Fisika I

SOAL UTS 2006/2007

UTS Sem. I 2012/2013 FUG1A3 (Fisika I) 1. Sebuah mobil bergerak 20 km ke arah y-positif, kemudian 35 km ke arah 60° dari sumbu ypositif. a. Carilah besar dan arah resultan vektor perpindahan mobil dalam bentuk vektor satuan(vektor perpindahan A) b. Jika ada mobil lain yang mempunyai veltor perpindahan B = 20i+30j km, tentukan sudut yang dibentuk oleh kedua mobil tersebut (sudut antara vektor A dan B) 2. Sebuah kereta api bergerak pada rel lurus dari keadaan diam dari stasiun dengan besar percepatan 4 𝑚/𝑠 2 selama 10𝑠. Kereta kemudian bergerak dengan kecepatan tetap selama 30𝑠, lalu diperlambat dengan besar perlambatan 8 𝑚/𝑠 2 sampai berhenti. a. Gambarkan grafik percepatan dan kecepatan terhadap waktu b. Tentukan kelajuan rata-rata kereta tersebut 3. Tiga buah blok masing-masing bermassa 𝑚1 = 2𝑘𝑔, 𝑚2 = 3𝑘𝑔, 𝑚3 = 4𝑘𝑔 terletak saling bersentuhan di atas lantai dengan koefisien gesekan 𝜇𝑠 = 0,5 dan 𝜇𝑘= 0,3. Balok 𝑚1 dan 𝑚3 . Pada balok bermassa 𝑚1 didorong oleh gaya F searah bidang lantai. a. Gambarkan diagram benda bebas pada tiap balom b. Tentukan gaya kontak antara balok 𝑚1 dan 𝑚2 serta antara balok 𝑚2 dan 𝑚3 saat sistem benda tepat akan bergerak 4. Sebuah bola diikat menggunakan tali yang mempunyai 𝐿 panjang 𝐿 yang ujung satunya diikatkan pada poros. Saat awal bola mempunyai ketinggian yang sama dengan posisi poos seperti pada gambar samping. Tentukan : a. Kecepatan bola pada saat posisi terendah ℎ b. Diketahui terdapat paku di bawah poros sejauh ℎ = 0,8𝐿 sehingga bola berputar dengan paku sebagai Peg porosnya. Hitung kecepatan pada posisi bola akibat bola berputar dengan paku sebagai porosnya. Nyatakan kecepatan dalam percepatan gravitasi 𝑔 dan 𝐿 5. Sebuah partikel A yang bermassa 1 kg menumbuk partikel B yang dian dan bermassa 4 kg. Partikel A kemudian menyimpang dengan sudut 90° dan partikel B menyimpang dengan sudut 37° dari arah partikel A semula. Tentukan : a. Presentasi perubahan energi kinetik sistem setelah tumbukan b. Jika kecepatan benda A diketahui 4 𝑚⁄𝑠, tentukan impuls yang dialami benda tersebut

UAS 11 1. Massa 0,5 kg bergetar dengan persamaan x(t) = 0,75 cos (105t – π/3) dengan x dan t dalam meter dan detik. Tentukan a. Amplitudo, frekuensi, periode dan energy total b. Energy kinetic dan energy potensial ketika simpangan 10 cm 2. Posisi sebuah partikel yang bergerak sepanjang sumbu x dinyatakan dengan persamaan x(t) = 0,4 cos (5t + π/4), dimana x dalam meter dan t dalam detik. a. Kecepatan dan percepatan partikel sebagai fungsi waktu b. Jika diketahui persamaan diatas adalah gerak bandul sederhana dan percepatan gravitasi 10 m/s2 tentukan panjang tali dan bandul c. Jika dianalogikan dengan pegas, jika massa beban adalah 100 gram, berapakah konstanta pegas ? 3. Diketahui Y1 (x,t) = 0,1 sin (2x -50t) Y2 (x,t) = 0,1 sin (2x – 50t +900) Y3(x,t) = 0,1 cos (2x-50t +θ) Tentukan : a. Superposisi dari gelombang Y1 dan Y2 b. Sudut θ sehingga amplitude resultan dari superposisi ketiga gelombang di atas minimum. 4. Sebuah gelombang tali menjalar pada tali sebagai gelombang dating Yd (x,t) = 0,3 sin (2x -50t)m. Tali tersebut dihubungkan dengan tali kedua yang mempunyai panjang L = 2m dengan rapat massa perpanjang lebih besar. Sedangkan ujung lain tali kedua diikatkan pada dinding sehingga terbentuk gelombang berdiri pada tali kedua dengan L = λ/4 . Tentukan : a. Kecepatan rambat gelombang pada tali kedua b. Amplitudo maksimum gelombang berdiri pada medium tali kedua 5. Tampilan layar dari sumber celah ganda berjarak 1,2 m dengan jarak antar celah yaitu 0,05 mm. Bila jarak terang kedua dari titik pusat (terang pusat) adalah 4,5 cm. a. Hitung panjang gelombang cahaya b. Hitung jarak antara terang yang berdekatan 6. Pola intensitras difraksi di layar terjadi ketika seberkas cahaya monokromatik melalui celah 0,5 mm. jarak celah kelayar 4m. Tentukan :

