak dengan kecepatan 20 m/s sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 720 Hz. Seorang yang berdiri agak jauh di depan mobil mendengar bunyi sirine mobil kebakaran itu sehingga ia berdiri diam di pinggir jalan. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, maka frekuensi sirine mobil yang didengar orang sebesar …. a. 600 Hz b. 640 Hz c. 680 Hz d. 900 Hz e. 940 Hz

6. Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 450 Hz bergerak mendekati seorang pengamat dengan cepat rambat bunyi di udara 340 m/s. Jika pengemat bergerak dengan kecepatan 17 m/s searah dengan gerak sumber bunyi, maka frekuensi yang di dengar oleh pendengar adalah …. a. 485 Hz b. 475 Hz c. 476 Hz d. 465 Hz e. 460 Hz

7. Mobil pemadam kebakaran sedang bergerak dengan laju 20 m/s sambil membunyikan sirine pada frekuensi 400 Hz (cepat rambat bunyi 300 m/s). Jika mobil pemadam kebakaran bergerak menjauhi seseorang yang sedang berdiri di tepi jalan, maka orang tersebut akan mendengar frekuensi sirine pada frekuensi …. a. 375 Hz b. 575 Hz c. 600 Hz d. 620 Hz e. 725 Hz

8. Kereta api menuju station dengan kelajuan 18 km/jam sambil membunyikan peluit pada frekuensi 670 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, maka besar frekuensi yang didengar seorang penumpang yang duduk di station adalah …. a. 770 Hz b. 740 Hz c. 700 Hz d. 680 Hz e. 600 Hz

9. Pengeras suara dari menara tanda bahaya berbunyi dengan frekuensi 660 Hz. Seorang pengamat di mobil mendengar suara itu dengan frekuensi 700 Hz, pada saat

Fisika Kelas XII

55



mendekati menara. Jika cepat rambat bunyi di udara 330 m/s, maka kelajuan mobil adalah …. a. 36 km/jam b. 54 km/jam c. 60 km/jam d. 72 km/jam e. 90 km/jam

10. Seorang penonton pada lomba balap mobil mendengar bunyi (deru mobil) yang berbeda, ketika mobil mendekat dan menjauh. Rata-rata mobil mengeluarkan bunyi 800 Hz. Jika kecepatan gelombang bunyi di udara 340 m/s dan kecepatan mobil 20 m/s maka frekuensi yang didengar saat mobil mendekat adalah …. a. 805 Hz b. 810 Hz c. 815 Hz d. 850 Hz e. 875 Hz

11. Suatu sumber bunyi bergerak dengan kecepatan 20 m/s mendekati seseorang yang diam. Frekuensi sumber bunyi 380 Hz dan cepat rambat bunyi di udara 400 m/s Frekuensi gelombang bunyi yang didengar orang tersebut adalah … a. 400 Hz b. 420 Hz c. 440 Hz d. 460 Hz e. 480 Hz

Fisika Kelas XII

56



Indikator 6

Menentukan intensitas atau taraf intensitas bunyi pada berbagai kondisi yang berbeda.

1. Jarak seorang pengamat A ke sumber gempa dua kali jarak pengamat B ke sumber

gempa. Apabila intensitas gempa di pengamat B sebesar 8,2 x 104 W/m2, berarti intensitas gempa di A sebesar …. a. 2,05 x 104 W/m2 b. 4,10 x 104 W/m2 c. 8,20 x 104 W/m2 d. 1,64 x 105 W/m2 e. 2,00 x 105 w/m2

2. Sebuah sepeda motor menghasilkan bunyi dengan taraf intensitas sebesar 74 dB ketika berada pada jarak 5 m, maka taraf intensitas arak-arakan 100 motor pada jarak 50 m adalah .... a. 54 dB b. 64 dB c. 74 dB d. 84 dB e. 94 dB

3. Taraf intensitas satu ekor lebah yang berdengung adalah 10 dB. Jika bunyi dengung masing-masing lebah tersebut dianggap identik dan intensitas ambang pendengaran manusia 10-12 W/m2 ,maka intensitas bunyi dengunf 1000 lebah adalah …. a. 10-8 W/m2 b. 10-7 W/m2 c. 10-6 W/m2 d. 10-5 W/m2 e. 10-4 W/m2

Intensitas Bunyi

24

P PI

A r

Keterangan : I = intensitas bunyi (W/m2) P = daya bunyi (W) A = luas bidang (m2) r = jari-jari atau jarak (m)

Taraf Intensitas

0

10logI

TII

Keterangan: TI = taraf intensitas (dB) I = intensitas bunyi (W/m2) I0 = intensitas ambang (10-12 W/m2)

TI pada perubahan jumlah sumber bunyi

22 1

1

10logn

TI TIn

Keterangan: TI1 = taraf intensitas bunyi kondisi 1 (W/m2) TI2 = taraf intensitas bunyi kondisi 2 (W/m2) n1 = jumlah sumber bunyi pada kondisi 1 n2 = jumlah sumber bunyi pada kondisi 2 TI pada perubahan jarak sumber bunyi

2

22 1

1

10logr

TI TIr

Keterangan: TI1 = taraf intensitas bunyi jarak r1 (W/m2) TI2 = taraf intensitas bunyi jarak r2 (W/m2) r1 = jarak sumber bunyi pada kondisi 1 (m) r2 = jarak sumber bunyi pada kondisi 2 (m)

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

57



4. Jarak seorang pengamat A ke sumber gempa dua kali jarak pengamat B ke sumber gempa. Apabila intensitas gempa di pengamat B sebesar 8,2 x 104 W/m2, berarti intensitas gempa di A sebesar …. a. 2,05 x 104 W/m2 b. 4,10 x 104 W/m2 c. 8,20 x 104 W/m2 d. 1,64 x 105 W/m2 e. 2,00 x 105 W/m2

5. Titik P dan Q berturut-turut berjarak 4 m dan 6 m dari sebuah sumber bunyi yang sedang bekerja. Jika bunyi yang dihasilkan sumber bunyi tersebut sampai di P dan Q dengan intensitas berturut-turut sebesar IP dan IQ, perbandingan IP dan IQ adalah …. a. 2 : 1 b. 2 : 3 c. 3 : 2 d. 4 : 9 e. 9 : 4

6. Sebuah bel bordering dengan intensitas 10-5 Watt/m2 (Intensitas ambang dengar telinga 10-12 Watt/m2). Sebuah titik A sejauh 10 m dari sumber bunyi bel dan titik B sejauh 15 m. Perbandingan intensitas bunyi di titik A dan B adalah …. a. 4 : 9 b. 5 : 12 c. 9 : 4 d. 10 : 15 e. 12 : 15

7. Bunyi klakson sebuah sepeda motor saat dibunyikan menghasilkan taraf intensitas 40 dB, sedangkan bunyi klakson mobil saat dibunyikan menghasilkan taraf intensitas 60 dB (I0=10-12 W/m2). Jika 100 klason sepeda motor dan 10 klakson mobil serentak dibunyikan, maka perbandingan taraf intensitas klakson sepeda motor dengan mobil adalah …. a. 5 : 6 b. 6 : 7 c. 7 : 8 d. 8 : 9 e. 9 : 10

8. Diketahui taraf intensitas bunyi mesin X adalah 45 dB (Io = 10-12 W/m2). Perbandingan taraf intensitas bunyi untuk 10 mesin X dengan 100 mesin X adalah …. a. 10 : 11 b. 11 : 12 c. 11 : 13 d. 12 : 14 e. 13 : 14

9. Di dalam sebuah gedung aula sebanyak 100 orang siswa sedang belajar menyanyi. Bila taraf intensitas suara satu orang anak saat bernyanyi 60 dB (anggap untuk setiap anak sama) maka perbandingan taraf intensitas suara satu orang dengan 100 orang (IO = 10-12 W/m2) adalah …. a. 1 : 1 b. 1 : 2 c. 2 : 3 d. 3 : 2 e. 3 : 4

Fisika Kelas XII

58



10. Seratus buah sirine yang identik dibunyikan serentak menghasilkan taraf intensitas bunyi 60 dB. Jika intensitas ambang bunyi 10-12 W/m2, maka besarnya intensitas sebuah sirine adalah…. a. 10-12 W/m2 b. 10-8 W/m2 c. 108 W/m2 d. 107 W/m2 e. 106 W/m2

11. Intensitas bunyi mesin jahit yang sedang bekerja adalah 10-9 W/m2. Untuk intensitas ambang bunyi 10-12 W/m2, maka taraf intensitas bunyi dari 10 mesin jahit identik yang sedang bekerja adalah …. a. 400 dB b. 300 dB c. 40 dB d. 30 dB e. 20 dB

Fisika Kelas XII

59



SKL 5. Memahami konsep dan prinsip kelistrikan dan kemagnetan dan penerapannya dalam berbagai penyelesaian masalah.

Indikator 1

Menentukan besaran-besaran fisis yang mempengaruhi medan listrik dan hukum Coulomb.

1. Bila pada gambar di bawah diketahui q1=q2=10C dan konstanta k= 9x109 N.m2/C2.

Maka nilai dan arah medan listrik di titik P adalah …. a. 7,5x107

N/C menjauhi q2

b. 7,5x107 N/C menuju q2

c. 5,5x107 N/C menjauhi q2

d. 2,5x107 N/C menuju q2

e. 2,5x107 N/C menjauhi q2

2. Pada jarak 300 mm dari sebuah bola bermuatan 16C terdapat bola lain yang juga bermuatan ¼ kali bola pertama. Letak titik yang kuat medan listriknya nol jika diukur dari bola bermuatan 16C adalah… a. 10 cm b. 12 cm c. 16 cm

Hukum Coulomb “Besar gaya tarik atau gaya tolak antara dua muatan sebanding dengan muatan-muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan.

1 2

2

q qF k

r

Kuat medan listrik Besar kuat medan listrik adalah besar gaya Coulomb yang bekerja pada benda dibagi dengan besar muatan uji tersebut. Atau dengan kata lain besar gaya Couloumb tiap satu satuan muatan.

FE

q atau

2

qE k

r

Keterangan: F = gaya Coulomb (N) E = kuat medan listrik (N/C) k = konstanta ruang hampa

(9x109 N.m2/C2) q1,q2 = muatan benda (C) r = jarak antar muatan (m)

Penjelasan: Bila muatan berbeda mengalami

gaya tarik-menarik. Bila muatan sejenis mengalami gaya

tolak-menolak.

Muatan positif arah kuat medan

keluar dari muatan tsb. Muatan negatif arah kuat medan

masuk menuju muatan tsb.

