A. Soal Pilihan Ganda - KUNCI UTS FISIKA UMUM 2015

KUNCI JAWABAN
UNIVERSITAS NEGERI PADANG
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

JURUSAN FISIKA
Jl. Prof. Hamka, Airtawar Padang 25131, Indonesia

UJIAN TENGAH SEMESTER
Mata Kuliah
Hari /Tgl
Waktu/Jam
Dosen
Pembina

:
:
:
:

Fisika Umum
Sabtu, 31 Oktober 2015

120 Menit / 07.45 – 09.45
Tim Dosen Matakuliah Fisika Umum

NAMA/NIM

:_______________________KUNCI__________/__________

PRODI

:____________________________________________________

DOSEN PEMBINA :_________________________________________________
SALIN PERNYATAAN DI BAWAH INI!
“Saya yang bertanda tangan di bawah ini, tidak akan mencontek ataupun
memberikan contekan”
..................................................................................................................................
.................................................................................................................................
TANDA TANGAN :

-------------------------------------------------------

A. Soal Pilihan Ganda
PETUNJUK
1) Pilihlah jawaban yang paling benar dengan cara memberikan tanda silang pada huruf di depan
pilihan jawaban yang paling benar.
Contoh:
1
A
B
C
D
2) Bila ingin mengganti jawaban, lingkari tanda silang dari jawaban yang ingin diganti kemudian
berikan tanda silang pada jawaban yang baru.
Contoh:
1
A
B
C
D
3) Tidak dibolehkan menggunakan kalkulator atau alat hitung yang lainnya.

4) Jawaban harus diisi dengan menggunakan ballpoint/tinta, tidak boleh menggunakan pensil.
*

Hukum Newton tentang gravitasi dinyatakan dengan:
GMm
F 2
r
dengan F adalah besarnya gaya gravitasi yang bekerja pada satu benda oleh benda lainnya, M dan m
adalah massa benda-benda tersebut, r adalah jarak pisah kedua benda dan G adalah konstanta gravitasi.
Dimensi dari G adalah....
A. ML-1T-2
B. M-1LT-1
C. M-2L2T-1
D. M-1L3T-2

Ujian Tengah Semester Juli-Desember 2015

1

*

Suatu besaran fisika A bergantung kepada besaran fisika B dan besaran fisika C mengikuti
√ . Jika A memiliki satuan m/s dan B memiliki satuan newton/m2, maka besaran fisika C

persamaan

*

adalah ....
A. Massa
B. Massa per satuan panjang
C. Massa jenis
D. Momen Inersia
Selama selang waktu tertentu, kecepatan sebuah mobil dinyatakan dengan persamaan v = at2 + bt3 (t dalam
sekon). Satuan dari a dan b, berturut-turut adalah....
1

A. ms ; ms
2

2

3

B. ms ;ms
1

1 2

C. m s; m s
3

*

*

*

4

D. ms ; ms
Seorang nelayan menggunakan perahu hendak menyeberangi sungai dengan laju 2 kali laju arus sungai.
Pada sudut berapakah perahu itu harus diarahkan terhadap arah arus oleh nelayan tersebut, agar lintasan
perahu paling pendek?
A. 300
B. 600
C. 1200
D. 1800
Seorang mahasiswa menjatuhkan bola tenis dari puncak gedung Labor Fisika. Ketika bola telah jatuh
sejauh 2 m, kemudian ia menjatuhkan bola tenis kedua dan kedua bola terus jatuh sampai ke tanah.
Dengan mengabaikan hambatan udara, bagaimanakah kecepatan masing-masing bola selama jatuh.
A. Kecepatan bola pertama bertambah lebih besar daripada kecepatan bola kedua.
B. Kecepatan bola kedua bertambah lebih besar daripada kecepatan bola pertama.
C. Kecepatan kedua bola bertambah dengan besar yang sama.
D. Kecepatan kedua bola konstan.
Grafik dari perjalanan sebuah mobil ditunjukkan pada gambar :
20 m/s
V
10 m/s
t

1
2
3
4
5 (s)
Bentuk diagram hubungan percepatan (a) sebagai fungsi waktu (t) grafik tersebut adalah :
a

0

a

1

2

3

4

5 (s)

