40 Soal Fisika Kelas XI Semester 1 dan Pembahasannya Kurikulum 2013

Jangan lupa membaca artikel tentang bisnis di > Informasi bisnis terbaik 2020.

Selamat datang kembali sahabat Administrasi Ngajar, pada kesempatan kali ini admin akan posting mengenai Soal Fisika Kelas XI lengkap beserta pembahasannya. Fisika adalah Ilmu dasar bagi perkembangan ilmu-ilmu lainnya. Banyak sekali fenomena-fenomena alam yang terjadi disekeliling kita termasuk dalam konsep Fisika. Karena sebenarnya kita tanpa sadar, tiap orang selalu menerapkan hukum fisika. Terutama terapan ilmu Teknik maupun aktifitas sehari-hari yang dilakukan setiap orang. Dengan begitu kami memiliki perhatian khusus untuk mata pelajaran Fisika kami sediakan Materi dan Soal Fisika lengkap beserta pembahasannya untuk mempermudah proses belajar baik di sekolah maupun di rumah. Baik langsung saja berikut:

Soal Fisika Kelas XI Semester 1 dan Pembahasannya

1). Sebuah piringan memiliki momen inersia l₁ = 2 x 10^-3 kgm² berotasi pada sumbunya yang melalui pusat piringan dengan kecepatan sudut 6 rad/s.
Kemudian, diatas piringan tersebut ditambahkan sebuah piringan l₂ = 10^-3 kgm². Kecepatan sudut kedua piringan adalah....
a. 3 rad/s
b. 4 rad/s
c. 5 rad/s
d. 6 rad/s
e. 12 rad/s

Diketahui:
l_{1 =} 2 x 10^-3 kgm²
ω1 = 6 rad/s
l2 = 1×10⁻³ kg m²
ω2 = 0

Ditanya: ω' (Kecepatan sudut kedua piringan)?

Jawab:
L = L'
l₁ω1 + l2ω2 = (l_1 + l2) ω'
2 x 10^-3 . 6 + 0 = (2×10⁻³ + 1×10⁻³) . ω'
12×10⁻³ = 3×10⁻³ ω'
ω' = 4 rad/s (Jawaban: B)

2).  Perhatikan gambar berikut.
Sebuah gasing memiliki momen inersia I,pada saat tertentu memiliki kecepatan sudut ω dengan arah putaran seperti pada gambar. Besar dan arah impuls sudut pada saat itu supaya gasing tetap berdiri adalah....
a. Iω, searah putaran gasing
b. Iω, berlawanan arah putaran gasing
c. Iω, ke arah atas
d. Iω, ke arah bawah
e. Iω, ke arah sumbu putar

Jawab: 
c. Iω, ke arah atas (karena arah impuls sudut sesuai dengan arah putaran sekrup tangan kanan).

3). Sebuah piringan jari-jarinya 5 cm dan massanya 40 gram berotasi pada sumbunya dengan kecepatan 100 rad/s. Oleh karena pengaruh gaya gesek, piringan itu berhenti berotasi dalam waku 50 sekon. Besarnya momen gaya yang dapat menghentikan rotasi piringan itu adalah....
a. 5 x 10^-3                    d. 2 x 10^-5
b. 1 x 10^-4                    e. 1 x 10^-6
c. 2 x 10^-4

Diketahui: 
R = 5 cm = 0,05 m
m = 40 gr = 0,04 kg
ω = 100 rad/s
t = 50 s

Dit: τ (Momen gaya)?

Jawab:
*Kita cari dulu momen inersianya:
I = m x r²
I = 0,04 x 0,05²
I = 10⁻⁴ Kg m²

*Lalu cari percepatan sudutnya:
ωt = ωo - αt
0 = 100 - 50α
50α = 100
α = 100/50
α = 2 rad/s²

*Cari momen gayanya:
τ = I x α
τ  = 10⁻⁴ x 2
τ = 2 x 10⁻⁴ Nm (Jawaban: C)

4). Pada sebuah katrol berbentuk silinder pejal massanya m_k = 0,8 kg dililitkan seutas tali yang diberi beban m = 0,1 kg. Jika diketahui jari-jari katrol adalah 10 cm dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s², percepatan yang dialami oleh beban massa m adalah....
a. 0,2 m/s²                        d. 2,0 m/s²
b. 0,5 m/s²                        e. 4,0 m/s²
c. 1,0 m/s²

Diketahui:
m_k = 0,8 kg
mb = 0,1 kg
r = 10 cm = 0,1 m
g = m/s²
k = 1/2 -> 0,5 (untuk bentuk silinder pejal)

Ditanya: percepatan (a)?

