212703055 02 Kunci Jawaban Dan Pembahasa

Rencana Pelaksanaan Pembelajaran Bab III Listrik Statis dan Kapasitor

Sekolah : .......... Kelas/Semester : XII/1 Mata Pelajaran : Fisika Alokasi Waktu

12 × 45 menit

Standar Kompetensi : 2. Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi

Kompetensi Dasar :

2.1 Memformulasikan gaya listrik, kuat medan listrik, fluks, potensial listrik, energi

potensial listrik, serta penerapannya pada keping sejajar

Indikator Pencapaian Kompetensi

• Memformulasikan hukum Coulomb. •

Memformulasikan beda potensial antara dua titik dalam medan listrik. •

Mengaplikasikan hukum Coulomb dan Gauss untuk mencari medan listrik. •

Memformulasikan hukum Gauss. •

Memformulasikan potensial listrik dan kaitannya dengan medan listrik. •

Menemukan potensial listrik oleh distribusi muatan titik. •

Memformulasikan energi potensial listrik. •

Memformulasikan cara kerja kapasitor keping sejajar. •

Menjelaskan pengaruh dielektrikum terhadap kapasitansi kapasitor. •

Menganalisis rangkaian kapasitor. •

Menentukan energi pada kapasitor.

Tujuan Pembelajaran

Peserta didik mampu:

1. menentukan gaya Coulomb oleh beberapa muatan;

2. menentukan kuat medan listrik oleh distribusi muatan listrik;

3. menentukan arah medan listrik dan potensial antara dua titik dalam medan listrik;

4. menentukan medan listrik dari distribusi muatan menggunakan hukum Coulomb dan hukum Gauss;

5. menentukan jumlah garis medan listrik menggunakan hukum Gauss;

6. menentukan potensial listrik di antara beberapa muatan;

7. menentukan letak potensial listrik oleh distribusi muatan titik;

8. menentukan energi potensial listrik dari beberapa muatan;

9. memahami prinsip kerja kapasitor keping sejajar;

10. menentukan kapasitas kapasitor keping sejajar;

11. menentukan kapasitor pengganti pada susunan kapasitor seri, paralel, dan seri–paralel; serta

12. menentukan energi dan muatan yang tersimpan dalam kapasitor.

Nilai dan Materi yang Diintegrasikan

1. Pendidikan Karakater: Kepemimpinan

2. Ekonomi Kreatif: Mandiri

Materi Pembelajaran

1. Listrik Statis

2. Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik

3. Kapasitor

Fisika Kelas XII

1. Model Pembelajaran

a. Cooperative Learning (CL)

b. Direct Instruction (DI)

2. Metode

a. Tanya jawab

b. Diskusi

Langkah-Langkah Kegiatan

Pertemuan Pertama

1. Kegiatan Pendahuluan (10 menit)

a. Motivasi

Menanyakan kepada siswa mengenai muatan listrik.

b. Prasyarat Pengetahuan

Siswa mengetahui jenis muatan listrik dan sifat-sifat yang dimiliki oleh muatan listrik.

2. Kegiatan Inti (2 × 35 menit)

a. Eksplorasi

• Guru menjelaskan muatan listrik positif dan muatan listrik negatif. • Guru menjelaskan gaya Coulomb. • Guru menjelaskan gaya Coulomb dalam suatu bahan. • Guru menjelaskan gaya Coulomb oleh beberapa muatan. • Guru menjelaskan kuat medan listrik dari muatan listrik.

b. Elaborasi

• Guru menugasi siswa untuk mengerjakan soal latihan mengenai gaya Coulomb dan medan listrik. • Guru meminta siswa menentukan arah medan listrik dari beberapa muatan.

c. Konfirmasi

Guru meneliti hasil pekerjaan siswa.

3. Kegiatan Penutup (10 menit)

Guru memberi tugas kepada siswa untuk mencari beberapa peristiwa mengenai listrik statis dan menjelaskan peristiwa tersebut menggunakan konsep fisika.

Pertemuan Kedua

1. Kegiatan Pendahuluan (10 menit)

a. Motivasi

Guru menanyakan kepada siswa tentang tugas listrik statis.

b. Prasyarat Pengetahuan

• Siswa memahami analisis vektor. • Siswa memahami medan listrik.

2. Kegiatan Inti (2 × 35 menit)

a. Eksplorasi

• Guru menjelaskan hukum Gauss. • Guru menjelaskan kuat medan listrik dalam pelat bermuatan. • Guru menjelaskan kuat medan listrik dalam konduktor bola bermuatan. • Guru menjelaskan muat medan listrik bola pejal bermuatan.

b. Elaborasi

• Guru meminta siswa yang dianggap kemampuannya melebihi yang lain untuk membentuk beberapa kelompok diskusi. Siswa tersebut diberi pemahaman bahwa teman-teman yang kemampuannya di bawah mereka perlu dibantu. Hal ini bertujuan agar siswa yang kurang paham tentang materi yang diajarkan tidak malu untuk bertanya kepada temannya. (*)

• Guru meminta setiap kelompok untuk mendiskusikan materi hukum Gauss dan kuat medan listrik dalam berbagai bahan. (*) Pendidikan karakter (Kepemimpinan)

22 Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP)

Guru meminta hasil diskusi setiap kelompok.

3. Kegiatan Penutup (10 menit)

Guru memberi tugas kepada setiap kelompok untuk melanjutkan berdiskusi di luar kelas serta mengerjakan beberapa soal yang terkait dengan hukum Gauss dan kuat medan listrik dalam berbagai bahan.

Pertemuan Ketiga

1. Kegiatan Pendahuluan (10 menit)

a. Motivasi

• Guru menanyakan hasil diskusi dan tugas setiap kelompok. • Guru menanyakan kepada siswa tentang perpindahan muatan.

b. Prasyarat Pengetahuan

Siswa memahami kuat medan listrik.

2. Kegiatan Inti (2 × 35 menit)

a. Eksplorasi

• Guru menjelaskan energi potensial listrik. • Guru menjelaskan potensial listrik. • Guru menjelaskan beda potensial antara dua titik bermuatan dalam medan listrik yang homogen. • Guru menjelaskan beda potensial listrik dalam medan listrik yang tidak homogen.

b. Elaborasi

Guru menugasi siswa mengerjakan soal latihan mengenai potensial listrik, energi potensial listrik, beda potensial listrik dalam medan listrik homogen, dan potensial listrik dalam medan listrik tidak homogen.

c. Konfirmasi

Guru meneliti hasil pekerjaan siswa.

3. Penutup (10 menit)

Guru memberi beberapa soal kepada siswa untuk dikerjakan di rumah.

Pertemuan Keempat

1. Kegiatan Pendahuluan (10 menit)

a. Motivasi

Guru meminta hasil pekerjaan rumah siswa.

b. Prasyarat Pengetahuan

Siswa mengetahui prinsip kerja konduktor dua keping sejajar.

2. Kegiatan Inti (2 × 35 menit)

a. Eksplorasi

• Guru menjelaskan beda potensial antara dua konduktor keping sejajar. • Guru menjelaskan potensial listrik di permukaan dan di dalam bola konduktor. • Guru menjelaskan menjelaskan potensial listrik di luar bola konduktor.

b. Elaborasi

Guru menyuruh siswa mengerjakan soal latihan mengenai beda potensial antara dua konduktor keping sejajar dan potensial listrik di dalam, di permukaan, serta di luar bola konduktor.

c. Konfirmasi

Guru meneliti hasil pekerjaan siswa.

3. Penutup (10 menit)

Guru memberi tugas kepada siswa untuk mengerjakan beberapa soal terkait energi potensial listrik dan potensial listrik.

Fisika Kelas XII

1. Kegiatan Pendahuluan (10 menit)

a. Motivasi

• Guru meminta siswa mengumpulkan tugas rumah mereka. • Guru menanyakan kepada siswa tentang cara menyimpan muatan listrik.

b. Prasyarat Pengetahuan

Siswa mengetahui beberapa komponen listrik, khususnya kapasitor.

2. Kegiatan Inti (2 × 35 menit)

a. Eksplorasi

• Guru menjelaskan pengertian dan fungsi kapasitor. • Guru menjelaskan kapasitas kapasitor. • Guru menjelaskan kapasitas kapasitor dan beda potensial pada dua kapasitor keping sejajar. • Guru menjelaskan kapasitas kapasitor bola.

b. Elaborasi

Guru meminta siswa membentuk kelompok diskusi. Setiap kelompok mendiskusikan tentang pengertian, fungsi, dan kapasitas kapasitor.

c. Konfirmasi

Guru meminta hasil diskusi setiap kelompok.

3. Penutup (10 menit)

Guru memberi tugas kepada siswa untuk membuat bagan jenis-jenis kapasitor.

Pertemuan Keenam

1. Kegiatan Pendahuluan (10 menit)

a. Motivasi

Guru meminta siswa mengumpulkan tugas membuat bagan jenis-jenis kapasitor.

b. Prasyarat Pengetahuan

Siswa mengetahui cara memasang kapasitor pada suatu rangkaian listrik.

