Ringkasan Materi UN Fisika SMA Per Indikator Kisi kisi SKL UN 2012 (3)
Ringkasan Materi UN Fisika SMA
Per Indikator KisiKisi-Kisi UN 2012
By Pak Anang (http://pakhttp://pak-anang.blogspot.com)
anang.blogspot.com)
SKL 5. Memahami konsep dan prinsip kelistrikan dan kemagnetan dan penerapannya
dalam berbagai penyelesaian masalah.
5.1. Menentukan besaranbesaran-besaran fisis yang mempengaruhi medan listrik dan hukum
Coulomb.
Kuat medan listrik
Hukum Coulomb
“Besar gaya tarik atau gaya tolak antara dua
muatan sebanding dengan muatan-muatannya dan
berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara
kedua muatan.”
234
56 57
87
Besar kuat medan listrik adalah besar gaya
Coulomb yang bekerja pada benda dibagi dengan
besar muatan uji tersebut. Atau dengan kata lain
besar gaya Couloumb tiap satu satuan muatan.
H
G
F 3 H atau F 3 4 IJ
Keterangan:
Keterangan:
2
4
3 gaya Coulomb (N)
3 konstanta untuk ruang hampa 3
56
57
8
@A
3 muatan benda 1 (C)
3 muatan benda 2 (C)
3 jarak antara muatan 1 dan muatan 2 (m)
6
3
3 8,85 > 10E67 C2/Nm2
6
9:;<
3 9 > 10? Nm2/C2
F
2
4
3 kuat medan listrik (N/C)
3 gaya Coulomb yang dialami muatan q (N)
6
3 9 > 10? Nm2/C2
3 konstanta untuk ruang hampa 3
9:;<
5 3 muatan uji(C)
8 3 jarak antar muatan(m)
6
@A 3
3 8,85 > 10E67 C2/Nm2
9:B
9:B
Penjelasan:
Penjelasan:
Bila muatan berbeda mengalami gaya tarik-menarik.
Bila muatan sejenis mengalami gaya tolak-menolak.
U
Muatan positif arah kuat medan keluar dari muatan tsb.
Muatan negatif arah kuat medan masuk menuju muatan tsb.
U
U
57
56
U
W
W
56
57
57
8
56
V
V
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Bila pada gambar di bawah diketahui 56 3 57 3 10PC dan konstanta 4 3 9 > 10? Nm2/C2.
U57
U56
V
6 cm
3 cm
Maka nilai dan arah medan listrik di titik P adalah ….
A. 7,5 > 10S N/C menjauhi 57
A. 7,5 > 10S N/C menuju 57
B. 5,5 > 10S N/C menjauhi 57
C. 2,5 > 10S N/C menuju 57
D. 2,5 > 10S N/C menjauhi 57
6
Pada jarak 300 mm dari sebuah bola bermuatan 16 PC terdapat bola lain yang juga bermuatan 9 kali muatan
bola pertama. Letak titik yang kuat medan listriknya nol jika diukur dari bola bermuatan 16 PC adalah ....
A. 10 cm
B. 12 cm
C. 16 cm
D. 18 cm
E. 20 cm
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 16
5.2. Menentukan besaran fisis fluks, potensial listrik, atau energi potensial listrik, serta
penerapannya pada kapasitas keping sejajar.
Potensial listrik
X34
muatan listrik yang melingkupi permukaan
tertutup itu.
5
8
h 3 Fi cos j 3
Keterangan:
X
4
3 potensial listrik (V)
3 konstanta untuk ruang hampa 3
5 3 muatan (C)
8 3 jarak antar muatan (m)
6
3 8,85 > 10E67 C2/Nm2
@A 3
6
9:;<
3 9 > 10? Nm2/C2
9:B
Energi potensial listrik
FZ 3 4
56
57
8
@A
6
9:;<
3 9 > 10? Nm2/C2
3 muatan benda 1 (C)
3 muatan benda 2 (C)
3 jarak antara muatan 1 dan muatan 2 (m)
6
3
3 8,85 > 10E67 C2/Nm2
FZ 3 4
Hb
I
b
X34
m
i
d
5
X
l
@A
b
I
Sehingga didapatkan:
9:B
1
1 57
1
n 3 mX 7 3 5X 3
2
2m
2
Keterangan:
Keterangan:
n
m
X
5
3 gaya Coulomb (N)
3 medan magnet (N/C)
3 potensial listrik (V)
3 energi potensial listrik (J)
Hukum Gauss (Fluks Listrik)
3 kapasitas kapasitor (F)
3 luas penampang (m2)
3 jarak antar keping (m)
3 muatan listrik (C)
3 potensial listrik (V)
3 rapat muatan l istrik (C/m2)
6
3 8,85 > 10E67 C2/Nm2
3
Energi yang tersimpan dalam kapasitor
∆FZ 2d
3
3Fd
5
5
Fe 3 2 d 3 5 X
X3
2
F
X
FZ
3 rapat muatan listrik (C/m2)
3 muatan listrik (C)
3 luas penampang (m2)
Keterangan:
>8
t5
l
5
i
i
d
5 3 mX
X l
15
F3 3 3
d @A @A i
F 3 4 IJ
>8
Keterangan:
m 3 @A
Hubungan [, \, ], ^_`\a
t5
5
i
Kapasitor keping sejajar
9:B
Hb
3 fluks listrik (Wb)
3 medan listrik (N/C)
3 luas penampang (m2)
3 sudut antara F dengan normal bidang
l3
3 gaya Coulomb (N)
3 konstanta untuk ruang hampa 3
2 3 4 IJ
h
F
i
j
Rapat Muatan Listrik
56 57
8
Keterangan:
2
4
Keterangan:
5
@A
3 energi yang tersimpan dalam kapasitor (J)
3 kapasitas kapasitor (F)
3 potensial listrik (V)
3 muatan listrik (C)
Catatan:
Catatan:
Jumlah garis medan yang menembus suatu
permukaan tertutup sebanding dengan jumlah
Permisivitas relatif bahan (selain hampa):
mp
@p 3
mA
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Kapasitor keping sejajar dengan luas keping 800 cm2 dan jarak antar keping 2 cm. Jika kapasitor diberi
muatan 900 C, maka potensial kapasitor tersebut adalah ....