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

60



d. 18 cm e. 20 cm

3. Perhatikan gambar di samping. Jika muatan +Q terletak antara A dan B, dimanakah muatan +Q harus diletakkan sehingga gaya coulomb yang dialaminya nol?

a. 3 cm dari muatan B b. 4 cm dari muatan B c. 5 cm dari muatan B d. 3 cm dari muatan A e. 6 cm dari muatan A

4. Titik A terletak di tengah-tengah dua buah muatan yang sama besar tetapi berlainan jenis yang terpisah sejauh a. Besar kuat medan listrik di titik A saat itu 36 N/C. Jika titik A tersebut digeser ¼ a mendekati salah satu muatan maka besar kuat medan listrik titik A setelah digeser menjadi …. a. 4 N/C b. 16 N/C c. 32 N/C d. 40 N/C e. 80 N/C

5. Titik A dan B masing-masing bermuatan listrik -10 C dan 40 C. Mula-mula kedua muatan diletakkan terpisah 0,5 meter sehingga timbul gaya coulomb F Newton. Jika jarak A dan B diubah menjadi 1,5 meter maka gaya coumlomb yang timbul adalah …. a. 1/9 F b. 1/3 F c. 3/2 F d. 3 F e. 9 F

6. Dua buah muatan listrik yang nilainya sama diletakkan pada jarak r meter, sehingga terjadi gaya coulomb sebesar F1 Newton. Ketika jarak keduanya diubah menjadi dua kali semula, gaya coulomb yang dialami menjadi F2. Perbandingan F1: F2 adalah …. a. 1 : 2 b. 2 : 1 c. 1 : 4 d. 4 : 1 e. 3 : 2

7. Dua muatan berjarak 2 meter berada di udara. Apabila jarak kedua muatan dijadikan 6 kali semula, maka besar gaya coulomb menjadi …. a. ½ kali semula b. ¼ kali semula c. 1/9 kali semula d. 1/16 kali semula e. 1/36 kali semula

8. Muatan listrik +q1 dan +q2 berjarak 9 cm satu sama lain dan besar muatan q2 = 4q1. Letak titik P yang kuat medan listriknya nol adalah …. a. 2 cm dari muatan q1 b. 3 cm dari muatan q1 c. 4 cm dari muatan q2

Fisika Kelas XII

61



d. 6 cm dari muatan q2 e. 7 cm dari muatan q2

9. Dua partikel masing-masing bermuatan qA = 1 µC dan qB = 4 µC diletakkan terpisah sejauh 4 cm (k = 9 x 109 N.m2.C-2). Besar kuat medan listrik di tengah-tengan qA dan qB adalah …. a. 6,75 x 107 N/C b. 4,20 x 107 N/C c. 2,25 x 107 N/C d. 4,50 x 107 N/C e. 3,60 x 107 N/C

10. Dua buah muatan listrik qA = 6 µC dan qB = - 2 µC berjarak 6,0 cm satu sama lain. Bila muatan 1 µC diletakkan di tengah qA dan qB, maka resultan gaya yang dialami oleh muatan 1 µC adalah …. a. 10 N b. 20 N c. 40 N d. 60 N e. 80 N

Fisika Kelas XII

62



Indikator 2

Menentukan besaran fisis fluks, potensial listrik, atau energi potensial listrik, serta penerapannya pada kapasitas keping sejajar atau pada rangkaian kapasitor.

1. Kapasitor keping sejajar dengan luas keping 800 cm2 dan jarak antar keping 2 cm. Jika

kapasitor diberi muatan 900 C, maka potensial kapasitor tersebut adalah .... a. 1,5x103 V b. 2,5x104 V c. 3,5x104 V

Potensial listrik

qV k

r atau V Ed

Energi potensial listrik

1 2p

q qE k

r atau pE qV

Keterangan: V = potensial listrik (volt) E = kuat medan listrik (N/C) k = konstanta ruang hampa (9x109 N.m2/C2) q = muatan benda (C) r = jarak antar muatan (m) d = jarak pisah antar plat (m)

Hukum Gauss (Fluks Listrik) “Jumlah garis medan yang menembus suatu permukaan tertutup sebanding dengan jumlah muatan listrik yang melingkupi permukaan tertutup itu.”

0

cosq

EA

Keterangan: = fluks listrik (Wb) E = medan listrik (N/C) A = luas penampang (m2) = sudut antara dengan normal bidang 0 = 8,85x10-12 C2/Nm2

Rapat muatan listrik

q

A

Keterangan: = rapat muatan listrik (C/m2)

q = muatan listrik (C) A = luas penampang (m2)

Kapasitor keping sejajar

0

0

AC

d

q CV

qE

A

Keterangan: C = kapasitas kapasitor (F) A = luas penampang (m2) d = jarak antar keping (m) q = muatan listrik (C) V = potensial listrik (V) = rapat muatan l istrik (C/m2) 0 = 8,85x10-12 C2/Nm2

Kapasitor gabungan Kapasitor seri

1 2

1 1 1...

sC C C

Muatan pada tiap kapasitor sama

Potensial listrik berbeda Kapasitor parallel

1 2 ...pC C C

Muatan berbeda pada tiap kapasitor

Potensial listrik sama Energi pada kapasitor

221 1 1

2 2 2

qW CV qV

C

Keterangan: W = energi dalam kapasitor (J) C = kapasitas kapasitor (F) V = potensial listrik (V) q = muatan listrik (C)

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

63



d. 4,5x105 V e. 6,0x105 V

2. Potensial di suatu titik yang berjarak r dari muatan q adalah 600 V. Intensitas medan di titik tersebut adalah 400 N/C. maka besar muatan q adalah… a. 2,25x10-9 C b. 4,4x10-8 C c. 7x10-8 C d. 10-7 C e. 1,5x10-6 C

3. Segumpal awan mempunyai potensial 8x106 volt terhadap bumi. Ketika terjadi kilat antara awan dan bumi, suatu muatan listrik sebesar 40 C dilepaskan. Banyaknya energy listrik yang hilang pada peristiwa itu adalah… a. 5x105 J b. 2x106 J c. 5x106 J d. 1,6x108 J e. 3,2x108 J

4. Sebuah bola konduktor berjari-jari 10 cm bermuatan listrik 10-9 C. Besarnya kuat medan dan potensial listrik pada sebuah titik berjarak 9 cm dari pusat bola adalah… a. Nol dan nol b. Nol dan 90 V c. 190 V/m dan 100 V d. 10000 V/m dan 190 V e. 9000 V/m dan nol

5. Perhatikan gambar di samping. Potensial ab sebesar ….

a. 5 volt b. 7 volt c. 10 volt d. 15 volt e. 25 volt

6. Kapasitor X, Y dan Z dirangkai seperti pada gambar! Bila sakar S ditutup selama 5 sekon, energi listrik yang tersimpan pada kapasitor Z adalah ….

a. 144 joule b. 720 joule c. 864 joule d. 1 728 joule

Fisika Kelas XII

64



e. 4 320 joule 7. Sebuah kapasitor diberi muatan 10-8 C dan mempunyai potensial 100 volt antara plat-

platnya. Energi yang tersimpan di dalamnya adalah … a. 5 . 10–5 joule b. 5 . 10–6 joule c. 1 . 10–6 joule d. 5 . 10–7 joule e. 1 . 10–8 joule

8. Perhatikan faktor-faktor berikut ini! 1) konstanta dielektrik 2) tebal pelat 3) luas pelat 4) jarak kedua pelat Yang mempengaruhi besarnya kapasitas kapasitor keping sejajar jika diberi muatan adalah…. a. (1) dan (2) saja b. (3) dan (4) saja c. (1), (2), dan (3) d. (1), (2), dan (4) e. (1), (3), dan (4)

9. Tiga buah kapasitor C1, C2 dan C3 dengan kapasitas masing-masing 2 F, 1 F dan 5F disusun seri, kemudian diberi muatan hingga kapasitor C2 mempunyai tegangan 4 volt. Muatan pada kapasitor C3 adalah … a. 3 C b. 4 C c. 8 C d. 12 C e. 24 C

10. Sebuah kapasitor plat sejajar mempunyai kapasitas C dengan permeabilitas e0, luas penampang A dan jarak antar keping d. Jika kapasitor mempunyai luas penampang 2 kali, jarak antar keping 4d dan permeabilitas 4eo, maka kapasitas kapasitor menjadi … a. 8 C b. 4 C c. 2 C d. 1 C e. ½ C

Fisika Kelas XII

65



Indikator 3

Menentukan besaran-besaran listrik pada suatu rangkaian berdasarkan hukum Kirchhoff.

1. Jika hambatan dalam baterai diabaikan, maka kuat arus pada R adalah ....

a. 0,8 A b. 0,9 A c. 1,0 A d. 1,2 A e. 1,5 A

2. Kuat arus yang terukur amperemeter adalah ….

a. 0,1 A b. 0,5 A c. 1,0 A d. 1,5 A e. 3,0 A

Hukum I Kirchoff “Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik sama dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar”

masuk keluarI I

Hukum II Kirchoff

“Di dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya gerak listrik () dengan penurunan tegangan (IR) sama dengan nol”

0IR

Langkah penyelesaian : 1. Buat loop 2. GGL () positif jika arah loop

pertama kali bertemu dengan kutub positif GGL

3. GGL () negatif jika arah loop pertama kali bertemu dengan kutub negatif GGL

4. Arus (I) positif jika searah dengan loop

5. Arus (I) negatif jika berlawanan arah dengan loop

6. Jika hasil akhir negative berarti arah arus yang sebenarnya berlawanan dengan arah loop

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

66



3. Besar kuat arus I adalah ….

a. 0,25 A b. 0,30 A c. 0,36 A d. 0,45 A e. 0,50 A

4. Rangkaian seperti gambar di samping! Bila saklar S ditutup, maka daya pada R = 4 adalah ….

a. 6 W b. 9 W c. 18 W d. 20 W e. 36 W

5. Kuat arus yang mengalir pada rangkaian tertutup adalah ….

a. 1,66 A b. 1,5 A c. 1,33 A d. 1,00 A e. 0,75 A

6. Kuat arus yang melalui E2 sebesar ….

Fisika Kelas XII

67



a. 0,3 A b. 0,6 A c. 0,9 A d. 1,2 A e. 1,5 A

7. Rangkaian sederhana 3 hambatan identik R seperti gambar. Jika titik A dan C diberi beda potensial 120 volt, maka potensial VAB adalah ….