Jawab:
a = mb.g / (mb + k .m_k)
a = 0,1 . 10 / (0,1 + 0,5. 0,8)
a = 1 / 0,1 + 0,4
a = 1 / 0,5
a = 2 m/s²  (Jawaban: D)

5). Sebuah bola pejal berada diatas sebuah lantai, lalu bola didorong dengan gaya F. Perbandingan percepatan yang dialami oleh bola ketika bola tersebut tergelincir dan ketika bola menggelinding adalah...
a. 3/2
b. 2/3
c. 7/5
d. 5/7
e. 8/5

Jawab:
*Jika bola tergelincir:
ΣF = m . a
F - fk = m . a (fk = 0 karena licin)
F = m . a
a = F/m

*Jika bola menggelinding (translasi + rotasi):
ΣF = m . a
F - f = m . a
F - Ia = m . a
F - (1/2 mR²). a/R² = m . a
F - 1/2 ma = m . a
F = m . a + 1/2 m.a
F = 3/2 m.a
a = 2F/3m

perbandingan a tergelincir dan a menggelinding:
a = F/m : a = 2F/3m
1           :         2/3
3           :          2 (Jawaban: A)

6). Sebuah bola berongga dilepaskan dari puncak bidang miring yang memiliki ketinggian 3 meter dari bidang alasnya. Jika bola dapat menggelinding murni dan percepatan gravitasi Bumi g=10 m/s², kecepatan bola ketika sampai pada bidang alasnya adalah....
a. 3 m/s                         d. 4 √5 m/s
b. 2 √3 m/s                    e. 12 m/s
c. 6 m/s

Diketahui:
Bola berongga dilepaskan bidang miring dengan
h = 3 meter
g = 10 m/s²

Dit: Kecepatan bola (v)?

Jawab:
E awal = E akhir
m . g . h = Ek translasi + Ek rotasi
m . g . h = 1/2 mv² + 1/2 I ω²
m . g . h = 1/2 mv² + 1/2 . 2/3 mR² . (v²/R²)
m . g . h = 1/2 mv² + 1/3 mv² (R² nya dicoret)
g . h = 1/2 v² + 1/3 v² (m nya dicoret)
g . h = 2/6 v² + 3/6 v² (disamakan pecahannya)
g . h = 5/6 v²
v² = 6/5 g.h
v² = 6/5. 10. 3
v² = 36
v = √36
v = 6 m/s (Jawaban: C)

7). Sebuah benda dengan berat 480 N digantung dalam keadaan setimbang. Perhatikan gambar berikut.
Besar tegangan tali T1 adalah....
a. 240 N     
b. 480 N     
c. 120 N
d. 80 N
e. 240 N

Diketahui: w = 480 N

Ditanya: Tegangan tali T1?

Jawab:
*ΣFy = 0
T3 - w = 0
T3 = w
T3 = 480 N

*ΣFx = 0
T2 Cos 37° - T1 cos 53° = 0
T2 Cos 37° = T1 cos 53°
T2. 0,8 = T1 0,6
T2 = 0,6 .T1 / 0,8
T2 = 0,75 T1

*ΣFy = 0
T1 sin 53° + T2 sin 37° - T3 = 0
T1 sin 53° + T2 sin 37° = T3
T1 0,8 + T2 0,6 = 480 N
T1 0,8 + (0,75 T1) 0,6 = 480 N
T1 0,8 + 0,45 T1 = 480 N
1,25 T1 = 480 N
T1 = 480 : 1,25
T1 = 384 N (Tidak ada jawabannya?)

8). Perhatikan gambar berikut.
Batang besi PQ sepanjang 60 cm diberi beban pada titik Q sebesar 20 kg dalam keadaan setimbang. Besar tegangan tali T jika diketahui panjang PR = 80 cm dan massa batang diabaikan adalah...
a. 200 N       
b. 250 N       
c. 300 N
d. 500 N
e. 750 N

Diketahui:
mQ = 20 kg
QP = 60 cm
PR = 80 cm

Ditanya: Tegangan tali T?

Jawab:
QR = √80² + 60²
QR = √10000
QR = 100 cm

ΣF = 0 (dalam keadaan setimbang)
T - wQ = 0
T = wQ

Sin θ = PR/RQ = 80/100 = 4/5
Sin θ = sin 53°

Στ = 0
T sin 53° - wQ = 0
T sin 53° = wQ
T 0,8 = mQ . g
T 0,8 = 20.10
T 0,8 = 200
T = 200/0,8
T = 250 N (B)

9). Perhatikan gambar berikut.
Pada gambar tersebut, sebuah batang dengan berat w berada dalam keadaan setimbang. Dinding tempat bersandarnya licin. Panjang batang AB = l dan sudut kemiringan θ = 60°. Besarnya koefisien gesek minimum antara batang di A dan alasnya adalah.....
a. 1/2 √3                     d. 1/6 √3
b. 1/3 √3                     e. 1/8 √3
c. 1/4 √3

Jawab: 
ΣFx = 0
NB - fA = 0
NB = fA
NB = μA. NA

ΣFy = 0
NA - w = 0
NA = w

Στ = 0
NB sin 60° L - w cos 60° 1/2 L = 0
NB 1/2 √3 = w 1/4
NB = 1/4 : √3/2 w
NB = 2 / 4√3 w
NB = 2/ 4√3 x √3/√3 w
NB  = 2/12 √3 w
NB = 1/6 √3 w (Jawaban: D)

10). Perhatikan gambar berikut.
Sebuah tangga AB homogen panjangnya 5 m dan beratnya 100 N. Ujung A terletak pada lantai datar dan ujung B bersandar pada tembok vertikal. Ujung A berjarak 3 m dari tembok. Koefisien gesek statik ujung A dan B sama, yaitu 0,5. Jarak terjauh dari ujung A yang dapat dicapai orang yang beratnya 500 N jika orang tersebut memanjat tangga (tangga belum menggelincir) adalah....
a. 3,5 m   
b. 3,6 m   
c. 3,7 m
d. 3,8 m
e. 3,9 m

Diketahui:
lAB = 5 m
wAB = 100 N
OA = 3m
μA = μB = 0,5
OB = √5² - 3² = √25-9 = √16 = 4m
wo = 500 N
Sin θ = OB/AB = 4/5 = sin 53 °

Ditanya: Jarak terjauh dari ujung A yang dapat dicapai orang yang beratnya 500 N jika orang tersebut memanjat tangga?