2. Kegiatan Inti (2 × 35 menit)

a. Eksplorasi

• Guru menjelaskan susunan kapasitor secara seri. • Guru menjelaskan susunan kapasitor secara paralel. • Guru menjelaskan penggabungan beberapa kapasitor. • Guru menjelaskan energi yang tersimpan dalam kapasitor.

b. Elaborasi

Guru meminta siswa mengerjakan soal-soal latihan mengenai rangkaian kapasitor dan energi yang tersimpan dalam kapasitor.

c. Konfirmasi

Guru meneliti hasil pekerjaan siswa.

3. Penutup (10 menit)

Guru memberi tugas kepada siswa untuk mengerjakan soal-soal latihan. Siswa diberi dorongan bahwa mengerjakan soal-soal latihan bertujuan untuk mengetahui kemampuan siswa. Beri motivasi siswa untuk mengerjakan soal yang mampu mereka kerjakan dan siswa diarahkan mencari sumber buku untuk membantu mereka dalam mengerjakan soal latihan. (•) (•) Ekonomi kreatif (Mandiri)

Alat dan Sumber Belajar

1. Buku PG Fisika Kelas XII, Intan Pariwara, 2012

2. Buku PR Fisika Kelas XII, Intan Pariwara, 2012

24 Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP)

1. Teknik Penilaian

Tes tertulis

2. Bentuk Instrumen

a. Pilihan ganda

b. Uraian

3. Contoh Instrumen

a. Pilihan Ganda

Dua kapasitor memiliki kapasitas berturut-turut 2 µF dan 3 µF. Kedua kapasitor dipasang secara seri dan dihubungkan dengan tegangan 10 volt. Besar muatan pada kapasitor 2 µF adalah . . . µC.

b. Uraian

Di titik sudut persegi ABCD berturut-turut diletakkan muatan +40 µC, +30 µC, + 60 µC, dan –80 µC.

Jika panjang sisi persegi 10 cm, tentukan medan listrik di pusat persegi!

Mengetahui Kepala SMA ______________

Guru Mata Pelajaran

Fisika Kelas XII

Rencana Pelaksanaan Pembelajaran Bab VII Inti Atom dan Radioaktivitas

Sekolah : .......... Kelas/Semester : XII/2 Mata Pelajaran : Fisika Alokasi Waktu

8 × 45 menit

Standar Kompetensi : 4. Menunjukkan penerapan konsep fisika inti dan radioaktivitas dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari

Kompetensi Dasar :

4.1 Mengidentifikasi karakteristik inti atom dan radioaktivitas.

4.2 Mendiskripsikan pemanfaatan radioaktif dalam teknologi dan kehidupan sehari-

hari.

Indikator Pencapaian Kompetensi

• Mengidentifikasi karakteristik kestabilan inti atom. •

Mengaplikasikan gejala defek massa untuk menentukan energi ikat inti. •

Mengilustrasikan prinsip kerja reaktor nuklir. •

Memberikan ulasan tentang reaksi fisi dan reaksi fusi. •

Menunjukkan pemanfaatan radio isotop pada bidang teknologi. •

Membuat ulasan tentang mekanisme peluruhan radioaktif. •

Menjabarkan secara kuantitatif peluruhan radioaktif. •

Menerapkan konsep waktu paruh.

Tujuan Pembelajaran

Peserta didik mampu:

1. menentukan inti stabil berdasarkan perbandingan jumlah neutron terhadap jumlah proton;

2. menentukan energi ikat inti dan defek massa;

3. menjelaskan prinsip kerja reaktor nuklir beserta fungsi setiap bagian reaktor;

4. menjelaskan reaksi fusi dan fisi;

5. menyebutkan jenis-jenis radioisotop dan manfaatnya di bidang teknologi;

6. menjelaskan mekanisme peluruhan readioaktif;

7. menentukan besaran-besaran yang terkait dengan peluruhan radioaktif; serta

8. mengaplikasikan konsep waktu paruh pada zat radioaktif.

Nilai dan Materi yang Diintegrasikan

1. Pendidikan Karakater: Gemar membaca

2. Ekonomi Kreatif: Kerja keras

Materi Pembelajaran

1. Inti Atom

2. Radioaktivitas

26 Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP)

1. Model Pembelajaran

a. Cooperative Learning (CL)

b. Direct Instruction (DI)

2. Metode

a. Tanya jawab

b. Diskusi

Langkah-Langkah Kegiatan

Pertemuan Pertama

1. Kegiatan Pendahuluan (10 menit)

a. Motivasi

• Guru menanyakan kepada siswa tentang atom.

b. Prasyarat Pengetahuan

• Siswa mengetahui pengertian dan perkembangan teori atom.

2. Kegiatan Inti (2 × 35 menit)

a. Eksplorasi

• Guru menjelaskan inti atom. • Guru menjelaskan partikel penyusun inti. • Guru menjelaskan nuklida. • Guru menjelaskan isotop, isoton, dan isobar. • Guru menjelaskan jenis-jenis nuklida. • Guru menjelaskan kestabilan inti. • Guru menjelaskan defek massa. • Guru menjelaskan energi ikat inti.

b. Elaborasi

• Guru meminta siswa mengerjakan soal tentang nuklida, defek massa, dan energi ikat inti.

c. Konfirmasi

• Guru meneliti hasil pekerjaan siswa.

3. Kegiatan Penutup (10 menit)

Guru memberi tugas kepada siswa untuk mencari isotop, isoton, dan isobar masing-masing minimal 5 nuklida. Selanjutnya, nuklida tersebut dibuat dalam tabel.

Fisika Kelas XII

1. Kegiatan Pendahuluan (10 menit)

a. Motivasi

• Guru meminta siswa mengumpulkan tugas tentang isotop, isoton, dan isobar.

b. Prasyarat Pengetahuan

• Siswa mengetahui nomor atom, nomor massa, jumlah neutron, dan partikel berenergi.

2. Kegiatan Inti (2 × 35 menit)

a. Eksplorasi

• Guru menjelaskan reaksi inti. • Guru menjelaskan reaksi fisi. • Guru menjelaskan reaksi fusi. • Guru menjelaskan teknologi nuklir. Siswa diberi motivasi untuk membaca buku atau referensi lain

tentang teknologi nuklir. Hal ini bertujuan agar siswa mengetahui manfaat maupun dampak dari penggunaan teknologi nuklir. (*)

(*) Pendidikan karakter (Gemar membaca)

b. Elaborasi

Guru meminta siswa mengerjakan soal tentang reaksi inti, reaksi fisi, dan reaksi fusi.

c. Konfirmasi

Guru meneliti hasil pekerjaan siswa.

3. Kegiatan Penutup (5 menit)

Guru memberi tugas kepada siswa membuat makalah mengenai reaktor nuklir beserta keunggulan dan kelemahannya.

Pertemuan Ketiga

1. Kegiatan Pendahuluan (10 menit)

a. Motivasi

Guru meminta siswa mengumpulkan tugas makalah mengenai reaktor nuklir.

b. Prasyarat pengetahuan

Siswa memahami reaksi inti.

2. Kegiatan Inti (2 × 35 menit)

a. Eksplorasi

• Guru menjelaskan radioaktivitas. • Guru menjelaskan radiasi alfa ( α). • Guru menjelaskan radiasi beta ( β). • Guru menjelaskan radiasi gamma ( γ). • Guru menjelaskan serapan/pelemahan. • Guru menjelaskan tebal paruh.

b. Elaborasi

Guru meminta siswa mengerjakan soal latihan tentang radiasi radioaktif, serapan/pelemahan, dan tebal paruh.

c. Konfirmasi

Guru meneliti pekerjaan siswa.

28 Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP)

Guru memberi tugas kepada siswa untuk membuat makalah alat deteksi radioaktif secara berkelompok. Siswa diberi motivasi untuk mencari sumber referensi lain selain dari guru dan tanamkan kepada siswa agar bekerja keras dalam menyelesaikan makalahnya. (•) (•) Ekonomi kreatif (Kerja keras)

Pertemuan Keempat

1. Kegiatan Pendahuluan (5 menit)

a. Motivasi

Guru meminta siswa mengumpulkan tugas makalah deteksi radioaktif.

b. Prasyarat Pengetahuan

Siswa mengetahui interaksi sinar radioaktif dengan bahan.

2. Kegiatan Inti (2 × 40 menit)

a. Eksplorasi

• Guru menjelaskan alat-alat pendeteksi dan pencacah radioaktif. • Guru menjelaskan peluruhan radioaktif. • Guru menjelaskan aktivitas radioaktif. • Guru menjelaskan peluruhan inti. • Guru menjelaskan waktu paruh. • Guru menjelaskan umur rata-rata. • Guru menjelaskan deret radioaktif.

b. Elaborasi

Guru menunjuk beberapa kelompok siswa mempresentasikan makalah deteksi radioaktif di depan kelas dilanjutkan diskusi antarkelompok. Diskusi bisa diawali dengan kelompok yang tidak presentasi wajib mengajukan pertanyaan.

c. Konfirmasi

Guru meminta siswa untuk merangkum hasil diskusi dan mengumpulkannya. Apabila ada pertanyaan yang belum bisa dijawab siswa, guru membantu siswa untuk menjawabnya.