8. Nilai kuat arus I dalam rangkaian adalah ….

a. 1,5 A b. 2,5 A c. 3,0 A d. 4,5 A e. 5,0 A

9. Dari rangkaian listrik di samping, beda potensial antara A dan B adalah …

a. 0,3 volt b. 3 volt c. 9 volt d. 12 volt e. 30 volt

10. Dalam rangkaian di sebelah ini, besarnya energi yang timbul tiap detik pada hambatan 3 ohm adalah….

a. 1,2 watt b. 1,6 watt c. 2,4 watt d. 3,2 watt e. 4,3 watt

Fisika Kelas XII

68



Indikator 4

Menentukan induksi magnetik di sekitar kawat berarus listrik.

1. Sebuah kawat lurus dialiri listrik 5A seperti gambar. (o = 4 x 10-7 Wb/A.m). Besar

dan arah induksi magnet di titik P adalah ….

a. 4 x 10-5 T, ke kanan b. 4 x 10-5 T, ke kiri c. 5 x 10-5 T, tegak lurus menuju bidang kertas d. 5 x 10-5 T, tegak lurus menjauhi bidang kertas e. 9 x 10-5 T, tegak lurus menjauhi bidang kertas

2. Seutas kawat lurus dilengkungkan seperti gambar di titik P. Jika jari-jari kelengkungan 2 cm dan induksi magnet di titik P (BP) = 10-5 T dan o = 4 x 10-7 Wb/A.m, kuat arus listrik yang mengalir pada kawat adalah ….

a. 4,0 A b. 3,5 A c. 3,2 A d. 2,0 A e. 1,0 A

Induksi Magnetik Kawat Lurus

Induksi Magnetik di Kawat Melingkar

Keterangan: B = induksi magnetik (T) 0 = permeabilitas ruang hampa (4x10-7 Wb/A. m) I = kuat arus listrik (A)

Induksi Magnetik di Solenoida

Di pusat

0NIB

l

Di ujung

0

2

NIB

l

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

69



3. Perbandingan induksi magnetik di pusat solenoida pada keadaan (1) dan (2) adalah ….

a. 1 : 2 b. 1 : 4 c. 2 : 1 d. 4 : 1 e. 8 : 1

4. Potongan kawat M dan N yang diberi arus listrik diletakkan seperti pada gambar! Induksi magnetic di titik P sebesar ….

a. 50 (2 + 1) tesla keluar bidang gambar b. 5o (2-1 – 2) tesla keluar bidang gambar c. 50 (2 + 2) tesla masuk bidang gambar d. 50 (2-1+ 1) tesla masuk bidang gambar e. 5o (-1+ 5) tesla masuk bidang gambar

5. Seutas kawat panjang berarus listrik I tampak seperti gambar! Jika induksi magnetik di titik P sebesar B, maka induksi magnetik di titik Q sebesar ….

a. 3B b. 2B c. B d. ½ B e. 1/3 B

6. Berikut adalah gambar arah induksi magnetik (B) yang timbul di sekitar penghantar berarus

listrik I. Arah B dan I yang benar adalah pada gambar ….

Fisika Kelas XII

70



a. (1), (2) dan (3) b. (1), (2), (3) dan (4) c. (1) dan (3) d. (2) dan (4) e. (4)

7. Agar arah arus induksi di hambatan R dari A ke B, maka magnet harus digerakkan ….

a. mendekati kumparan b. menjauhi kumparan c. arah ke atas d. arah ke bawah e. diputar perlahan-lahan

8. Sebuah kumparan dihubungkan dengan hambatan R seperti pada gambar. Ketika ada arus mengalir dari A melalui G ke B, jarum galvanometer akan bergerak ke kanan. Jika kutub utara magnet didekatkan kemudian dijauhkan dari kumparan, maka jarum galvanometer bergerak ….

a. ke kanan kemudian diam b. ke kiri kemudian diam c. ke kanan kemudian ke kiri d. ke kiri kemudian ke kanan e. ke kiri, diam, kemudian ke kanan

9. Sebuah kawat berbentuk lingkaran terdiri atas 20 lilitan. Jari-jari lingkaran = 10 cm. Agar induksi magnetic di pusat lingkaran sama dengan 4x10-3 T, besar arus listrik yang mengalir adalah… a. 1 A b. 5 A c. 10 A d. 50 A e. 100 A

10. Suatu solenoid yang panjangnya 2 m terdiri dari 800 lilitan dan jari-jari 2 cm dialiri arus listrik sebesar 0,5 A. Besar induksi magnetic di ujung solenoid adalah… a. 4x10-8 T b. 8x10-7 T c. 4x10-5 T d. 8x10-5 T e. 2x10-4 T

Fisika Kelas XII

71



Indikator 5

Menentukan arah dan besar gaya magnetik (gaya Lorentz) pada kawat berarus listrik atau muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet homogen.

1. Sebuah partikel bergerak dengan kecepatan 5x103 m/s dan memotong medan

magnetik = 0,04 T membentuk sudut 30° terhadap medan magnetik. Apabila partikel tersebut bermuatan 45 nC, maka gaya magnetik yang bekerja pada partikel tersebut adalah .... a. 4,5x10-6 N b. 45x10-6 N c. 450x10-6 N d. 5,6x10-7 N e. 56x10-7 N

2. Dalam pengaruh medan magnetik 2,5 x 10-3 T, sebuah partikel bergerak dengan kecepatan 3 x 106 m/s dan membentuk sudut 30o terhadap arah medan magnet. Jika muatan partikel 1,6 x 10-19 C, gaya magnetik yang dialami partikel tersebut sebesar …. a. 7,5 x 10-16 N b. 6,0 x 10-16 N c. 4,5 x 10-16 N d. 3,0 x 10-16 N e. 1,5 x 10-16 N

3. Jika kawat PQ sejajar kawat RS i1 = 6 A, a = 20 cm, µ0 = 4x10-7 Wb/Am, menghasilkan gaya tolak sebesar 4,8×10–5 N/m. Kuat arus i2 dan arahnya adalah …

Gaya Lorentz 1. Pada kawat berarus

sinF BIl 2. Pada muatan bergerak

sinF Bqv

3. Pada dua kawat sejajar berarus

0 1 21 2

2

I IF F l

a

Keterangan: F = gaya Lorentz (N) B = medan magnetic (T) I = kuat arus listrik (A) l = panjang kawat penghantar (m) = sudut antara I dan B atau v dan B q = muatan listrik yang bergerak (C) v = kelajuan muatan (m/s) F1 = F2 =gaya Lorentz kawat 1 dan 2 (N) 0 = permeabilitas magnetic 4 .10-7Wb/A m I1,I2 = arus pada kawat 1 dan 2 (A) A = jarak antar kawat 1 dan 2 (m) l = panjang kawat (m) LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

72



a. 8 A dari S ke R b. 8 A dari R ke S c. 6 A dari S ke R d. 6 A dari R ke S e. 2 A dari R ke S

4. Sebuah electron bergerak dari A dengan kecepatan v memasuki medan magnet homogen B

secara tegak lurus. Salah satu lintasan yang mungkin dilalui electron adalah ….

a. mengikuti lintasan I b. mengikuti lintasan II c. mengikuti lintasan III d. masuk ke bidang gambar e. keluar dari bidang gambar

5. Pada dua buah kawat sejajar yang masing-masing dialiri arus listrik yang sama besar, timbul gaya sebesar 2x10-7 N. Jarak antara kedua kawat itu 1 m. Besar arus yang mengalir dalam setiap kawat adalah… a. 1/8 A b. ¼ A c. ½ A d. 1 A e. 2 a

6. Sebuah partikel dengan muatan sebesar 1C bergerak membentuk sudut 30o terhadap medan magnetic homogeny B = 10-4 tesla yang mempengaruhinya. Kecepatan partikel tersebut 2000 m/s. Besar gaya Lorentz yang dialaminya adalah… a. Nol b. 2x10-6 N c. 4x10-6 N d. 10-7 N e. 10-8 N

7. Sebuah kawat PQ diletakkan di dalam medan magnet homogen seperti gambar. Jika kawat

dialiri arus dari Q menuju P, maka arah kawat akan melengkung ….

a. ke bawah b. ke atas c. ke samping d. keluar bidang gambar e. masuk bidang gambar

Fisika Kelas XII

73



8. Perhatikan gambar arah arus (I), medan magnet (B) dan gaya (F) berikut!

Hubungan antara arah arus (I), arah medan magnet (B) dan arah gaya (F) yang benar adalah… a. (1) b. (2) c. (3) d. (4) e. (5)

9. Sebuah electron (m = 9x10-31 kg dan q = 1,6x10-19 C) dari keadaan diam dipercepat oleh beda potensial 8 kV. Elektron kemudian masuk dalam medan magnetic homogen B = 3x10-3 tesla secara tegak lurus. Jari-jari lintasan electron dalam medan magnetic tersebut sebesar…. a. 18 cm b. 16 cm c. 14 cm d. 12 cm e. 10 cm

10. Dua kawat lurus (1) dan (2) diletakkan sejajar dan terpisah 4 cm seperti gambar. Kawat ke-(3) akan diletakann di dekat kawat (1) dan(2). Agar kawat itu mengalami gaya magnetik sekecil-kecilnya, maka diletakkan di daerah ….

a. PQ b. QR c. RS d. QS e. ST

Fisika Kelas XII

74



Indikator 6

Menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi GGL induksi atau prinsip kerja transformator.

Fluks Magnetik

0

cosq

BA

Keterangan: = fluks listrik (Wb) B = medan magnet (T) A = luas penampang (m2) = sudut antara B dengan normal bidang

Hukum Lenz Medan magnet induksi dalam kumparan selalumelawan medan magnet penyebabnya (medan magnet luar).

Hukum Faraday GGL induksi atau arus induksi pada ujung-ujung kumparan sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik dan banyaknya

lilitan.

Nt

Penyebab GGL induksi a. Perubahan fluks magnetik

1. Perubahan medan magnetic

BNA

t

2. Perubahan sudut antara B dan normal bidang

sinNBA t 3. Perubahan luas

NBlv 4. Penghantar memotong fluks magnet

sinBlv

b. Perubahan kuat arus listrik

dIL

dt

Keterangan : = GGL induksi (volt) N = jumlah lilitan = perubahan fluks magnetic (Wb) t = perubahan waktu (s) A = luas bidang (m2) B = induksi magnetic (tesla) = kecepatan sudut (rad/s) l = panjang penghantar (m) v = kecepatan (m/s)

= sudut antara B dan L = induktansi diri (henry) I = arus (ampere)

Transformator adalah alat untuk mengubah tegangan atau arus bolak-balik.

