fisika membuat 30 soal beserta pembahasan nya

1.      Dalam sebuah koordinat xy , rumah andi dinyatakan dalam vector A = ( 30 i + 50 j ) m dan sekolah andi dinyatakan dalam vector B = ( 90 i + 130 j ) m . Tentukan vector perpindahan andi dari rumah kesekolah!

Jawab:
Perpindahan: 

2.      Tentukan posisi sudut sebuah titik setelah 3 sekon jika titik tersebut memiliki kecepatan sudut , dengan t dalam sekon dan pada saat awal posisi sudut partikel tersebut pada 5 radian !

Jawab:

3.      3. Posisi seseorang di ketahui berada di titik S (8,6) meter. Tuliskan vektor s dalam vektor satuan dan tentukan nilai vektor s.

Penyelesaian              :

            Diketahui                    : S (8,6)m

            Ditanya                       : a. menuliskan vector s dalam vector satuan

                                                            b. menentukan nilai vector s

Jawab :

a.       Gunakan persamaan p = xi + yj  ganti p dengan s menjadi s = xi + yj masukkan nilai x dan y diperoleh s = 8i + 6j

b.       Gunakan persamaan

Jadi ganti p dengan  s

4.      Suatu vektor  dalam bentuk vektor satuan  r = ( 4i + 3j) m.

       Tentukan :            a. Besar vector r

                                    b. posisi R dan gambarnya pada koordinat kartesius.

        Penyelesaian       :

        Diketahui            : r = ( 4i + 3j) m.

        Ditanya               : a. Besar vector r

                                                                    b. posisi R dan gambarnya pada koordinat kartesius.

Jawab  :

a.        Persamaan umum di suatu titik p = xi + yj   ganti p dengan  s menjadi    r= xi + yj . Karena  r = ( 4i + 3j) m. berarti x = 4 m dan y = 3m maka besar vektor  menjadi  

b.       Gambarkan Posisi R menjadi R(x,y) atau  R (4,3) m

5.      Posisi suatu titik   bergerak lurus vertikal dinyatakan dengan persamaan y = 20 t – 5 t2 , dengan y(m) dan t(s).

Tentukan:

a.        kecepatan awal (V₀)

b.       tinggi maksimum (h_maksimum)

Jawab:

a.       V= 40 – 10 t
V₀ berarti t = 0
V₀ = 40 – (10 x 0)
V₀ = 40 m/s

b.       h_maksimal           = 0

h_maksimal    = 40 – 10 t = 0 → t = 2 sekon
h_maksimal    = 20 t – 5 t2
h_maksimal    = 20(2) – 5(2)2  = 20 m

6.      Seorang pemain akrobat akan meloncat ke bawah dengan menggunakan motornya dari atas gedung bertingkat yang tingginya 35 m. Sejauh 80 m dari gedung tersebut, terdapat sebuah danau. Pemain akrobat tersebut harus mendarat di danau. Berapakah kecepatan mini­mum sepeda motor pemain akrobat tersebut agar bisa mendarat di danau?

Jawab:

Pada gerak vertical, komponen kecepatan awal sama dengan nol (v_0y = 0)

Y          = v_0yt – gt²

y          = – gt²

-35m   = –  (9,8m/s²) t²

-35m   = (-4,9m/s²) t²

t           = 2,67 s

pada gerak horizontal     = v₀      =29,96m/s

7.      Siapakah penemu hukum newton?

Jawab: Isac Newton

8.      Sebutkan contoh dari Hukum Newton I !

Jawab:

a.    ketika kita naik mobil tiba-tiba direm, maka badan cenderung ke depan

b.    Ketika kita naik motor tiba-tiba di rem mendadak maka akan terdorong ke belakang

c.    Ketika kita nenarik kertas dengan cepat maka uang diatas kertas akan tetap ditempatnya

9.      Sebuah mobil bermassa 10 000 kg, bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Mobil direm dan berhenti setelah menempuh jarak 200 m. Berapakah gaya pengeremannya?