0

1

A

3

4

5 (s)

B
a

a

0

2

1

2

3

4

C

Ujian Tengah Semester Juli-Desember 2015

5 (s)

0

1

2

3

4

5 (s)

D

2

*

Dua mobil, A dan B, bergerak dengan kelajuan seperti
pada grafik di samping ini. Pada saat t = 0 kedua mobil
pada posisi yang sama. B menyusul A setelah menempuh
jarak ….
A. 32 m

B. 24 m
C. 16 m
D. 8 m

v (m/s)

vB
4
0

*

*

*

*

*

vA

8

Tinjaulah sebuah balok bermassa 5 kg bergerak pada lantai licin yang lintasannya dapat digambarkan
dengan fungsi x(t) = 2t +4t2 m. Gaya yang bekerja pada balok tersebut adalah.....
A. 10 N
B. 20 N
C. 40 N
D. 50 N
Sebuah kereta api yang panjangnya ½ km melaju dengan kecepatan ½ km /jam hendak menempuh
jembatan yang panjangnya ½ km. Kereta api akan lewat dari jembatan setelah ....
A. ½ jam
B. 1 jam
C. ¼ jam
D. 2 jam
Hukum kedua Newton awalnya dinyatakan dalam bentuk momentum, yakni...
A. Perkalian massa dengan kecepatan disebut momentum
B. Laju perubahan momentum suatu benda sama dengan gaya total yang diberikan padanya
C. Gaya tak konservatif menyebabkan momentum kekal
D. Benda besar memilki momentum besar dan benda kecil memiliki momentum kecil
Seorang anak mendorong sebuah balok bermassa 25 kg di atas lantai yang licin dengan gaya horizontal
pada balok sebesar 100 N. Akibatnya balok yang semula diam bergerak, berapa kecepatan balok tersebut
setelah bergerak sejauh 2 m?
A. 16 m/s
B. 8 m/s
C. 4 m/s
D. 2 m/s
Sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan awal vo di atas permukaan mendatar, berhenti setelah
menempuh jarak s karena pengaruh gaya gesekan kinetik. Jika koefisien gesekan kinetik adalah
percepatan gravitasi adalah g, maka besarnya vo adalah....

*

*

t (s)

2

A.

μ k gs

B.

2μ k gs

C.

3μ k gs

D.

2 μ k gs

μk

dan

Sebuah balok M kg dihubungkan dengan ember kosong m kg oleh tali (massanya diabaikan) yang
dilewatkan pada katrol yang licin. Koefisien gesek statik antara meja dan balok adalah 0,5 dan koefisien
gesek kinetik antara meja dan balok adalah 0,3. Sedikit demi sedikit ditambahkan pasir ke ember hingga
sistem mulai bergerak. Massa pasir yang ditambahkan agar sistem tepat akan bergerak adalah....
A. 0.5 M
B. 0,3 M
C. 0,5 M – m
D. 0,3 M – m
Dua buah balok, saling bersinggungan di atas lantai licin, kemudian sebuah gaya horizontal F dikerjakan
pada salah satu balok seperti Gambar di bawah. Bila gaya F = 3N, mA = 2 kg dan mB = 1 kg, maka gaya
kontak antara kedua balok tersebut adalah....

F
A
B
A. 1 N
B. 2 N
Ujian Tengah Semester Juli-Desember 2015

3

*

*

C. 3 N
D. 4 N
Seorang mahasiswa dengan berat W, berdiri di atas timbangan yang diikatkan pada lantai sebuah elevator.
Sehubungan dengan angka pembacaan skala timbangan, pernyataan berikut yang BENAR adalah....
A. Pembacaan timbangan lebih besar dari W bila elevator bergerak ke bawah dengan percepatan a.
B. Pembacaan timbangan lebih kecil dari W bila elevator bergerak ke atas dengan percepatan a.
C. Pembacaan timbangan selalu sama dengan W walaupun elevator bergerak ke atas ataupun ke
bawah, dengan percepatan a.
D. Pembacaan timbangan sama dengan nol, bila elevator jatuh bebas.
Pada acara HUT TNI ke 70, sebuah pesawat akrobat terbang mengelilingi lintasan berupa lingkaran
dengan kecepatan serbasama v. Berdasarkan pengalaman pilot bahwa bobot nyata (sama dengan gaya
normal) pilot ketika berada di lintasan terendah adalah dua kali bobot nyata ketika berada di lintasan
teratas lintasan melingkar. Berapa jari-jari lintasan melingkar tersebut?
A.
B. 2
C. 3
D. 4