Jenis transformator :

a. Trafo step-up untuk menaikkan tegangan

b. Trafo step-down untuk menurunkan tegangan

Persamaan untuk trafo

p p s

s s p

V N I

V N I

100%s

p

Px

P

Keterangan: = efisiensi transformator Pp = daya primer (W) Ps = daya sekunder (W) Vp = beda potensial primer (V) Vs = beda potensial sekunder (V) Ip = arus primer (A) Is = arus sekunder (A) Np = jumlah lilitan primer Ns = jumlah lilitan sekunder

Fisika Kelas XII

75



1. Normal sebuah bidang datar yang berada di dalam medan magnetic membentuk sudut 60o dengan arah magnet. Jika fluks yang menembus bidang tersebut 0,90 mWb dan luas bidan 3 cm2, maka besar medan magneticnya adalah… a. 600 T b. 60 T c. 6 T d. 0,6 T e. 0,06 T

2. Kawat PQ panjang 50 cm digerakkan tegak lurus sepanjang kawat AB memotong medan magnetik serba sama 0,02 Tesla seperti pada gambar : Besar dan arah arus induksi pada kawat PQ adalah ….

a. 1 ampere dari P ke Q b. 1 ampere dari Q ke P c. 4 ampere dari P ke Q d. 4 ampere dari Q ke P e. 4,8 ampere dari P ke Q

3. Sebuah kumparan 500 lilitan di letakkan di dalam medan magnet yang besarnya berubah terhadap waktu. Jika kumparan mengalami perubahan flux magnet dari 0,06 T menjadi 0,09 T dalam waktu 1 s, maka GGL induksi yang dihasilkan kumparan adalah …. a. 1,5 V b. 3,0 V c. 6,0 V d. 9,0 V e. 15 V

4. Sepotong kawat penghantar yang panjangnya l digerakkan memotong tegak lurus suatu medan magnet B sehingga menimbulkan GGL induksi . Jika kecepatan gerak kawat dinaikkan 2 kali semula dengan arah tetap dan panjang kawat di ubah menjadi ¼ nya, maka GGL induksinya menjadi …. a. 0,25 b. 0,50 c. 2 d. 3 e. 4

5. Pada sebuah kumparan dengan induksi 0,8 H mengalir arus listrik dalam waktu setengah detik berubah dari 40 mA menjadi 15 mA. Besar GGL induksi yang terjadi pada kumparan adalah …. a. 15 mV b. 20 mV c. 25 mV d. 40 mV e. 48 mV

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

76



6. Arus pada sebuah kumparan (500 mH) berubah setiap saat menurut fungsi i(t)=2t2+4t–3. Besar GGL induksi pada saat t = 0,1 sekon adalah … a. 220 Volt b. 200 Volt c. 22 Volt d. 4,4 Volt e. 2,2 Volt

7. Sebuah kumparan mengalami fluks magnetic yang memenuhi persamaan =5sin2t dalam satuan SI. GGL induksi pada kumparan bernilai nol pada saat t sama dengan… a. Nol b. /4 s c. /2 s d. 45 s e. 60 s

8. Teganga sebesar 110 V diberikan pada sebuah trafo step-up menghasilkan arus 2 A pada sisi sekundernya. Banyaknya lilitan kumparan sekunder 25 kali banyaknya lilitan kumparan primer. Kuat arus primer trafo adalah… a. 0,08 A b. 4,4 A c. 12,5 A d. 50 A e. 55 A

9. Sebuah kumparan dengan induktansi 0,25 H dialiri arus berubah-ubah terhadap waktu sesuai dengan persamaan I = 8-6t2 ampere dengan t dalam sekon. GGL induksi diri 12 V timbul saat t sama dengan… a. 1 s b. 2 s c. 3 s d. 4 s e. 5 s

Fisika Kelas XII

77



Indikator 7

Menentukan besaran-besaran fisis pada rangkaian arus bolak-balik yang mengandung resistor, induktor, dan kapasitor.

1. Reaktansi induktif sebuah induktor akan mengecil, bila ....

a. frekuensi arusnya diperbesar, induktansi induktor diperbesar b. frekuensi arusnya diperbesar, induktansi induktor diperkecil c. frekuensi arusnya diperbesar, arus listriknya diperkecil d. frekuensi arusnya diperkecil, induktansi induktornya diperbesar e. frekuensi arusnya diperkecil, induktansi induktornya diperkecil

2. Bila saklar S ditutup, beda potensial antara titik B dan D adalah ….


Pada rangkaian RLC seri 1. Arus sama (IR = IL = IC = I) 2. Beda potensial berbeda

sin

sin( )2

sin( )2

maks

maks

maks

R R

L L L

C C C

V V t IR

V V t IX

V V t IX

V IZ

3. Tegangan total rangkaian 2 2( )R L CV V V V

4. Impedansi 2 2( )L CZ R X X

5. Reaktansi induktif

LX L

6. Reaktansi kapasitif

1CX

C

7. Pergeseran fase

tan L C L C

R

V V X X

V R

8. Faktor daya

cos RV R

V Z

9. Frekuensi resonansi (XL=XC)

1 1

2Rf

LC

Keterangan: VR = tegangan sesaat di resistor (V) VL = tegangan sesaat di induktor (V) VC = tegangan sesaat di kapasitor (V) Z = impedansi rangkaian (ohm) XL = reaktansi induktif (ohm) XC = reaktansi kapasitif (ohm) fR = frekuensi resonansi (Hz) = kecepatan sudut (rad/s)

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

78



3. Sebuah rangkaian RL seri dihubungkan dengan sumber tegangan AC 100 V seperti pada gambar di samping. Angka yang ditunjukkan voltmeter (V) dan amperemeter (A) berturut-turut 80 V dan 2 A. Reaktansi induktif rangkaian sebesar ….

a. 10 ohm b. 30 ohm c. 50 ohm d. 40 ohm e. 60 ohm

4. Akibat pengaruh arus bolak-balik pada rangkaian RLC seri, maka diperoleh data seperti tertera pada gambar di samping. Berdasarkan data tersebut, maka reaktansi kapasitifnya adalah ….

a. 60 b. 80 c. 120 d. 160 e. 240

5. Hambatan R = 6 , inductor 0,1 H dan kapasitor 1/2400 F dirangkai seri dan dihubungkan dengan tegangan bolak-balik. Impedansi rangkaian adalah ….

a. 14

b. 10 c. 14

d. 100 e. 1124

6. Suatu rangkaian seri R, L dan C dihubungkan dengan tegangan bolak-balik. Apabila

induktansi 2

1

25H dan kapasitas kapasitor 25 µF, maka resonansi rangkaian terjadi

pada frekuensi …. a. 0,5 kHz b. 1,0 kHz c. 2,0 kHz d. 2,5 kHz

Fisika Kelas XII

79



e. 7,5 kHz 7. Jika R = 300 , L = 0,9 H dan C = 2 µF dihubungkan seri dengan tegangan efektif 250

volt. Jika kecepatan sudut = 1000 rad/s, maka kuat arus efektif yang mengalir dalam rangkaian adalah …. a. 0,5 A b. 1,0 A c. 1,5 A d. 2,0 A e. 2,5 A

8. Perhatikan diagram rangkaian RLC berikut ini. Kuat arus maksimum dari rangkaian adalah….

a. 1,3 A b. 1,5 A c. 2,0 A d. 2,4 A

e. 2 2 A 9. Dalam rangkaian seri hambatan (R = 60 ohm) dan induktor dalam tegangan arus

bolak-balik, kuat arus yang lewat 2 ampere. Apabila dalam diagram vektor di bawah ini (tan a = ¾ ), maka tegangan inductor adalah…


10. Pernyataan-pernyataan berikut berkaitan dengan saat terjadinya keadaan resonansi pada rangkaian R-L-C seri: 1) Reaktansi induktif > reaktansi kapasitif 2) Reaktansi induktif = reaktansi kapasitif 3) Impedansi sama dengan nol 4) Impedansi sama dengan hambatan R Yang benar adalah pernyataan … a. (1) dan (3) b. (2) dan (3) c. (1) dan (4) d. (2) dan (4) e. (1) dan (2)

Fisika Kelas XII

80



SKL 6. Memahami konsep dan prinsip kuantum, relativitas, fisika inti dan

radioaktivitas dalam kehidupan sehari-hari.

Indikator 1 Menjelaskan berbagai teori atom.

a. Demokritus Partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi dinamakan atom.

b. John Dalton Atom merupakan partikel terkecil yang tidak

dapat dibagi lagi dan bersifat masif. Atom-atom dari unsur sejenis mempunyai

sifat yang sama. Atom suatu unsur tidak dapat berubah

menjadi unsur lain. Dua atom atau lebih dari unsur yang

berlainan dapat membentuk suatu molekul. Kelemahan : Tidak menyinggung tentang kelistrikan.

c. J.J. Thompson Model atom seperti roti kismis, berbentuk

bola pejal dengan muatan positif dan muatan negatif tersebar merata diseluruh bagian atom.

Atom adalah masif, karena partikel-partikel pembentuk atom tersebar merata.

Jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif, sehingga atom bersifat netral.

Massa elektron jauh lebih kecil dari massa atom.

d. Rutherford Inti atom bermuatan positif, mengandung

hampir seluruh massa atom. Elektron bermuatan negatif selalu

mengelilingi inti seperti tata surya. Sebagian besar atom merupakan ruang

kosong. Jumlah muatan inti = jumlah muatan elektron yang mengelilinginya.

Gaya sentripetal elektron selama mengelilingi inti dibentuk oleh gaya tarik elektrostatis (gaya Coulomb).

Kelemahan: Elektron yang mengelilingi inti akan terus

memancarkan energy berupa gelombang elektromagnet sehingga lintasannya berbentuk spiral dan suatu saat akan jatuh ke dalam inti.

Tidak dapat menjelaskan kestabilan atom Tidak dapat menjelaskan spektrum garis

atom hidrogen.

e. Bohr Pada dasarnya teori atom Bohr sama dengan teori atom Rutherford dengan ditambah teori kuantum untuk menyempurnakan kelemahannya. Teori atom Bohr didasarkan pada dua postulat, yaitu: Elektron-elektron yang mengelilingi inti

mempunyai litasan tertentu yang disebut lintasan stasioner dan tidak memancarkan energi. Dalam gerakannya elektron mempunyai momentum anguler sebesar:

2

hmvr n

Keterangan: m = massa elektron (kg) v = kecepatan linear (m/s) r = jari-jari (m) n = bilangan kuantum h = tetapan Planck 6,6x10-34 J/s

Dalam tiap lintasannya elektron mempunyai tingkat energi tertentu (makin dekat dengan inti tingkat energinya makin kecil dan tingkat energi paling kecil 1). Bila elektron pindah dari kulit luar ke dalam maka akan memancarkan energi berupa foton.Sebaliknya bila pindah dari kulit dalam ke luar akan menyerap energi.

