Kumpulan Tugas Fisika STMIK KHARISMA semester 1

A. DINAMIKA

3) Seorang mahasiswa disuruh untuk memindahkan meja dengan cara menarik meja tersebut, tetapi dia menolak dengan memberikan alasan sebagai berikut:” tarikan saya pada meja sama besar tapi berlawanan arah dengan tarikan meja pada saya, maka bagaimana mungkin saya dapat menggeser meja tersebut?” Bagaimana sanggahan anda terhadap pernyataan mahasiswa tersebut? 8. Sebuah kotak meluncur menuruni permukaan miring yang kasar. (a) Gambarlah sebuah diagram yang menunjukkan gaya-gaya yang bekerja pada kotak tersebut. (b) Untuk tiap gaya dalam diagram tersebut, tunjukkan gaya reaksinya.

11) Sebuah benda mengalami percepatan 4 m/s2 ketika dikenai gaya total F0. (a) Tentukan percepatannya jika gaya totalnya adalah 3 F0. (b) Benda kedua mengalami percepatan 8 m/s2 dibawah pengaruh gaya F0. Tentukan perbandingan massa kedua benda ini. (c) Jika kedua benda diikat menjadi satu kemudian dikenai gaya F0, tentukan percepatan gerak mereka.

13) Sebuah balok 5 kg ditekan ke dinding dengan gaya horizontal sehingga dia diam. (a) Jika gaya horizontal itu besarnya 100 N tentukan besar gaya gesek yang dikerjakan oleh dinding pada balok? (b) Jika koefisien gesekan statik antara balok dan dinding adalah 0,6 hitunglah besar gaya horizontal minimum yang diperlukan untuk menahan balok agar tidak jatuh

15) Dua buah benda bermassa 6 kg dan 2 kg berada di atas permukaan yang licin seperti gambar di samping ini. Benda bermassa 6 kg didorong dengan gaya F sebesar 16 N.
(a) Tentukan percepatan sistem. (b) Tentukan gaya-gaya yang bekerja pada masing-masing benda.

Jawab :

3) Gaya tarikan mahasiswa akan lebih lebas dari tarikan meja kepada mahasiswa karena mahasiswa memiliki massa yang lebih besar daripada meja dan kecepatan mahasiswa pun lebih besar dari pada kecepatan meja yang cenderung diam. Dan karna adanya gaya gesek dan berat

8) b) fs = μs N N = gaya normal, μs = koefisien gesek statis μk = koefisien gesek kinetis

W = mg

11) dik a = 4 m/s2 a). 4 m/s2 x 3Fo = 4x3 = 12 m/s2 b). jika benda a mmpunyai percepatan 4m/s2 dan b 8m/s2 dngn d kenakan Fo maka massa benda a setengah dari massa benda b 1 : 1/2 c.) jika kedunya d satukan maka benda akan mmpunyai massa 1,1/2 jadi 4+8 = 12m/s2

13) dik : M = 5kg F = 100 N

a) Σ Fx = 0 N − F2 = 0 N − 100= 0 N = 100 Newton b) Σ Fy = ma F1 − W − f = ma F1 − mg − μk N = ma F1 − (5)(10) − (0,6)(100) = 10 F1 = 10 + 50+ 60 = 120 Newton

15) dik ; M = 6 kg dan 2 kg F = 16 N a) Σ f = m a 16 = ( 6 + 2 ) a a = 16 / 6 m/s2 b) gaya gesek gaya normal gaya berat

B . ENERGI DAN MOMENTUM

6) Sebuah bola dilemparkan vertikal ke atas, kemudian ditangkap kembali. Bahaslah dengan menggunakan teorema kerja energi kecepatan bola pada saat sampai ke titik semula dengan asumsi (a) gesekan udara diabaikan dan (b) gesekan udara tidak diabaikan.

11) Sebuah bola dilepaskan dari suatu ketinggian sehingga pada saat mencapai lantai dia dipantulkan oleh lantai. Apakah dalam peristiwa tumbukan bola dengan lantai dipenuhi hukum kekekalan momentum?

15) Sebuah gaya horizontal 50 N dikerjakan pada kotak 4 kg yang semula diam di meja horizontal yang koefisien gesekan kinetiknya adalah 0.25 dan koefisien gesekan statiknya 0.4.

Tentukan (a) kerja yang dilakukan oleh gaya tersebut, (b) kerja yang dilakukan oleh gaya gesekan dan (c) energi kinetik kotak tersebut, setelah kotak bergerak sejauh 5 m.