Diketahui :
m = 10 000 kg
v0 = 0 m/s
v = 20 m/s
Δx = 200 m
Ditanya : F?
Jawab :
F = m.a
v² = v02 + 2.a.Δx  = - 1 m/s2 (diperlambat)
F = m.a
F = 10 000 (-1)
F = - 10 000 N (berlawanan arah kecepatan mobil)

10.  Suatu benda dijatuhkan dari atas bidang miring yang licin dan sudut kemiringan 300. Tentukanlah percepatan benda tersebut jika g = 10 m/s2 dan massa benda 4 kg
Diketahui :
m = 4 kg
g = 10 m/s²
θ = 300
Ditanya : a ?
Jawab :
F = mg sin θ
θ mg mg cos θ
F = - mg sin θ = ma
a = - g sin θ
a = - 10 sin 300
a = - 10 . (0,5)
a = 5 m/s²

11.  Kuat medan gravitasi pada suatu tempat di permukaan bumi adalah 9,9 N/kg. Jika R adalah jari-jari bumi maka kuat medan gravitasi pada ketinggian 2R dari tempat tersebut sebesar....

a.    1,1 N/kg

b.       2,4 N/kg

c.       3,3 N/kg

d.        4,9 N/kg

e.       29,7 N/kg

Diketahui:

g₁ = 9,9 N/kg
r₁ = R
r₂ = R + 2R = 3R

Ditanya: g₂ ?

Jawab : Kuat medan gravitasi gravitasi pada dua tempat berbeda ketinggian,
                     

12.  Suatu tali berdiameter 4 mm dan mempunyai panjang awal 2 meter ditarik dengan gaya 200 Newton hingga panjang tali berubah menjadi 2,02 meter. Berapa tegangan tali?

Diket:

-          Diameter   : 4mm  =0,004 m

-          Jari-jari     : 2mm  = 0,002 m

-          F                = 200 N

-          L_O              = 2 m

-          Pertambahan tali  = 2,02-2=0,02m

Ditanya: σ?

Jawab:            

13.  Sebuah besi panjangnya 2 m, penampang berukuran 4 mm x 2 mm. Modulus elastisitas besi 105 N/mm2. Jika gaya 40 N. Berapa pertambahan panjang besi?

Diket:

-          L_o   = 2 m = 2.10³ mm

-          A    = 8 mm²

-          σ    = 105 N/mm²

-          F    = 40 N

Ditanya: Δl?

Jawab:   =  = 0,1mm

14.  Sebuah kawat  luas penampang 2 mm², diregangkan oleh gaya 5,4 N sehingga bertambah panjang 5 cm. Panjang awal 30 cm, berapa modulus elastisitas?

Diket:

-          A = 2 mm² = 2.10^-6 m

-          F = 5,4 N

-          Δl = 5 cm = 5.10^-2 m

-          l_o = 30 cm = 3.10^-1 m

ditanya: Modulus young?

Jawab:    =  = 1,62.107 N/m²

15.  Kawat A dan B mempunyai panjang dengan perbandingan diameter 1:2, masing-masing ditarik gaya sebesar F, sehingga mengalami pertambahan dengan perbandingan 3:1. Berapa nilai perbandingan modulus young kawat A dan kawat B?

Diket   :

-          Perbandingan diameter A : B       = 1:2

-          perbandingan luas penampang      = 1² : 2² = 1:4

-          perbandingan Δl A dan B             = 3:1

ditanya            : perbandingan modulus young?

Jawab:   x   x  = 

jadi  perbandingan modulus young kawat A dan Kawat B = 4:3

16.  Massa 60kg memanjat pohon kelapa ketinggian 5 meter selama 10 detik(g = 10 m/s²). Daya yang dibutuhkan memanjat pohon kelapa adalah?

Diket:  - Massa (m)     = 60 kg

-Tinggi (h)      = 5 meter

- Selang waktu (t) = 10 sekon

Ditanya: P?

