SUHU DAN KALOR

1.     Sebuah bejana dengan kapasitas kalor 150 J/K berisi 0,5 kg air 20°C, dipanaskan oleh sebuah pemanas listrik 200 W. Jika dianggap tidak ada kalor yang hilang ke lingkungan, berapa lama diperlukan pemanas listrik untuk menaikkan suhu air sampai 100°C? (kalor jenis air 4200 J/kg°C).

2.     Sebuah bejana kaca (c = 840 K/kg K) berisi 500 gram air dengan suhu 10°C. Kemudian bejana berisi air itu diberikan kalor 66000 J sehingga suhunya menjadi 40°C (kalor jenis air 4180 J/kg°C). Tentukanlah kapasitas kalor dan massa bejana.

3.     Seorang siswa ingin menentukan kalor jenis suatu paduan logam baru. 100 g logam itu dipanaskan sampai 180°C dan segera dicelupkan dalam 240 g air 20°C. Jika suhu akhir logam paduan itu 36°C, hitung kalor jenisnya? (kalor jenis air 4200 J/kg°C).

4.     5 kg es dan 8 kg tembaga pada suhu 10°C dicampur dengan 7 kg air pada suhu 40°C. Berapa suhu akhir?

5.     Ke dalam kalorimeter dengan kapasitas panas 80 kal/°C diisikan 200 gram air bersuhu 10°C, kemudian dialirkan uap air 40 gram dengan suhu 120°C. Hitung suhu akhir campuran. (kalor jenis uap = 0,5 kal/g°C; kalor jenis air = 1 kal/g°C; kalor uap air = 54 kal/°C)

6.   Sebuah batang silinder dengan luas penampang 5 mm² dibuat dengan menyambungkan 0,3 m batang perak dengan 0,12 m batang nikel. Ujung bebas perak dijaga pada suhu tetap 290 K dan ujung bebas nikel dijaga pada suhu tetap 440 K. Jika konduktivitas termal perak dan nikel masing-masing 0,42 kW m^-1 K^-1 dan 91 W m^-1 K^-1, hitung: suhu pada titik sambungan.

7.  Sebuah lampu sorot memiliki lampu pijar 50 W yang berada dalam suatu kerudung logam yang bersuhu 60°C saat suhu ruang 20°C. Jika lampu tersebut diganti dengan lampu 75 W, berapakah suhu kerudung logamnya?

8.   Sebuah bola permukaannya mengkilap mempunyai emisivitas 0,04. Jari-jari bola 12 cm dan suhu permukaannya 127°c sedangkan suhu di sekitarnya 27°c. Asumsi tidak ada konduksi dan konveksi pada peristiwa ini. Berapa kalor total yang dipancarkan permukaan bola itu?

9. Jika konduktivitas termal besi adalah 2/5 konduktivitas termal tembaga,suhu pada ujung besi  - 10 derajat dan suhu pada ujung tembaga 100 derajat,,jika pada suhu sambungan adalah 50 derajat, dan panjang besi 2 m, tentukan panjang tembaga!

10. Dua buah kotak hitam sempurna perbandingan sisi-sisinya 2 : 3 dan perbandingan emisivitasnya 3 : 4. Jika kalor radiasi yang dipancarkan keduanya sama dan suhu permukaan kotak yang lebih kecil adalah 227°C, tentukan suhu pada permukaan kotak kedua!

SOAL ALAT OPTIK

1.   Agar dapat membaca dengan jelas pada jarak baca normal, seseorang menggunakan kacamata 2 dioptri. Berapakah jarak terdekat yang dapat dibaca dengan jelas oleh orang itu tanpa menggunakan kacamata?

2.   Seorang rabun dekat, titik paling dekat yang dapat dilihat dengan jelas berjarak 2/3 meter. Jika ingin melihat pada jarak baca normal (25 cm), maka harus memakai kacamata  dengan jarak fokus ....

3. Sebuah lup memiliki lensa dengan kekuatan 10 dioptri. Seorang pengamat dengan jarak titik dekat 20 cm menggunakan lup itu. Tentukan perbesaran lup untuk mata tidak berakomodasi.

4.   Sebuah lup yang panjang fokusnya 6 cm digunakan untuk mengamati sebuah benda dengan mata berakomodasi maksimum. Jika jarak titik dekat mata 25 cm, maka jarak benda dari lup dan perbesarannya masing-masing adalah … .