*

*

*

*

*

*

Sebuah balok kayu bermassa 990 gram terikat pada salah satu ujung pegas di atas lantai datar licin seperti
gambar. Balok di tembak oleh peluru bermassa 10 gram dengan kecepatan 15 m/s dan bersarang di dalam
balok. Jika pegas tertekan sejauh 10 cm, maka konstanta pegas adalah...
A. 1,25 N/m
B. 2,25 N/m
C. 22,5 N/m
D. 225 N/m
Sebuah balok yang bermassa 20 kg bergerak dari
keadaan diam sepanjang garis lurus pada permukaan
mendatar akibat pengaruh gaya yang berubah-ubah
terhadap posisi seperti ditunjukkan pada gambar di
samping. Perubahan energi kinetik yang dialami balok
tersebut sewaktu memindahkan balok dari titik asal
ke titik x = 8 m adalah ……
A. 24 joule
B. 26 joule
C. 30 joule
D. 36 joule
Sebuah benda dilemparkan dengan sudu elevasi 600. Jika energi kinetik awal benda adalah E0, maka pada
titik tertinggi benda memiliki energi kinetik sebesar....
A. E0
B. 0,5√ E0
C. 0,50 E0
D. 0,25 E0
Sebuah bola bermassa M dilemparkan dengan sudut elevasi α dan dengan kecepatan awal v. Jangkauan
maksimum dan tinggi maksimum bola berturut-turut adalah R dan H. Bila hambatan udara diabaikan, maka
besarnya momentum sudut bola di titik tertinggi terhadap titik asal adalah...
A. M v H
B. M v R
C. M v H cos α
D. M v R cos α
Ban mobil bergerak 40 putaran ketika mobil mengurangi lajunya secara beraturan dari 12 putaran/s
menjadi 8 putaran/s. Jika mobil terus bergerak dengan perlambatan ini, maka waktu yang diperlukan mobil
sampai berhenti adalah....
A. 4 s
B. 6 s
C. 10 s
D. 12 s
Sebuah bola pejal (I = 2/5 MR2) dilepaskan dari keadaan diam di puncak bidang miring. Tinggi ujung
bidang miring terhadap dasarnya adalah H dan sudut kemiringan θ. Bila selama gerakan, bola tidak
tergelincir, maka laju bola saat mencapai dasar bidang miring adalah....
A. √

Ujian Tengah Semester Juli-Desember 2015

4

B. √

C. √

*

*

D. √

Sebuah ledakan memecah benda menjadi dua bagian, A dan B. Pecahan B memiliki massa 2 kali pecahan
A. Bila saat ledakan dilepaskan energi sebesar 15000 joule, maka energi kinetik masing-masing pecahan
sesaat setelah ledakan adalah....
A. EKA = 7500 J dan EKB = 7500 J
B. EKA = 5000 J dan EKB = 10000 J
C. EKA = 10000 J dan EKB = 5000 J
D. EKA = 8000 J dan EKB = 6000 J
Dua bola pejal identik (A dan B) dilepaskan dari puncak bidang miring yang sama, tetapi permukaannya
berbeda. Bola A dilepaskan pada bidang miring yang kasar sehingga bergerak menggelinding, sementara
bola B dilepaskan pada bidang miring yang licin dan tergelincir sampai di kaki bidang miring. Pernyataan
yang benar sehubungan dengan kecepatan kedua bola sampai di dasar bidang miring adalah....
A. Kecepatan bola A > kecepatan bola B.
B. Kecepatan bola B > kecepatan bola A.
C. Kecepatan bola A = kecepatan bola B.
D. Tidak dapat di ramalkan, karena sudut kemiringan tidak diketahui.