21) Sebuah sepeda motor bermassa 300 kg mempunyai kelajuan 25 m/s di awal jalan yang mendaki. Sepeda motor tersebut mengalami perlambatan sehingga pada akhir jalan mendaki kelajuannya tinggal 10 m/s. Jika beda ketinggian antara awal dan akhir jalan adalah 100 m, hitung usaha oleh mesin sepeda motor itu!

26) Sebuah bola bermassa 0,4 kg menumbuk bola lain bermassa 0,6 kg yang sedang diam. Kecepatan bola pertama sebelum tumbukan adalah 2 m/s. Tentukan kecepatan masing-masing bola setelah tumbukan jika tumbukan tersebut merupakan (a) tumbukan elastik (b) tidak elastik (c) elastik sebagian dengan e = 0,5

Jawab!!!!!!

6) a) Ema =Emb EPa + Eka = EPb + Ekb Mgha + ½ mv2a = mghb + ½ mv2b b) hukum kekekalan energi berlaku hanya jika tidak ada energi yang hilang, misalnya adany gesekan udara atau gesekan antara dua bidang yang bersentuhan kita ketahui bahwa kecepatan bola yg di lempar keatas makin lama makin berkurang dan kedudukanya semakin tinggi sedangkan energi potensialnya semakin besar dan energi kinetiknya minimum yaitu o

11) tidak Karena hukum kekekalan momentum adalah P0 = Pa Mv = mv + m∆v + u∆m ∆v = -u ∆m/m Dari soal ini tidak ada rumusan yg mengarah ke kekekalan momentum

15) dik : F= 50 N M= 4 kg ȵs = 0.4 ȵk = 0.25 dit : a. Kerja b. Gaya gesekan c. Ek jawab a). Fk = N. ȵk = 0,25 (m.g) = 0,25 ( 4.10 ) = 10 N b). Fs = N . ȵs =0,4 ( m.g ) = 0,4 (4. 10) = 40 . 0.4 = 16 N

c). Ek = ½.mv² = ½.4.(vt²-v0²) = 1/2.4(5) = 10

21) dik : m = 300 kg V0 =25 m/s2 V1=10 m/s2 S = 100 m Dit: W....? Jawab W= F.S = (m.a).s = 300.(25-10).100 = 300.(15).100 =45 x 104 N

26) dik : M1 = 0,4 M2 = 0,6 V1 = 2 m/s2 V2 = 0 Dit : a) tumbukan elastik b) tidak elastik c) elastik sebagian dengan e= 0,5

jawab a)= m1v21 + m2v22 = 0,4 2 + 0,6 0 = 0,4 + 0 = 0,4 m/s2

b) M1V1 + M2V2 = (M1+M2) V ( 0,4) .( 2 )+( 0,6).(0) = (0,4 + 0,6) V’ 0,8 +0 = 1V V = 0,8 m/s2

c) Hukum Kekekalan Momentum: mA . vA + mB . vB = mA . vA’ + mB . VB’ 0,4 .2 + 0,6 . 0 = 0,4 . vA’ + 0,6 . vB’ 0,8 + 0 = 0,4 . vA’ + 0,6. vB’ 0,8 = vA’ + 0,6 vB’ 0,8 = vA’ + 0,6 vB’ (1) Koefisien kelentingan: e = - (vB^'- vA^')/(-vB-vA) 0,5 = - (vB^'- vA^')/(0-2) = (vB^'- vA^')/(60 ) 30 = vB^'- vA^' .... (-2) Eliminasi salah satu variabel v’ : 0,8 = vA’ + 1,5 vB’ -30 = vB^'- vA^' ------------------------------- + 2= 2,5 vB’ vB’ = 2/2,5 = 0,8 m/s (arah ke kanan) dan, vA’ = vB’ - 30 = 0,8 – 30 = -29,2 m/s (arah ke kiri ci )

C. KINEMATIKA

2) Anda berlari mengitari lapangan segi empat dengan panjang 100 m dan lebar 50 meter hingga sampai ke tempat semula. Berapa panjang lintasan yang anda tempuh? Berapa perpindahan yang Anda lakukan? Jika Anda menempuh satu keliling lapangan tersebut dalam waktu 20 menit, berapa kelajuan dan kecepatan rata-rata Anda? Apakah sama?

Jawaban: Diketahui: Panjang (p) = 100 m Lebar (l) = 50 m Waktu tempuh (t) = 20m / 1200dtk Ditanyakan: Panjang Lintasan Perpindahan Kelajuan Kecepatan rata-rata Jawab: Panjang Lintasan = Keliling persegi K = 2(p + l) = 2(100 + 50) = 300m Perpindahan adalah 0 saat pelari kembali ke titik semula karena tidak ada perpindahan yang terjadi pada pelari meskipun setelah mengelilingi lapangan. Kelajuan (V) Panjang Lintasan (D)=300m V = D/t =300/1200 =0,25m/s Kecepatan rata-rata adalah setara dengan kelajuan bila sipelari berlari dengan kecepatan yang konstan.