5. Mikroskop memiliki lensa obyektif dengan kekuatan 20 D dan lensa okuler dengan kekuatan 50 D yang digunakan oleh seseorang dengan mata normal tanpa akomodasi. Jika benda diletakkan sejauh 1 cm di depan lensa obyektif, maka berapa panjang & perbesaran mikroskop?

6.    Seseorang menggunakan mikroskop dengan mata berakomodasi maksimum. Obyek diletakkan 1 cm di depan lensa obyektif. Jika kekuatan lensa okuler 20 D dan perbesaran yang dihasilkan mikroskop 60 x, maka berapa kekuatan lensa obyektinya?

7.  Sebuah mikroskop memiliki lensa okuler dengan jarak fokus 1,25 cm dan lensa obyektif dengan jarak fokus 0,8 cm. Sebuah benda kecil diletakkan 0,9 cm di depan lensa obyektif. Tentukan panjang dan perbesaran total mikroskop untuk kondisi mata berakomodasi maksimum !

8. Sebuah teropong bintang digunakan untuk melihat bintang dan menghasilkan perbesaran 5 kali. Jarak lensa obyektif dan okuler adalah 72 cm. Jika teropong digunakan oleh mata normal tanpa akomodasi, jarak fokus okulernya....cm.

9. Sebuah teropong bintang memiliki lensa obyektif dengan fokus 60 cm. Jika teropong digunakan untuk melihat benda yang sangat jauh dengan mata tidak berakomodasi, maka perbesaran yang dihasilkan 10 x. Jika teropong dapat membentuk bayangan pada layar yang diletakkan 30 cm di belakang lensa okuler dengan jelas, maka ke arah mana & berapa jauh lensa okuler harus digeser?

 10.  Bayangan dari foto sebuah gedung yang tercetak pada film memiliki tinggi 92 mm. Foto ini dihasilkan oleh sebuah kamera yang memiliki jarak fokus 52 mm. Jika lensa kamera berada 100 m dari gedung ketika foto itu diambil, tentukan tinggi gedung!

SOAL IMPULS DAN MOMENTUM

1. Dua buah benda bermassa 2 kg bergerak saling mendekati dengan kelajuan masing-masing 10 m/s dan 5 m/s. Setelah tumbukan, kedua benda menjadi satu. Tentukan kecepatan kedua benda itu sesaat setelah tumbukan.
2. Bola bermassa 150 gram bergerak ke kanan dengan kelajuan 20 m/s menumbuk sentral bola lain bermassa 100 gram yang mula-mula diam. Jika tumbukannnya lenting sempurna, berapakah kecepatan masing-masing bola setelah tumbukan?
3. Sebuah bola bermassa 2 kg bergerak dengan kelajuan 8 m/s menumbuk lenting sempurna bola lain bermassa 3 kg yang sedang bergerak dengan kelajuan 5 m/s. Hitunglah kecepatan bola setelah tumbukan jika kedua bola (a) bergerak searah (b) bergerak berlawanan arah.
4. Sebuah bola bermassa 2 kg yang bergerak dengan kecepatan 10 m/s menabrak bola lain yang sedang bergerak searah dengan kecepatan 3 m/s dan bermassa 5 kg. Setelah tumbukan, kedua bola bergerak bersama. (a) Berapakah kelajuan kedua bola setelah tumbukan? (b) Berapakah pengurangan energi kinetik pada saat tumbukan?
5. Sebuah balok bermassa 5,92 kg mula-mula diam di atas lantai horizontal. Sebutir peluru bermassa 80 gram menumbuk balok, kemudian bersarang di dalam balok. Energi kinetik yang hilang selama proses tumbukan adalah 675 J. Tentukan kelajuan peluru sesaat sebelum tumbukan.
6. Sebuah ayunan balistik bermassa 4 kg digantung vertikal. Sebuah peluru bermassa 25 gram menumbuk ayunan dan bersarang di dalamnya hingga titik pusat massanya naik setinggi 40 cm. Tentukanlah kecepatan peluru saat menumbuk ayunan.
7. Peluru dengan massa 25 g dan kecepatan 1200 m/s mengenai dan menembus sebuah balok dengan massa 125 kg yang diam di bidang datar tanpa gesekan. Kecepatan peluru setelah menembus balok 200 m/s. Berapakah kecepatan balok yang tertembus peluru?