A. 1,5 > 10q V
A. 2,5 > 109 V
B. 3,5 > 109 V
C. 4,5 > 10s V
D. 6,0 > 10s V
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 17
5.3. Menentukan besaranbesaran-besaran listrik pada suatu rangkaian berdasarkan hukum
Kirchoff.
Hukum I Kirchoff
“Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik
sama dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar”
uvwxyz{ 3 uv{|}zx~
Hukum II Kirchoff
“Di dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah
aljabar gaya gerak listrik (•) dengan penurunan
tegangan (v€) sama dengan nol”
Lengkapi tanda pada kutub-kutub GGL dengan benar.
U W
‹6 3 4Œ
‹q 3 12Œ
GGL positif jika putaran loop bertemu pertama kali dengan
kutub positif GGL, dan sebaliknya.
U
W
GGL bernilai negatif, karena putaran
loop bertemu kutub negatif dulu.
Arus positif jika searah loop, dan sebaliknya.
U W
Pada gambar v bernilai positif,
„
karena searah dengan arah loop.
Jika hasil akhir negatif, berarti arah yang sebenarnya
berlawanan dengan permisalan loop tadi.
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
12 V
‹7 3 3Œ
12 V
3.
5.
LangkahLangkah-langkah Penyelesaian:
Perhatikan rangkaian listrik berikut ini:
Buat permisalan arah loop (usahakan searah dengan arus)
U W
4.
u] 3 • atau u\ U uv€ 3 •
1.
2.
Jika hambatan dalam baterai diabaikan, maka kuat arus pada
A. 0,8 A
B. 0,9 A
C. 1,0 A
D. 1,2 A
E. 1,5 A
adalah ....
5.4. Menentukan induksi magnetik di sekitar kawat berarus listrik.
Fluks Magnetik
Induksi Magnetik di Kawat Melingkar
5
h 3 ‚i cos j 3
@A
Di Pusat Kawat Melingkar
PA „
‚3
2†
Keterangan:
h
‚
i
j
3 fluks listrik (Wb)
3 medan magnet (T)
3 luas penampang (m2)
3 sudut antara ‚ dengan normal bidang
†
Induksi Magnetik Kawat Lurus
Kawat Lurus Panjang
‚3
Kawat Lurus Pendek
PA „
2…†
†
‚3
„
PA „
(cos ‡ U cos ˆ)
4…†
‡
†
„
ˆ
Di Poros Kawat Melingkar
‚3
†
PA „† sin j
28 7
8
Keterangan:
‚ 3 induksi magnetik (T)
PA 3 permeabilitas ruang hampa 3 4… > 10ES Wb/A m
„ 3 kuat arus listrik (A)
Arah Induksi Magnetik
Aturan tangan kanan :“Bila 4 jari tangan ( selain
ibu jari ) melingkar menunjukkan arah arus, maka
ibu jari menunjukkan arah induksi magnet.”
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Potongan kawat M dan N yang diberi arus listrik diletakkan pada gambar di samping.
Induksi magnetik di titik P adalah ….
A.
5PA (2… U 1) Tesla, keluar bidang gambar
7
B.
5PA ‰: W 2Š Tesla, keluar bidang gambar
C.
5PA (2… U 2) Tesla, masuk bidang gambar
7
D.
5PA ‰: U 1Š Tesla, masuk bidang gambar
E.
6
5PA ‰: U 5Š Tesla, masuk bidang gambar
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 18
5.5. Menentukan gaya magnetik (gaya Lorentz) pada kawat berarus listrik atau muatan
listrik yang bergerak dalam medan magnet homogen.
Gaya Lorentz pada Kawat Berarus
Gaya Lorentz Dua Kawat Sejajar Berarus
2 3 ‚„ℓ sin j
26 3 27 3
Keterangan:
2
‚
„
ℓ
j
3 gaya Lorentz (N)
3 medan magnetic (T)
3 kuat arus listrik (A)
3 panjang kawat penghantar (m)
3 sudut antara „ dan ‚
Keterangan:
Gaya Lorentz pada Muatan Bergerak
2 3 ‚5• sin j
U
Keterangan:
2
‚
5
•
j
3 gaya Lorentz (N)
3 medan magnetic (T)
3 besar muatan listrik yang bergerak (C)
3 kelajuan muatan yang bergerak (m/s)
3 sudut antara ‚ dan •
PA „6 „7
ℓ
2…†
26 = 27 = gaya Lorentz kawat 1 dan kawat 2 (N)
PA = permeabilitas magnetic = 4… > 10ES Wb/A m
„6 = kuat arus pada kawat 1 (A)
„7 = kuat arus pada kawat 2 (A)
† = jarak antara kawat 1 dan kawat 2 (m)
ℓ = panjang kawat (m)
™
„6
26
„7
27
26
„6
27
„7
šW
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Sebuah partikel bergerak dengan kecepatan 5 > 10q m/s dan memotong medan magnetik ‚ = 0,04 T
membentuk sudut 30° terhadap medan magnetik. Apabila partikel tersebut bermuatan 45 nC, maka gaya
magnetik yang bekerja pada partikel tersebut adalah ....
A. 4,5 > 10E‘ N
B. 45 > 10E‘ N
C. 450 > 10E‘ N
D. 5,6 > 10ES N
E. 56 > 10ES N
5.6. Menjelaskan faktorfaktor-faktor yang mempengaruhi GGL induksi atau prinsip
prinsip kerja
transformator.
GGL Induksi
Percobaan Faraday dan Hukum Lenz
Percobaan Faraday
1.
Penyebab GGL Induksi
1. Perubahan fluks magnetik
a. GGL karena perubahan medan magnetik
∆‚
@ = W”i
ƥ
b. GGL karena perubahan sudut
(Generator AC)
@ = ”‚i– sin –•
2.
c. GGL karena perubahan luas
d. GGL induksi pada penghantar memotong
fluks magnet adalah
@ = ‚ℓ• sin j
„
3.
Hukum Lenz
‚ℓ•
‹
‚ 7 ℓ7 •
2— =
‹
„=
Medan magnet induksi dalam kumparan selalu
melawan medan magnet penyebabnya (medan
magnet luar).
Fluks Magnetik
h = ‚i cos j
Hukum Faraday
GGL induksi atau arus induksi pada ujung-ujung
kumparan sebanding dengan laju perubahan fluks
∆’
magnetik ‰ Š dan banyaknya lilitan (”).