Jawab:
*ΣFy= 0
wAB +Wo - NA = 0
100N + 500 N = NA
NA = 600 N

*ΣFx= 0
NB - fA = 0
NB = fA
NB = μA . NA
NB = 0,5 . 600
NB = 300 N

*Στ = 0
NB. l sin θ - wAB .1/2 l cos θ - wo. x. sin θ = 0
NB. 5. sin 53 ° - 100. 1/2. 5. cos 53 ° - 500. x. sin 53 ° = 0
NB. 5. 0,8 - 50. 5. 0,6 - 500. x. 0,6 = 0
4NB - 150 - 300x = 0
4.300 - 150 - 300x = 0
1200 - 150 - 300x = 0
300 x = 1200 - 150
300 x = 1050
x = 1050/300
x = 3,5 m (Jawaban: A)

11). Batang OP panjangnya l =50 cm, sebuah gaya F =4 N bekerja pada tengah-tengah batang. Jika di titik O terdapat sebuah engsel, momen gaya oleh F terhadap titik O adalah....
a. 0,5 Nm
b. 1,0 Nm
c. 1,5 Nm
d. 2,0 Nm
e. 4,0 Nm

Diketahui:
l = 50 cm = 1/2 m (meter)
F = 4 N bekerja pada tengah-tengah batang.

Ditanya: τ (momen gaya) oleh F terhadap titik O?

Jawab:
Yang ditanya adalah momen gaya oleh F terhadap titik O. Seperti yang kita tahu, rumus dari momen gaya adalah (τ = r x F). Maka:
τ = r x F
τ = 1/2 l x 4 N
τ = 1/2 (1/2 m) x 4 N
τ = 1/4 x 4 N
τ = 1 Nm (jawaban: B)

12). Sebuah batang OP beratnya w = 20 N, panjangnya 2 m, gaya berat w tepat berada diantara titik O dan P. Ujung P diikat dengan tali ke dinding. Tegangan tali T = 7,5 N. Momen gaya oleh w dan T terhadap engsel di O adalah.....
a. 10 Nm dan -10 Nm
b. -10 Nm dan 10 Nm
c. 12 Nm dan -12 Nm
d. -12 Nm dan 12 Nm
e. 20 Nm dan -20 Nm

Diketahui: 
w = 20 N (ditengah-tengah antara titik O dan P)
l = 2 m
T = 7,5 N
θ = 37°

Ditanya: τ (Momen gaya) oleh w dan T terhadap engsel di O?

Jawab: 
*Momen gaya oleh w:
τ = F . l . sin 37°
τ = 20 N . 1 . 0.6 (kenapa l = 1? karena gaya w berada di tengah-tengah, jadi 1/2 l )
τ = 12 Nm

*Momen gaya oleh T
τ = T. l . cos 37°
τ = 7,5 . 2 . 0.8
τ = 12 Nm (tetapi T berlawanan dengan arah jarum jam, jadi hasilnya (-) negatif)
τ = -12 Nm (Jawaban: C)

13). Pada sebuah benda bekerja sebuah gaya dan sebuah kopel yang besarnya masing-masing 100 N dan 40 Nm. Diketahui juga jarak antara kedua gaya penyusun kopel tersebut 8 cm. Setelah gaya dan kopel tersebut dijumlahkan, titik tangkap gaya resultannya akan berpindah. Perpindahan titik tangkapnya adalah....
a. 4 cm
b. 8 cm
c. 12 cm
d. 40 cm
e. 80 cm

Jawab: ,-

14). Sebuah katrol dari benda pejal dengan tali yang dililitkan pada sisi luarnya ditampilkan seperti gambar. Gesekan katrol diabaikan. Jika momen inersia katrol I = β dan tali ditarik dengan gaya tetap F, maka nilai F setara dengan....
a. F = α β R
b. F= α β² R
c. F = α (βR)^-1
d. F = α β (R)^-1
e. F = R (α β)^-1

Diketahui: 
I = β
Tali ditarik dengan gaya tetap F
Gesekan katrol diabaikan

Ditanya: Nilai yang setara dengan F?