8) Manakah diantara dua kelereng pada gambar di bawah ini yang lebih dahulu sampai ke ujung? Manakah yang mempunyai kelajuan rata-rata lebih besar? Apakah kelajuan kedua kelereng sama besar pada saat mereka mencapai ujung lintasan?

Jawaban: Pada gambar diatas kelereng A akan lebih dahulu sampai ke ujung lintasan dikarenakan jarak lintasan yang lebih pendek dan bila mengabaikan gaya dorong gravitasi saat kelereng melewati turunan. Lintasan kelereng A yang lebih pendek menyebabkan kelajuan yang lebih besar dan waktu tempuh yang lebih singkat. 16. Dari keterangan berikut, keadaan manakah yang tidak mungkin? (a) Benda memiliki kecepatan ke timur dan percepatan ke timur; (b) benda memiliki kecepatan ke timur dan percepatan ke barat; (c) kecepatan benda sama dengan nol, tetapi percepatannya tidak nol; (d) benda memiliki percepatan konstan dan kecepatan berubah-ubah; (e) benda memiliki kecepatan konstan dan percepatan berubah-ubah. Jawaban: C salah, karena percepatan didapat dari perubahan kecepatan baik itu searah maupun berlawanan arah (perlambatan) E Salah, karena percepatan hanya akan berubah saat kecepatan berubah

21) Sebuah bis melaju dengan ugal-ugalan dengan kelajuan 108 km/jam melintasi mobil patroli polisi yang sedang diam. 5 sekon kemudian mobil patroli polisi tersebut mengejar bis dengan percepatan 5 m/s2, sampai kecepatannya mencapai 144 km/jam, dan setelah itu pengejaran terus berlangsung dengan kecepatan tetap 144 km/jam. Tentukan waktu dan jarak yang diperlukan polisi untuk menyusul bis.

Jawaban: Diketahui: Vbis = 108kmph = 30mps Vpolisi (setelah 5dtk) = 144kmph = 40mps V0polisi = 0 Vtpolisi (a) = 5mps2 Ditanyakan: Waktu dan jarak polisi menyusul bis??? Jawab: Waktu polisi untuk mencapai 40mps adalah:t = (40 – 0)/5 = 8dtk Jadi pada 5 + 8 detik kecepatan polisi adalah 40mps atau 144Kmph Maka dengan kecepatan tersebut polisi dapat mengejar bisa pada: Jarak 1500m dan 50detik setelah bis melewati polisi tersebut Perhitungan bisa dilihat pada lampiran

22) Pada suatu lintasan lurus sebuah mobil balap bergerak dengan kurva kecepatan terhadap waktu seperti pada gambar di bawah ini. (a) Tentukan panjang lintasan yang ditempuh selama 5 sekon pertama. (b) tentukan percepatan mobil balap dalam selang waktu 0 sampai 1 s. (b) tentukan percepatan mobil balap dalam selang waktu 4s sampai 5 s.

Jawaban: a. Panjang lintasan 5s pertama Selang Waktu(t) 0 s/d 1 1 s/d 4 4 s/d 5 Kecepatan (m) (80-40) = 40 80 20 Maka panjang lintasanya adalah 40 + (80x3) + 20 = 300m

b. Percepatan 0 s/d 1 = (80 – 40) / (1 – 0) = 40 m/s2

Percepatan 4 s/d 5 (20 – 80) / (5 – 4) = -60 m/s2 (Perlambatan)

D. LISTRIK STATIS

6) Tiga muatan titik berada pada pada sumbu x; q1 = -6μC pada x = -3m, q2 = 4μC pada x = 0 dan q3 = -6μC pada x = 3m. (a) Carilah gaya pada q1. (b) Hitung energi potensial yang tersimpan dalam sistem ini. q1 = -6μC pada x = -3m q2 = 4μC pada x = 0 m q3 = -6μC pada x = 3m

Jawab: F=K*q1/r1 =9.10

E. GETARAN DAN GELOMBANG

4) Seorang anak sedang bermain ayunan. Dia mulai bergerak dari ujung belakang.Ketika waktunya 3 1/3 menit diameloncat dari ayunan, yaitu pada saat ayunan berada di ujung depan untuk yang ke101 kalinya. Tentukan frekuensi ayunan tersebut.