3. Kegiatan Penutup (5 menit)

Guru meminta siswa mengerjakan soal-soal latihan inti atom dan radioaktivitas.

Alat dan Sumber Belajar

1. Buku PG Fisika Kelas XII, Intan Pariwara, 2012

2. Buku PR Fisika Kelas XII, Intan Pariwara, 2012

Penilaian Hasil Belajar

1. Teknik Penilaian

Tes tertulis

2. Bentuk Instrumen

a. Pilihan ganda

b. Uraian

Fisika Kelas XII Fisika Kelas XII

Di antara reaksi berikut ini yang merupakan reaksi fisi adalah . . . .

b. Uraian

Uranium-238 memiliki waktu paruh 4,47 × 10 9 tahun. Jika tersedia uranium-238 sebanyak 1 gram, tentukan:

a. jumlah inti uranium-238;

b. aktivitas uranium-238; dan

c. waktu sampai uranium-238 tersisa 25%.

Mengetahui Kepala SMA ______________

Guru Mata Pelajaran

30 Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP)

Bab I Gelombang 4. Jawaban: b

Diketahui: v = 100 m/s AG = 3 λ = 30 m λ = 10 m

Ditanyakan: f Jawab:

A. Pilihan Ganda

v =f λ

1. Jawaban: e

1) Gelombang stasioner adalah gelombang

yang nilai amplitudonya berubah-ubah.

100 m/s

2) Gelombang berjalan yaitu gelombang yang

= 10 Hz

10 m

nilai amplitudonya tetap di setiap titik yang Frekuensi gelombang tersebut sebesar 10 Hz. dilalui gelombang.

3) Gelombang transversal yaitu gelombang

5. Jawaban: c

yang arah getarnya tegak lurus terhadap Diketahui: y = 0,08 sin 20 π(t + 5 ) arah perambatannya.

Ditanyakan: f dan v

4) Gelombang longitudinal yaitu gelombang

Jawab:

yang arah getarnya sejajar dengan arah

y = A sin 2 π( T + )

perambatannya.

5) Gelombang elektromagnet yaitu gelombang

y x = 0,08 sin 20 π (t + )

yang tidak memerlukan medium

perambatan.

Frekuensi gelombang:

2. Jawaban: a

20 πt =

2 πt

Diketahui: A = 4 cm

Panjang gelombang:

Kecepatan gelombang:

Sudut fase pada saat itu 30°. Frekuensi dan cepat rambat gelombang 10 Hz dan 5 m/s.

3. Jawaban: d Diketahui: v = 4 m/s

6. Jawaban: c

2 λ=4m→λ=8m

Ditanyakan: T, λ, jarak 2 bukit yang berdekatan v ~ 1) F λ = vT

λ 8m

4 m/s = 2 sekon

2) 1 λ=8m v ~

3) Jarak 2 bukit berdekatan = λ=8m Jadi, pernyataan yang benar ditunjukkan oleh

pernyataan 1) dan 3).

Fisika Kelas XII Fisika Kelas XII

Diketahui: λ A =2m

yaitu akar gaya tegangan dawai dan akar panjang

v A = 6 m/s

dawai. Di samping itu kecepatan gelombang

λ B =3m

transversal berbanding terbalik dengan akar

f A =f B

massa dawai dan akar massa persatuan panjang

Ditanyakan: v B

7. Jawaban: b

Diketahui: v A = 10 m A v B

Ditanyakan: T

λ B  3m 

Jawab:

λ v A =   2m   (6 m/s) = 9 m/s

y = A sin (2 π ) Laju gelombang dalam medium B adalah 9 m/s. T –2 π λ y = 10 sin (0,4 πt – 0,5πx)

11. Jawaban: a

2 t π T = 0,4 πt

Diketahui: y = 0,02 sin π (50t + x) Ditanyakan: f, λ, v, amplitudo gelombang

1 0,4 π t

Jawab:

Persamaan umum gelombang: T = 0,2

y = A sin 2 x π(ft + )

T =5s

Periode gelombang adalah 5 sekon. Persamaan gelombang dalam soal: y = 0,02 sin π (50t + x)

8. Jawaban: a

Frekuensi gelombang berdasarkan Diketahui:

v = 8 m/s

persamaan adalah:

f = 16 Hz

2 π f t = π(50t)

A = 4 cm

π (50 ) t

Ditanyakan: y p

f = 16 = 2 m Frekuensi gelombang sebesar 25 Hz. y

p = A sin 2 π(ft – )

Panjang gelombang

= 0,04 sin 2 π Panjang gelombang sebesar 2 m.

v = λf

Simpangan titik P saat itu 0 cm. = (2 m)(25 Hz) = 50 m/s Jadi, cepat rambat gelombang 50 m/s.

9. Jawaban: d Amplitudo gelombang berdasarkan persamaan Diketahui:

t = 2 sekon

tersebut 0,02 m.

Ditanyakan: y Jawab:

12. Jawaban: a

Dari gambar diperoleh A = 5 dan T = 8 s.

Simpangan = 2,0 sin π( 0,4 + 80 )

Diketahui: y

tx

Ditanyakan: a maks

ω = 5π rad/s

y = 5 sin 2 π=5

A = 2 cm

Jadi, simpangan pada t = 2 s sebesar 5.

32 Kunci Jawaban dan Pembahasan 32 Kunci Jawaban dan Pembahasan

dt = dt [A sin ( ωt + kx)]

= dt [2,0 mm sin (20 m )x – (600 s –1 )t ]

d –1

a = dt = dt [A ω cos (ωt + kx)] = (2,0 mm)(–600 s –1 ) cos [(20 m –1 )x – (600 s –1 )t ]

dv d

=A ω [–ω sin (ωt + kx)] bernilai maksimum = 1

a = –A ω 2 sin ( ωt + kx) = –1.200 mm/s(1) (tanda negatif menunjukkan

= 1 (percepatan maksimum)

arah rambatan gelombang)

a maks = –A ω 2 (1)

= 1.200 mm/s = (–2 cm)(5 π) 2 = (2)(25 ) = 50 2 π maks 2 π cm/s 2 Cepat rambat gelombang dan kelajuan maksimum

Percepatan maksimum gelombang 50 π 2 cm/s 2 .

berturut-turut 30 m/s dan 1.200 mm/s.

13. Jawaban: a

15. Jawaban: d

Diketahui: x = 8 cm

Diketahui: λ=5m

Fase di A = θ =

2 πt

Ditanyakan: t

Jawab:

Ditanyakan: y B x

2 – 12 ) Waktu yang diperlukan gelombang untuk

= 4 sin mencapai jarak 10 m adalah 4 s.

12 = 4 sin 30°

16. Jawaban: c

= 2 cm Diketahui: jarak dua gabus = 60 cm Simpangan gelombang di titik B adalah 2 cm.

f = 2 Hz

Ditanyakan: v

14. Jawaban: c

Jawab:

Diketahui: y = 2 mm sin [(20 m –1 )x – (600 s –1 )t ] Ditanyakan: v dan v maks Jawab: y = 2 mm sin [(20 m –1 )x – (600 s –1 )t ]

λ= 10 m = (40 cm)(2 Hz) = 80 cm/s

Jadi, cepat rambat gelombang pada permukaan ω = 600 s –1

danau adalah 80 cm/s.

ω = 2πf 600 = 2 πf

17. Jawaban: b

Diketahui: L = 115 cm

=( 10 m)( π –1 s ) = 30 m/s Jarak perut dari ujung bebas= x n = 2n( 4 λ)

Fisika Kelas XII

Jadi, panjang gelombang yang merambat pada

T = 10 /s

tali 15 cm.

T 18. Jawaban: c = f = 10 Hz Interferensi gelombang yang mempunyai

πx

simpangan sama dengan nol disebut dengan

gelombang stasioner atau gelombang diam.

πx

19. Jawaban: b

λ = 20 m

Diketahui: y = 4 sin ( ) cos 96 πt v = λ f = (20 m)(10 Hz) = 200 m/s

πx

x = 5 cm Jadi, nilai amplitudo, frekuensi, panjang Ditanyakan: y maks

gelombang dan cepat rambat gelombang Jawab:

berturut-turut 4 m, 10 Hz, 20 m, dan 200 m/s. Pada x = 5 cm, simpangan y adalah:

20 = 0,1 π π λ y = 4 sin ( 15 ) cos 96 πt Bilangan gelombang bernilai 0,1 π.

y maksimum jika cos 96

πt maksimum, nilainya = 1

15 dengan demikian: 1 =2 πft –

y maks = 4 sin 3 (1) = 2 3 cm

Jadi, nilai simpangan maksimumnya 2 3 cm.

Jadi, sudut fase sebesar 2 π.