∆“
@ = W”
>>>
> 2—
>>>
>
>
•
„
Catatan: Arah gaya Lorentz selalu berlawanan dengan arah
kecepatan.
2. Perubahan Kuat Arus Listrik
F = W˜
d„
d•
∆h
ƥ
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 19
Transformator
XZ ”Z „œ
3
3
Xœ ”œ „Z
Transformator adalah alat untuk mengubah
tegangan atau arus bolak-balik.
„Z
XZ
”Z
Jenis Transformator
Trafo Step-Up
(Penaik tegangan)
XZ › Xœ
”e › ”œ
„e • „œ
„œ
”œ
2. Trafo tidak ideal memiliki efisiensi
ž › 100%
Vœ Xœ „œ
ž3 3
VZ XZ „Z
Xœ
Keterangan:
Trafo Step-Down
@
”
‚
i
j
h
–
ℓ
‹
„
˜
ž
V
X
(Penurun tegangan)
Efiesiensi Transformator
XZ › Xœ
”e › ”œ
„e • „œ
1. Trafo ideal memiliki efisiensi
ž 3 100%
VZ 3 Vœ
3 GGL induksi (V)
3 jumlah lilitan
3 medan magnetik (T)
3 luas penampang kumparan (m2)
3 sudut antara B dan A
3 fluks magnetik (Wb)
3 kecepatan sudut atau frekuensi anguler (rad/s)
3 panjang (m)
3 hambatan (Ω)
3 arus (A)
3 induktansi diri (H)
3 efisiensi transformator
3 daya (W)
3 beda potensial (V)
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Pernyataan berikut berkaitan dengan transformator:
(1) untuk mengurangi kerugian akibat arus pusar, inti trafo sebaiknya berupa pelat utuh
(2) inti kumparan sebaiknya terbuat dari inti besi lunak
(3) transformator mampu merubah tegangan DC menjadi lebih tinggi
(4) transmisi listrik jarak jauh memerlukan trafo untuk mengubah tegangan menjadi ekstra tinggi
Pernyataan yang benar adalah.....
A. 1, 2 dan 3
B. 1 dan 3
C. 2 dan 4
D. 4
E. 1, 2, 3 dan 4
5.7. Menjelaskan besaranbesaran-besaran fisis pada rangkaian arus bolakbolak-balik yang mengandung
resistor, induktor, dan kapasitor.
Pada rangkaian R-L-C seri:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Arus sama (I¡ 3 I¢ 3 I£ 3 „)
Beda potensial berbeda
V¡ 3 V¡¤¥¦§ sin ωt 3 „‹
π
V¢ 3 V¢¤¥¦§ sin ‰ωt U Š 3 „ª—
2
π
V£ 3 V£¤¥¦§ sin ‰ωt W Š 3 „ª«
2
X 3 „¬ (¬ 3 impedansi)
Beda potensial
V 3 -V¡7 U (V¢ W V£ )7
Impedansi (Ω)
Z 3 ¯R7 U (X± W X£ )7
Reaktansi Induktif
X¢ 3 ωL
Reaktansi Kapasitif
1
X£ 3
ωC
7.
8.
9.
Pergeseran fase
X— W X« ª— W ª«
3
tan j 3
X²
‹
Faktor daya
X² „
3
cos j 3
¬
X
Frekuensi Resonansi terjadi bila ª— 3 ª«
f¡ 3
1
1
³
2π LC
Keterangan:
X²
X—
X«
¬
ª—
ª«
´²
–
3 tegangan sesaat pada resistor (V)
3 tegangan sesaat pada induktor (V)
3 tegangan sesaat pada kapasitor (V)
3 impedansi rangkaian (Ω)
3 reaktansi induktif (Ω)
3 reaktansi kapasitif (Ω)
3 frekuensi resonansi (Hz)
7:
3 kecepatan sudut (rad/s) 3 2…´ 3
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
µ
Halaman 20
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Gambar di bawah ini menunjukkan diagram fasor suatu rangkaian arus bolak-balik. Jika frekuensi arus
bolak-balik tersebut 50 Hz, maka ....
67A
A.
hambatannya : mΩ
B.
C.
D.
E.
79A
mH
:
67A
Kapasitansinya
mF
:
67A
Hambatannya : mΩ
67A
Induktansinya : mH
Induktansinya
Reaktansi induktif sebuah induktor akan mengecil, bila ....
A. frekuensi arusnya diperbesar, induktansi induktor diperbesar
B. frekuensi arusnya diperbesar, induktansi induktor diperkecil
C. frekuensi arusnya diperbesar, arus listriknya diperkecil
D. frekuensi arusnya diperkecil, induktansi induktornya diperbesar
E. frekuensi arusnya diperkecil, induktansi induktornya diperkecil
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 21
SKL 6. Memahami konsep dan prinsip kuantum, relativitas, fisika inti dan radioaktivitas
dalam kehidupan seharisehari-hari.
6.1. Menjelaskan berbagai teori atom.
Teori Atom
1. Demokritus
Partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi
dinamakan atom.
2. John Dalton
Atom merupakan partikel terkecil yang tidak
dapat dibagi lagi dan bersifat masif (pejal).
Atom-atom dari unsure sejenis mempunyai sifat
yang sama.
Atom suatu unsur tidak dapat berubah menjadi
unsur lain.
Dua atom atau lebih dari unsur yang berlainan
dapat membentuk suatu molekul.
Teori atom Dalton melandasi hukum kekekalan
massa (Lavoiser).
5. Bohr
Pada dasarnya teori atom Bohr sama dengan teori
atom Rutherford dengan ditambah teori kuantum
untuk menyempurnakan kelemahannya.
Teori atom Bohr didasarkan pada dua postulat,
yaitu:
1.
Elektron-elektron yang mengelilingi inti
mempunyai litasan tertentu yang disebut
lintasan stasioner dan tidak memancarkan
energi.
Dalam gerakannya elektron mempunyai
momentum anguler sebesar:
¶•8 3 ·
Kelemahan teori atom John Dalton:
Keterangan:
Tidak menyinggung tentang kelistrikan.
¶
•
8
·
¸
3. J.J. Thompson
Atom bukanlah partikel yang tidak dapat dibagi
lagi.
Model atom seperti roti kismis, berbentuk bola
pejal dengan muatan positif dan muatan negatif
tersebar merata diseluruh bagian atom.