Jawab:  W= m.g.h = 60.10.5 = 3000 joule

P=  =  = 300 Joule/sekon

17.  Seseorang bermasa 50 kg menaiki tangga yang tingginya 10 meter selama 2 menit. Jika percepatan gravitasi (g) adalah 10 m/s² maka daya yang dihasilkan adalah….

Diket: 

-         Massa (m) = 50  kg

-         Tinggi (h) = 10 meter

-         Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²

-         Selang waktu (t) = 2 menit = 120 sekon

Ditanya: P?

Jawab: W = m.g.h = 50.10.10 = 5000 Joule

P=  =  = 41,70Joule/sekon

18.  Sebuah pegas yang panjangnya 20 cm tergantung bebas. ketetapan pegas tersebut 2000 N/m, ternyata panjangnya menjadi 40,5 cm. Tentukan gaya pegas tersebut!

Diketahui :

-         X₀ = 20 cm = 0,2 m

-         x_t = 40,5 cm = 0,405 m

-         k = 2000 N/m

Ditanya : F........?

jawab :
F =k.x
F =2000.(0,405 - 0,2)
F =2000.0,205
F = 410 N

19.  Sebuah pegas yang panjangnya 30 cm tergantung bebas. Ketika pegas tersebut diberi beban 30 N, ternyata panjangnya menjadi 30,5 cm. Tentukan tetapan pegas tersebut!
Diketahui :

-         X₀ = 30 cm = 0,3 m

-         x = 30,5 cm = 0,305 m F = 30 N
Ditanya : besarnya k?
jawab :
F =k.x
30 =k.(0,305 - 0,3)
30 =k.0,005
k.0,005 = 30
k = 30 / 0,005
k = 6000 N/m

20.  Sebuah benda bergetar hingga membentuk suatu gerak harmonis dengan persamaan       y= 0,04 sin 20π t dengan y simpangan dalam meter, t awaktu dalam sekon. Tentukan amplitudo?

Jawab: y = 0,04 sin 20π t
                        ↓
          A = 0,04 meter

21.  Diberikan sebuah persamaan simpangan gerak harmonic y = 0,04 sin 100 t . Tentukan persamaan kecepatan?

Jawab:

y = 0,04 sin 100 t
ω = 100 rad/s
A = 0,04 m

sehingga:
ν = ωA cos ω t
ν = (100)(0,04) cos 100 t
ν = 4 cos 100 t

22.  Sebuah beban bermassa 250 gram digantung dengan sebuah pegas yang memiliki kontanta 100 N/m kemudian disimpangkan hingga terjadi getaran selaras. Tentukan periode getarannya!

Data:
k = 100 N/m
m = 250 g = 0,25 kg
T = ?

Jawab: 

23.  Dua buah osilator bergetar dengan fase sama pada t=0. Frekuensi getaran 10 Hz dan 40 Hz. Setelah 5/4 sekon, kedua getaran itu berselisih sudut fase …

A. 0˚

B. 30˚

C. 45˚

D. 180˚

Diketahui :

-          t = 5/4 s

-          f₂ = 40 Hz

-          f₁ = 40 Hz

ditanya: ∆θ?

Jawab:

∆θ = θ₂ – θ₁

∆θ ₌ 2π φ₂-2π φ₁

∆θ =2π (φ₂- φ₁)

∆θ =2π (f₂t-f₁t)

∆θ =2π  [40(5/4) - 10(5/4)]

∆θ = 2π (50 – 12,5)

∆θ =2π  (37,5)

∆θ = 75 π

∆θ = 180˚

24.  suatu benda bergerak harmonik sederhana dengan amplitudo 4 cm dan frekuensi 1,5 Hz. Berapakah simpangan benda ketika kecepatannya ½ kali kecepatan maksimumnya?

Diketahui :

-          A = 4 cm = 0,04 m

-          f = 1,5 Hz

-          V = ½ V_MAKS

Ditanyakan : y?