20. Jawaban: a 1 ϕ= 2

Diketahui: y = 100 sin π(50t – 0,5x)

Ditanyakan: v Fase gelombang berinilai 4 . Jawab:

Persamaan umum gelombang y = 4 sin (20 π · 0,1 – π ·

10 ) y = A sin ( ωt – kx)

3 = 4 sin (2 1 π– π) = 4 sin π=4m Persamaan gelombang pada soal

Simpangan gelombang sebesar 4 m. y = 100 sin π(50t – 0,5x) ω = 50π

2. Diketahui: A = 10 cm = 0,1 m k = 0,5 π

0,5 = 100 m/s π t =3s Cepat rambat gelombang 100 m/s.

x =3m

Ditanyakan: y

B. Uraian al-s

Jawab:

1. Diketahui: = A sin (20 πt –

Ditanyakan: a. A , f, λ, v

y = A sin 2 π(ft –

b. k

c. θ, ϕ, y; x = 15 m; t = 0,1 s

Jawab: = 0,1 sin 2 π((6 Hz)(3 s) – 4m )

y = 4 sin (20 πt – 10 ) = (0,1 m)(sin 4 ) = (0,1 m)( 2 2 ) = 0,05 2 m Jadi, simpangan di B setelah 3 sekon bergetar

sebesar 0,05 2 m.

34 Kunci Jawaban dan Pembahasan

Ditanyakan: a. y C

b. t = 2A cos λ sin 2 π( T – λ ) Jawab:

y 2x π

a. t =3s = 2(0,05) cos 2 π( 2 ) sin 2 π [( 4 )(5) – 2 ]

Jadi, simpangan di titik P bernilai 0. =

C = 2A sin 2 π(ft – λ ) cos 2 π λ

Ditanyakan: t

T = 6s = 2 m/s = 0,05 3 x

100 m

Jadi, simpangan di C bernilai 0,05 3 m.

2 m/s = 50 s

b. Syarat terjadi simpul Waktu yang dibutuhkan gelombang sampai di

pantai t = 100

v = 2 = 50 sekon.

6. Diketahui: v = 350 m/s

0 f = 450 Hz

Simpul berada pada 450 π, 2π, 3π, . . . atau 2π

1 Ditanyakan: a) ∆x → ∆ ϕ= 6 sin 2 π(ft – λ )= 0

b) ∆ ϕ → ∆t = 10 –3 s

5 1 a. v = λf sin 2 π(6t – 6 ) = sin 2 π 2 n

5 1 λ= f = 450 = 9 m

6t – 6 = 2 n Periode

1 6t = 5 n +

2 6 T = f = 450 detik

untuk n = 0 →t= 36 s.

Jadi, simpul terjadi setiap

s.

36 Beda fase kedua titik:

4. Diketahui: =4m

A = 5 cm = 0,05 m

Ditanyakan: y ; x = 250 cm dari A

Fisika Kelas XII

7 1 7 n =3 λ

∆x = λ ∆ϕ = 9 ( 6 )= 54 m

Ditanyakan: letak perut ketiga Jarak dua titik yang beda fasenya 1

λ =1m Letak perut ketiga pada ujung terikat berlaku

b. Anggap pada titik yang sama x, fase pada saat t 1 dan t adalah:

2 kelipatan 4 λ.

= t 1 ϕ x Pada ujung terikat berlaku persamaan:

x = (2n + 1) λ

tx

perut ketiga →n=2

Beda fase pada selang waktu t 1 –t 2 adalah:

= t 2 − t 1 x = 4 (1 m) = 1,25 m

Jadi, jarak perut ketiga dari ujung terikat sejauh

1,25 m.

9. Diketahui: y p = 4 cos 5 πx sin 2πt

10 − 3 Ditanyakan: v = 1 Jawab:

Persamaan umum gelombang = 0,45

y = 2A cos kx sin ωt

Jadi, beda fase pada salah satu titik dengan Persamaan gelombang pada soal selisih waktu 10 –3 s adalah 0,45.

y p = 4 cos 5 πx sin 2t

k =5 π

7. Diketahui: =5m

A λ =5 = 2 cm = 0,02 m π v = 6 m/s

f = 10 Hz 2 π

=5m–4m=1m t = 2 sekon

2 πf = 2π

Ditanyakan: y

Jawab:

f = 1 Hz

Cepat rambat gelombang: y = A sin ω t

() + v

v = λf

6 m/s )

= (0,02 m) sin 2 π(10 Hz) 2s+

1m

=( m)(1 Hz)

= (0,02 m) sin 2 π (10 Hz) () 6 s

13 = m/s

5 = 0,4 m/s

 130 = (0,02 m) sin 2  π

Jadi, cepat rambat gelombang sebesar 0,4 m/s.

10. Diketahui: y = 1,25 sin 3 π (30t – x) = (0,02 m)( 1

4 m = 0,01 3 m

x 3 = OP =

Ditanyakan: a. f

Jadi, simpangan R pada tali yang bergerak 4

b. λ

meter dari P setelah 2 sekon setelah P bergerak

c. v

adalah 0,01 3 m.

d. y p

36 Kunci Jawaban dan Pembahasan 36 Kunci Jawaban dan Pembahasan

Ditanyakan: f 0

f = 45 Hz

Jawab:

Frekuensi gelombang sebesar 45 Hz. Nada dasar pada pipa organa terbuka

b. k = =3

= (800 N)(0,8 m)

λ= 3 m

0,016 kg

Jadi, panjang gelombang sebesar 2 m.

= 40.000 m /s 2 3 2

c. 2 v =f λ = (45 Hz)( m)

= 200 m/s

= 30 m/s

Cepat rambat gelombang sebesar 30 m/s.

200 m/s

d. y p = 1,25 sin (90 πt – 3πx)

= 2(0,8 m)

= 1,25 sin (90 πt – 3π 4 ) meter

3 = 125 Hz

Jadi, frekuensi nada yang dihasilkan sebesar 125 Hz.

= 1,25 sin (90 πt –

4 ) meter

6. Jawaban: d

Diketahui:

buka = 25 cm = 0,25 m

f 0 buka =f n dawai dawai = 150 cm = 1,5 m

= 340 m/s

A. Pilihan Ganda

v dawai = 510 m/s

1. Jawaban: e

Ditanyakan: n

Gelombang longitudinal memiliki arah getar

Jawab:

sejajar sehingga tidak akan mengalami polarisasi.

f 0 buka =f n dawai

2. Jawaban: e

·v

Pelayangan terjadi karena adanya interferensi

dua gelombang yang frekuensinya berbeda 2(0,25 m) = 2(1,5 m) (510 m/s) sedikit.

340 m/s

680/s = (n + 1)(170/s)

3. Jawaban: c

680/s

Angkasa merupakan ruang hampa udara

170/s

sehingga gelombang bunyi tidak dapat merambat

n +1=4

melaluinya. Gelombang cahaya, gelombang ra-

n =3

dio, gelombang inframerah, dan gelombang ul- Jadi, dihasilkan nada atas ketiga. traviolet dapat merambat tanpa ada medium

(ruang hampa udara). Dengan demikian,

7. Jawaban: d

gelombang bunyi tidak bisa diterima oleh bumi. Diketahui: d 1 = 0,5 mm

d = 1,0 mm

4. Jawaban: d

0 1 =f 1

Diketahui: = 0,80 m

v = 400 m/s f 0

2 =f 2

Ditanyakan: f 0 Ditanyakan: f 1

f 0 = 2 ρ A ; f, tetap

= 400 m/s

2 = 2(0,80 m) = 250 Hz

Jadi, frekuensi nada dasar 250 Hz.

Fisika Kelas XII

Diketahui A = 4 d 2 ; A = d π

 10 Jadi, f  1 

bernilai 2 kali f 2 .

8. Jawaban: b

= 5,4 × 10 5 W/m 2

Diketahui:

f = 550 Hz Intensitas gempa yang v = 330 m/s terasa di Surabaya Ditanyakan:

sebesar 5,4 × 10 5 W/m 2 .

Jawab:

Sumber v

λ= gempa

11. Jawaban: d

Diketahui: TI = 60 dB

A =1m 2

I = 10 –16 W/cm 2 = 10 –12 W/m = 2

330 m/s

550 Hz

Ditanyakan: p

= (0,6 m); (0,6 m); (0,6 m); . . . .

60 = 10 log

= 0,15 m; 0,45 m; 0,75 m 2 W/m Pernyataan 1) dan 3) benar. P =IA

I = 10 –6

= 10 –6 (10 –6 W(m 2 )(1 m 2 )

9. Jawaban: e

= 10 –6 W

Diketahui: P = 78,5 W Daya akustik yang melalui jendela sebesar 10 –6 W. r = 10 m

12. Jawaban: c

Ditanyakan: I Diketahui: f = 2.000 Hz Jawab:

f 2 = 2.008 Hz Intensitas bunyi

Ditanyakan: f layangan

I P = ;A=4 πr 2 Jawab:

f layangan = |f 1 –f 2 |

Jadi, frekuensi pelayangan bunyi 8 Hz. = 4(3,14)(10 m) 2

78,5 W

13. Jawaban: e = 0,0625 W/m 2 Diketahui: v s = 30 m/s

= 6,25 × 10 –2 W/m 2

f s = 900 Hz

Jadi, intensitas radiasi gelombang sebesar v = 340 m/s 6,25 × 10 –2 W/m 2 .