Atom adalah masif, karena partikel-partikel
pembentuk atom tersebar merata.
Jumlah muatan positif sama dengan jumlah
muatan negatif, sehingga atom bersifat netral.
Massa elektron jauh lebih kecil dari massa atom.
2.
Kelemahan teori atom Rutherford:
Elektron yang mengelilingi inti akan terus
memancarkan energy berupa gelombang
elektromagnet sehingga lintasannya berbentuk
spiral dan suatu saat akan jatuh ke dalam inti.
Tidak dapat menjelaskan kestabilan atom.
Tidak dapat menjelaskan spektrum garis atom
hidrogen.
3 massa elektron (kg)
3 kecepatan linear (m/s)
3 jari-jari (m)
3 bilangan kuantum
3 tetapan Planck 3 6,6 > 10Eq9 J/s
Dalam tiap lintasannya elektron mempunyai
tingkat energi tertentu (makin dekat dengan
inti tingkat energinya makin kecil dan tingkat
energi paling kecil · 3 1).
Bila elektron pindah dari kulit luar ke dalam
maka akan memancarkan energi berupa foton.
Sebaliknya bila pindah dari kulit dalam ke luar
akan menyerap energi.
»
F¹ W Fº 3 ¸´ 3 ¸
¼
4. Rutherford
Inti atom bermuatan positif, mengandung hampir
seluruh massa atom.
Elektron bermuatan negatif selalu mengelilingi
inti seperti tata surya.
Sebagian besar atom merupakan ruang kosong.
Jumlah muatan inti 3 jumlah muatan elektron
yang mengelilinginya.
Gaya sentripetal elektron selama mengelilingi inti
dibentuk oleh gaya tarik elektrostatis (gaya
Coulomb).
¸
2…
Keterangan:
Fº
F¹
¸
´
»
¼
3 tingkat energi pada kulit A
3 tingkat energi pada kulit B
3 tetapan Planck 3 6,6 > 10Eq9 J/s
3 frekuensi foton (Hz)
3 kecepatan cahaya 3 3 > 10½ m/s
3 panjang gelombang foton (m)
Kelemahan teori atom Bohr:
Lintasan elektron tidak sesederhana seperti yang
dinyatakan Bohr
Teori atom Bohr belum dapat menjelaskan halhal berikut:
a. Kejadian dalam ikatan kimia
b. Pengaruh medan magnet terhadap atom
c. Spektrum atom berelektron banyak
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Salah satu pernyataan dalam teori atom Rutherford adalah ....
A. elektron bermuatan negatif dan tersebar merata di seluruh bagian atom
B. elektron bermuatan negatif dan bergerak mengelilingi inti pada lintasan yang tetap
C. inti atom bermuatan positif menempati hampir semua bagian atom
D. inti atom bermuatan positif dan terkonsentrasi di tengah-tengah atom
E. inti atom tidak bermuatan dan mengisi sebagian atom
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 22
6.2. Menjelaskan besaranbesaran-besaran fisis terkait dengan peristiwa efek foto listrik/efek
Compton.
Efek Fotolistrik/Efek Compton
Gejala lepasnya elektron dari permukaan
logam karena disinari oleh gelombang
elektromagnetik tertentu.
Efek ini membuktikan cahaya bersifat seperti
partikel.
»
F 3 ¸´ 3 ¸
¼
F“¾“¿À 3 FBÁÂÓÁB U FÄÁ¿Å
»
FÄÁ¿Å 3 nA 3 ¸´A 3 ¸
¼A
Syarat terjadi efek fotolistrik:
1.
2.
3.
¼ • ¼A
´ › ´A
FÆ • nA
Energi Kinetik Maksimum Elektron
1
F 3 ¸´; F 3 ¶• 7 ; F 3 5X
2
FB
3 ¸´ W nA
3 ÈX
1
1
1
¶• 7 3 ¸» É W Ê 3 ÈX
2
¼ ¼A
Keterangan:
F
¸
´
´A
»
¼
¼A
nA
È
X
3 energi foton
3 tetapan Planck 3 6,626 > 10Eq9 Js
3 frekuensi foton (Hz)
3 frekuensi ambang bahan (Hz)
3 kecepatan cahaya 3 3 > 10½ m/s
3 panjang gelombang foton (m)
3 panjang gelombang ambang bahan (m)
3 energi ambang bahan atau fungsi kerja bahan
3 muatan elektron 3 1,6 > 10E6? C
3 beda potensial listrik (V)
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Pernyataan-pernyataan berikut ini berkaitan dengan efek foto listrik:
(1) efek foto listrik terjadi bila energi foton yang datang pada permukaan logam lebih besar dari fungsi
kerjanya
(2) kecepatan lepasnya elektron dari permukaan logam bergantung pada intensitas cahaya yang
diterimanya
(3) banyaknya elektron yang lepas dari permukaan logam bergantung frekuensi cahaya yang
menyinarinya
Pernyataan yang benar adalah ....
A. (1), (2), dan (3)
B. (2) dan (3)
C. (1) saja
D. (2) saja
E. (3) saja
6.3. Menentukan besaranbesaran-besaran fisis terkait dengan teori relativitas.
Keterangan:
Postulat Einstein
1.
2.
Hukum-hukum alam (fisika) berlaku sama untuk
dua pengamat yang bergerak dengan kecepatan
konstan satu terhadap yang lain.
Kecepatan cahaa adalah mutlak tidak bergantung
gerak pengamat atau gerak sumber cahaya.