B A

cE E hf h

Keterangan: EA = tingkat energi pada kulit A EB = tingkat energi pada kulit B f = frekuensi foton (Hz) c = kecepatan cahaya (3x108 m/s) = panjang gelombang foton (m)

Kelemahan teori atom Bohr: Lintasan elektron tidak sesederhana

seperti yang dinyatakan Bohr Teori atom Bohr belum dapat menjelaskan

halhal berikut: a. Kejadian dalam ikatan kimia b. Pengaruh medan magnet terhadap

atom c. Spektrum atom berelektron banyak

Fisika Kelas XII

81



1. Salah satu pernyataan dalam teori atom Rutherford adalah ....

a. elektron bermuatan negatif dan tersebar merata di seluruh bagian atom b. elektron bermuatan negatif dan bergerak mengelilingi inti pada lintasan yang tetap c. inti atom bermuatan positif menempati hampir semua bagian atom d. inti atom bermuatan positif dan terkonsentrasi di tengah-tengah atom e. inti atom tidak bermuatan dan mengisi sebagian atom

2. Energi electron pada keadaan dasar di dalam atom hydrogen adalah -13,6 eV. Energi electron pada orbit dengan bilangan kuantum n = 4 adalah …. a. 1,36 eV b. 1,24 eV c. 0,96 eV d. 0,85 eV e. 0,76 eV

3. Apabila electron berada pada lintasan ketiga, energinya sebesar …. a. – 2,57 eV b. – 2,51 eV c. – 1,67 eV d. – 1,51 eV e. – 1,21 eV

4. Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut : 1) Atom terdiri dari electron yang bermuatan negatif dan inti atom yang bermuatan

positif 2) Elektron mengorbit inti atom seperti planet mengorbit matahari 3) Elektron mengorbit inti atom pada orbit yang stationer tanpa memancarkan

energi. Yang membedakan model atom Rutherford dengan model atom Thomson adalah penyataan…. a. (1), (2), dan (3) b. (1) dan (3) saja c. (1) saja d. (2) saja e. (3) saja

5. Jika persamaan energi lintasan electron tunggal dari sebuah atom hydrogen adalah

2

13,6nE eV

n , maka sebuah electron yang tereksitasi dari lintasan n = 1 ke n = 4

mengalami perubahan energi elektron sebesar …. a. 12,75 eV b. 10,20 eV c. 7,20 eV d. 6,85 eV e. 3,40 eV

6. Menurut model atom Bohr elektron dapat tereksitasi dari orbital n = 2 ke n = 3 pada atom hidrogen. Jika energi stasioner elektron pada tingkat n = 1 memenuhi formulasi

matematik 2

13,6nE eV

n , nilai perubahan energi untuk keadaan di atas adalah ….

a. 0,54 eV b. 0,85 eV c. 1,51 eV d. 1,88 eV

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

82



e. 3,40 eV 7. Dalam model atom Bohr, ketika elektron atom hidrogen berpindah dari orbit dengan

bilangan kuantum n = 1 ke n = 3, dan 2

13,6nE eV

n , maka elektron tersebut akan …

a. menyerap energi sebesar 1,50 eV b. memancarkan energi sebesar 1,50 eV c. menyerap energi sebesar 2,35 eV d. memancarkan energi sebesar 12,09 eV e. menyerap energi sebesar 12,09 eV

8. Energi electron pada keadaan dasar di dalam atom hidrogen -13,6 eV. Energi electron pada orbit dengan bilangan kuantum n = 4 adalah …. a. 1,36 eV b. 1,24 eV c. 0,96 eV d. 0,85 eV e. 0,76 eV

9. Pernyataan berikut ini berhubungan dengan atom Thomson kecuali … a. atom bukan partikel terkecil dari suatu unsur b. muatan positif tersebar merata dalam isi atom c. elektron pada atom tersebar diantara muatan positif d. elektron adalah bagian dari atom yang bermuatan negatif e. elektron mempunyai massa yang sama dengan massa muatan positif

10. Salah satu ketentuan Bohr dalam model atomnya adalah … a. elektron pada lintasan stasionernya memancarkan energi b. elektron 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

Fisika Kelas XII

83



Indikator 2

Menjelaskan besaran-besaran fisis terkait dengan peristiwa efek foto listrik/efek Compton.

1. Pernyataan-pernyataan berikut ini berkaitan dengan efek foto listrik:

1) efek foto listrik terjadi bila energi foton yang datang pada permukaan logam lebih besar dari fungsi kerjanya

2) kecepatan lepasnya elektron dari permukaan logam bergantung pada intensitas cahaya yang diterimanya

3) banyaknya elektron yang lepas dari permukaan logam bergantung frekuensi cahaya yang menyinarinya

Pernyataan yang benar adalah .... a. (1), (2), dan (3) b. (2) dan (3) c. (1) saja d. (2) saja e. (3) saja

2. Pernyataan berikut ini yang tidak menggambarkan teori kuantum Planck adalah …. a. Semua foton merupakan gelombang elektromagnetik b. Efek Compton menerapkan teori kuantum Planck c. Kecepatan foton sama dengan kecepatan cahaya d. Cahaya terdiri atas kuantum-kuantum

e. Energi dalam satu foton adalah c

E h

(h = tetapan Planck, c = kecepatan

cahaya)

Efek Fotolistrik/Efek Compton Gejala lepasnya elektron dari permukaan logam karena disinari oleh gelombang elektromagnetik tertentu. Efek ini membuktikan cahaya bersifat seperti partikel.

0 0

0

total kinetik diam

diam

cE hf h

E E E

cE W hf h

Syarat terjadi efek fotolistrik

1. > 0

2. f < f0

3. Ef > W0

Energi Kinetik Maksimum Elektron

2

0

2

0

1; ;

2

1 1 1

2

k

E hf E mv E qV

E hf W eV

mv hc eV

Keterangan: E = energi foton h = tetapan Planck 6,626x10-34 J.s f = frekuensi foton (Hz) f0 = frekuensi ambang bahan (Hz) c = kecepatan cahaya (3x108 m/s) = panjang gelombang foton (m) 0 = panjang gelombang ambang (m) W0 = energi ambang bahan E = muatan elektron (1,6x10-19 C) V = beda potensial listrik (V)

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

84



3. Sebuah elektron dipercepat hingga kecepatannya 2

3x108 m/s. Jika massa elektron

9,0x10-31 kg dan muatan elektron 1,6x10-19 C (h = 6,6x10-34 J.s), maka panjang gelombang de Broglie elektron adalah …. a. 1,10 x 10-11 m b. 1,25 x 10-11 m c. 1,50 x 10-11 m d. 1,60 x 10-11 m e. 1,80 x 10-11 m

4. Sebuah elektron bergerak dengan laju 0,6 c. Jika massa diam elektron 9,1 × 10–31 kg dan laju cahaya c = 3×108 m/s, maka energi kinetik elektron itu adalah … a. 2,05 × 10–14 joule b. 2,05 × 10–15 joule c. 2,05 × 10–16 joule d. 2,05 × 10–20 joule e. 2,05 × 10–23 joule

5. Jika konstanta Planck 6,63×10-34 J.s dan massa elektron = 9,1×10–31 kg, maka supaya eletron bersifat gelombang dengan panjang gelombang 6630 Å, elektron tersebut harus bergerak dengan kecepatan … a. 3,3 × 106 m/s b. 5,7 × 105 m/s c. 3,31 × 103 m/s d. 6.63 × 103 m/s e. 1,1 × 103 m/s

6. Gambar di bawah adalah grafik hubungan Ek (energi kinetik maksimum) foto elektron terhadap frekuensi sinar yang digunakan pada efek foto listrik. Nilai P pada grafik tersebut adalah …

a. 2,64x10-23 joule b. 3,3x10-23 joule c. 6,6x10-20 joule d. 2,64x10-19 joule e. 3,3x10-19 joule

7. Frekuensi ambang suatu logam sebesar 8×1014 Hz, dan logam tersebut disinari dengan cahaya yang mempunyai frekuensi 1015 Hz. Jika tetapan Planck = 6,6×10–34 J.s, maka energi kinetik foto elektron yang terlepas dari permukaan logam tersebut adalah … a. 1,32 × 10–15 joule b. 1,32 × 10–16 joule c. 1,32 × 10–17 joule d. 1,32 × 10–18 joule e. 1,32 × 10–19 joule

Fisika Kelas XII

85



8. Jika h = 6,6 × 10-34 J.s, c = 3x108 m/s , R = 1,1x107 /m dan 1 ev = 1,6 × 10–19 joule, maka energi foton cahaya tampak yang dipancarkan oleh atom hidrogen karena loncatan elektron dari lintasan ke 4 besarnya adalah … a. 1,36 × 10–19 joule b. 2,55 × 10–19 joule c. 4,08 × 10–19 joule d. 25,5 × 10–19 joule e. 40,8 × 10–19 joule

9. Sebuah keping logam yang mempunyai energi ambang 2 ev disinari dengan cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 6000 Å hingga electron meninggalkan permukaan logam. Jika h = 6,6 × 10-34 J.s dan kecepatan cahaya 3x108 m/detik, maka energikinetik elektron yang lepas … a. 0,1 × 10–19 joule b. 0,16 × 10–19 joule c. 1,6 × 10–19 joule d. 3,2 × 10–19 joule e. 19,8 × 10–19 joule

10. Perhatikan bebetapa faktor-faktor berikut: 1) frekuensi cahaya 2) fungsi kerja 3) intensitas cahaya Faktor yang mempengaruhi energi kinetik foto electron adalah … a. (1) saja b. (2) saja c. (3) saja d. (1) dan (2) e. (2) dan (3)

Fisika Kelas XII

86



Indikator 3

Menentukan besaran-besaran fisis terkait dengan teori relativitas.

1. Sebuah roket waktu diam di bumi mempunyai panjang 100 m. Roket tersebut bergerak dengan kecepatan 0,8 c (c kecepatan cahaya dalam vakum). Menurut orang di bumi panjang roket tersebut selama bergerak adalah .... a. 50 m b. 60 m c. 70 m d. 80 m e. 100 m

2. Seorang pengamat di stasiun ruang angkasa mengamati adanya dua pesawat antariksa A dan B yang datang menuju stasiun tersebut dari arah yang berlawanan dengan kelajuan vA dan vB = ¾ c (c adalah cepat rambat cahaya). Kelajuan pesawat A menurut pilot pesawat B adalah ….

a. 9

16c

Postulat Einstein 1. Hukum-hukum alam (fisika) berlaku

sama untuk dua pengamat yang bergerak dengan kecepatan konstan satu terhadap yang lain.