Ditanyakan: ∆f e

10. Jawaban: d

Jawab:

Diketahui:

I = 6 × 10 5 W/m 1 2 Sumber bunyi mendekati pendengar r = 300 km

30) m/s (900 Hz)

Ditanyakan: I 2 = 987 Hz

38 Kunci Jawaban dan Pembahasan 38 Kunci Jawaban dan Pembahasan

0 =f

dipendekkan 8 cm = ( 1 – 8) cm

340 m/s

= f (900 Hz) = 827 Hz 2 = 1,25f

dipendekkan 2 cm = ( 1 – 10) cm Perbedaan frekuensi yang didengar

(340 + 30) m/s

Ditanyakan: f 3

∆f p =f p1 –f p2 = (987 – 827) Hz = 160 Hz

Jawab:

Jadi, perbedaan frekuensi yang didengar sebesar

160 Hz.

14. Jawaban: d dipendekkan 8 cm → 2 = 1 – 8; f 2 = 1,25f Hubungan panjang pipa dengan panjang

gelombang untuk pipa organa terbuka adalah:

Untuk nada atas kedua berlaku: 1

dipendekkan lagi 2 cm

Hubungan panjang pipa dengan panjang

gelombang untuk pipa organa tertutup adalah:

untuk nada atas kedua berlaku: 2

Karena panjang kedua pipa sama =

′ maka = 30 f

perbandingan panjang gelombang adalah

= 1,33f

Frekuensi yang dihasilkan setelah dipendekkan

2 cm lagi adalah 1,33f.

17. Jawaban: b

Jadi, x : y = 5 : 6.

Diketahui: f n

= 480 Hz

15. Jawaban: e

f n+1 = 800 Hz Diketahui:

=5m

f n+2 = 1.120 Hz

F =2N m

Ditanyakan: f 0

Ditanyakan: v

Perbandingan frekuensi:

Jawab:

f n :f n+1 :f n+2 = 180 : 800 : 1.120

v = µ Ini menunjukkan perbandingan frekuensi untuk pipa organa tertutup untuk f 1 :f 2 :f 3 =3:5:7

dan f 0 :f 1 = 1 : 3 maka

0 = 3 f 1 = 3 (2 N)(5 m) = 160 Hz = 6,25 10 × − 3 kg

1 f 480

Jadi, nada dasar pipa organa sebesar 160 Hz.

10 18. Jawaban: d

= m/s

6,25 10 × − 3 kg

Diketahui: TI 1 = 80 dB n = 10

Ditanyakan: TI

Cepat rambat gelombang tali 40 m/s. = 80 + 10 log 10 = 80 + 10 = 90 Jadi, taraf intensitasnya 90 dB.

Fisika Kelas XII

Diketahui:

f s = 1.000 Hz

v s = 36 km/jam = 10 m/s

f p 1 = v f S 1 . . . (2) v p = 72 km/jam = 20 m/s

Agar tidak terjadi pelayangan Ditanyakan: f p

f p1 =f p2 sehingga diperoleh: Jawab:

(v + v p )f S 1 = (v – v p )f S 2

f = p f (332 + v p ) 320 = (332 – v ) 324

332(320 + 320v p ) = 332(324 – 324v p )

= 20) m/s 644v p = 332(324 – 320) (340 10) m/s − (1.000 Hz) 644v p = 1.328

≈ 2,06 m/s Jadi, agar tidak terjadi pelayangan maka

330 (1.000 Hz)

= 969,69 pengamat bergerak dengan kecepatan berkisar ≈ 970 Hz

2,06 m/s.

Jadi, frekuensi bunyi yang didengar oleh pengendara sepeda motor berkisar 970 Hz. m 3. Diketahui: = 2,5 g = 2,5 × 10 –3 kg

L =2m

20. Jawaban: e

F =2N

Diketahui:

A = B Ditanyakan: a. v

b. λ dan f 1 Jawab:

Ditanyakan: f 1A :f 1B

c. f 2 dan f 3

f 2 3 1A Jawab: :f 1B = v : v

a. v

= (2 N)(2 m) µ = = m = : 2,5 10 × − 3 kg

FL

A 3 B Cepat rambat gelombang sebesar 40 m/s. =4:3 Jadi, f 1A :f 1B =4:3

b. f 0 v = 2 L

B. Uraian

R 2 = 4R λ 0 = 2L = 2(2 m) = 4 m Ditanyakan: I 2

Jadi, frekuensi nada dasar dan panjang Jawab:

gelombang berturut-turut adalah 10 Hz dan 4 m.

c. f 2 = 2f 1 = 2(10 Hz) = 20 Hz

1 :I 2 = :

4 π R 2 1 4 π R 2 2 f 3 = 3f 1 = 3(10 Hz) = 30 Hz

I 1 :I 2 =R 2 2 2 :R 1 Frekuensi nada atas pertama sebesar 20 Hz

1 :I 2 = (4R) :R 2

I 2 dan frekuensi nada atas kedua 30 Hz.

I 1 :I 2 = 16R 2 :R 2 4. Diketahui: v = 340 m/s

3 = 240 Hz

I 2 = 16 I 2 Ditanyakan: L

1 Jawab:

Intensitas bunyi sekarang adalah 16 semula.

a. Pipa organa terbuka

240 Hz = 2(340 m/s)

Ditanyakan: v L p agar tidak terjadi pelayangan Jawab: L ≈ 2,83 m

Pengamat menjauhi S Panjang minimum pipa berkisar 2,83 m.

2 maka

f p 2 = v f S 2 . . . (1)

40 Kunci Jawaban dan Pembahasan

(2(3) 1) + v

n = 100

Ditanyakan: TI n Jawab:

240 Hz = 7 4L (340 m/s)

= 80 dB Taraf Intensitas yang dihasilkan 80 dB.

2.380 m/s

8. Diketahui: r 1 =1m

960 Hz

≈ 2,48 m TI 1 = 60 dB

Jadi, panjang minimum pipa berkisar 2,48 m.

Ditanyakan: TI 2

f 1 Jawab: =f 0 2

TI = TI + 10 log  2 r 0 2 1  1  r 2

f = 2f

Ditanyakan: F 2

= 60 dB + 10 (–4) = 60 dB – 40 dB

= 20 dB

2 F 2 Taraf intensitas pada jarak 100 m sebesar 20 dB.

9. Diketahui: v = 36 km/jam = 10 m/s

f s = 400 Hz v = 340 m/s

p = 18 km/jam = 5 m/s

Ditanyakan: f

2 = 400 N

Jawab:

Jadi, tegangan dawai sebesar 400 N. Saling mendekat (v p = 5 m/s)

6. Diketahui: P =4 π × 10 –4 W

340 m/s + 5 m/s

TI = 40 dB p = v − v f s s = 340 m/s − 10 m/s (400 Hz)

I = 10 –12

0 W/m

Ditanyakan: R 345 = 330 (400 Hz) Jawab:

= 418 Hz

TI I = 10 log

I 0 Frekuensi bunyi sirene yang didengar oleh

I pengendara motor 418 Hz.

40 = 10 log

10 − 12 Saling menjauh (v p = –5 m/s)

10 5 m/s = p −

10 − 12 f p = v + v f s = 340 m/s + 10 m/s s (400 Hz)

340 m/s

I = 10 –8

I = = 350 (400 Hz)

10 –8 = 4 π R 2 Frekuensi sirene yang didengar oleh pengendara

motor 383 Hz.

= 100 m Jadi, jarak ledakan petasan 100 m.

Fisika Kelas XII Fisika Kelas XII

v + v p (300 +

A = (300 −

30) m/s (504 Hz)

Jadi, nilai amplitudo dan panjang gelombang

secara berturut-turut 2 cm dan 4 cm. = 560 Hz

4. Jawaban: d

v ± v (300 +

m t = 50 gram = 555 Hz

p B v − v B s B (300 −

20) m/s

m b = 0,64 kg maka ∆f = f –f

Ditanyakan: v p A p B Jawab:

= (560 – 555) Hz

= 5 Hz

Jadi, frekuensi tegangan yang didengar P sebesar

A. Pilihl

A. Pilihan Ganda ah jawaban yang tepat!

(0,64 kg)(9,8 m/s)(0,98 m)

(9,604 10 × − 2 kg)

1. Jawaban: b Diketahui:

64 m /s 2 t 2 = 5 menit = 300 sekon Ditanyakan: f

n = 1.500 kali

= 8 m/s

Jawab: Jadi, cepat rambat gelmbang 8 m/s. Frekuensi benda:

5. Jawaban: c

n 1.500

= 2 gelombang 300 = 5 Hz t = 20 sekon

Diketahui:

2. Jawaban: d

Ditanyakan: T

Diketahui: v = 12 m/s

Jawab:

f = 4 Hz n = 2 gelombang

n = 2 AB = 18 m = 10 s Ditanyakan: n

A = 5 cm

T 20 =

Jadi, banyaknya gelombang dan periode berturut- Jawab:

turut dua gelombang dan 10 s.

f = 4 =3m

6. Jawaban: a

Diketahui: v = 420 m/s

Banyak gelombang yang terjadi sepanjang AB =

λ=2m

18 Ditanyakan: f dan T

18 m adalah 3 = 6 gelombang.