Jawab:
Dari soal tersebut, berlaku hukum II newton karena katrol tersebut mempunyai percepatan (a). Maka dari itu, hukum II newton yg berlaku pada katrol adalah:
Στ = I . α
F. R = β. α (tadi diketahui I = β)
F = β. α / R
F = α β (R)^-1 (Jawaban: D)

15). Tiga gaya F1, F2, dan F3 bekerja pada batang seperti gambar berikut. Jika massa batang diabaikan dan panjang batang 4 m, maka nilai momen gaya terhadap sumbu putar dititik C adalah.... (Sin 53° = 0,8. Cos 53° = 0.6. AB=BC=CD=DE=1m).
a. 12 Nm
b. 8 Nm
c. 6 Nm
d. 2 Nm
e. Nol

Diketahui:
l = 4 m
sumbu putar di titik C
F1 = 5N
F2 = 0,4 N
F3 = 4,8 N
θ = 53°
AB=BC=CD=DE=1m

Ditanya: Momen gaya terhadap sumbu putar dititik C?

Jawab:
τ1 = F1 . Sin 53° . r1
τ1 = -5 . 0.8 . 2 (r1 =2 karena jarak dari F1 ke titik tengah C adalah 2m)
τ1 = -8 Nm (negatif karena berlawanan arah jarum jam)

τ2 = F2. r2
τ2 = 0,4 . 1
τ2 = 0,4 Nm

τ3 = F3. r3
τ3 = 4,8 . 2
τ3 = 9,6 Nm

Στ terhadap titik C:
-8 + 0,4 + 9,6 = 2 Nm (Jawaban: D)

16). Sebuah partikel massanya 100 gram diikat dengan seutas tali panjangnya 50 cm diputar pada bidang horizontal dengan kelajuan tetap 4m/s. Besarnya momentum anguler partikel adalah.....kgm²/s.
a. 0,1
b. 0,2
c. 0,3
d. 0,4
e. 0,5

Diketahui:
m = 100 gr = 0,1 kg
R = 50 cm -> 1/2 m
v = 4m/s

Ditanya: L (momentum anguler partikel)?

Jawab:
L = m . v . R
L = 0,1kg . 4m/s . 1/2m
L= 0,2 kgm²/s (Jawaban: B)

17). Sebuah partikel massa m bergerak melingkar dengan jari-jari r, kecepatan sudutnya ω dan momentum linearnya p. Momentum sudut partikel memenuhi persamaan....
(1). L = rp                            (3). L = mr² ω
(2). L = m ω² r                     (4). L = r²p
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)

Jawab:
Rumus dari momentum sudut partikel hanya ada 2 yaitu:
(1). L = r.p
(3). L = mr² ω (Jawaban: B)

18). Sebuah partikel bergerak melingkar beraturan dengan kelajuan linear 4 m/s. Oleh karena adanya gaya luar yang memengaruhi geraknya, partikel tersebut mengalami perubahan momentum sudut sebesar 0,5 kgm²/s dan dalam waktu 20 x 10^-3s. Besarnya momen gaya yang memengaruhi benda adalah....
a. 4 Nm
b. 8 Nm
c. 20 Nm
d. 25 Nm
e. 0 Nm

Diketahui:
v = 4 m/s
Δ L = 0,5 kgm²/s
Δ t = 20 x 10^-3s.

Ditanya: Momen gaya (τ)?

Jawab:
τ . t = Δ L
τ . 20 x 10^-3s = 0,5 kgm²/s
τ = 0,5 kgm²/s : 20 x 10^-3s
τ  = 500 : 20
τ = 25 Nm (Jawaban: D)

19). Untuk dapat mengimbangi gaya gravitasi Bumi, sebuah satelit yang massanya 100 kg harus mengorbit Bumi dengan kecepatan 5,6 x 10³ m/s pada ketinggian R dari permukaan Bumi, dengan R = 6,37 x 10⁶ m adalah jari-jari Bumi. Momentum anguler satelit terhadap pusat Bumi adalah....kgm²/s.
a. 1,78 x 10¹²                        d. 3,56 x 10¹³
b. 3,56 x 10¹²                        e. 7,13 x 10¹
c. 7,13 x 10¹²

Diketahui:
m = 100 kg
v = 5,6 x 10³ m/s
R = 6,37 x 10⁶ m (Karena yang ditanya dari pusat bumi maka R nya = 2 kali)

Ditanya: Momentum anguler satelit (L)?

Jawab: 
L = m. v. R
L = 100 . 5,6 x 10³ . 2 . 6,37 x 10⁶
L = 7134 x 10⁹
L = 7,13 x 10¹² kgm²/s (Jawaban: C)

20). Sebuah partikel massanya 250 gram bergerak melingkar dengan jari-jari lingkaran 100 cm dan momentum linearnya 2,5 kgm/s. Impuls sudutnya dalam SI adalah....
a. 0,25     
b. 0,50   
c. 0,50
d. 5,00
e. 8,00

Diketahui: 
m = 250 gr = 1/4 kg
R = 100 cm = 1 m
p = 2,5 kgm/s

Ditanya: I (Impuls sudut) dalam SI?

Jawab:
Impuls = I.ω
Impuls = mr²ω
Impuls = mr² (v/r) -> coret r salah satu
Impuls = m.v.r

kita ketahui p = m.v
Impuls = p.r
Impuls = 1/4 kg. 1m
Impuls = 0,25 kgm²/s (Jawaban: A)

21). Beberapa beban maksimum yang boleh di gantung pada seutas kawat baja dengan luas penampang 5mm², jika diketahui regangan yang tidak boleh melebihi 0,001 (modulus elastis baja 2 x 10¹¹ Nm^-2)
a. 500 N
b. 1000 N
c. 1500 N
d. 2000 N
e. 2500 N

Diketahui:
A = 5mm² = 5 x (10^-3m)² = 5 x 10^-6m²
e = 0,001 = 10^-3
E = 2 x 10¹¹ N/m²

Ditanya: F (beban maksimum)?