Kecepatan Relatif
•º¹ 3
•º« U •«¹
• •
1 U º« 7 «¹
»
¶A
¶
ƥA
ƥ
˜A
˜
FB
FA
ÌA
Ì
»
3 massa relativistik (kg)
3 massa diam (kg)
3 selang waktu menurut pengamat diam (s)
3 selang waktu menurut pengamat bergerak (s)
3 panjang benda menurut pengamat diam (m)
3 panjang benda menurut pengamat bergerak (s)
3 energi kinetik benda (J)
3 energi diam (J)
3 momentum awal (kg m/s)
3 momentum relativistik (kg m/s)
3 kecepatan cahaya 3 3 > 10½ m/s
Catatan:
Keterangan:
•º¹ 3 kecepatan relatif benda A terhadap B (m/s)
•º« 3 kecepatan relatif benda A terhadap C (m/s)
•«¹ 3 kecepatan relatif benda C terhadap B (m/s)
Besaran Fisika yang Berubah Akibat
Postulat Einstein
Massa Relativitas
¶ 3 ˶A
Waktu Relativitas (mulur)
∆• 3 Ë∆•A
Kontraksi Lorentz
(memendek)
˜A
˜3
Ë
Energi Kinetik Relativistik
FB 3 (Ë W 1)FA
FA 3 ¶A » 7
Momentum Relativistik
Ì 3 ËÌA
Ë3
1
-1 W •7
»
7
•1
Kesetaraan Massa-Energi
F“¾“¿À 3 ¶» 7
FÄÁ¿Å 3 ¶A » 7
FBÁÂÓÁB 3 F“¾“¿À W FÄÁ¿Å
Keterangan:
•º¹ 3 kecepatan relatif benda A terhadap B (m/s)
•º« 3 kecepatan relatif benda A terhadap C (m/s)
•«¹ 3 kecepatan relatif benda C terhadap B (m/s)
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 23
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Sebuah roket waktu diam di bumi mempunyai panjang 100 m. Roket tersebut bergerak dengan kecepatan
0,8 c (c 3 kecepatan cahaya dalam vakum). Menurut orang di bumi panjang roket tersebut selama bergerak
adalah ....
A. 50 m
B. 60 m
C. 70 m
D. 80 m
E. 100 m
6.4. Menentukan
Menentukan besaranbesaran-besaran fisis pada reaksi inti atom.
Struktur Inti Atom
Energi Reaksi Inti
Lambang unsur
º
ͪ
Reaksi inti
ºÜ
ÍÜ †
ª
3 lambang nama unsur
¬
3 nomor atom (jumlah proton)
i
3 nomor massa (jumlah proton U neutron)
i W ¬ 3jumlah neutron
F 3 ∆¶»
ÎÏÐ7 3 ∆¶
ÎÖÖÖÏÖÖÖÐ
∙ 931 MeV
Ñ“ÑB
ÅÒÓÔ
ºJ
ÍJ ª
Berlaku:
Berlaku
Keterangan:
Energi ikat inti
U
→
ºß
Íß Þ
U
ºá
Íá à
Uâ
Hukum kekekalan nomor atom
A6 U A 7 3 A q U A 9
Hukum kekekalan nomor massa
Z6 U Z7 3 Zq U Z9
Hukum kekekalan energi
Tidak berlaku
Hukum kekekalan massa
Ñ“ÑB
ÅÒ×ØÙ
Keterangan:
F = energi ikat inti (Joule atau MeV)
Ʀ = susut massa atau defek massa (kg atau sma)
» = kecepatan cahaya = 3 > 10½ m/s
Energi reaksi
Susut massa atau defek massa
∆¶ 3 Ú¬¶Z U (i W ¬)¶Â W ¶Á“Á Û
Keterangan:
Ʀ 3 susut massa atau defek massa (kg atau sma)
¬
3 jumlah proton
i W ¬ 3 jumlah neutron
¶Z 3 massa proton
3 1,67252 > 10E7S kg 3 1,0072766 sma
¶Â 3 massa neutron
3 1,67482 > 10E7S kg 3 1,0086654 sma
¶Á“Á 3 massa inti atom
ÎÖÖÖÏÖÖÖÐ
∙ 931 MeV
â 3 ∆¶»
ÎÏÐ7 3 ∆¶
Ñ“ÑB
ÅÒÓÔ
Ñ“ÑB
ÅÒ×ØÙ
Keterangan:
â = energi reaksi (Joule atau MeV)
∆¶ = Σ¶ZÃIÿBœÁ W Σ¶ä¿œÁÀ IÿBœÁ
= (mÙ U må ) W (mæ U mç )
Catatan:
jika â • 0 → membebaskan energi (reaksi eksotermik)
jika â › 0 → menyerap energi (reaksi endotermik)
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Jika nitrogen ditembak dengan partikel alfa, maka dihasilkan sebuah inti oksigen dan sebuah proton seperti
terlihat pada reaksi inti berikut ini.
9
7èÈ
U 69S” →
6S
½é
9
7èÈ
3 4,00260 sma
69
S”
= 14,00307 sma
6
6è
= 1,00783 sma
Diketahui massa inti:
6S
½é
U 66è
= 16,99913 sma
Jika 1 sma setara dengan energi 931 Mev, maka pada reaksi diatas ....
A. dihasilkan energi 1,20099 MeV
B. diperlukan energi 1,20099 MeV
C. dihasilkan energi 1,10000 MeV
D. diperlukan energi 1,10000 MeV
E. diperlukan energi 1,00783 MeV
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 24
6.5. Menjelaskan pemanfaatan zat radioaktif dalam berbagai aspek kehidupan.
Manfaat Radioisotop
1. Bidang kedokteran
Untuk mengetahui keefektifan kerja jantung
atau ginjal dengan Sodium-24.
Menentukan lokasi tumor otak, mendeteksi
tumor kelenjar gondok dengan Iodium-131
Membunuh sel-sel kanker dalam tubuh
manusia dengan Kobalt-60.
Mengobati thrombosis (penyempitan pembuluh
darah) dengan Natrium-24.
Mensteril alat bedah, alat suntik dan alat
kedokteran lain dengan sinar gamma.
2. Bidang pertanian
Mempelajari unsur-unsur tertentu oleh
tumbuhan.
Memproduksi tanaman dengan karakteristik
baru.
Mengkaji proses fotosintesis dalam tanaman
hijau dengan Karbon-14.
Memandulkan serangga-serangga.
Mendapatkan bibit unggul dengan radiasi sinar
gamma dari Kobalt-60.
3. Bidang industri
Mengetahui bocor atau tidaknya pipa logam
atau mengukur ketebalan baja dengan sinar
gamma yang dipancarkan Kobalt-60 atau
Iridium-192.
Meneliti kekuatan material dan meneliti gejala
difusi dalam logam.
Mengukur ketebalan bahan (lembar kertas)
dengan Strontium-90 atau sinar beta.
Mengefisiensikan pekerjaan mengeruk lumpur
pelabuhan dan terowongan dengan
memasukkan isotop Silikon ke dalam lumpur.
Pemeriksaan tanpa merusak dengan teknik
radiografi.
Lampu petromaks menggunakan Thorium agar
nyala lampu lebih terang.