Jawab: v = λ·f

3. Jawaban: a

Persamaan gelombang: 320 f =

2 = 160 Hz

y = –2 sin π (0,5x – 200t) = –2 sin (0,5 πx – 200πt)

Frekuensi gelombang adalah 160 Hz. Persamaan umum gelombang:

= A sin (kx – 160 y = 6,25 s ωt)

Periode gelombang 6,25 s.

42 Kunci Jawaban dan Pembahasan 42 Kunci Jawaban dan Pembahasan

F = 250 N Ditanyakan: y P

A = 4 cm

2 Jawab: gelombang

n 1 =2

Ditanyakan: f

T 1 = 2,25 s= 4,5 s ⇔ f = 4,5 Hz

= 9 cm/s

(250 N)(2,5 m)

f 2.500 m /s =

1m

= 4 sin 2 π(4,5)(t – 9 ) cm

= 50 Hz

Jadi, frekuensi sumber getar sebesar 50 Hz.

= 4 sin 2 π(4,5t – 9 x ) cm

10. Jawaban: d

Diketahui: y = 5 sin 0,2 πx cos (50πt – 10π)

Ditanyakan: v

= 4 sin 2 π(4,5t – (2) ) cm

Jawab: Persamaan umum gelombang

= 4 sin 2 x π(4,5t –

= 2A sin λ cos 2 π( T – λ ) Persamaan simpangan di titik P adalah

(2) ) cm

2x

y = 5 sin 0,2 πx cos (50πt – 10π) y

p = 4 sin 2 π (4,5t – )

2x π

2 λ = 0,2 πx

8. Jawaban: a

λ = 10 m

Diketahui: T = 0,2 s

Ditanyakan: persamaan gelombang

= (10 m)(25 Hz)

Jawab:

= 250 m/s

Persamaan umum: Kecepatan merambat gelombang 250 m/s. y = A sin (2 πft ± kx)

11. Jawaban: e

= 0,2 sin {(2 π (5)t ±

Diketahui: L = 80 cm = 0,8 m m = 16 g = 0,016 kg = 0,2 sin 2 x π (5t ±

= 800 N

Ditanyakan: f

y = 0,2 sin 2 3 π (5t – x) Persamaan akhir: y = 0,2 sin 2 π (5t – x – 90°)

Fisika Kelas XII

4 (800 N)(0,8 m)

2 40.000 m /s 2 2 TI 10 = 10 log 10 7

TI 10 = 10(7) TI 10 = 70

400 m/s = 0,8

Jadi, perbandingan taraf intensitas sepeda mo- tor dengan mobil 6 : 7.

= 500 Hz Jadi, frekuensi nada atas ketiga 500 Hz.

13. Jawaban: e

Diketahui: R

A = 0,5p

12. Jawaban: b

B = 2,5p

Diketahui: N motor = 100

Ditanyakan: I :I

mobil = 10

Jawab:

TI motor = 40 dB TI

mobil = 60 dB

l A :I B =

TI 100 motor

= (2,5p) 2 : (0,5p) 2

I 0 14. Jawaban: a

Diketahui: v = 325 m/s

40 = 10 log

v = 25 m/s

0 Ditanyakan: f

p 1 :f p

Jawab: 2

log I 0 =4 Saat sumber bunyi mendekati pendengar

0 Saat sumber bunyi menjauhi pendengar 100 = 10 log I 0

44 Kunci Jawaban dan Pembahasan

Diketahui:

f 2 = 1.700 Hz sehingga jarak keduanya semakin kecil, v = 340 m/s

akibatnya frekuensi terdengar bertambah. n =2

(f p >f s )

Ditanyakan:

Pernyataan 2) benar

Jawab

3) Sumber menjauhi pendengar yang diam

f n + 1 n sehingga jarak keduanya semakin besar, = v

akibatnya frekuensi terdengar berkurang.

(f p <f s )

Pernyataan 3) benar

4) Jarak sumber dengan pendengar konstan 1.700 Hz = 3(340 m/s)

2 sehingga frekuensi terdengar tetap (f p =f s ) meskipun medium bergerak.

= 3(340 m/s)

Pernyataan 4) benar

(1.700 Hz)(2)

= 0,3 m

18. Jawaban: e

Diketahui: = 30 cm f s = 670 Hz Jadi, panjang suling adalah 30 cm. v p = 90 km/jam = 25 m/s v = 335 m/s

16. Jawaban: c

Ditanyakan: f p

Diketahui:

f p = 2.000 Hz

Jawab:

f s = 1.700 Hz

v = 340 m/s p f

v s =0 Ditanyakan: v p

Jadi, frekuensi bunyi pengeras suara yang didengar oleh sopir sebesar 720 Hz.

(340 + v p ) m/s

2.000 Hz =

(1.700 Hz)

19. Jawaban: e

340 m/s

Diketahui: v p =0

f s = 420 Hz v p = 60 × 1 km/jam = 216 km/jam

v = 325m/s

Ditanyakan: f p

Jadi, kecepatan pesawat udara 126 km/jam.

Jawab:

17. Jawaban: e

Kesimpulan efek Doppler.

1) Apabila pergerakan sumber bunyi dan pendengar mengakibatkan jarak keduanya

berkurang maka frekuensi pendengar

menjadi lebih besar (f p >f s ).

325 m/s

2) Apabila pergerakan sumber bunyi dan

25) m/s (420 Hz)

pendengar mengakibatkan jarak keduanya bertambah maka frekuensi terdengar 325 =

300 (420 Hz)

menjadi lebih kecil (f p <f s ).

3) Meskipun sumber bunyi dan pendengar

= 455 Hz

bergerak tetapi jarak keduanya konstan Frekuensi bunyi sirene yang terdengar 455 Hz. maka frekuensi terdengar tetap (f p =f s ) dan

20. Jawaban: a

pergerakan medium tidak akan berpengaruh.

Diketahui: v p =0

Dengan demikian:

v s = 2 m/s

1) Sumber dapat mengejar pendengar sehingga

f s = 676 Hz jarak keduanya semakin kecil, akibatnya

v = 340 m/s frekuensi terdengar bertambah (f p >f s ).

Ditanyakan: f p

Pernyataan 1) benar

Fisika Kelas XII

Diketahui: y

= 4 cos 2 πx sin 12πt

Ditanyakan: v Jawab:

Persamaan umum gelombang

y = 2A cos kx sin at

y = 4 cos 2 πx sin 12πt

340 m/s

2) m/s (676 Hz)

12 πt = 2πft

= 680 Hz

12 = 2f

Frekuensi peluit kereta api B yang didengar Dini

f =6

sebesar 680 Hz.

v = λf

21. Jawaban: c

= (1 m)(6 Hz)

Diketahui: y = 8 sin (2 πt – 0,5πx)

= 6 m/s

Ditanyakan: v Cepat rambat gelombang tersebut 6 m/s. Jawab:

24. Jawaban: d

Persamaan umum gelombang

y = A sin ( ωt – kx)

Diketahui: m = 40 kg

= 8 sin (2 πt – 0,5πx)

= 200 m

t = 10 s

k = ⇒v= v Ditanyakan: F k

Jawab:

Gelombang terdeteksi kembali setelah = 0,5 π

menempuh jarak s = 2

= 2 × 200 m

Jadi, cepat rambat gelombang 4 m/s.

= 400 m Dalam waktu t = 10 s, berarti cepat rambat

22. Jawaban: e

gelombang adalah:

Diketahui: = 100 cm

v = 2 cm/s m n +1=3 ⇒n=2

Ditanyakan: x 3

λ= 2 cm/s (40 kg)(40 m/s) f 2 = 1 = 8 cm

4 λ Tegangan kawat tersebut 320 N. = (2(2) + 1) 1

4 (8 cm)

25. Jawaban: b

Diketahui: F 1 = 64 N

Ditanyakan: F 2 Jawab:

Letak perut ketiga dari titik asal getaran adalah

f sebanding dengan F

46 Kunci Jawaban dan Pembahasan

4 tutup = buka

buka = 5 tutup

= 0,63 m = 63 cm

= 4(64 N) = 256 N

28. Jawaban: a

Tegangan yang harus diberikan sebesar 256 N.

Diketahui: r 1 = 100 m

1 = 8,10 × 10 W/m r 2 = 300 m

26. Jawaban: d

Diketahui: f n = 360 Hz

Ditanyakan: I 2

Ditanyakan: f 0 4 π r 2

Jawab:

f n :f n+1 :f n+2 = 360 : 600 : 840

I 1 =3:5:7 2 2 r

I 1 Perbandingan di atas menunjukkan perbandingan = r 2 2

frekuensi pipa organa tertutup untuk f 1 :f 2 :f 3 =

 100 m  2

 (8,10 × 10 W/m ) Untuk pipa organa tertutup, f dapat dihitung

 300 m

dengan perbandingan f 0 :f 1 = 1 : 3.

=( 1 )(8,10 × 10 6 W/m 2 )

= 9,00 × 10 5 W/m 2

Intensitas gelombang pada jarak 300 m dari titik

f = (f ) P sebesar 9,00 × 10 5 W/m 0 2 3 1 .