SOAL USAHA DAN ENERGI

1.     Sebuah benda meluncur di atas papan kasar sejauh 5 m, mendapat perlawanan gesekan dengan papan sebesar 180 newton. Berapa besarnya usaha dilakukan oleh benda tersebut ?

2.     Gaya besarnya 60 newton bekerja pada sebuah gaya. Arah gaya membentuk sudut 30^o dengan bidang horizontal. Jika benda berpindah sejauh 50 m. Berapa besarnya usaha ?

3.     Berapa besar gaya diperlukan untuk menahan 2 kg benda, tetap 1,5 m di atas lantai dan berapa besar usaha untuk menahan benda tersebut selama 5 detik ?

     ( g = 9,8 m/s²)

4.     Benda massanya 5 kg, jatuh dari ketinggian 3 m di atas tanah ( g = 9,8 m/s²) Berapa energi kinetik benda pada saat mencapai tanah ?

5.     Benda massanya m kg bergerak di atas papan kasar dengan kecepatan 10 m/s. Jika besarnya koefisien gesekan 0,25. Hitunglah waktu dan jarak yang ditempuh benda setelah benda berhenti (g = 10 m/s²)

6.     Sebuah bom yang massanya m kg ditembakkan dengan kecepatan 600 m/s oleh meriam yang panjangnya 6 m. Berapa besar gaya yang diperlukan untuk menembakkan bom tersebut ?

7.     Gaya besarnya 80 newton bekerja pada benda massanya 50 kg. Arah gaya membentuk sudut 30^o dengan horizontal. Hitung kecepatan benda setelah berpindah sejauh 10 m.

8.     Benda beratnya w Newton (g = 9,8 m/s²) mula-mula dalam keadaan diam. Gaya besarnya 10 newton bekerja pada benda selama 5 detik. Jika gaya telah melakukan usaha sebesar 2500 joule, berapa w dan berapa besarnya daya dalam watt dan HP.

9.     Benda yang massanya 2 kg sedang bergerak. Berapa besar usaha untuk :

a. menaikkan kecepatan benda dari 2 m/s menjadi 5 m/s

b. menghentikan gerak benda yang kecepatannya 8 m/s  (g = 9,8 m/s²)

10. Kereta api beratnya 196.000 newton bergerak dengan kecepatan 54 km/jam. Kereta api itu dihentikan oleh rem yang menghasilkan gaya gesek besarnya 6000 newton. Berapa besar usaha gaya gesek dan berapa jarak ditempuh kereta api selama rem, bekerja (g = 9,8 m/s²)

11. Sebuah batu massanya 0,2 kg ( g = 9,8 m/s²) dilemparkan vertikal ke bawah dari ketinggian 25 m dan dengan kecepatan awal 15 m/s. Berapa energi kinetik dan energi potensial 1 detik setelah bergerak ?

12. Di dalam suatu senapan angin terdapat sebuah pegas dengan konstanta pegas 25.000 dyne/cm. Ketika peluru dimasukkan, per memendek sebanyak 2 cm. Hitunglah berapa kecepatan peluru ketika keluar  dari senapan itu. Gesekan peluru dengan dinding senapan diabaikan, massa peluru 5 gram.

13. Sebuah benda dijatuhkan bebas dari ketinggian 200 m jika gravitasi setempat 10 m/s² maka hitunglah kecepatan dan ketinggian benda saat Ek = 4 Ep

14. Sebuah peluru massa 10 gram mengenai paha dan menembus sedalam 3 cm dengan kecepatan 600 m/s. Hitunglah gaya yang diderita paha tersebut.

Medan Magnet (2)

1.      Besarnya induksi magnetik di titik yang berjarak 2 cm dari kawat lurus yang

Panjang dan berarus listrik 30 ampere adalah………

a.       3 . 10 ^-4 Weber/m²                                 d. 6 . 10 ^–4 Weber/m²

b.      3 . 10 ^–2 Weber/m²                                e. 3 . 10 ^–1 Weber/m²

c.       6 . 19 ^–3 Weber/m²

2.      Sebuah titik berada di dekat penghantar lurus panjang berarus listrik.Jika jarak

Titik ke penghantar dilipatduakan sedang kuat arusnya dijadikan setengah kali

Semula, maka induksi magnetik di titik tersebut menjadi……

a.       ¼ kali semula                                        d. 2 kali semula                     

b.      ½ kali semula                                        e. 4 kali semula

c.       Tetap

3.      Sebuah kawat lurus yang panjang berarus listrik 10 A.Sebuah titik berada 4 cm

Dari kawat. Jika uo = 4 Pi . 10^-7 Wb/A.m maka kuat medan magnet di titik

Tersebut adalah…….