a. Pola intensitas sebagai fungsi beda fasa b. Panjang gelombang cahaya jika diketahui lebar pola intensitas maksimum utama di pusat layar (lebar pita terang) adlaah 10 cm. UAS 08/09 1. Sebuah partikel berosilasi pada sumbu y dengan persamaan y = 0,01 sin (20πt + π) meter, t dalam detik. Tentukan : a. Kecepatan dan percepatan maksimum partikel b. Kapan partikel mencapai simpangan maksimum pertama kali (setelah t=0) ? 2. Sebuah gelombang harmonic sederhana menjalar sepanjang sumbu x, ke arah x positif. Pada t=0 simpangan titik x=0 adalah nol. Jika diketahui bahwa panjang gelombang adalah 2 meter dan frekuensinya 10 Hzm serta amplitudonya 10 cm, maka : a. Cari kecepatan jalar gelombang b. Tuliskan persamaan gelombang tersebut dalam bentuk sinus. 3. Cahaya dengan panjang gelombang 4 x 10-7 m dijatuh secara tegak lurus pada sebuah bidang datar yang memiliki 2 buah celah berjarak d = 0,1 x 10-3 m. sebuah layar dipasang sejajar dengan bidang datar diletakkan sejauh 2m dari bidang digunakan sebagai detector. a. Cari posisi-posisi terang pada layar diukur dari sumbu utama b. Cari posisi-posisi gelap pada layar diukur dari sumbu utama 4. Dua gelombang dengan frekuensi , panjang gelombang , dan amplitude sama bergerak dalam medium yang sama. Gelombang-gelombang tersebut diberikan oleh persamaanpersamaan (x dalam meter dan t dalam detik): Y1 (x,t) = 0,05 sin (kx – ωt – π) meter, Y2 (x,t) = 0,05 sin (kx-ωt) meter. Carilah gelombang resultannya 5. Tiga buah gelombanggelombang y1 = 0,1 sin(10πx - 100πt – θ1), y2 = 0,1 sin (10 πx - 100 πt + θ2), dan y3= 0,1 cos (10 πx - 100 πt + θ3) berinterferensi a. Tentukan θ1 , θ2, dan θ3 agar menghasilkan interferensi maksimum b. Tentukan θ1 , θ2, dan θ3 agar menghasilkan interferensi minimum 6. Sebuah gelombang tali dengan persamaan y = 5cos (kx -1000πt + θ) jika kecepatan rambatnya v=10 m/s dan simpangannya maksimum pada x=0 t=0 a. Tentukan persamaan gelombang yang lengkap b. Berapa jarak terdekat antara dua titik yang berbeda fasa 300