29. Jawaban: b

= 3 (480 Hz)

Diketahui: TI n = 60 dB

I = 10 –12 W/m = 160 Hz 2 0 Nada dasar pipa organa tersebut sebesar 160 Hz.

n = 100

Ditanyakan: I

27. Jawaban: c

Jawab:

Diketahui: v = 345 m/s

Ditanyakan: terbuka

Pipa organa tertutup:

Intensitas sebuah sirene sebesar 10 –8 W/m 2 .

n = (2n + 1) 4 ⇒f 2 tutup = 4 tutup

30. Jawaban: d

Diketahui: v s = 72 km/jam = 20 m/s Pipa organa terbuka:

n 2 buka

3 2 buka

buka

Ditanyakan: f s

f 2 organa tertutup = f 1 organa terbuka

f 2 =f 3

Fisika Kelas XII

Oleh karena bergerak ke atas dan kanan,

f 850 Hz(320) s = persamaannya menjadi

= 800 Hz y x = 0,2 sin 2 π (16t – 0,25 ) Frekuensi sirene kereta api 800 Hz.

B. Uraian

b. θ = 2π (16t – 0,25 )

1. Diketahui: t = 0,05 s

y =A =2 π (16(0,2) – 0,25 )

Ditanyakan: T

t Sudut fase gelombang sebesar 288°.

2 π ϕ = 16t – 0,25

Oleh karena y = A maka sin

Jadi, fase gelombang 2,4 N. sin t T = sin 2

4. Diketahui: y = 4 sin π(ax – bt)

T = 4t Ditanyakan: b dan persamaannya T = 4(0,05 s)

Jawab:

T = 0,2 s Persamaan umum gelombang Periode gelombang 0,2 s.

y = A sin (kx – ωt) y = 4 sin π (ax – bt)

2. Diketahui: L = 1,2 m

k = πa = π(0,1) = 0,1π

Ditanyakan: F

= (400 Hz)(2(0,8 m)) = 640 m/s

= 4 × 10 kg/m

ω = π(4) = 4π y = A sin (kx – ωt)

1,2 m

= 4 sin (0,1 πx – 4πt)

= 4 sin π(0,1x – 4t)

F =v 2 µ

= 160 cm = (640 m/s) (4 × 10 kg/m)

A = 20 cm = 0,2 m Tegangan pada dawai 1.638,4 N.

= 1.638,4 N

v = 0,8 m/s

3. Diketahui: v = 4 m/s OP = 154 cm

f = 16 Hz

Ditanyakan: a. A s

b. Letak simpul ke-3 dan perut ke-5 Ditanyakan: Persamaan gelombang

A = 20 cm = 0,2 m

48 Kunci Jawaban dan Pembahasan 48 Kunci Jawaban dan Pembahasan

b. TI 0 = 10 log I

λ= 0,8 m/s

10 − 5 Hz 6 = 0,16 m

A s = 2A sin kx π)(0,06) r TI = TI + 10 log 1 = 2(0,2 m) sin (12,5 2

= 0,4 m sin 135°

Amplitudo gelombang sebesar 0,2 2 m.

–20 = 10 log

b. Simpul ke-3 (n + 1 = 3 ⇒ n = 2)

Jadi, letak simpul ke-3 adalah 16 cm.

6. Diketahui: Tl 2 = 40 dB → untuk 10 sumber bunyi

r 2 = 50 l = 10 –12 W/m 2 0 Jadi, jarak pendengar 50 m. n = 100

Ditanyakan: Tl ′

8. Diketahui: v

s = 25 m/s

f s = 500 Hz Jawab:

v = 340 m/s Tl = Tl 1 + 10 log 10

v =0

Ditanyakan: a. f sebelum bus sampai di halte Tl

40 = Tl 1 + 10

1 = 30 dB Tl ′ = Tl + 10 log n

b. f setelah bus melewati halte

Jadi, taraf intensitas bunyi sebesar 50 dB.

7. Diketahui: P = π × 10 W

I = 10 –12 W/m 2 v − v s 0 s Ditanyakan: a. I

b. r

Jawab:

a. I = 340 − 25 (500 Hz) = 539,68 Hz

2 p = v + v f = 10 s W/m s Jadi, intensitas bunyi yang diterima 340 =

340 + 25 (500 Hz)

pendengar sebesar 10 –6 W/m 2 .

= 465,75 Hz

Fisika Kelas XII Fisika Kelas XII

cahaya sebesar 3 × 10 Jawab: 8 m/s. Gejala fotolistrik menjelaskan bahwa cahaya

0 = 2 L dapat memiliki sifat sebagai partikel dan gelombang elektromagnetik (dualisme cahaya)

v 320 m/s

L = 2 f = yang tidak dapat terjadi secara bersamaan.

Thomas Young dan Fresnel menyatakan bahwa Pipa organa tertutup

0 2(180 Hz)

cahaya dapat melentur dan berinterferensi.

Zeeman membuktikan bahwa medan magnet

yang kuat memengaruhi berkas cahaya. Stark membuktikan bahwa medan listrik yang

L 320 /s =

4 f = 4(180 Hz) = 0,44 m

sangat kuat memengaruhi berkas cahaya.

Panjang minimum pipa organa terbuka 0,88 m,

4. Jawaban: c

sedangkan pipa organa tertutup 0,44 m. Bunyi hukum pemantulan cahaya:

1) sinar datang, garis normal, dan sinar pantul

10. Diketahui:

f s = 600 Hz terletak pada satu bidang datar;

2) sudut datang sama dengan sudut pantul. v p = 5 m/s

f p = 500 Hz

v = 340 m/s

5. Jawaban: b

Ditanyakan: v Medium kaca lebih rapat dibandingkan medium

Jawab: udara. Sesuai dengan hukum pembiasan cahaya, sinar datang dari medium rapat menuju medium

v + v f s kurang rapat akan dibiaskan menjauhi garis nor- s mal.

f p p = f 6. Jawaban: c

Diketahui: i = 90° – 53° = 37°

340 m/s −

u =1

500 Hz = 340 m/s + v (600 Hz)

5 m/s

170.000 + 500v s = 201.000 Ditanyakan: r (sudut bias) 500v s = 201.000 – 170.000 = 31.000

Jawab:

Ketika sinar datang dari medium kurang rapat ke v s = 500 m/s = 62 m/s

medium yang lebih rapat, maka sinar tersebut akan dibiaskan mendekati garis normal dengan sudut bias (r) lebih kecil dari sudut datang. Jadi,

Bab II Cahaya

sinar monokromatis tersebut akan dibiaskan dengan sudut 20° atau lebih kecil dari 37°.

A. Pilihan Ganda

1. Jawaban: c

sin r = 1 5 × 4

Menurut teori Maxwell, cepat rambat gelombang

r = 20°

elektromagnet sama dengan cepat rambat

cahaya sebesar 3 × 10 8 m/s. Jadi, Maxwell

7. Jawaban: b

berkesimpulan bahwa cahaya adalah gelombang Difraksi cahaya didefinisikan sebagai penguraian elektromagnet.

cahaya putih (polikromatik) menjadi cahaya berwarna-warni (monokromatik). Dispersi terjadi

2. Jawaban: e jika cahaya melewati sebuah medium tertentu Menurut Albert Einstein, efek fotolistrik membukti-

seperti air hujan, prisma, dan gelas. kan bahwa cahaya dapat memiliki sifat sebagai

partikel dan gelombang elektromagnetik yang disebut sebagai sifat dualisme cahaya.

50 Kunci Jawaban dan Pembahasan

Terang pusat dibatasi oleh dua garis gelap

yd

L =n λ

pertama (setengah kiri dan kanan) Oleh karena

itu, lebar terang pusat sebesar 2 ∆y. Sedangkan

pada terang pertama hanya dibatasi oleh gelap

ke-2, sehingga lebar terang pertama sebesar ∆y. λ = 6 × 10 –7 m = 600 nm Jadi, lebar terang pusat adalah 2 kali lebar terang

Panjang gelombangnya 6 × 10 –7 m atau 600 nm. pertama.

14. Jawaban: c

9. Jawaban: d

Diketahuai ∆y = 0,3 mm

Interferensi maksimum orde ke-n adalah: Antara terang ke-2 dengan gelap ke-4 terdapat

d 1 sin θ = nλ atau d sin θ = (2n)

2 λ gelap ke-3, terang ke-3, gelap ke-4. Sehingga

d sin θ sebesar 2n dari setengah panjang jaraknya 3 ∆y = 3 × 0,3 mm = 0,9 mm. gelombang.