2. Kecepatan cahaya adalah mutlak tidak bergantung gerak pengamat atau gerak sumber cahaya.

Kecepatan relatif

2

.1

AC CBAB

AC CB

v v

v v

c

Keterangan: vAB = kecepatan relatif A terhadap B (m/s) vAC = kecepatan relatif A terhadap C (m/s) vBC = kecepatan relatif C terhadap B (m/s)

Besaran Fisika yang berubah akibat Postulat Einstein

Catatan :

2

2

11

1v

c

Kesetaraan Massa-Energi 2

2

0

total

diam

kinetik total diam

E mc

E m c

E E E

Keterangan: m = massa relativistik (kg) mo = massa diam (kg) ∆to = selang waktu menurut

pengamat diam (s) ∆t = selang waktu menurut

pengamat bergerak (s) Lo = panjang benda menurut pengamat diam (m) L = panjang benda menurut pengamat bergerak (s) Ek = energi kinetik benda (J) Eo = energi diam (J) po = momentum awal (kg m/s) p = momentum relativistik (kg m/s) c = kecepatan cahaya (3x108 m/s)

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

87



b. 8

9c

c. 24

25c

d. 4

3c

e. 3

2c

3. Seorang pengamat di stasiun ruang angkasa mengamati adanya dua pesawat antariksa A dan B yang dating menuju stasiun tersebut dari arah yang berlawanan dengan kelajuan vA = 4/5 c dan vB = 5/6 c (c adalah cepat rambat cahaya). Kelajuan pesawat B menurut pilot pesawat A adalah ….

a. 11

9c

b. 49

50c

c. 24

25c

d. 9

11c

e. 2

3c

4. Benda bergerak dengan laju 0,6 c dengan arah sesuai de-ngan panjang benda. Bagi pengamat yang diam terlihat panjang benda itu mengalami penyusutan sebesar … a. 6 % b. 20 % c. 36 % d. 64 % e. 80 %

5. Pada pemetaan lahan kompleks persegi panjang = 4,0 km dan lebar 2,5 km, berapa luas lahan bila diukur dari udara dengan kecepatan pesawat pengukur 0,6 c (searah pan-jang lahan) ? a. 8,0 km2 b. 12,5 km2 c. 15 km2 d. 16,6 km2 e. 17,5 km2

6. Jika c adalah laju cahaya di udara, maka agar massa benda menjadi 125 persennya massa diam, benda harus digerakkan pada kelajuan … a. 1,25 c b. 1 c c. 0,8 c d. 0,6 c e. 1,5 c

7. Massa diam suatu benda m0 dan massa bergeraknya m. Apabila benda itu bergerak dengan kecepatan 0,6 c dimana c = laju cahaya dalam ruang hampa, maka hubungan m0 dan m yang benar adalah…

Fisika Kelas XII

88



a. m0 = 1,25 m b. m0 = 0,8 m c. mo = 1,0 m d. mo = 0,5 m e. m0 = 0,6 m

8. Dua benda bergerak dengan kecepatan masing-masing ½ c dan ¼ c, arah berlawanan. Bila c = kecepatan cahaya, maka kecepatan benda pertama terhadap benda kedua sebesar … a. 0,125 c b. 0,250 c c. 0,500 c d. 0,666 c e. 0,75 c

9. Sebuah partikel bergerak dengan laju v = ½ 3c . Jika m0 = massa diam, m = massa

bergerak, Ek = energy, E0 = energy diam, maka berlaku… a. m = ½ m0 ; Ek = ½ E0 b. m = 4/3 m0 ; Ek = E0 c. m = 3/2 m0 ; Ek = E0 d. m = 2 m0 ; Ek = 2E0 e. m = 2 m0 ; Ek = E0

10. massa benda yang bergerak dengan kecepatan 0,6 c akan berubah menjadi n kali massa diamnya, maka n adalah… a. 0.80 b. 1.25

c. 2

d. 3

e. 3

Fisika Kelas XII

89



Indikator 4

Menentukan besaran-besaran fisis pada reaksi inti atom.

1. Jika nitrogen ditembak dengan partikel alfa, maka dihasilkan sebuah inti oksigen dan

sebuah proton seperti terlihat pada reaksi inti berikut : 4 14 17 1

2 7 8 1He N O H

Diketahui massa inti : 4

2 He = 4,00260 sma 17

8O = 16,99913 sma 14

7 N = 14,00307 sma 1

1 H = 1,00783 sma

Jika 1 sma setara dengan energy 931 MeV, maka pada reaksi diatas… a. Dihasilkan energy 1,20099 MeV b. Diperlukan energy 1,20099 MeV c. Dihasilkan energy 1,10000 MeV d. Diperlukan energy 1,10000 MeV e. Diperlukan energy 1,00783 MeV

Struktur Inti Atom Lambang unsur

A

Z X

Keterangan: X = lambang nama unsur Z = nomor atom (jumlah proton) A = nomor massa

(jumlah proton + neutron) Energi Ikat Inti

2E mc (untuk massa dalam kg)

.931E m MeV (untuk massa dalam sma)

Keterangan: E = energi ikat inti (Joule atau MeV) ∆m = defek massa (kg atau sma) c = kecepatan cahaya (3x108 m/s)

Defek massa

int( ( ) )p n im Zm A Z m m

Keterangan : ∆m = defek massa (kg atau sma) Z = jumlah proton A-Z = jumlah neutron mp = massa proton = 1,67252x10-27 kg = 1,0072766 sma mn = massa neutron = 1,67482x10-27 kg = 1,0086654 sma minti = massa inti atom

Reaksi inti 31 2 4

1 2 3 4

AA A A

Z Z Z ZX Y Q

Berlaku: Hukum kekekalan nomor atom

A1+ A2 = A3+ A4 Hukum kekekalan nomor massa

Z1+ Z2 = Z3+ Z4 Hukum kekekalan energi Tidak berlaku : Hukum kekekalan massa Energi Reaksi

2Q mc (massa dalam kg)

.931Q m MeV (massa dalam sma)

Keterangan : Q = energy reaksi (joule atau MeV)

pereaksi hasil reaksim m m

Catatan : a. Jika Q > 0 = membebaskan energy

(reaksi eksoterm) b. Jika Q < 0 = menyerap energy

(reaksi endoterm)

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

90



2. Dalam reaksi inti : 2 1 3

1 2 2

a

bD D He Y Q

Partikel Y adalah… a. Neutron b. Proton c. Electron d. Alpha e. Foton

3. Atom 14

7 N ditembak dengan partikel alpha. Dalam proses ini dihasilkan isotope

oksigen 17

8O , maka partikel yang dibebaskan adalah…

a. Proton b. Electron c. Neutron d. Positron e. Foton

4. Massa inti karbon 12

6C = 12,000 sma, massa proton dan neutron masing-masing 1,0078

sma dan 1,0086 sma. Defek massa dalam pembentukan inti karbon adalah… a. 24,0984 sma b. 12,0984 sma c. 6,0516 sma d. 6,0468 sma e. 0,0984 sma

5. Massa inti karbon 12

6C = 12,000 sma, massa proton dan neutron masing-masing 1,0078

sma dan 1,0086 sma dan 1 sma = 931 meV, maka besarnya energy ikat karbon tersebut adalah… a. 3,67 MeV b. 7,63 MeV c. 9,16 MeV d. 91,6 MeV e. 102,6 MeV

6. Pada reaksi fusi : 2 2 3 1

1 1 2 0H H He N energi

Diketahui massa inti : 2

1 H = 2,0147 sma 3

2 He = 3,0169 sma 1

0 N = 1,0089 sma

Bila 1 sma = 931 MeV, maka besar energy yang dilepaskan pada reaksi fusi tersebut adalah… a. 3,1585 MeV b. 3,3516 MeV c. 3,4447 MeV d. 3,5678 MeV e. 3,6309 MeV

7. Pada nuklida 209

83 Bi memiliki proton dan neutron dalam inti sebanyak…

a. 83 dan 126 b. 83 dan 209

Fisika Kelas XII

91



c. 126 dan 83 d. 126 dan 209 e. 209 dan 83

8. Hubungan antara massa inti dengan massa unsur-unsur penyusun inti atom adalah … a. massa inti = massa proton + massa neutron b. massa inti > massa proton + massa neutron c. massa inti < massa proton + massa neutron d. massa proton < massa inti + massa neutron e. massa proton = massa neutron - massa inti

9. massa inti 4

2 He dan 2

1 H berturut-turut 4,003 sma dan 2,014 sma. Jika 1 sma = 931

MeV, energy minimum yang diperlukan untuk memecah partikel alpha menjadi dua deuteron sebesar… a. 15,21 MeV b. 23,28 MeV c. 27,51 MeV d. 35,67 MeV e. 36,01 MeV

10. Massa inti atom 20

40Ca adalah 40,078 sma. Jika massa proton = 1,0078 sma dan neutron

= 1,0087 sma, defek massa pembentukan 20

40Ca adalah…

a. 0,165 sma b. 0,252 sma c. 0,262 sma d. 0,320 sma e. 0,330 sma

Fisika Kelas XII

92



Indikator 5

Menjelaskan macam-macam zat radioaktif atau pemanfaatannya

1. Radioisotop Carbon-14 bermanfaat untuk … .

a. Pengobatan kanker b. Mendeteksi kebocoran pipa c. Menentukan umur bahan atau fosil d. Uji mutu kerusakan bahan industri e. Mekanisme reaksi fotosintesis

Waktu paruh

12

0

1

2

t

T

N N

Keterangan : N = jumlah inti setelah meluruh No = jumlah inti mula-mula T = waktu T½ = waktu paruh

Manfaat Radioisotop 1. Bidang kedokteran Untuk mengetahui keefektifan kerja

jantung atau ginjal dengan Sodium-24. Menentukan lokasi tumor otak,

mendeteksi tumor kelenjar gondok dengan Iodium-131

Membunuh sel-sel kanker dalam tubuh manusia dengan Kobalt-60.

Mengobati thrombosis (penyempitan pembuluhdarah) dengan Natrium-24.

Mensteril alat bedah, alat suntik dan alat kedokteran lain dengan sinar gamma.

2. Bidang pertanian Mempelajari unsur-unsur tertentu oleh

tumbuhan. Memproduksi tanaman dengan

karakteristik baru. Mengkaji proses fotosintesis dalam

tanaman hijau dengan Karbon-14. Memandulkan serangga-serangga. Mendapatkan bibit unggul dengan radiasi

sinar gamma dari Kobalt-60. 3. Bidang industri Mengetahui bocor atau tidaknya pipa

logam atau mengukur ketebalan baja dengan sinar gamma yang dipancarkan Kobalt-60 atau Iridium-192.