4. Bidang hidrologi
Mengukur kecepatan aliran atau debit fluida
dalam pipa.
Menentukan jumlah kandungan air dalam
tanah.
Mendeteksi kebocoran pipa yang terbenam
dalam tanah.
Memeriksa endapan lumpur pelabuhan dan
terowongan dan mengukur cara lumpur
bergerak dan terbentuk.
Mengukur tinggi permukaan cairan dalam
suatu wadah tertutup.
5. Dalam bidang seni dan sejarah
Mendeteksi pemalsuan keramik dan lukisan
Menentukan umur fosil dengan Karbon-14.
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Radioisotop Carbon-14 bermanfaat untuk … .
A.
Pengobatan kanker
B.
Mendeteksi kebocoran pipa
C.
Menentukan umur bahan atau fosil
D.
Uji mutu kerusakan bahan industri
E.
Mekanisme reaksi fotosintesis
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 25
Per Indikator KisiKisi-Kisi UN 2012
By Pak Anang (http://pakhttp://pak-anang.blogspot.com)
anang.blogspot.com)
SKL 5. Memahami konsep dan prinsip kelistrikan dan kemagnetan dan penerapannya
dalam berbagai penyelesaian masalah.
5.1. Menentukan besaranbesaran-besaran fisis yang mempengaruhi medan listrik dan hukum
Coulomb.
Kuat medan listrik
Hukum Coulomb
“Besar gaya tarik atau gaya tolak antara dua
muatan sebanding dengan muatan-muatannya dan
berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara
kedua muatan.”
234
56 57
87
Besar kuat medan listrik adalah besar gaya
Coulomb yang bekerja pada benda dibagi dengan
besar muatan uji tersebut. Atau dengan kata lain
besar gaya Couloumb tiap satu satuan muatan.
H
G
F 3 H atau F 3 4 IJ
Keterangan:
Keterangan:
2
4
3 gaya Coulomb (N)
3 konstanta untuk ruang hampa 3
56
57
8
@A
3 muatan benda 1 (C)
3 muatan benda 2 (C)
3 jarak antara muatan 1 dan muatan 2 (m)
6
3
3 8,85 > 10E67 C2/Nm2
6
9:;<
3 9 > 10? Nm2/C2
F
2
4
3 kuat medan listrik (N/C)
3 gaya Coulomb yang dialami muatan q (N)
6
3 9 > 10? Nm2/C2
3 konstanta untuk ruang hampa 3
9:;<
5 3 muatan uji(C)
8 3 jarak antar muatan(m)
6
@A 3
3 8,85 > 10E67 C2/Nm2
9:B
9:B
Penjelasan:
Penjelasan:
Bila muatan berbeda mengalami gaya tarik-menarik.
Bila muatan sejenis mengalami gaya tolak-menolak.
U
Muatan positif arah kuat medan keluar dari muatan tsb.
Muatan negatif arah kuat medan masuk menuju muatan tsb.
U
U
57
56
U
W
W
56
57
57
8
56
V
V
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Bila pada gambar di bawah diketahui 56 3 57 3 10PC dan konstanta 4 3 9 > 10? Nm2/C2.
U57
U56
V
6 cm
3 cm
Maka nilai dan arah medan listrik di titik P adalah ….
A. 7,5 > 10S N/C menjauhi 57
A. 7,5 > 10S N/C menuju 57
B. 5,5 > 10S N/C menjauhi 57
C. 2,5 > 10S N/C menuju 57
D. 2,5 > 10S N/C menjauhi 57
6
Pada jarak 300 mm dari sebuah bola bermuatan 16 PC terdapat bola lain yang juga bermuatan 9 kali muatan
bola pertama. Letak titik yang kuat medan listriknya nol jika diukur dari bola bermuatan 16 PC adalah ....
A. 10 cm
B. 12 cm
C. 16 cm
D. 18 cm
E. 20 cm
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 16
5.2. Menentukan besaran fisis fluks, potensial listrik, atau energi potensial listrik, serta
penerapannya pada kapasitas keping sejajar.
Potensial listrik
X34
muatan listrik yang melingkupi permukaan
tertutup itu.
5
8
h 3 Fi cos j 3
Keterangan:
X
4
3 potensial listrik (V)
3 konstanta untuk ruang hampa 3
5 3 muatan (C)
8 3 jarak antar muatan (m)
6
3 8,85 > 10E67 C2/Nm2
@A 3
6
9:;<
3 9 > 10? Nm2/C2
9:B
Energi potensial listrik
FZ 3 4
56
57
8
@A
6
9:;<
3 9 > 10? Nm2/C2
3 muatan benda 1 (C)
3 muatan benda 2 (C)
3 jarak antara muatan 1 dan muatan 2 (m)
6
3
3 8,85 > 10E67 C2/Nm2
FZ 3 4
Hb
I
b
X34
m
i
d
5
X
l
@A
b
I
Sehingga didapatkan:
9:B
1
1 57
1
n 3 mX 7 3 5X 3
2
2m
2
Keterangan:
Keterangan:
n
m
X
5
3 gaya Coulomb (N)
3 medan magnet (N/C)
3 potensial listrik (V)
3 energi potensial listrik (J)
Hukum Gauss (Fluks Listrik)
3 kapasitas kapasitor (F)
3 luas penampang (m2)
3 jarak antar keping (m)
3 muatan listrik (C)
3 potensial listrik (V)
3 rapat muatan l istrik (C/m2)
6
3 8,85 > 10E67 C2/Nm2
3
Energi yang tersimpan dalam kapasitor
∆FZ 2d
3
3Fd
5
5
Fe 3 2 d 3 5 X
X3
2
F
X
FZ
3 rapat muatan listrik (C/m2)
3 muatan listrik (C)
3 luas penampang (m2)
Keterangan:
>8
t5
l
5
i
i
d
5 3 mX
X l
15
F3 3 3
d @A @A i
F 3 4 IJ
>8
Keterangan:
m 3 @A
Hubungan [, \, ], ^_`\a
t5
5
i
Kapasitor keping sejajar
9:B
Hb
3 fluks listrik (Wb)
3 medan listrik (N/C)
3 luas penampang (m2)
3 sudut antara F dengan normal bidang
l3
3 gaya Coulomb (N)
3 konstanta untuk ruang hampa 3
2 3 4 IJ
h
F
i
j
Rapat Muatan Listrik
56 57
8
Keterangan:
2
4
Keterangan:
5
@A
3 energi yang tersimpan dalam kapasitor (J)
3 kapasitas kapasitor (F)
3 potensial listrik (V)
3 muatan listrik (C)
Catatan:
Catatan:
Jumlah garis medan yang menembus suatu
permukaan tertutup sebanding dengan jumlah
Permisivitas relatif bahan (selain hampa):
mp
@p 3
mA
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Kapasitor keping sejajar dengan luas keping 800 cm2 dan jarak antar keping 2 cm. Jika kapasitor diberi
muatan 900 C, maka potensial kapasitor tersebut adalah ....