Jawab:
F = A.e.E
F = 5 x 10^-6m² .10^-3. 2 x 10¹¹ N/m²
F = 2 x 5 x 10^{-6 + (-3) + 11}
F = 10 x 10²
F = 10 x 100
F = 1000 N (Jawaban: B)

22). Empat buah pegas masing-masing dengan konstanta C disusun secara paralel. Konstanta pegas yang disusun paralel adalah...
a. 1/2
b. 1/4
c. C
d. 4 C
e. 2C

Jawab:
Karena disusun paralel jadi:
kp = C + C + C + C
kp = 4C (Jawaban: D)

23). Tiga buah pegas memiliki konstanta sama disusun secara seri dan pada ujung bawahnya digantungi beban 6 kg, pegas memanjang 5 cm. Perpanjangan susunan pegas jika diberi beban 8 kg adalah....
a. 6,5 cm
b. 6,6 cm
c. 6,8 cm
d. 6,7cm
e. 7,0 cm

Diketahui:
konstanta tiga pegas sama dan disusun secara seri
m1 = 6kg
Δx1 = 5 cm
m2 = 8 kg

Ditanya: Δx2 (Perpanjangan susunan pegas jika m2 = 8 kg)

Jawab:
F = k. Δx
Karena konstanta setiap pegas sama, maka bisa kita abaikan.

F1/Δx1 = F2/Δx2
m1.g/Δx1 = m2.g/Δx2 (g dicoret)
m1/Δx1 = m2/Δx2
6/5 = 8/Δx2
Δx2 = 5.8/6
Δx2 = 40/6
Δx2 = 6,67 cm => dibulatkan menjadi 6,7 cm (Jawaban:D)

24). Seorang siswa memiliki massa 50 kg, bergantung pada ujung pegas sehingga pegas bertambah panjang 10 cm, nilai tetapan pegas adalah....
a. 500 N/m
b. 5 N/m
c. 50 N/m
d. 20 N/m
e. 5.000 N/m

Diketahui:
m = 50 kg
Δx = 10 cm => 0,1 m

Ditanya: k (nilai tetapan/konstanta pegas)?

Jawab:
F = m.g
F = 50.10
F = 500 N

F = k. Δx
500 = k. 0,1
k = 500/0,1
k = 5000 N/m (Jawaban: E)

25). Berapa beban maksimum yang boleh digantung pada seutas kawat baja dengan luas penampang 5mm², jika diketahui regangan yang tidak boleh melebihi 0,001 (modulus elastis baja adalah 2 x 10¹¹ N/m²)
a. 500 N
b. 1000 N
c. 1500 N
d. 2000 N
e. 2500 N

Diketahui:
A = 5mm² = 5 x (10^-3m)² = 5 x 10^-6m²
e = 0,001 = 10^-3
E = 2 x 10¹¹ N/m²

Ditanya: F (beban maksimum)?

Jawab:
F = A.e.E
F = 5 x 10^-6m² .10^-3. 2 x 10¹¹ N/m²
F = 2 x 5 x 10-^{6 + (-3) + 11}
F = 10 x 10²
F = 10 x 100
F = 1000 N (Jawaban: B)

26). Untuk meregangkan sebuah pegas sebesar 4 cm diperlukan usaha sebesar 0,16 J. Untuk meregangkan pegas sebesar 2 cm maka diperlukan gaya sebesar....
a. 0,8 N
b. 1,6 N
c. 2,4 N
d. 3,2 N
e. 4,0 N

Diketahui:
x1 = 4 cm => 0,04 m
W = 0,16 J
x2 = 2 cm => 0,02 m

Ditanya: F (gaya dari pegas ke2) ?

Jawab:
W = 1/2. k . x1²
0,16 = 1/2. k. 0,04²
0,16 = 1/2. k. 0,0016
0,32 = k. 0,0016
k = 0,32/0,0016
k = 200 N/m

maka, F = k.x2
F = 200. 0,02
F = 4 N (Jawaban: E)

27). Tiga pegas dengan konstanta k1 = 20 N/m, k2 = 30 N/m, k3 = 60 N/m. Ketiga pegas dirangkaikan dengan cara seri, paralel, atau gabungan keduanya, akan didapatkan konstanta pegas:
(1). 10 N/m
(2). 40 N/m
(3). 45 N/m
(4). 110 N/m
Pernyataan yang benar adalah...
a. (1), dan (4)
b. (1), dan (3)
c. (1), (2), dan (3)
d. (2), dan (4)
e. semua benar

Jawab:
*Kita pakai cara seri:
1/ks = 1/k1 +1/k2 +1/k3
1/ks = 1/20 + 1/30 +1/60
1/ks = 3/60 + 2/60 + 1/60
1/ks = 6/60
ks = 60/6
ks = 10 N/m