*

Si badu ingin menaikkan batu setinggi 2m yang dapat dilakukan dengan 3 cara seperti pada gambar.
Dengan cara manakah si Badu melakukan kerja yang paling kecil ?
A. cara a
B cara b
C cara c
D. semua jawaban salah.
*

*

*

*

Sebuah mobil bermassa m memiliki mesin berdaya P. Jika pengaruh gesekan diabaikan, maka waktu yang
diperlukan mobil agar mencapai kecepatan v dari keadaan diam adalah...
A.

mv
P

C.

P
mv

mv
2P
mv 2
D.
P

B.

Dalam gambar, sebuah benda bermassa m dilepaskan dari puncak seperempat lingkaran licin di titik A,
melewati permukaan datar BC yang kasar kemudian berhenti di C. Bila jarak BC adalah 5 m, maka
koefisien gesekan kinetik permukaan BC adalah.. A
A. 0,15
1,25 m
B. 0,25
C. 0,30
D. 0,40
B
C
Sebuah benda bermassa 2 kg diikat dengan tali yang panjangnya 1,5 m kemudian diputar mengikuti
lintasa lingkaran vertikal dengan kecepatan sudut tetap. Pada saat benda di titik terendah tali mengalami
tegangan sebesar 47 N, bila g = 10 m/s2, maka kecepatan sudut benda adalah.... rad/s.
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
Sebuah kelereng bermassa 50 g dilepas dari ujung atas lintasan yang berbentuk setengah lingkaran dengan
jari-jari R = 1 m. Kecepatan awal kelereng adalah nol. Bila tidak ada gesekan antara kelereng dengan
lintasan, berapakah momentum sudut kelereng terhadap pusat lintasan (dalam kg m2/s), saat kelereng telah
turun sejauh 0,5 m.
A.
√
B.
√
C.
√

Ujian Tengah Semester Juli-Desember 2015

5

*

D.
√
Sebuah benda bergerak lurus dengan kecepatan awal 2 m/s di atas lantai datar yang gaya geseknya
diabaikan, Diketahui massa benda adalah 4 kg. Jika selama 4 detik benda tersebut diberikan percepatan
sebesar 3 m/s2, maka besarnya daya untuk mengerakkan benda selama 4 detik tersebut adalah …
A. 96 W
B. 126 W
C. 254 W
D. 384 W

B. Soal Essay
Petunjuk :
1) Kerjakan 3 soal di bawah ini dalam kertas doublefolio yang telah disediakan.
2) Tidak dibolehkan menggunakan kalkulator atau alat hitung yang lainnya.
3) Lembar jawaban harus diisi dengan menggunakan ballpoint/tinta, tidak boleh menggunakan
pensil.
4) Semua soal memiliki bobot penilaian yang sama.
1

Sebuah partikel bergerak menurut garis lengkung dengan kecepatan setiap saat memenuhi persamaan


vt  (6t  2)iˆ  4tˆj dimana vt dalam m/s dan t dalam sekon (s). Tentukan :
a.
b.
c.

Kecepatan dan laju partikel saat t = 2 s.
Percepatan dan perlajuan partikel saat t = 2 s.
Jika posisi partikel pada saat t = 0 ditentukan oleh persamaan :

ro  (3ˆi  4ˆj)
Tentukan posisi partikel itu saat t = 2 s.

SOLUSI:



ˆ

ˆ

Diketahui kecepatan partikel, vt  (6t  2)i  4tj

a). Kecepatan partikel saat t=2s  v 2  (6.2  2)iˆ  4(2) ˆj  14iˆ  8 ˆj (m/s)
Laju partikel saat t = 2s  v2  (14) 2  (8) 2  360  6 10 (m / s)
b). Percepatan partikel,

 dv d
a

(6t  2)iˆ  4tˆj  6iˆ  4 ˆj
dt dt





Terlihat percepatan tidak fungsi waktu, jadi percepatan partikel saat t = 2s

a (2)  6iˆ  4 ˆj

Perlajuan saat t = 2s  a2  (6) 2  (4) 2  52 (m / s)
c). Posisi partikel,






r(t)   v .dt  r0   (6t  2)iˆ  4tˆj dt  (3iˆ  4 ˆj )

r(t)  (3t 2  2t )iˆ  2t 2 ˆj  (3iˆ  4 ˆj )  (3t 2  2t  3)iˆ  (2t 2  4) ˆj
Posisi partikel saat t =2s,

r(2)  {3(2) 2  2(2)  3}iˆ  {2(2) 2  4} ˆj

r(2)  19iˆ  12 ˆj
Atau, posisi partikel saat t =2s adalah pada koordinat (19, 12)