a.       0,5 . 10^-4 Wb/m2                                   d. 4,0 . 10^-4 Wb/m2

b.      1,0 . 10-⁴ Wb/m2                                  e. 5,0 . 10^-4 Wb/m2

c.       3,14 . 10-⁴ Wb/m2

4.      Suatu kawat berbentuk lingkaran dialiri arus listrik I, diameter d. Jika diameter

Kawat menjadi ½ d aus listrik menjadi 21, maka perbandingan besar induksi magnet di pusat sebelum dan sesudah diubah adalah…….

a.       1 : 1

b.      1 : 2

c.       1 : 4

d.      2 : 1

e.       4 : 1

5.      Elektron yang bergerak dengan kecepatan 5.10⁴ m/s sejajar dengan kawat berarus 10 A. Pada jarak 1 cm dari kawat akan mendapat gaya (e=1,6.10^–19 C dan m₀/4p = 10^–7 Wb/A.m …..

a.       3,2.10^–18 N

b.      1,6.10^–18 N

c.       1,6.10^–20 N

d.      8.10^–21 N

e.       8.10^–20 N

6. Suatu partikel alpha ( m = 6,4.10^-27 kg dan q = 3,2.10^-19 C) bergerak tegak lurus terhadap medan magnet B yang arahnya masuk bidang gambar. Jika B = 0,5 T dan kecepatan partikel  4. 10³ m/s, maka tentukan jari-jari lintasannya !

7. Sebuah partikel bermuatan + 8 μC  bergerak sejajar dengan kawat berarus listrik 10 A. Jika jarak partikel ke kawat 5 cm dan laju pertikel 5 m/s searah arusnya, maka tentukan besar dan arah gaya yang dialami partikel !

SOAL MEDAN MAGNETIK

MEDAN MAGNETIK

1.    Berapakah besar induksi magnetic sebuah titik yang berjarak 40 cm dari sebuah kawat lurus yang dialiri arus sebesar 3 A? (μ_o = 4π x 10^-7 Wb/Am)

2.    Induksi magnet di pusat kawat melingkar bersrus 15 A dan terdiri atas 6 lilitan adalah 2π x 10^-5 tesla. Berapa cm jari-jari kawat tersebut?

3.    Sebuah solenoida yang panjangnya 30 cm dan diameternya 2 cm terdiri atas 2400 lilitan. Jika solenoida dialiri arus 5 A, berapakah besar induksi magnetic di pusat solenoida?

4.    Sebuah toroida dengan jari-jari 30 cm dialiri arus listrik 0,9 A. Induksi magnetic pada sumbu torida sebesar 21 x 10^-6 T. Berpakah jumlah lilitan toroida tersebut?

5.    Suatu kawat lurus dialiri arus sebesar 10 A dan besar induksi magnetic 10^-2 T,  jika panjang kawat 0,1 m, berapakah besar gaya Lorentz yang bekerja pada kawat tersebut  jika kawat tersebut miring 30^o terhadap medan magnet?

6.    Berapakah induksi magnetic di titik P pada gambar di bawah, jika kedua kawat dialiri arus yang sama masing-masing 20 A dan jarak kedua kawat 8 cm?

      P                                       

               2 cm                                      

                                                             

7.    Kumpulan bentuk segi empat  dengan panjang 12 cm dan lebar 10 cm terdiri atas 80 lilitan dan dialiri arus 4 A.. Kumparan berada dalam medan magnet 0,25 T. besar momen kopel (torsi) yang dialami kumparan adalah ….

8.    Berapa besar gaya yang dialami oleh sebuah electron yang bergerak dengan kelajuan 1,5 x 10⁶ m/s memasuki suatu medan magnet dengan induksi magnetic 2 x 10^-3 T jika arah kecepatnnya tegak lurus dengan arah medan magnetic? (q_e = 1,6 x 10^-19 C)

9.    Dua kawat lurus panjang sejajar masing-masing dialiri arus sebesar 8 A dan 12 A dengan arah yang berlawanan. Kedua kawat terpisah sejauh 16 cm. Tentukan besar induksi magnetic pada suatu titik di tengah-tengah garis hubung kawat tersebut!