*Kita pakai cara paralel:
kp = k1 + k2 + k3
kp = 20 + 30 + 60
kp = 110 N/m

*Kita pakai cara gabungan:
kp = k1 + k2 = 20 + 30 = 50 N/m
1/ks = 1/kp + 1/k3
1/ks = 1/50 + 1/60
1/ks = 6/300 + 5/300
1/ks = 11/300
ks = 300/11 N/m

Berarti pernyataan yang benar adalah (1) dan (4) => (Jawaban: A)

28). Sebuah pegas panjangnya 50 cm dengan konstanta pegas 200 N/m, dipotong menjadi dua bagian yang sama. Potongan pegas tersebut ditarik dengan gaya 40 N dan akan bertambah panjang sebesar...
a. 5 cm
b. 10 cm
c. 15 cm
d. 20 cm
e. 25 cm

Diketahui:
x mula-mula = 50 cm
k = 200 N/m
=> dipotong menjadi 2 bagian:
jadi: masing-masing x = 25 cm
F = 40 N

Ditanya: Δx (pertambahan panjang)?

Jawab:
Saya anggap susunan pegasnya paralel:
kp = k1 + k2
kp = 200 + 200
kp = 400 N/m

F = k . Δx
40 = 400 . Δx
Δx = 40/400
Δx = 0,1 m
Δx = 10 cm (Jawaban: B)

29). Sebuah sepeda motor menggunakan dua shock breaker depan dan dua shock breaker belakang. Setiap shock breaker memiliki konstanta pegas sama, yaitu sebesar 2.500 N/m. Ucok yang massanya 50 kg (g=10 m/s²) duduk di atas sepeda motor itu dan berada pada titik kesetimbangan dari ke empat shock breaker. Perubahan panjang setiap shock breaker adalah...
a. 2,5 cm
b. 5,0 cm
c. 7,5 cm
d. 10,0 cm
e. 12,5 cm

Diketahui:
k= 2500 N/m
m = 50 kg
g=10 m/s²

Ditanya: Δx (perubahan panjang setiap shock breaker)?

Jawab:
Karena ada 4 shock breaker (2 depan dan 2 belakang) maka:
karena disusun paralel=> k = 4.2500 = 10.000 N/m

Kita cari F dulu:
F = m.g = 50.10 = 500 N

maka, F=k.Δx
500 = 10.000 . Δx
Δx = 500/10.000
Δx = 0,05 m
Δx = 5,0 cm (Jawaban: B)

30). Sebuah pegas yang panjangnya 100 cm dipotong menjadi tiga bagian, dengan perbandingan panjang 2:3:5. Jika setiap pegas ditarik dengan gaya yang sama besar, perbandingan pertambahan panjang setiap pegas adalah...
a. 2:3:5
b. 5:3:2
c. 6:10:15
d. 15:10:6
e. 3:5:10

Jawab:
Pegas dengan panjang 100 cm dipotong menjadi 3 bagian, dengan perbandingan 2:3:5. Kita temukan dulu panjang masing-masing bagian.
Bagian 1: 2/10 x 100 = 20 cm
Bagian 2: 3/10 x 100 = 30 cm
Bagian 3: 5/10 x 100 = 50 cm

Konstanta pegas ke 1 = 1/20
Konstanta pegas ke 2 = 1/30
Konstanta pegas ke 3 = 1/50

F = k. Δx
Δx = F/k

Karena gaya masing-masing pegas sama, kita bebas menentukan gayanya. Anggap saja gayanya = 1N
Δx pegas ke 1 = 1/ 1/20 = 20
Δx pegas ke 2 = 1/ 1/30 = 30
Δx pegas ke 3 = 1/ 1/50 = 50

Kita bandingkan Δx masing-masing pegas:
Δx1:Δx2:Δx3
20:30:50
= 2:3:5 (Jawaban: A)
31). Perhatikan gambar grafik tegangan-regangan sebuah kawat berikut. Modulus Young kawat x adalah..... (x menunjukkan: tegangan x 10⁷ Nm^-2 dan Regangan x 10^-4). X dari grafik menunjukkan ke tegangan yaitu 20, dan ke regangan yaitu 4)
a. 5 Nm^-2                      d. 40 Nm^-2
b. 10 Nm^-2                    e. 80 Nm^-2
c.  20 Nm^-2

Diketahui: 
σ = 20 x 10⁷
e = 4 x 10^-4

Ditanya: Modulus Young?

Jawab:
E = tegangan/regangan
E = σ/e
E = 20 x 10⁷/4 x 10^-4
E = 5 x 10¹¹ N/m

32). Sebuah balok 10 kg dikaitkan pada sebuah kawat yang memiliki luas penampang 2,4 mm². Jika g = 9,8 m/s², tegangan yang dialami kawat tersebut adalah..... Nm^-2
a. 4,09 x 10⁷                         d. 5,27 x 10⁷
b. 4,17 x 10⁷                            e. 5,79 x 10⁷
c. 5,10 x 10⁷

Diketahui:
A = 2,4 mm² => 2,4 x 10^-6 m²
g = 9,8 m/s²
m = 10 kg => F = m.g = 10.9,8 = 98 N

Ditanya: Tegangan (σ) ?