Ujian Tengah Semester Juli-Desember 2015

6

2

Dua buah benda dihubungkan dengan tali dan katrol seperti pada
gambar di samping ini. Katrol 1 dapat bergerak bebas turunnaik, dan katrol 2 tetap. Tali dan katrol dianggap tidak bermassa,
dan tali tidak dapat mulur. Bila m1 = 0,5 kg dan m2 = 1,5 kg.
Koefisien gesekan kinetis antara m2 dengan lantai adalah 0,2.
Hitunglah:
a. percepatan masing-masing benda
b. tegangan masing-masing tali
c. usaha yang dilakukan oleh gaya gesek selama 1
detik.

m2

katrol 2

katrol 1
m1

SOLUSI:
a. Diagram gaya bebas benda m2:

N
m2

T2  f  m2 a2


f

Perpindahan benda m2 = 2 x perpindahan benda m1,
sehingga dioperoleh a2= -2a1 { benda 2 bergerak ke
kanan (sumbu x positif) dan benda 1 bergerak ke
bawah (sumbu y negatif) }.

T2

m 2g

T2  m2 g  m2a2  2m2a1 ………...(1)


Tali tidak mulur diperoleh: T2  T2  T2



Diagram gaya bebas katrol 1:

'

"

T'2

T"2
katrol 1

2T2  T1  mk ak  0
T1  2T2 …………………………....(2)

T'1

T1

Diagram gaya bebas benda m1:

m1

T1  m1g  m1a1
2T2  m1g  m1a1 ……………………….(3)

m 1g

Dari persamaan (1) dan (3) diperoleh:

2T2  2m2 g  4m2a1
2T2  m1g  m1a1

-

m1  2m2 g   4m2  m1 a1
a1  

m1  2m2 g   1  2.0,2.1,510  0,57
4.1,5  1

4m2  m1

a2  2a1  1,14 m/s

m/s2

2

Ujian Tengah Semester Juli-Desember 2015

7

b. * Untuk mencari tegangan T1, dari persamaan (3) diperoleh:
T1  m1 g  a1 g  1(10  0,57)  9,43 N
* Untuk mencari tegangan T2, dari persamaan (1) diperoleh:
T2  m2 g  a2   1,50,2.10  1,14  4,71 N
Usaha oleh gaya gesek, w   f .S , dimana:
1
S  a2t 2  0,5.1,14.12  0,57 m
2
f  m2 g  0,2.1,5.10  3 N

c.

Jadi, usaha yang dilakukan gaya gesek adalah:
w   f .S  3.0,57  1,71 Joule
3

Sebuah balok yang bermassa 1,5 kg terletak diam di atas bidang horizontal. Koefisien gesekan balok
dengan bidang horizontal 0,2. Peluru yang bermassa 10 gram ditembakkan horizontal mengenai balok
tersebut dan diam di dalam balok. Balok bergeser sejauh 1 m. Jika g = 10 m/s2, tentukanlah:
a. Besar usaha sistim (balok + peluru) setelah tumbukkan
b. kecepatan sistim (balok + peluru) setelah tumbukkan
c. kecepatan awal peluru menumbuk balok

SOLUSI:
Diketahui:

m

M
µ

x

M=1,5kg, m = 10g,
µ= 0,2, x = 1m

Setelah tumbukan, sistim (balok+peluru) bergerak bersama.
a) Usaha sistim setelah tumbukan = usaha oleh gaya gesek
W = - f. x = - µ. (M+m) g. x
= - 0,2 . (1,51kg). (10 m/s). (1m) = - 3,02 J
b). Anggap kecepatan sistim sesaat setelah tumbukan adalah v. Setelah tumbukan
sistim bergeser sejauh x = 1m, berarti setelah 1 m sistim berhenti.
Dalam kasus ini, teorema usaha energi menyatakan:
Usaha = perubahan energi kinetik