10.                       Dua kawat yang lurus dan sejajar masing-masing dialiri arus 20 A dan 30 A. kedua kawat terpisah pada jarak 25 cm. Pada jarak berapa dari kawat 20 A induksi magnetic di suatu titik bernilai nol?

11.                       Pada gambar di bawah menunjukkan tiga kawat sejajar yang dialiri arus listrik. Tentukan besar dan arah gaya Lorentz per satuan panjang pada kawat : (a) A, (b) B

        A      B                 C

                        5 cm    10 cm

4        A      6 A         8 A

12.                       Pada gambar di bawah kawat ab panjang dialiri arus sebesar 8 A dan kawat persegi panjang klmn dlalui arus sebesar 3A. Tentukan besar dan arah gaya yang dialami kawat persegi panjang  klmn!

a          15 cm 

            k                      l

                                           25 cm

                        n                      m

            b    3 cm

13.                       Sebuah kumparan kawat 40 lilitan  terletak mendatar di atas permukaan meja. Luas bidang kumparan 250 cm² , Kumparan dialiri arus 30 A. Tentukan momen kopel yang ditimbulkan oleh medan magnetic sebesar 80 x 10^-3 T, jika garis-garis medan magnetic itu : (a) sejajar dengan permukaan meja, (b) membuat sudut 60^o terhadap permukaan meja!

SOAL GERAK MELINGKAR

LATIHAN SOAL GERAK MELINGKAR

1.      Sebuah anak berlari mengitari sebuah lingkaran dalam waktu ¼ jam dan ia dapat melakukan 75 putaran. Tentukanlah periode dan frekuensinya.

2.      Sebuah benda bergerak melingkar beraturan dengan jari-jari 4 meter, dalam waktu 2 sekon mengalami perpindahan sudut sebesar 1/6 putaran. Tentukanlah: (a) perpindahan sudutnya jika dinyatakan dalam derajat dan radian. (b) periode dan frekuensinya, (c) kecepatan sudut, (d) kelajuan linear.

3.      Sebuah roda sepeda yang memiliki jari-jari 26 cm diputar melingkar beraturan. Kelajuan linear pentil pada roda itu adalah 1,3 m/s. (a) Berapakah kecepatan sudutnya? (b) Berapakah frekuensi putaran roda itu?

4.      Sebuah dinamo yang diameter penampangnya 20 cm berputar pada 150 rpm. Hitunglah (a) frekuensinya, (b) periodenya, (c) kecepatan sudutnya, (d) kelajuan linear sebuah titik pada sisi penampang dinamo itu.

5.      Sebuah piringan hitam memiliki garis tengah 30 cm berputar melalui 240º. Berapa jauh jarak yang ditempuh oleh sebuah titik yang terletak pada tepi piringan hitam?

6.      Sebuah roda berjari-jari 0,5 m bergerak dari keadaan diam hingga pada saat t = 5 s kecepatan sudutnya 15 rad/s. Tentukan: (a) besar percepatan total, (b) sudut yang dibentuk antara percepatan total terhadap arah radial.

7.      Sebuah gabus bermassa 50 gram diikat dengan tali yang panjangnya 1 meter kemudian diputar horisontal hingga bergerak melingkar beraturan. Dalam waktu 10 s, terjadi 50 putaran. Tentukan (a) kelajuan linear, (b) percepatan sentripetal, (c) tegangan tali.

8.      Sebuah mobil bermassa 60 kg pada sebuah tikungan melaju pada 72 km/jam. Berapakah besar gaya yang mempengaruhi gerak mobil itu jika jari-jari tikungan 400 m?

9.      Roda A (r = 4 cm) dan roda B (r = 10 cm) bersinggungan, sedangkan roda B dihubungkan dengan roda C (r = 3 cm) menggunakan sebuah sabuk. Bila roda A diputar searah jarum jam dengan kecepatan sudut 15 rad/s, berapakah kelajuan linear roda C dan ke mana arah putarannya?

10.  Sebuah mesin penggilingan padi menggunakan 2 roda yang dihubungkan dengan sabuk. Roda yang lebih kecil yang berjari-jari 5 cm diputar mesin pada 120 rad/s. (a) berapakah kelajuan linear kedua roda itu? (b) jika jari-jari roda yang lebih besar 16 cm, berapa rpm roda akan berputar?