A. 1,5 > 10q V
A. 2,5 > 109 V
B. 3,5 > 109 V
C. 4,5 > 10s V
D. 6,0 > 10s V
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 17
5.3. Menentukan besaranbesaran-besaran listrik pada suatu rangkaian berdasarkan hukum
Kirchoff.
Hukum I Kirchoff
“Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik
sama dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar”
uvwxyz{ 3 uv{|}zx~
Hukum II Kirchoff
“Di dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah
aljabar gaya gerak listrik (•) dengan penurunan
tegangan (v€) sama dengan nol”
Lengkapi tanda pada kutub-kutub GGL dengan benar.
U W
‹6 3 4Œ
‹q 3 12Œ
GGL positif jika putaran loop bertemu pertama kali dengan
kutub positif GGL, dan sebaliknya.
U
W
GGL bernilai negatif, karena putaran
loop bertemu kutub negatif dulu.
Arus positif jika searah loop, dan sebaliknya.
U W
Pada gambar v bernilai positif,
„
karena searah dengan arah loop.
Jika hasil akhir negatif, berarti arah yang sebenarnya
berlawanan dengan permisalan loop tadi.
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
12 V
‹7 3 3Œ
12 V
3.
5.
LangkahLangkah-langkah Penyelesaian:
Perhatikan rangkaian listrik berikut ini:
Buat permisalan arah loop (usahakan searah dengan arus)
U W
4.
u] 3 • atau u\ U uv€ 3 •
1.
2.
Jika hambatan dalam baterai diabaikan, maka kuat arus pada
A. 0,8 A
B. 0,9 A
C. 1,0 A
D. 1,2 A
E. 1,5 A
adalah ....
5.4. Menentukan induksi magnetik di sekitar kawat berarus listrik.
Fluks Magnetik
Induksi Magnetik di Kawat Melingkar
5
h 3 ‚i cos j 3
@A
Di Pusat Kawat Melingkar
PA „
‚3
2†
Keterangan:
h
‚
i
j
3 fluks listrik (Wb)
3 medan magnet (T)
3 luas penampang (m2)
3 sudut antara ‚ dengan normal bidang
†
Induksi Magnetik Kawat Lurus
Kawat Lurus Panjang
‚3
Kawat Lurus Pendek
PA „
2…†
†
‚3
„
PA „
(cos ‡ U cos ˆ)
4…†
‡
†
„
ˆ
Di Poros Kawat Melingkar
‚3
†
PA „† sin j
28 7
8
Keterangan:
‚ 3 induksi magnetik (T)
PA 3 permeabilitas ruang hampa 3 4… > 10ES Wb/A m
„ 3 kuat arus listrik (A)
Arah Induksi Magnetik
Aturan tangan kanan :“Bila 4 jari tangan ( selain
ibu jari ) melingkar menunjukkan arah arus, maka
ibu jari menunjukkan arah induksi magnet.”
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Potongan kawat M dan N yang diberi arus listrik diletakkan pada gambar di samping.
Induksi magnetik di titik P adalah ….
A.
5PA (2… U 1) Tesla, keluar bidang gambar
7
B.
5PA ‰: W 2Š Tesla, keluar bidang gambar
C.
5PA (2… U 2) Tesla, masuk bidang gambar
7
D.
5PA ‰: U 1Š Tesla, masuk bidang gambar
E.
6
5PA ‰: U 5Š Tesla, masuk bidang gambar
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 18
5.5. Menentukan gaya magnetik (gaya Lorentz) pada kawat berarus listrik atau muatan
listrik yang bergerak dalam medan magnet homogen.
Gaya Lorentz pada Kawat Berarus
Gaya Lorentz Dua Kawat Sejajar Berarus
2 3 ‚„ℓ sin j
26 3 27 3
Keterangan:
2
‚
„
ℓ
j
3 gaya Lorentz (N)
3 medan magnetic (T)
3 kuat arus listrik (A)
3 panjang kawat penghantar (m)
3 sudut antara „ dan ‚
Keterangan:
Gaya Lorentz pada Muatan Bergerak
2 3 ‚5• sin j
U
Keterangan:
2
‚
5
•
j
3 gaya Lorentz (N)
3 medan magnetic (T)
3 besar muatan listrik yang bergerak (C)
3 kelajuan muatan yang bergerak (m/s)
3 sudut antara ‚ dan •
PA „6 „7
ℓ
2…†
26 = 27 = gaya Lorentz kawat 1 dan kawat 2 (N)
PA = permeabilitas magnetic = 4… > 10ES Wb/A m
„6 = kuat arus pada kawat 1 (A)
„7 = kuat arus pada kawat 2 (A)
† = jarak antara kawat 1 dan kawat 2 (m)
ℓ = panjang kawat (m)
™
„6
26
„7
27
26
„6
27
„7
šW
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Sebuah partikel bergerak dengan kecepatan 5 > 10q m/s dan memotong medan magnetik ‚ = 0,04 T
membentuk sudut 30° terhadap medan magnetik. Apabila partikel tersebut bermuatan 45 nC, maka gaya
magnetik yang bekerja pada partikel tersebut adalah ....
A. 4,5 > 10E‘ N
B. 45 > 10E‘ N
C. 450 > 10E‘ N
D. 5,6 > 10ES N
E. 56 > 10ES N
5.6. Menjelaskan faktorfaktor-faktor yang mempengaruhi GGL induksi atau prinsip
prinsip kerja
transformator.
GGL Induksi
Percobaan Faraday dan Hukum Lenz
Percobaan Faraday
1.