1
M  m 0 2  v 2
2
1
  .M  m .g.x   M  m v 2
2
v  2gx

W





 20,2 10m / s 2 1m   2 m / s

c). Anggap kecepatan peluru menumbuk balok adalah vp.
Kekekalan momentum:
m.vp+0 = (m+M). v
vp 

m  M  v  1,51kg (2m / s)  151.(2m / s)  302 m / s
m

0,01kg

Ujian Tengah Semester Juli-Desember 2015

8

4

Seorang melompat ke bawah dari suatu jembatan yang tinggi. Seutas tali yang elastis diikatkan pada tubuh
orang tersebut. Anggap k = konstanta pegas, l = panjang tali ketika tidak teregang g = gravitasi bumi dan
M = massa orang. Hitung:
a. Jarak y yang ditempuh orang tersebut ketika ia berhenti sesaat untuk pertama kalinya
b. Kecepatan maksimum v yang dapat dicapai orang tersebut selama ia jatuh
c. Waktu yang dibutuhkan pada bagian a.

SOLUSI:
a. Dalam menganalisa gerak tersebut perlu diperhatikan akan adanya dua bagian
gerak, yaitu: gerak jatuh bebas sejauh l dan setelah itu terjadi perlambatan sehingga
kecepatan orang tersebut menjadi nol disebabkan oleh karena gaya pegas yang
dimiliki oleh tali.
Gerak jatuh bebas: (untuk menghitung kecepatan maksimum tali, pergunakan
hukum kekekalan energi mekanik)
2
E kinetik  E potensial  1 mvmaksimum
 mgl
2
v maksimum  2 gl
Gerak perlambatan: (gunakan kembali hukum kekekalan energi mekanik dengan
memasukkan usaha potensial pegasnya dan perlu diperhatikan pada titik terendah
kecepatan orang tersebut = 0)
2
E kinetik  E potensial   1 mvmaksimum
 mgx  1 kx2
2
2
k 2
x  2 gx  2 gl  0
m
b. Kecepatan maksimum v yang dapat dicapai orang tersebut selama ia jatuh, lihat
jawab pada soal a yaitu :
v  vmaksimum  2 gl
c. Waktu yang diperlukan untuk soal a!
Gerak jatuh bebas:
2l
g
Gerak diperlambat, setelah diperoleh x, maka cari dahulu perlambatannya:
2
vmaksimum
2 gl

a
a
2x
x
Sehingga waktu yang diperlukan:
0  2 gl
v  vmaksimum
v  vmaksimum  at 2
t2 



 2 gl
a
x
2
l  1 gt1
2



t1 

x
2 gl

Waktu total adalah:

t total  t1  t 2 
5

2l

g

x
2 gl

Sebuah yoyo yang massanya 200 gr diikat dengan benang yang massanya diabaikan, dimainkan oleh
seorang anak. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, momen inersia yoyo terhadap sumbu rotasi 625 g cm2 dan
diameter yoyo 5 cm, tentukanlah :
a. Percepatan linear yoyo.

Ujian Tengah Semester Juli-Desember 2015

9

b.
c.

Percepatan anguler yoyo
Momen gaya yang bekerja pada yoyo

SOLUSI:
Diketahui: Yoyo, M = 200 g, d = 5 cm, I = 625 g.cm2, g = 10 m/s2
Diagram gaya bebas dan gerak yoyo,
Gerak translasi pusat massa
yoyo:
T
Gerak rotasi thd sumbu:
  I
ω
T  r  I
a

Gunakan hubungan:
T I
r
W =Mg
a = r.α
(1)
Dari persamaan (1) diperoleh: a 

g
I
1
Mr 2

a). Percepatan linier yoyo:
g
1000cm / s 2
1000cm / s 2
1000cm / s 2



1
625g.cm 2
625g.cm 2
1 I
1

1
Mr 2 1 
2
(200g )( 5 cm) 2
(200g )(25 cm 2 )
2
4
2000
20

cm / s 2 
m / s2
3
3

a

b). Percepatan anguler yoyo:
a
 
r

2000 cm / s 2
800
3

rad / s 2
5 cm
3
2

c). Momen gaya yoyo:



 800
rad / s
3

  I  625g.cm 2 

Ujian Tengah Semester Juli-Desember 2015

2




5
500000
g.cm 2 / s 2   102 N .m
3
3

10