Jawab:
σ = F/A
σ = 98 / 2,4 x 10^-6
σ = 98 / 2.4 . 10⁶
σ = 40,83 . 10⁶
σ = 4.09. 10⁷

33). Dua buah kawat x dan y panjangnya masing-masing 1 m dan 2 m ditarik dengan gaya yang sama sehingga terjadi pertambahan panjang masing-masing 0,5 mm dan 1 mm. Jika diameter kawat y dua kali diameter kawat x, perbandingan modulus Young kawat x terhadap y adalah....
a. 1:1                       d. 2:1
b. 1:2                       e. 4:1
c. 1:4

Diketahui:
Pada kawat x:
L = 1 m
gaya = F
ΔL = 0,5 mm
diameter = d => A = 1/4.π.d²

Pada kawat y:
L = 2m
gaya = F
ΔL = 1mm
diameter = 2d => A = 1/4.π.(2d)²

Ditanya: Perbandingan Modulus Young?

Jawab:
= E1 : E2
= F.L/A.ΔL : F.L/A.ΔL
= F.1 /1/4.π.d² . 0,5 : F.2 /1/4.π.(2d)² . 1
= 2F / 1/4.π.d² : 2F / 1/4.π.(2d)² (Coret 1/4.π.d² masing-masing persamaan)
= 2F /1 : 2F / 4 (jadi 4 karena 2 dikuadratkan) => Coret 2F masing-masing persamaan
= 1/1 : 1/4
= 1/1 x 4/1
= 4/1
= 4:1 (Jawaban: E)

34). Sebuah benda bermassa 500 kg digantungkan pada sebuah kawat baja dengan panjangnya 3m dan luas penampangnya sebesar 0,15 cm². Jika diketahui modulus Young untuk baja 2,0 x 10¹¹N/m², pertambahan panjang kawat adalah....
a. 0,47 cm                            d. 0,50 cm
b. 0,48 cm                            e. 0,51 cm
c. 0,49 cm

Diketahui:
m = 500 kg => F = 500x10 = 5000 N => 5 x 10³ N
L = 3m
A = 0,15 cm² => 1,5 x 10^-4 m²
E = 2,0 x 10¹¹N/m²

Ditanya: ΔL (Pertambahan panjang kawat)?

Jawab:
E = F/A . L/ΔL
ΔL = F/A . L/E
ΔL = F.L / A.E
ΔL = 5 x 10³. 3 / 1,5 x 10^-4. 2,0 x 10¹¹
ΔL = 15 x 10³/ 3 x 10⁷
ΔL = 15.000 / 30.000.000
ΔL = 0,0005 m
ΔL= 0,05 cm

35). Sebuah kabel baja lift yang memiliki diameter 4 cm mengangkat beban 628 kg. Jika g = 9,8 m/s², tegangan kabel baja tersebut adalah..... Nm^-2.
a. 0,52 x 10⁶
b. 1,32 x 10⁶
c. 4,9 x 10⁶
d. 7,8 x 10⁶
e. 9,2 x 10⁶

Diketahui:
d = 4 cm
m = 628 kg
g = 9,8 m/s²

Ditanya: Tegangan kabel?

Jawab:
Kita cari A terlebih dahulu:
A = 1/4 π d²
A = 1/4. 3,14. 4²
A = 1/4. 3,14. 16 (1/4 dan 16 dicoret)
A = 3,14. 4
A = 12,56 cm²
A = 12,56 x 10^-4 m²

F = m.g = 628. 9,8 = 6154,4 N

σ = F/A
σ = 6154,4 / 12,56 x 10^-4 
σ = 6154,4 / 12,56 . 10⁴ 
σ = 490 . 10000
σ = 4.900.000 N/m
σ = 4,9 x 10⁶

36). Seutas kawat dengan luas penampang 4mm² ditarik oleh gaya 3,2 N sehingga kawat tersebut mengalami pertambahan panjang sebesar 0,04 cm. Jika panjang kawat pada mula mulanya 80 cm, modulus Young kawat tersebut adalah....Nm^-2.
a. 8 x 10⁵
b. 1,6 x 10⁵
c. 8 x 10⁹
d. 1,6 x 10⁹
e. 1,75 x 10⁹

Diketahui:
A = 4mm² = 4 x (10^-3m)² = 4 x 10^-6m²
F = 3,2 N
L = 80 cm => 0,8 m
ΔL = 0,04 cm => 0,004 m

Ditanya: Modulus Young?

Jawab:
E = F/A . L/ΔL
E = 3,2 /4 x 10^-6 . 0,8/0,004
E = 3,2 /4 . 10⁶ . 200
E = 8. 1000000 . 200
E = 1.600.000.000 N/m
E = 1,6 x 10⁹ N/m (Jawaban: D)

37). Seutas kawat dengan panjang L dan jari-jari r dijepit dengan kuat di salah satu ujungnya. Ketika ujung kawat lainnya ditarik oleh gaya F, panjang kawat bertambah 2 cm. Kawat lain dari bahan yang sama, panjangnya 1/4 L dan jari-jari 2r ditarik dengan gaya 2F. Pertambahan panjang kawat ini adalah...
a. 0,10 cm                           d. 1,50 cm
b. 0,25 cm                           e. 2,00 cm
c. 0,50 cm

Diketahui:
Pada kawat 1:
panjang = L
jari-jari = r => A = π r²
ditarik oleh gaya = F
ΔL = 2 cm

Pada kawat 2:
panjang = 1/4 L
jari-jari = 2r => A = 2.22/7 r² = π (2r)²
ditarik oleh gaya = 2F

Ditanya: ΔL kawat ke dua adalah??