UAS ganjil 07/08 1. Seorang instrument engineer mendapatkan hasil pengukuran tegangan listrik terhadap waktu dari suatu instrument seperti grafik berikut : GAMBAR a. Dari grafik diatas, bagaimana Instrument Engineer tersebut menuliskan fungsi osilasi tegangan terhadap waktu ? b. Jika grafik tersebut dianalogikan dengan beban (0,1) kg yang berosilasi di bawah pengaruh pegas(k) diatas lantai licin, berapakah nilai konstanta pegas k ? (anggap grafik menjadi X(m) vs t) 2. Dua tali masing-masing memiliki rapat massa 0,1 kg/m (sebelah kiri) dan 0,025 kg/m (sebelah kanan) disambung menjadi satu sehingga tegangan talinya 10 N (sambungan di X-0). Gelombang dating merambat dari kiri ke kanan dengan periode 0,1 s dan amplitude 0,2 m serta fase awal nol. a. Tentukan kecepatan rambat gelombang pada tali sebelah kiri dan sebelah kanan b. Tentukan persamaan gelombang pantul 3. Tiga buah gelombang y1 = 0,1 sin (10πx - 100πt + θ1), y2 = 0,1 sin (10πx - 100πt + θ2) dan y3 = 0,1 cos (10πx - 100πt + θ3) bersuperposisi a. Hitung amplitude resultan jika θ1 = θ2 = θ3 = 0 ? b. Jika θ1 = 0, θ2 = 900, berapakah θ3 agar resultan ketiga gelombang minimum ? 4. Percobaan Young menggunakan cahaya yang dilewatkan pada 2 celah. Diketahui jarak antar celah 1 cm dan jarak celah ke layar 4m. Jarak OP =4 dan λ = 1 cm serta fase awal gelombang dari kedua celah sama. a. Jika y1 = 0,1 sin (kx – ωt), tentukan y2 b. Tentukan jarak antara terang kedua dengan terang pusat GAMBAR 5. Seberkas cahaya dengan panjang gelombang 1 𝐴̇ dilewatkan pada celah tunggal yang lebarnya w. pola difraksi diamatai pada jarak L = 1m dari celah dan menghasilkan lebar pita terang 4w a. Tentukan lebar celah w b. Jika panjang gelombang yang diapakai ¼ semula dan lebar celah 2 kali semula berapakah lebar pita terang sekarang ? GAMBAR

UAS semester ganjil 06/07 1. Sebuah pegas dengan beban tergantung di langit-langit sehingga berosilasi dengan persamaan : Y(t) = 0,2 sin(4t + θ0) m : t dalam sekon a. Tentukan konkonstanta pefgas jika massa pegas 1 kg b. Tentukan 2 buah fasa awal yang mungkin jika pada saat t = π s simpangan beban adalah 50 % dari amplitudonya 2. Sebuah gelombang merambat dari sebuah tali dengan rapat massa 0,1 kg/m ke tali dengan rapat massa 0,4 kg/m . jika diketahui persamaan gelombang pantul yang terjadi adalajh : Yp = -2 sin 2π(x + 5t) m ; t dalam sekon a. Hitung kecepatan rambat gelombang pada kedua tali tersebut b. Tuliskan persamaan gelombang transmisi 3. Diketahui dua buah gelombang dengan persamaan sebagai berikut : Y1 = 10 cos (kx -5πt + θ) Y2 = 10 sin (kx - 5πt – 0,2 π)m a. Tentukan θ agar ke-2 gelombang tersebut bersuperposisi dengan amplitude resultan 10m b. Tentukan persamaan gelombang resultannya 4. GAMBAR Sebuah speaker S1 menghasilkan gelombang suara dan menjalar sampai ke titik P melalui dua jalan r1 dan r2 (sebelumnya dipantulkan oleh S2 ). Jarak r1 = 13 m, dan r2 + r3 = 17 m. Ternyata di P terjadi interferensi minimum orde-5. Jika msing-masing intensitas gelombang r1 di P adalah 4 W/m2 dan gelombang r2 di P adalah 9 W/m2. Tentukan a. Panjang gelombang suara b. Intensitas total di P

UAS 06/07 1. Gelombang dating pada sebuah tali dinyatakan oleh yd (x,t) = 8 sin (12x +20t) dimana y,x dalam satuan meter dan t dalam detik . Maka tentukan : a. Persamaan gelombang pantul dan gelombang transmisi jika gelombang dating menjalar dari medium tali dengan ρL = 1,9 kg/m ke medium tali dengan ρL = 0,2 kg/m b. Persamaan gelombang pantul dan gelombang transmisi jika gelombang dating menjalar dari medium tali dengan ρL = 0,2 kg/m ke medium tali dengan ρL = 1,9 kg/m 2. Sebuah celah tunggal dengan lebar celah w = 2μm dilewati oleh seberkas cahaya dengan panjang gelombang 400 nm . jarak celah ke layar 1m. tentukan : a. Minimum ke-2 ada dimana ? b. Jika intensitas dipusat layar adalah Io, tentukan intensitas dititik yang berjarak 5mm dari pusat layar. 3. Sebuah pegas yang tergantung tanpa beban mempunyai panjang17,8 cm kemudian diberi beban m sehingga panjangnya menjadi 19,8 cm. beban m ditarik sejauh 3 cm ke,mudian dilepaskan. Kecepatan maksimum pada saat t = T/2 (T= periode). Tentukan : a. A, ω dan T b. X(t) c. Ek(0) jika m = 5kg 4. Diketahui 3 gelombang Y1 = 6 sin (350x – πt) Y2 = 5 sin (350x – πt + π/2) Y3 = 3 cos (350x – πt) Dengan menggunakan diagram fasor tentukan : a. Hasil superposisi tiga gelombang diatas b. Gelombang y4 (x t) agar resultan dari y1 + y2 + y3 + y4 = 0.