Jawab:

Y = A sin ωt

V = ½ V_MAKS

A ω cos ωt = ½ Aω

Y = A sin ωtY = 0,04 sin 60˚

Y = 0,04 . 1/2√2

Y = 0,02 √2 m

25.  Bola merah bermassa 1 kg bergerak ke kanan dengan kelajuan 20 m/s menumbuk bola hijau bermassa 1 kg yang diam di atas lantai.

Tentukan kecepatan masing-masing bola setelah tumbukan jika terjadi tumbukan tidak lenting (sama sekali)!
Kecepatan benda yang bertumbukan tidak lenting sempurna setelah bertumbukan adalah sama, sehingga v'₁ = v'₂ = v'
Dari hukum Kekekalan Momentum di dapat :

M₁v₁ +  m₂v₂        = (m₁+m₂)v’

(1)(20)        + (1)(0)= (1+1)v’

20               = 2 v’

V’                = 10 m/s

26.  Sebuah benda bermassa 1 kg dipengaruhi gaya selama 20 sekon seperti ditunjukkan grafik berikut!

             

Jika kelajuan awal benda 50 m/s tentukan kelajuan benda saat detik ke 15!

Impuls = Luas grafik F-t = (10) (15) = 150 kg.m.s⁻¹

Impuls = m(V₂ − V₁)

150    = m(V₂-V₁)

150    =  1(V₂-50)

V₂      = 200 m/s

27.  Sebuah benda massa 5 kg bergerak dengan kecepatan 10m/s. Hitunglah momentum yang dimiliki benda!

Diketahui:

-          Massa= 5kg

-          V         = 10 m/s

Ditanya: p?

Jawab:

P= m.v

P= 5kg . 10 m/s

P= 50 kg m/s

28.  Sebuah gaya 25 N bekerja pada sebuah benda dalam selang waktu 0,2 sekon. Hitunglah impuls yang dikerjakan gaya tersebut?

Diketahui:

-          F = 25 N

-          ∆t = 0,2 s

Ditanya : I = …?
Jawab :

I = F. ∆t

I  =25. 0,2

I = 5 Ns

29.  Dua nelayan sedang berada di perahu yang bergerak dengan kecepatan 2 m/s. Massa perahu 200 kg dan massa tiap nelayan 50 kg. Berapa kecepatan perah sesaat sesudah Seorang nelayan terjatuh?

Diketahui :

-          m1 = massa perahu + massa satu orang = 200 + 50 = 250 kg

-          m2 = massa satu orang = 50 kg

-          V₁ = V₂ = V = 2 m/s

Ditanya: v1’ = …? Jika v2’ = 0

Jawab:

m₁.v₁ + m₂.v₂         = m₁.v₁’ + m₂.v₂’
250.2 + 50   = 250. v1’ + 50. 0
500 + 100    = 250. v1’ + 0
250. v₁’       = 600

v₁’ = 600/250 = 2,4 m/s

30.  Sebuah bola dengan massa 40 gram bergerak ke kanan dengan kelajuan 30 m/s menumbuk bola lain yang massanya 80 gram yang mula-mula diam. Jika tumbukan lenting sempurna, berapakah kecepatan masing-masing bola setelah tumbukan?

Diketahui:

-          m₁ = 40 gram

-          m₂ = 80 gram

-          v₁ = 30 m/s

-          v₂ = 0

ditanya: v₁’ = …? dan v₂’ = …? (tumbukan lenting sempurna)

jawab: Gunakanlah persamaan :

v₁ + v₁’ = v₂ + v₂’
30 + v₁’ = 0 + v₂’

v₂’ = 30 + v₁’
Hukum kekekalan momentum:
m₁.v₁ + m₂.v₂               = m₁.v₁’ + m₂.v₂’
40.30 + 80.0          = 40. v₁’ + 80.( 30 + v₁’)
1200 + 0      = 40. v₁’ + 2400 + 80.v₁’
1200 – 2400         = 120. v₁’
–1200                   = 120. v₁’

v₁’               = –1200/120 = –10 m/s
maka v₂’      = 30 + (–10)

v₂’ = 20 m/s