Jawab: 3 1/3 menit = 110s f=101/110 = 0,92Hz

7) Sebuah balok bermassa 2,5 kg berada pada permukaan yang licin terhubungkan dengan pegas (k= 1,6 N/m). Jika pegas ditarik sejauh 5 cm dari posisi kestimbangan dan kemudian dilepaskan, tentukan a) Frekuensi getaran yang terjadi b) Energi total getaran c) Kelajuan balok ketika berada di titik yang berjarak 2,5 cm dari titik setimbang.

Jawab:

Diketahui: m=2,5kg k=1,6N/m A=5cm = 0,05m

Ditanyakan: f, E, v? Jawab f = 1/2π √(k/m) = ½ x 3,14√(1,6/2,5) = 1,57 x 0,8 = 1,256Hz

E = ½kA² = ½ x 1,6 x 0,05² = 0,002 J

Besar kecepatan v saat berada di 0,025m dari titik kesetimbangan adalah dengan menentukan nilai kecepatan maksimum v0 terlebih dahulu: v0 = A √(k/m) = 0,05√(1,6/2,5) = 0,04m/s

v = v0 √(1-x²/A²) = 0,04√(1-0,025²/0,05²) = 0,039m/s

14) Pada jarak L dari sebuah pengeras suara terdengar suara dengan tingkat intensitas 4 dB. Berapa pengeras suara yang sejenis harus ditambahkan agar tingkat intensitasnya menjadi 5 dB?

jawab : satu db krna si pendengar tidak beranjak dari tempat yg pertama dia dengar

16) Sebuah mobil ambulans yang sedang diam membunyikan sirene dengan frekuensi 440 Hz. Kelajuan bunyi di udara adalah 330 m/s. Jika seorang pengamat bergerak dengan kelajuan 30m/s meninggalkan mobil ambulans tersebut, tentukan :

dik : f = 440 Hz

V = v₁+ v₂= 360 m/s

Dit : a)

b) v c) f

Jawab : a) V =

. f

= 1,2 m/s²

b) V =

. f

= 1,2 . 440

= 528 m/s²

c) f =

=

note : yang tidak kebaca itu lamda

F. FLUIDA

13) Tiga buah benda padat A, B dan C dimasukkan ke dalam bejana berisi air. Benda A tenggelam dalam air sedangkan benda B melayang dan benda C mengapung. FA adalah gaya apung pada A, FC adalah gaya apung pada B, dan FC adalah gaya apung pada C.

a) Urutkan rapat massa ketiga benda tersebut dari yang terkecil sampai yang terbesar

b) Jika ketiga benda tersebut mempunyai volume yang sama besar, tentukan dua dari ketiga benda tersebut yang mendapatkan gaya apung yang sama besar dan tentukan pula apakah gaya apung pada benda yang satu lagi lebih besar atau lebih kecil (dibandingkan dengan dua pertama)

c) Pertanyaan yang sama dengan pertanyaan b) jika ketiga benda tersebut mempunyai massa yang sama.

16) Sepotong bahan logam yang bentuknya tidak beraturan massanya 90g ketika ditimbang di udara. Ketika bahan itu berada dalam air, angka di timbangan menunjukkan 75 g. Tentukan volume dan rapat massa logam tersebut.

19 )Sepotong gabus yang beratnya 0,20 N di udara. Bila ditahan tercelup semua bagiannya dalam air maka diperlukan gaya sebesar 0,80 N. Tentukan berat air yang dipindahkan, volume gabus dan rapat massa gabus.

24) Air mengalir keatas setinggi 1,5 m melalui pipa dengan laju volume 14 L/s. Jika kecepatan pada ujung pipa yang rendah 3,0 m/s dan luas penampang pipa pada ujung atas 20 cm2, tentukan perbedaan tekanan pada kedua ujung.

Jawab !!!!!

13)
a) urutan rapat masa : A, B dan C karena Fa<Wc

b. Benda B dan C mengalami gaya apung yang sama besar dan benda yang satunyesara adalah benda A benda trsebut mmpunyai gaya apung yg lebih di banding benda B dan C

c. Benda B dan C mengalami gaya apung yang sama besar dan lebih besar dimana Fb = Wb dan Fc>Wc

16) Diketahui:

m = 90gr

m₂ (air) =75gr

ρ (air) = 1gr/cm3

g = 10 m/s

Ditanyakan: volume dan rapat massa logam?

Jawab:

volume

Fa=m-m₂ = 90 – 75 = 15gr/cm3

Fa = ρ(air).g.V

V = Fa / (ρ <air>.g) = 15 / (1 x 10) = 1,5 cm3

Rapat masa logam

p(logam) = m/V = 90/1,3 = 60 gr/cm3

19) Diketahui:

F_g=0.20N

F_t=0,80N

ρ=1gr/cm3

g = 10 N/m3

Tanyakan: Wair, Vgabusdanρgabus?