UAS 05/06 1. Sebuah pegas dengan beban tergantung di langit-langit sehingga berisolasi dengan persmaaan sebagai berikut : y = 0,2 sin (4t + θ) m , t dalam detik. a. Jika massa beban 1 kg, maka tentukan konstanta pegas ! b. Jika diketahui fase awal θ = 300, maka tentukan energy kinetic beban pada t = π detik. 2. Sebuah gelombang harmonis sederhana merambat pada tali ke arah x positif dengan laju jalar 4m/s. simpangan maksimum gelombang 0,008 m dan periode T = 2 s. Massa tali per satuan panjang ρ = 0,02 kg.m . Pada saat t = 0 di x = 0 tali menyimpang maksimum, tentukan : a. Tegangan tali b. Persamaan gelombang tali (gunakan bentuk y = A sin(kx + ωt + θ) 3. Seberkas cahaya polikromatik yang terdiri dari dua panjang gelombang melalui dua celah yang terpisah sejauh 0,5 mm. ternyata pada layar terlihat minimum ke-2. Salah satu gelombang berhimpit dengan minimum ke-3 gelombang yang lain pada titik sejauh 1,5 mm dari pusat terang (sumbu utama). Jika jarak celah ke layar 1 m, maka tentukan : a. Panjang gelombang masing-masing b. Amplitude resultan masing-masing gelombang pada titik P yang terletak sejauh 1,2 mm dari pusat terang (sumbu utama).(amplitude sumber dianggap sama yaitu A). GAMBAR 4. Dua gelombang menjalar pada medium yang sama, masing-masing memiliki persamaan y1 = 10 sin 2π (x-5t) cm dan y2 = 10 sin 2π (x +5t) cm, x dalam m dan t dalam detik. Tentukan a. Hasil superposisi kedua gelombang b. Nilai-nilai x dimana amplitude gelombang hasil superposisi nol 5. Pada peristiwa difraksi oleh celah tunggal, jarak celah ke layar 8 m dan panjang gelombang yang digunakan 6000 𝐴̇. a. Jika diinginkan lebar terang pusat adalah 10 kali lebar celah, berapakah lebar celahnya ? b. Berapakah perbandingan intensitas di titik P dan di pusat layar, titik P terletak di layar dan berjarak dari pusat layar adalah 6 kali lebar celah ? (Untuk lebar celah soal (a))

UAS 04/05 1. Benda bermassa 1 kg yang dihubungkan dengan pegas berosilasi harmonis sepanjang sumbu-x dengan persamaan x(t) = 0,1 sin 2π (t + 1/3), x dalam m dan t dalam detik. Tentukan : a. Frekuensi getar dan konstanta pegas b. Energy kinetic benda dan energy potensial pegas pada x = 0,05 m. 2. Sebuah gelombang transversal merambat dalam tali yang disambung dengan tali kedua yang berbeda kerapatannya. Fungsi gelombang dating dalam tali pertama dengan persamaan y(x,t) = 0,1 sin π(0,2 x -20t), x dalam m dan t dalam detik. a. Tentukan a,mplitudo , panjang gelombang, frekuensi, dan cepat rambat gelombang dating di atas. b. Tulisan syarat batas yang harus dipenuhi oleh gelombang dating, gelombang pantulm dan gelombang transmisi di sambungan (syarat kontinuitas). c. Jika tali kedua diganti dengan dinding dan sambungan pada x=0. Tuliskan fungsi gelombang pantul. 3. Celah kembar memiliki jarak antar celah 25μm dan jarak celah layar L = 1,5 m. Sumber cahaya yang digunakan memiliki panjang gelombang 5000 𝐴̇ a. Tentukan jarak antara maksimum ketiga dengan minimum pertama. b. Jika celah yang digunakan adalah tiga, dengan jarak antar celah sama seperti di atas, maka apa beda pola interferensi yang terjadi di layar dengan pola interferensi oleh celah kembar.