Tugas fisika
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
