Soal dan Pembahasan Fisika (Saintek) Bagian 2

Sebuah pemanas listrik yang hambatannya R menggunakan sumber tegangan 10 V. Pemanas digunakan untuk memanaskan 1 liter air dari 10^oC hingga 70^oC. Jika 70% kalor yang dihasilkan pemanas diambil air, maka waktu yang diperlukan adalah t sekon. Jika kalor yang dihasilkan pemanas 80%-nya diambil air, maka waktu yang diperlukan adalah ....

Jawaban : e

Hubungan antara energi listrik dan kalor adalah:

2-85

Jika kalor yang diambil 80%-nya, maka waktunya:

3-48

Sebuah benda melakukan getaran harmonik sederhana dengan amplitudo A. Ketika kecepatan benda besarnya 7-20 , maka simpangannya adalah ....

1/4
2/4
3/4
4/4
5/4

Jawaban : a

Seorang siswa melakukan suatu eksperimen sederhana sebagai berikut. Pada eksperimen pertama, dia menarik suatu benda dengan gaya F pada permukaan datar licin sehingga mempercepat benda dari diam sampai mencapai kelajuan v. Pada percobaan kedua, ia mempercepat dengan gaya yang sama sehingga dia menyimpulkan bahwa perbandingan usaha pada eksperimen pertama dan kedua adalah 1 : 3. Dengan demikian pada percobaan kedua, ia mempercepat dari....

v menjadi 2v
v menjadi 3v
2v menjadi 3v
3v menjadi 4v
4v menjadi 5v

Jawaban : a

Soal ini dapat diselesaikan dengan menggunakan konsep usaha-energi. Dalam soal ini gaya F yang diberikan akan membuat benda berpindah sejauh s. Selama benda berpindah maka kelajuan benda bergerak juga ikut berubah sehingga besarnya usaha akibat gaya sama dengan perubahan energi kinetik benda. Berlaku persamaan :

fis8-2

Pada eksperimen pertama :

fis9-2

Pada eksperimen kedua :

fis10-2

Didapatkan kesimpulan bahwa :

fis11-2

Jadi, pada ekseperimen kedua siswa tersebut mempecepat benda dari kelajuan v menjadi 2v.

Perhatikan gambar di bawah ini!

fis4-2

Ketiga bentuk lintasan bola memiliki tinggi maksimum sama yakni h. Bentuk lintasan bola yang memiliki waktu terlama di udara adalah....

merah
biru
hijau
merah = hijau
merah = biru = hijau

Jawaban : e

Ketinggian maksimum pada gerak parabola dirumuskan :

fis5-2

Karena percepatan gravitasi dan ketinggian maksimum sama untuk semua kondisi maka :

v₀ sin α (sama untuk semua kondisi)

Waktu bola melayang di udara (mencapai jarak maksimum) dirumuskan :

fis7-2

Dari persamaan ini didapatkan hasil bahwa waktu bola terlama di udara tidak dipengaruhi oleh bentuk lintasan bola.

Perhatikan pernyataan-pernyataan di bawah ini!

Semakin cepat magnet digerakkan keluar masuk kumparan maka semakin besar arus induksi yang terjadi.
Semakin banyak jumlah lilitan kawat pada kumparan, semakin besar tegangan yang ditimbulkan akibat perubahan fluks magnetik.
Semakin besar perubahan fluks magnetik maka semakin besar arus induksi yang ditimbulkan.

Dari pernyataan-pernyataan di atas, pernyataan yang benar ditunjukkan oleh nomor....

(1)
(1) dan (2)
(1), (2), dan (3)
(1) dan (3)
(2) dan (3)

Jawaban : c

Berdasarkan Hukum Faraday :

fis1-11

Dengan:

fis2-11

Keterangan :

ε = tegangan induksi (V)

í = arus induksi (A)

N = jumlah lilitan

Δø = perubahan fluks magnetik (Wb)

Δt = selang waktu (s)

Berdasarkan persamaan di atas maka dapat dipastikan bahwa semua pernyataan adalah benar.

Pernyataan (1) benar karena semakin cepat magnet digerakkan keluar masuk kumparan perubahan fluks magnetik per satuan waktu juga akan menjadi besar yang menyebabkan tegangan induksi besar. Apabila tegangan induksinya membesar, maka arus induksi yang timbul juga pasti membesar.

Jika tembaga ditembaki elektron berenergi tinggi dalam orde puluhan keV, maka spektrum sinar-X yang terbentuk dapat mempunyai puncak tajam pada beberapa panjang gelombang tertentu yang menunjukkan karakteristik dari bahan tersebut.

SEBAB

Elektron berenergi puluhan keV jika ditumbukkan pada suatu bahan dapat mengalami perlambatan yang besar sehingga akan muncul gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang dalam orde panjang gelombang sinar-X.

Jawaban : a

saintek14

Sinar X akan muncul dengan 2 panjang gelombang yaitu λ karakteristik yang muncul karena karakter bahan dan λ kontinu yang dipengaruhi oleh bedapotensial listrik, jadi pernyataan 1 benar.
Elektron berenergi tinggi jika ditumbukkan pada sebuah logam akan menghasilkan gelombang sinar X, jadi pernyataan 2 juga benar dan keduanya menunjukkan hubungan sebab akibat.

Jarak titik lensa obyektif dan lensa okuler sebuah mikroskop berturut-turut adalah 1,8 cm dan 6 cm. Pada pengamatan mikro-organisme, mikroskop digunakan oleh mata normal dengan titik dekat 24 cm tanpa berakomodasi. Jika jarak antara lensa obyektif dan lensa okuler 24 cm, maka perbesaran mikroskop tersebut adalah ....

10
12
16
24
36

Jawaban : e

saintek13

Perbesaran mikroskop untuk mata tidak berakomodasi:

saintek13-2

Sebuah elektron bergerak dari keadaan diam melewati beda potensial 100 V. Panjang gelombang de Broglie dari elektron tersebut adalah ...

0,123 nm
1,230 nm
12,30 nm
123,0 nm
1230 nm

Jawaban : b

Radiasi energi sebuah benda bergantung pada jenis, ukuran, dan suhu benda.

SEBAB

Laju energi radiasi dari sebuah benda sebanding dengan luas permukaan benda dan pangkat tiga temperatur mutlaknya.

Jawaban : c

Radiasi energi dari sebuah benda bergantung pada jenis, ukuran, dan suhu benda. J. Stefan dan Boltzmann mengemukakan bahwa laju energi radiasi dari benda sebanding dengan luas permukaan sebuah benda dan pangkat empat temperatur mutlaknya.

Sehingga laju energi radiasi yang dipancarkan dapat dirumuskan:

Sehingga intensitas radiasinya adalah:

Di mana Pmerupakan laju energi (daya) radiasi (watt) ; Amerupakan luas penampang benda (m²); emerupakan emisivitas benda; Tmerupakan suhu mutlak benda (K); σmerupakan konstanta Stefan-Boltzmann (5,67 x 10^-8W/m²K⁴) ; dan Imerupakan intensitas radiasi benda (W/m²).

Jadi, pernyataan benar dan alasan salah.

Suatu gelombang transversal merambat dari titik A ke B yang berjarak 50 cm dengan cepat rambat 30 cm/s. Jika fase di A = ¾ m dimana amplitudo gelombang transversal tersebut adalah 4 cm dan periode gelombang 5 detik, maka....