Meneliti kekuatan material dan meneliti gejala difusi dalam logam.

Mengukur ketebalan bahan (lembar kertas) dengan Strontium-90 atau sinar beta.

Mengefisiensikan pekerjaan mengeruk lumpur pelabuhan dan terowongan dengan memasukkan isotop Silikon ke dalam lumpur.

Pemeriksaan tanpa merusak dengan teknik radiografi.

Lampu petromaks menggunakan Thorium agar nyala lampu lebih terang.

4. Bidang hidrologi Mengukur kecepatan aliran atau

debit fluida dalam pipa. Menentukan jumlah kandungan air

dalam tanah. Mendeteksi kebocoran pipa yang

terbenam dalam tanah. Memeriksa endapan lumpur

pelabuhan dan terowongan dan mengukur cara lumpur bergerak dan terbentuk.

Mengukur tinggi permukaan cairan dalam suatu wadah tertutup.

5. Dalam bidang seni dan sejarah Mendeteksi pemalsuan keramik dan

lukisan Menentukan umur fosil dengan

Karbon-14.

LATIHAN SOAL

Fisika Kelas XII

93



2. Massa unsur radioaktif P mula-mula X gram dengan waktu paruh 2 hari. Setelah 8 hari unsur yang tersisa Y gram. Perbandingan antara X : Y = …. a. 16 : 1 b. 8 : 1 c. 4 : 1 d. 1 : 16 e. 1 : 8

3. Pernyataan terkait dengan penerapan radioisotope dalam bidang hidrologi : 1) mengukur tinggi permukaan cairan dalam wadah tertutup 2) mengukur endapan lumpur di pelabuhan 3) menentukan letak kebocoran suatu bendungan 4) menentukan penyempitan pada pembuluh darah Pernyataan yang benar adalah …. a. 1, 2, 3 dan 4 b. 1, 3 dan 4 c. 2 dan 3 d. 2, 3 dan 4 e. 1 dan 4

4. Berikut ini beberapa zat radioaktif yang bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari. 1) H-2 (deuterium) 2) C-14 (Carbon) 3) I-131(Iodium) 4) Co-60 (cobalt) Radioaktif yang bermanfaat dalam bidang kedokteran adalah …. a. 1 dan 2 b. 2 dan 4 c. 3 dan 4 d. 1 dan 3 e. 2 dan 3

5. Pemanfaatan radio isotop antara lain sebagai berikut : 1) mengukur kandungan air tanah 2) memeriksa material tanpa merusak 3) mengukur endapan lumpur di pelabuhan 4) mengukur tebal lapisan logam Yang merupakan pemanfaatan di bidang industri adalah …. a. (1), (2), (3), dan (4) b. (2), (3) dan (4) c. (2) dan (4) saja d. (1), (2), dan (3) e. (1) dan (3) saja

6. Pemanfaatan radio isotop di bidang industri adalah …. a. mengukur kandungan air tanah dan sirkulasi darah b. mendeteksi kebocoran pipa dan mengukur ketebalan plat/kertas c. mengukur umur fosil dan mengukur ketebalan plat/kertas d. mengukur endapan lumpur dan kekuatan material e. mengukur kecepatan debit air dan endapan lumpur

7. Satu sampel radium sebanyak 2 mg mempunyai 5,36 x 1018 atom. Jika waktu paruh radium 1.620 tahun, atom yang meluruh setelah 3.240 tahun sebanyak …. a. 1,95 x 1015 atom b. 2,58 x 1016 atom

Fisika Kelas XII

94



c. 2,69 x 1017 atom d. 3,87 x 1018 atom e. 4,02 x 1018 atom

8. Inti atom radioaktif dapat melepas beberapa partikel radioaktif diantaranya partikel

alpha 4

2 He , beta 0

1 dan sinar gamma 0

0 . Apabila inti atom 226

88 Ra memancarkan sinar

alpha dan sinar gamma, maka inti atom menjadi…

a. 224

86 Po

b. 222

88 Rn

c. 224

87 Fr

d. 226

89 Ac

e. 222

86 Rn

9. Perhatikan diagram di bawah ini

Dari diagram dapat disimpulkan bahwa waktu paruh zat radioaktif itu adalah … a. 2 tahun b. 4 tahun c. 6 tahun d. 8 tahun e. 10 tahun

10. Suatu isotope 210

82 Pb yang memiliki waktu paruh 22 tahun dibeli 44 tahun yang lalu.

Isotope ini akan menjadi 210

83 Bi . Sisa 210

82 Pb pada saat ini adalah…

a. 85% b. 65% c. 50% d. 25% e. 15%

Fisika Kelas XII

95



1. Panjang suatu benda yang diukur dengan jangka sorong diperlihatkan gambar di bawah ini.

Berdasarkan gambar di atas panjang benda adalah .... a. 47,40 mm b. 47,60 mm c. 47,70 mm d. 70,40 mm e. 70,60 mm

2. Gambar di bawah ini adalah lintasan dari gerak sebuah Serangga. Yang posisi awalnya di O.

Jika satu satuan skala 1 m, maka perpindahan Serangga tersebut adalah .... a. 3 m b. 4 m c. 5 m d. 7 m e. 13 m

3. Grafik berikut ini adalah grafik kecepatan (v) terhadap waktu (t) dari sebuah benda yang bergerak lurus selama 10 detik dari grafik tersebut. Jarak yang ditempuh benda selama bergerak lurus berubah beraturan adalah .... a. 15 m b. 17 m c. 27 m d. 32 m e. 34 m

4. Sebuah roda sepeda berputar dengan frekuensi 8 putaran perdetik. Jika Jari-jari roda

sepeda tersebut 40 cm, maka besarnya kecepatan linier tepi roda adalah .... a. 2,56π ms-1 b. 6,4π ms-1 c. 12,8π ms-1 d. 40, π ms-1 e. 64π ms-1

4 cm 5 cm

0 5 10

TRY OUT UN 2013

O

10 3 0 4

9

t (s)

v (ms-1)

5

Fisika Kelas XII

96



5. Gaya F besarnya 20 N bekerja pada sebuah balok yang massanya 4 kg dengan membentuk sudut 300 terhadap arah mendatar seperti gambar di bawah ini. Besar gaya normal pada balok tersebut .... (g= 10 ms-2)

a. 10 N

b. 10 N c. 30 N d. 40 N e. 50 N

6. Dua buah balok dengan massa ml = 3 kg dan m2= 1 kg dihubungkan melalui katrol licin tanpa gesekan seperti pada gambar di bawah.

Jika percepatan gravitasi 10 ms-2, maka percepatan benda m1 adalah ….

a. 2,5 ms-2 b. 3,3 ms-2 c. 5 ms-2 d. 6,6 ms-2 e. 8 ms-2

7. Seutas tali ringan ( massa di abaikan) dililitkan pada sebuah katrol berbentuk cakram pejal berjari-jari R. Balok bermassa m digantungkan pada ujung bebas tali seperti gambar di bawah ini. Momen inertia pada katrol adalah I. Percepatan sudut katrol adalah ....

a.

b.

c.

d.

e. 8. Perhatikan bangun bidang homogen ABCDEFG seperti pada gambar!

300

F= 20 N

m1

m2

X

Y

1

6

5

4 10

Fisika Kelas XII

97



Letak titik berat benda bidang tersebut diukur sumbu Y adalah .... a. 3,0 cm b. 3,8 cm c. 4,0 cm d. 4,6 cm e. 6,0 cm

9. Sebuah benda bermassa 2 kg mula-mula diam karena pengaruh gaya luar setelah menempuh jarak 5 m kecepatannya menjadi 6 ms-1. Usaha yang dilakukan oleh gaya luar adalah …. a. 30 joule b. 36 joule c. 60 joule d. 72 joule e. 90 joule

10. Tabel berikut adalah data hasil percobaan elastisitas seutas karet yang dilakukan oleh seorang siswa SMA.

Jika percepatan gravitasi bumi di tempat percobaan 10 ms-2 maka konstanta elastisitas karet adalah….

a. 500 Nm-1 b. 400 Nm-1 c. 100 Nm-1 d. 50 Nm-1 e. 40 Nm-1

11. Sebuah pegas yang digantungkan pada statif panjangnya 40 cm. Ketika ujung bawah pegas diberi beban 0,5 kg panjang pegas menjadi 42 cm. Jika pegas ditarik dengan gaya 7,5 N, maka energy potensial pegas adalah …. a. 5.10-2 joule b. 7,5.10-2 joule c. 11,25.10-2 joule d. 25.10-2 joule e. 33,75.10-2 joule

12. Sebuah buah durian yang telah masak jatuh dari pohon yang tingginya 12 m. Kecepatan durian pada saat tingginya 10,2 m adalah …. a. 7,5 ms-1 b. 7 Nm-1 c. 6 Nm-1 d. 4 Nm-1 e. 3 Nm-1

13. Sebuah bola karet massanya 250 gram dilempar secara horizontal menuju tembok dengan kelajuan 2 ms-1. Jika bola dipantulkan dengan laju yang sama, maka besarnya impuls yang diterima bola adalah .... a. 1,25 N.s b. 1 N.s c. 0,75 N.s d. 0,4 N.s e. 1 N.s

No Massa Beban (kg) Panjang Pegas (Cm)

1 0 20

2 0,4 21

3 0,8 22

4 1,2 23

5 1,6 24

Fisika Kelas XII

98



14. Pada sebuah pipa yang memiliki dua bagian yang luas penampang berbeda mengalir fluida masing-masing berjari-jari 4 cm dan 12 cm. Jika kecepatan fluida di pipa berjari-jari 12 cm adalah 0,9 ms-1, maka kecepatan aliran fluida di pipa berdiameter 4 cm adalah …. a. 0,3 ms-1 b. 0,6 ms-1 c. 1,2ms-1 d. 2,7 ms-1 e. 8,1 ms-1

15. Pada saat pesawat terbang melaju kecepatan aliran udara di atas dan di bawah sayap masing masing v1 dan v2 , tekanan udara di atas dan di bawah sayap masing masing P1 dan P2. Pada saat pesawat tersebut tinggal landas maka .... a. v1 > v2 sehingga P1 > P2 b. v1 < v2 sehingga P1 < P2 c. v1 > v2 sehingga P1 <P2 d. v1 < v2 sehingga P1 > P2 e. v1 > v2 sehingga P1 = P2