15. Jawaban: b

10. Jawaban: d Cara memperoleh cahaya terpolarisasi sebagai Diketahui:

λ = 410 nm = 4,1 × 10 –7 m

berikut.

d = 0,12 mm = 1,2 × 10 –4 m

1) Penyerapan selektif

n =6

2) Pembiasan ganda

d sin θ = nλ (1,2 × 10 –4

) sin θ = 6(4,1 × 10 ) − 7 6(4,1× 10 ) 1. Sifat-sifat cahaya: sin θ=

B. Uraian

− 4 a. (1,2 × 10 ) cahaya dapat mengalami pemantulan (refleksi);

b. cahaya dapat mengalami pembiasan (refraksi); = 0,0205

c. cahaya dapat mengalami pemaduan atau θ = 1,17°

penjumlahan (interferensi); Sudut deviasi orde keenam sebesar 1,17°.

d. cahaya dapat mengalami pelenturan (difraksi);

11. Jawaban: c

e. cahaya dapat mengalami penguraian Hasil dari percobaan Young dapat diperoleh

(dispersi); serta

persamaan:

f. cahaya dapat mengalami pengutuban

y n = jarak antara terang pusat dengan terang ke- n

d = jarak antara dua celah L = jarak celah ke layar

λ = panjang gelombang

12. Jawaban: b Diketahui:

N = 50.000 garis/cm Ditanyakan: d Jawab:

d 1 Keterangan: i = = sudut datang

r = sudut bias 1 1 N = garis normal

50.000 garis/cm = 50.000 cm

n = indeks bias medium 1

2 = indeks bias medium 2

Jalannya sinar pada pembiasan cahaya: Konstanta kisinya sebesar 2 × 10 –7 m.

= 2 × 10 –5 cm = 2 × 10 –7

a. sinar datang dari medium kurang rapat ke

13. Jawaban: e medium yang lebih rapat, sinar dibiaskan Diketahui:

y = 2 × 10 –2 m mendekati garis normal;

b. sinar datang dari medium lebih rapat ke me- L =5m

d = 0,3 × 10 –3 m

dium yang kurang rapat, sinar dibiaskan n =2

menjauhi garis normal; dan Ditanyakan: λ

c. sinar datang tegak lurus bidang batas tidak dibiaskan, tetapi diteruskan.

Fisika Kelas XII Fisika Kelas XII

maka cahaya bersifat sebagai partikel. Ditanyakan: θ 2 3. Jawaban: a

Jawab: Menurut Planck cahaya adalah paket-paket kecil

d sin θ 2 =n λ yang disebut kuanta, sedangkan paket-paket

sin θ 2 = energi cahaya disebut foton.

2(5,4 × 10 ) − 7 4. Jawaban: b

sin θ 2 = (2,7 × 10 ) − 5 = 0,04 Pembiasan cahaya adalah peristiwa atau gejala

θ 2 = 2,3° perubahan arah rambatan cahaya karena Sudut simpang pita gelap ke-2 sebesar 2,3°.

melewati medium yang berbeda. Pemantulan

cahaya terjadi saat cahaya mengenai permukaan = 1 mm = 1 × 10 m

4. Diketahui:

d –3

benda yang mengilap. Penyebaran dan L = 200 cm = 2 m

pengumpulan cahaya terjadi pada lensa dan

y = 0,56 mm = 5,6 × 10 –4

cermin lengkung. Polarisasi cahaya yaitu peristiwa n =1

terserapnya sebagian arah getar cahaya. Ditanyakan: λ Jawab:

5. Jawaban: e

Diketahui: i = 90° – 30° = 60° L =n λ

yd

r = 30°

(5,6 10 )(1 10 ) × − 4 3 × n − u =1

λ= nL = = 2,8 × 10 (1)(2 m) –7 m

yd

Ditanyakan: n c

Panjang gelombang yang digunakan 2,8 × 10 –7 m.

Jawab:

u sin i = n c sin r

5. Diketahui: λ = 450 nm = 4,5 × 10 m

sin 60° = n c (sin 30°)

Ditanyakan: d Indeks bias cermin sebesar 3 . Jawab:

6. Jawaban: b

sin θ= L Kekaburan ini karena cahaya mengalami difraksi. (8 10 ) m × − 2 Cahaya melentur setelah melewati penghalang

sin θ=

= 4 × 10 atau celah sempit sesuai dengan sifat gelombang.

7. Jawaban: c

Pola terang muncul apabila terjadi interferensi = d sin θ

maksimum dan dua gelombang mempunyai fase 2(4,5 × 10 ) m − 7 sama sehingga beda lintasannya sama dengan

(4 10 ) − × 2 nol.

= 2,25 × 10 -5 m

8. Jawaban: b

Lebar celah tersebut 2,25 × 10 m. Warna-warna tersebut ditimbulkan oleh adanya gejala interferensi karena perbedaan fase.

9. Jawaban: e

Cahaya koheren adalah cahaya yang dihasilkan oleh satu sumber. Dua lampu yang sama bisa

A. Pilihan Ganda

saja menghasilkan kecerahan yang berbeda.

1. Jawaban: c

10. Jawaban: a

Percobaan yang dilakukan Johanenes Stark Pola gelap terang timbul akibat adanya fase membuktikan bahwa medan listrik yang kuat

cahaya. Pola terang terjadi jika dua gelombang memengaruhi berkas cahaya.

cahaya yang sefase berpadu. Pola gelap terjadi

2. Jawaban: a jika dua gelombang cahaya berbeda fase sebesar Sifat dualisme cahaya menunjukkan bahwa

cahaya bersifat sebagai gelombang elektro-

52 Kunci Jawaban dan Pembahasan

Sudut datang yang mengakibatkan sinar pantul

Diketahui: i = 60°

terpolarisasi disebut sudut polarisasi. Sudut kritis

n a = 1,75

atau sudut ambang adalah sudut datang yang

Ditanyakan: r

mengakibatkan terjadinya pemantulan sempurna.

Jawab:

12. Jawaban: c

n u sin i = n a sin r

n u sin i

Warna Panjang Gelombang (nm)

sin r = 0,49

Biru 440–495

Jadi, sendok akan terlihat membengkok dengan Warna cahaya yang memiliki panjang gelombang

Ungu 400–440

sudut 29,34°.

lebih besar akan mengalami pelenturan lebih

16. Jawaban: b

besar daripada warna cahaya yang memiliki Diketahui: N = 5.000 garis/cm panjang gelombang lebih kecil. Jadi, urutan warna

Ditanyakan: d

cahaya yang mengalami pelenturan dari yang

Jawab:

paling besar hingga terkecil adalah: merah,

kuning, hijau, biru, dan ungu 3), 1), 2), 4), dan 5).

13. Jawaban: a

= 5.000 garis/cm

= 2 × 10 Diketahui: –4 cm n = 3 u

= 2 × 10 –6 m

Ditanyakan: i dan r Jadi, konstanta kisi tersebut 2 × 10 –6 m. Jawab:

17. Jawaban: c

sin i n

= g Diketahui: λ = 6 × 10 sin –7 r n m

Misalkan diambil nilai i = 60° dan r = 30° maka

sehingga dapat diambil nilai sudut datang dan

sudut bias masing-masing 60° dan 30°. Sudut orde kedua sebesar 37°.

14. Jawaban: c

18. Jawaban: b

Diketahui: n = 1,4

Diketahui: u N = 2.000 garis/mm n = 1,4

Ditanyakan: v

Cepat rambat cahaya di udara 3 × 10 8 m/s.

n = N = 2.000 garis/cm = 5 × 10 –6 m

= 7 × 10 1 –7 m Cepat rambat cahaya dalam larutan gula

= 2,14 × 10 8 m/s

Jadi, panjang gelombang cahaya tersebut 2,14 × 10 8 m/s.

7 × 10 –7 m.

Fisika Kelas XII

Diketahui: λ = 5 × 10 –7 m

nL λ

n= 2 − Ditanyakan: d 7 1(6,40 × 10 m)(1,5 m)

2,4 × 10 m − Jawab: 4

d = sin θ 2 Jarak dua pita terang yang berdekatan 4,0 mm.

23. Jawaban: d

sin 30 °

Diketahui: λ = 490 nm = 4,9 × 10 –7

Jadi, tetapan kisi tersebut 2 × 10 –6 m.

Ditanyakan: d

20. Jawaban: a

Jawab:

Diketahui: y = 4,8 mm = 4,8 × 10 –3 m

L L =n = 2,4m λ

Ditanyakan: − λ 4 (4,9 10 × 7 m)(1,5 m)

Jawab: 4 (3,5 10 ) m − × yd –3 = 8,4 × 10 m

L =n λ Jadi, jarak kedua celah 8,4 × 10 –3 m. λ= yd

24. Jawaban: c

nL

Diketahui: N = 4 × 10 5 garis/m

((4,8 10 )(5 10 )) m × − 3 × − 3

θ = 37° (tan 37° = 4 ) = 10 –5 m

Jadi, panjang gelombang yang digunakan 10.000 nm.

Jawab:

21. Jawaban: d

Diketahui: λ = 500 nm = 5 × 10 –7 m

= 2 mm = 2 × 10 1 m

d –3

n =2 4 × 10 garis/m

= 2,5 × 10 m

=1m Ditanyakan: y

d sin θ=nλ

Panjang gelombang cahaya yang digunakan =

2 (5 10 × − 7 m)(1m)

(2 10 ) m − × 3 sebesar 7,5 × 10 –7 m.

= 5 × 10 –4 m = 5 × 10 –2 cm

25. Jawaban: b

Jadi, jarak terang ke-2 dengan terang pusat Diketahui: λ = 600 nm = 6 × 10 –7 m