Jawab:
Karena diberitahu bahan yang sama, maka modulus Youngnya sama. Maka,
E1 = E2
F/A x L/ΔL = F/A x L/ΔL
F/π r² x L/2 = 2F/π (2r)² x 1/4L /ΔL (coret π, r dan F di persamaan 1)
1/1 x L/2 = 2/4 x 1/4L /ΔL
1 . L / 1 . 2 = 2 . 1/4 L / 4 . ΔL
L / 2 = 2/4 L / 4ΔL
L / 2 = 1/2 L / 4ΔL (samakan L nya masing-masing persamaan)
1/2L / 1 = 1/2 L / 4ΔL  (coret masing-masing 1/2 L)
1 = 4ΔL
ΔL = 1/4
ΔL  = 0,25

Jadi, pertambahan panjang kawat adalah 0,25 cm

38). Sebuah batang silindris pejal terbuat dari besi yang panjangnya 4 m dengan diameter 9,0 cm. Batang tersebut dipasang vertikal dan diujung atasnya diletakkan beban 80.000 kg. Jika modulus Young besi tersebut 1,9 x 10¹¹ Nm^-2, batang besi tersebut akan mengalami pemendekan sebesar....
a. 2,3 mm
b. 2,5 mm
c. 2,6 mm
d. 2,8 mm
e. 3 mm

Diketahui:
L = 4 m
d = 9 cm => 0,09 m | r = d/2 = 9/2 = 4,5
A = πr² = 3,14. 4,5² = 3,14. 20,25 = 63,585 cm² => 63,585 x 10^-4 m²
m = 80.000 kg => F = m.g = 80.000 x 10 =800.000 N
E = 1,9 x 10¹¹ Nm^-2

Ditanya: ΔL (Pemendekan)?

Jawab:
E = F.L / A.ΔL
ΔL = F.L / A.E
ΔL = 800.000.4 /63,585 x 10^-4 . 1,9 x 10¹¹
ΔL = 3.200.000 / 120,8115 x 10⁷
ΔL = 3.200.000 /1.208.115.000
ΔL = 0,00264 m
ΔL = 2,64 mm

39). Sebuah beban 8,0 kg digantungkan pada ujung kawat logam sepanjang 75 cm dengan diameter 0,130 cm. Jika kawat tersebut memanjang 0,035 cm, modulus Young dari kawat logam tersebut adalah...Nm^-2.
a. 1,00 x 10¹¹
b. 1,27 x 10¹¹
c. 1,45 x 10¹¹
d. 1,27 x 10¹⁰
e. 1,45 x 10¹⁰

Diketahui:
m = 8 kg => F = 8x10 = 80 N
L = 75 cm => 0,75 m
d = 0,130 cm
A = 1/4. π. d² = 1/4. 3,14. 0,130² = 1/4. 3,14. 0,0169 = 0,0132665 cm² => 0,0132665 10^-4 m²
ΔL = 0,035 cm => 0,035 x 10^-2 m

Ditanya: Modulus Young?

Jawab:
E = F.L / A.ΔL
E = 80. 0,75 / 0,0132665 10^-4 . 0,035 x 10^-2
E = 60 / 0,0004643275 x 10^-6
E = 60 / 0,0004643275 . 10⁶
E = 129219 . 10⁶
E = 1,29 . 10¹¹

40). Sebuah massa 225 kg digantungkan pada ujung bawah sebuah batang sepanjang 4 m dengan luas penampangnya 0,5 cm². Jika batang itu memanjang 1 mm, modulus Young batang tersebut adalah...Nm^-2.
a. 1,23 x 10¹¹
b. 1,50 x 10¹¹
c. 1,76 x 10¹¹
d. 1,83 x 10¹¹
e. 1,90 x 10¹¹

Diketahui:
m = 225 kg => F = 225 x 10 = 2250 N
L = 4m
A = 0,5 cm² => 0,5 x (10^-2m)² => 0,5 x 10^-4m²
ΔL = 1mm => 0,001 m

Ditanya: E (Modulus Young)?

Jawab:
E = F/A . L/ΔL
E = 2250/0,5 x 10^-4 . 4/0,001
E = 2250/0,5 x 10^-4 . 4000
E = 2250/0,5 . 10⁴ . 4000
E = 4500. 10000. 4000
E = 180.000.000.000
E = 1,80 x 10¹¹ (Jawaban: D)

Sumber : sekoIahbagiiImu.blogspot.com

Demikianlah 40 Soal Fisika Kelas XI Semester 1 dan Pembahasannya Kurikulum 2013, semoga bermanfaat.
Sumber https://administrasingajar.blogspot.com/

Selain sebagai media informasi pendidikan, kami juga berbagi artikel terkait bisnis.

Artikel bisnis dan investasi