16. Kopi panas yang massanya 100 gram bersuhu 80 0 C dituangkan kedalam cangkir bermassa 400 gram dan bersuhu 200 C. Kalor jenis air kopi dan cangkir masing-masing adalah 1 kal.gram-1 0C-1 dan 0,125 kal.gram-1 0C-1 suhu campuran adalah .... a. 600 C b. 580 C c. 500 C d. 450 C e. 400 C

17. Laju perpindahan panas secara konduksi tergantung pada : 1) Perbedaan Suhu 2) Koefisien Konduktivitas 3) Luas penampang benda 4) Perbedaan ketinggian posisi penghantar Pernyataan yang benar adalah a. (1),(2),(3) dan (4) b. (1), (2) dan (3) c. (1) dan (3) d. (2) dan(4) e. (3) dan (4)

18. Suatu gas ideal dalam ruang tertutup volume V tekanan dan suhunya adalah P dan T. Gas tersebut dipanaskan secara isokhorik sehingga suhunya menjadi 2T, tekanan gas menjadi …. a. 0,25 P b. 0,5 P c. P d. 2 P e. 4 P

Fisika Kelas XII

99



19. Suatu gas ideal mengalami siklus seperti grafik p – v di bawah ini.

Pernyataan yang benar tentang proses gas berdasarkan grafik di atas adalah …. a. Proses no 4 adalah isotermik b. Proses no 3 adalah isovolum c. Proses no 3 adalah isobaric d. Proses no 2 adalah adiabatic e. Proses no 1 adalah isobaric

20. Sebuah mesin kalor tiap siklusnya terdiri dari tiga proses seperti ditunjukkan pada

grafik P-V berikut ini.

21. Perhatikan gambar gelombang yang merambat pada tali di bawah ini!

Jika gelombang yang tampak pada gambar terjadi dalam waktu 2 s, maka persamaan simpangan gelombangnya adalah ... .

a.

b. m

c.

d.

e.

Usaha gas tiap siklus adalah .... A. 400 Joule B. 500 Joule C. 600 Joule D. 760 Joule E. 820 Joule

3

4

V 1

2

P

P (105 N/m

2)

V (l ) 1 3

1

5

9 m

1m

m

Fisika Kelas XII

100



22. Cepat rambat gelombang sepanjang dawai (senar):

(1) Berbanding lurus dengan akar tegangan dawai (2) Berbading terbalik dengan akar massa jenis dawai (3) Berbanding lurus dengan panjang dawai (4) Berbanding terbalik dengan panjang dawai Pernyataan diatas yang benar adalah ….

a. (1) dan (2)

b. (1) dan (3)

c. (1),(2) dan (3)

d. (1),(2) dan (4)

e. (2),(3) dan (4)

23. Berikut adalah gelombang elektromagnetik beserta sumbernya.

Jenis gelombang Sumber/pembangkitnya

1 Sinar X Elektron yang menumbuk logam target

2 ultraviolet Pijaran lampu merkuri

3 Gelombang radio Cahaya matahari

4 Gelombang mikro Inti atom yang tidak stabil

Pernyataan yang benar berkaitan dengan jenis dan sumber gelombang elektromganetik adalah....

a. 1, 2, 3, dan 4 b. 1, 2, dan 3 c. 1 dan 3 d. 1 dan 2 e. 3 dan 4

24. Perhatikan diagram pembentukan bayangan dari mikroskop di bawah ini.

Jarak fokus lensa objektif = 0,9 cm, jarak fokus lensa okuler = 5 cm dan benda terletak 1 cm di depan lensa objektif. Jika titik dekat mata pengamat adalah 30 cm, maka perbesaran mikroskop adalah.... a. 60 X b. 54 X

Fisika Kelas XII

101



c. 50 X d. 45 X e. 40 X

25. Difraksi dari sebuah kisi yang memiliki 250 goresan/cm menghasilkan terang pertama yang berjarak 2,7 cm dari terang pusat, apabila jarak layar ke kisi sejauh 2 m, maka panjang gelombang cahaya adalah.... a. 700 nm b. 630 nm c. 500 nm d. 560 nm e. 540 nm

26. Perhatikan tabel taraf intesitas beberapa macam bunyi berikut!

NO Macam Bunyi Taraf Intensitas (dB)

1. Ambang Pendengaran 0

2. Bisik-bisik 10-20

3. Bersiul 20

4. Percakapan normal 60

5. Lalu lintas ramai 70-80

6. Kereta api 90

7. Petir 110

8. Ambang perasaan 120

9. Senapan mesin 130

Perkirakan suasana ruang kelas dengan jumlah 40 orang . dan tiap dua orang siswa sedang mengobrol normal. Jika intensitas ambang bunyi = 10-12 Wm-2 dan log 2 =0,3 maka taraf intensitas yang ditimbulkan tergolong dalam macam bunyi pada tabel tersebut adalah …. a. lalu lintas ramai b. kereta api c. petir d. ambang perasaan e. suara senapan mesin

27. Seorang pengendara sepeda motor memacu kendaraannya dengan kelajuan v1 karena dikejar mobil patroli yang bergerak dengan kelajuan v2 sambil membunyikan sirine dengan frekuensi f2. Jika kelajuan bunyi di udara adalah v , maka frekuensi bunyi yang didengar oleh pengendara sepeda motor adalah .... a.

Fisika Kelas XII

102



b.

c.

d.

e.

28. Tiga buah muatan listrik terletak dalam satu bidang garis seperti pada gambar berikut.

Gaya total yang bekerja pada muatan positif adalah.... a. 98,4 N b. 106,5 N c. 133,5 N d. 141.6 N e. 164,6 N

29. Dua buah muatan positif A dan B masing-masing 3 x 10-6 C dan 12 x 10-6 C terpisah dengan jarak 0,9 m. Jika titik C adalah titik yang terletak di antara A dan B sedemikian sehingga medan listrik di C sama dengan nol, maka letak C dari A adalah.... a. 10 cm b. 15 cm c. 20 cm d. 25 cm e. 30 cm

30. Tabel di bawah ini adalah tabel dari 5 kapasitor dengan lambang luas keping A, jarak keping d dan tetapan di-elektrikum udara K0. Di antara 5 kapasitor tersebut yang kapasitasnya terbesar adalah … .

Fisika Kelas XII

103



31. Perhatikan susunan hambatan dirangkai seperti gambar.

Kuat arus yang melalui hambatan 1 Ω adalah … . a. 0,2 A b. 0,4 A c. 0,5 A d. 1,0 A e. 1,4 A

32. Seutas kawat panjang berarus listrik i. Sebuah titik berjarak a dari kawat tersebut mempunyai induksi magnetik B.Besar induksi magnetik disuatu titik yang berjarak 2a dari kawat adalah …. a. 3 B b. 2 B c. B d. ½ B e. ¼ B

33. Sebuah kawat penghantar berbentuk U dalam medan magnet B dan ujung diberi kawat sepanjang L yang dapat bergerak bebas dengan kecepatan tetap seperti pada gambar berikut. Bila kawat pada ujungnya dialiri arus dari p ke q maka arah gaya magnet yang timbul adalah….

a. Keluar bidang gambar b. Masuk bidang gambar c. Searah dengan v d. berlawanan dengan v e. searah dengan arus (p ke q)

34. Di antara faktor-faktor:

(1) Jumlah lilitan (2) Kuat medan magnet (3) Kecepatan putar kumparan (4) Diameter kawat kumparan yang berpengaruh terhadap besarnya GGL induksi sebuah generator adalah….

a. (1), (2), (3), dan (4)

b. (1), (2), dan (3)

c. (1), dan (2)

x x x

x x p x

x x x

x x v

x

x x q x

x x x

v

x x x

x x x

x x x

x x

x x x x x

Fisika Kelas XII

104



d. (1) , (2) dan (4)

e. (2), (3) dan (4)

35. Grafik berikut menunjukkan hubungan antara tegangan (V) dan kuat arus (I) terhadap waktu dalam rangkaian arus bolak-balik.

Grafik yang bersifat induktif adalah... a. 1 dan 2 b. 1 dan 3 c. 1, 2, dan 3 d. 2 dan 4 e. 3 dan 4

36. Perbedaan model atom Bohr dan Rutherford yang utama adalah .... a. Atom terdiri dari elektron dan inti atom b. Atom suatu benda cenderung netral c. elektron bergerak mengelilingi inti atom d. elektron tidak dapat berpindah lintasan e. elektron dan muatan positif tersebar merata di permukaan bola atom

37. Peristiwa berikut yang berkaitan dengan efek foto listrik : 1) Peristiwa efek fotolistrik dapat dijelaskan dengan fisika klasik. 2) Jumlah elektron yang keluar dari lempeng akan bertambah banyak jika intensitas

diperbesar. 3) Jumlah elektron yang keluar dari lempeng akan bertambah banyak jika frekuensi

diperbesar. 4) Pada efek fotolistrik cahaya berperilaku sebagai partikel Pernyataan yang benar adalah.... a. 1, 2, 3, dan 4 b. 1, 2, dan 3 c. 1 dan 3 d. 2 dan 3 e. 3 dan 4

38. Sebuah pesawat antariksa melewati bumi dengan kelajuan 0,6 c. Menurut penumpang pesawat panjang pesawat L, maka menurut orang di bumi panjang pesawat adalah … a. 2 L b. L c. 0,8 L d. 0,6 L e. 0,4 L

Fisika Kelas XII

105



39. Jika massa proton dan neutron masing-masing adalah1,0078 sma dan 1.0087 sma, massa inti atom 2 He4 adalah 4,0026 sma ,serta 1 sma setara dengan 931 MeV, maka energi ikat inti helium sebesar.... a. 28,30 MeV b. 20,16 MeV c. 14,03 MeV d. 12,40 MeV e. 1,30 MeV

40. Radioisotop dengan pancaran sinar radioaktifnya dapat digunakan antara lain untuk: 1) Membunuh bakteri 2) Membunuh sel kanker 3) Mengubah sifat fisika, kimia dan biologi 4) mengatur ketebalan kertas atau plat Dari keempat kegunaan itu masing-masing dapat dimasukkan ke dalam kelompok bidang industri, kedokteran, dan pertanian sebagai berikut... .

Industri Kedokteran Pertanian

a. 1,2 2,3 3,4

b. 1,2,3 1,2,3 1,2,3,4

c. 1,2,3,4 1,2,3,4 2,4

d. 1,3,4 1,2 3

e. 1,2,3,4 1,2,3,4 1,2,3,4

Modul un fisika SMA skl 2013 ocean

Education

Transcript of Modul un fisika SMA skl 2013 ocean