Jawab:

F_a=F_t = 0,80N

M(gabus) = 0,80/10 = 0,08kg

V(air) = V(gabus) V = Fa / (ρair.g) = 0,8 / (1 x 10) = 0,08m3

W(air) = ρ(air).g.V(air) = 1 x 10 x 0,08 = 0,8 Kg

Ρ(gabus)= m/v = 0,08/0.08 = 1gr/cm3

24) Diketahui:

h₂ = 1,5m

Q₂ = 14L/s = 0,014m3/s

v₁ = 3,0 m/s

A₂ = 20cm2

Ditanyakan : p ??

Jawab

P = p.g.h

= 0,014.10.1,5

= 0,21 N/m²

G. SUHU DAN KALOR

4) Benar atau salah. Jika pernyataan benar jelaskan mengapa benar. Jika salah berikan contoh penyanggah.

(a) Dua benda yang saling setimbang termal haruslah setimbang termal dengan benda ketiga

(b) Semua bahan memuai jika dipanaskan

(d) Jika terkena pada kulit, 1 gram uap 100oC akan menimbulkan luka bakar yang lebih parah dibandingkan 1 gram air mendidih 100oC

(e) Selama perubahan fasa, suhu suatu zat tetap konstan

(f) Laju konduksi energi termis sebanding dengan beda suhu

(g) Laju radiasi energi sebuah benda adalah sebanding dengan kuadrat suhu mutlak

6) Konversikan suhu-suhu pada tabel berikut

C R F K

393

8) Sekeping gelas bermassa 50 gram bersuhu 100oC dimasukkan kedalam 100 gram air bersuhu 20oC. Jika panas jenis gelas adalah 0,2 cal/g•Co tentukan suhu akhir campuran ini.

12) Sebuah mangkuk aluminium yang berkapasitas 0,1 liter di isi dengan air raksa pada 12oC. Jika koefisien muai panjang aluminium 24 x 10-6/K dan koefisien muai volume air raksa 1,8 x 10-4/K tentukan banya knya air raksa yang tumpah jika temperatur dinaikkan menjadi 18oC!

13) Batang A dan B mempunyai panjang dan luas penampang sama. Konduktivitas termal batang A tiga kali konduktivitas termal batang B. Jika kedua batang disambungkan memanjang, ujung bebas batang A dihubungkan dengan tandon suhu 100oC dan ujung bebas batang B dihubungkan dengan tandon suhu 0oC, tentukan suhu di sambungan kedua batang.

JAWAB!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

a. Benar karena kalor akan berpindah sebagian kebenda ketiga sehingga ketiganya memiliki termal yang sama

b. Benar karena benda mendapatkan tambahan kalor sehingga memuai dengan koefisien muai yang dimiliki benda tersebut.

c. Benar, karena setiap thermometer memiliki standar yang sama dalam menetukan suhu, kecuali bila thermometer tersebut menggunakan standar atau satuan yang berbeda.

d. salah karna uap lebih rendah titik didihnya di bandingkan air

e. Tidak, karena saat terjadi perubahan fasa akan selalu ada kalor yang berkurang atau pun bertambah.

f.benar, karena energi termis adalah beda suhu

g. salah, karena energi suatu benda tidak mencakup keseluruhan sedangkan kuadrat suhu sama rata walau pun benda nya berbeda beda

C R F K

80 176 64 353

15,56 60 12,4 371,4

118,75 245,75 95 391,5

20 67,4 16 293

Diketahui:

m = 50gr

Tg = 100°C

Ta = 20°C

cg = 0,2 cal/gC°

ca = 1cal/gC°

Tentukan: ΔT?

Jawab:

Qg = Qa

m.c.ΔT=m.cΔT

50x0,2x(100-t)=100x1x(t-20)

1000-t10=100t-2000

3000=110t

T=3000/110 =27,3°C

12) dik : muia al = 24 x 10^-6

Muai air = 1,8 x 10 ^-4

^` V = 0,1

Suhu = ( 18⁰-12⁰)

Ditanyakan : tumpah????

Jawab !!!!!!

V ( volume al – volume air) ( suhu1-suhu2)

0,1 (24 x 10^-6 - 1,8 x 10 ^-4) (18⁰-12⁰)

=13,32 x 10^-2

13) jawab

ΔTp/Lp = ΔTq/Lq

(100-t)/2L = (t-30)/L

t= 130/3 = 43,33oc

MUHAMAD HERYADI

camera