Penyebab GGL Induksi
1. Perubahan fluks magnetik
a. GGL karena perubahan medan magnetik
∆‚
@ = W”i
ƥ
b. GGL karena perubahan sudut
(Generator AC)
@ = ”‚i– sin –•
2.
c. GGL karena perubahan luas
d. GGL induksi pada penghantar memotong
fluks magnet adalah
@ = ‚ℓ• sin j
„
3.
Hukum Lenz
‚ℓ•
‹
‚ 7 ℓ7 •
2— =
‹
„=
Medan magnet induksi dalam kumparan selalu
melawan medan magnet penyebabnya (medan
magnet luar).
Fluks Magnetik
h = ‚i cos j
Hukum Faraday
GGL induksi atau arus induksi pada ujung-ujung
kumparan sebanding dengan laju perubahan fluks
∆’
magnetik ‰ Š dan banyaknya lilitan (”).
∆“
@ = W”
>>>
> 2—
>>>
>
>
•
„
Catatan: Arah gaya Lorentz selalu berlawanan dengan arah
kecepatan.
2. Perubahan Kuat Arus Listrik
F = W˜
d„
d•
∆h
ƥ
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 19
Transformator
XZ ”Z „œ
3
3
Xœ ”œ „Z
Transformator adalah alat untuk mengubah
tegangan atau arus bolak-balik.
„Z
XZ
”Z
Jenis Transformator
Trafo Step-Up
(Penaik tegangan)
XZ › Xœ
”e › ”œ
„e • „œ
„œ
”œ
2. Trafo tidak ideal memiliki efisiensi
ž › 100%
Vœ Xœ „œ
ž3 3
VZ XZ „Z
Xœ
Keterangan:
Trafo Step-Down
@
”
‚
i
j
h
–
ℓ
‹
„
˜
ž
V
X
(Penurun tegangan)
Efiesiensi Transformator
XZ › Xœ
”e › ”œ
„e • „œ
1. Trafo ideal memiliki efisiensi
ž 3 100%
VZ 3 Vœ
3 GGL induksi (V)
3 jumlah lilitan
3 medan magnetik (T)
3 luas penampang kumparan (m2)
3 sudut antara B dan A
3 fluks magnetik (Wb)
3 kecepatan sudut atau frekuensi anguler (rad/s)
3 panjang (m)
3 hambatan (Ω)
3 arus (A)
3 induktansi diri (H)
3 efisiensi transformator
3 daya (W)
3 beda potensial (V)
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Pernyataan berikut berkaitan dengan transformator:
(1) untuk mengurangi kerugian akibat arus pusar, inti trafo sebaiknya berupa pelat utuh
(2) inti kumparan sebaiknya terbuat dari inti besi lunak
(3) transformator mampu merubah tegangan DC menjadi lebih tinggi
(4) transmisi listrik jarak jauh memerlukan trafo untuk mengubah tegangan menjadi ekstra tinggi
Pernyataan yang benar adalah.....
A. 1, 2 dan 3
B. 1 dan 3
C. 2 dan 4
D. 4
E. 1, 2, 3 dan 4
5.7. Menjelaskan besaranbesaran-besaran fisis pada rangkaian arus bolakbolak-balik yang mengandung
resistor, induktor, dan kapasitor.
Pada rangkaian R-L-C seri:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Arus sama (I¡ 3 I¢ 3 I£ 3 „)
Beda potensial berbeda
V¡ 3 V¡¤¥¦§ sin ωt 3 „‹
π
V¢ 3 V¢¤¥¦§ sin ‰ωt U Š 3 „ª—
2
π
V£ 3 V£¤¥¦§ sin ‰ωt W Š 3 „ª«
2
X 3 „¬ (¬ 3 impedansi)
Beda potensial
V 3 -V¡7 U (V¢ W V£ )7
Impedansi (Ω)
Z 3 ¯R7 U (X± W X£ )7
Reaktansi Induktif
X¢ 3 ωL
Reaktansi Kapasitif
1
X£ 3
ωC
7.
8.
9.
Pergeseran fase
X— W X« ª— W ª«
3
tan j 3
X²
‹
Faktor daya
X² „
3
cos j 3
¬
X
Frekuensi Resonansi terjadi bila ª— 3 ª«
f¡ 3
1
1
³
2π LC
Keterangan:
X²
X—
X«
¬
ª—
ª«
´²
–
3 tegangan sesaat pada resistor (V)
3 tegangan sesaat pada induktor (V)
3 tegangan sesaat pada kapasitor (V)
3 impedansi rangkaian (Ω)
3 reaktansi induktif (Ω)
3 reaktansi kapasitif (Ω)
3 frekuensi resonansi (Hz)
7:
3 kecepatan sudut (rad/s) 3 2…´ 3
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
µ
Halaman 20
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Gambar di bawah ini menunjukkan diagram fasor suatu rangkaian arus bolak-balik. Jika frekuensi arus
bolak-balik tersebut 50 Hz, maka ....
67A
A.
hambatannya : mΩ
B.
C.
D.
E.
79A
mH
:
67A
Kapasitansinya
mF
:
67A
Hambatannya : mΩ
67A
Induktansinya : mH
Induktansinya
Reaktansi induktif sebuah induktor akan mengecil, bila ....
A. frekuensi arusnya diperbesar, induktansi induktor diperbesar
B. frekuensi arusnya diperbesar, induktansi induktor diperkecil
C. frekuensi arusnya diperbesar, arus listriknya diperkecil
D. frekuensi arusnya diperkecil, induktansi induktornya diperbesar
E. frekuensi arusnya diperkecil, induktansi induktornya diperkecil
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 21
SKL 6. Memahami konsep dan prinsip kuantum, relativitas, fisika inti dan radioaktivitas
dalam kehidupan seharisehari-hari.
6.1. Menjelaskan berbagai teori atom.
Teori Atom
1. Demokritus
Partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi
dinamakan atom.
2. John Dalton
Atom merupakan partikel terkecil yang tidak
dapat dibagi lagi dan bersifat masif (pejal).
Atom-atom dari unsure sejenis mempunyai sifat
yang sama.
Atom suatu unsur tidak dapat berubah menjadi
unsur lain.
Dua atom atau lebih dari unsur yang berlainan
dapat membentuk suatu molekul.
Teori atom Dalton melandasi hukum kekekalan
massa (Lavoiser).
5. Bohr
Pada dasarnya teori atom Bohr sama dengan teori
atom Rutherford dengan ditambah teori kuantum
untuk menyempurnakan kelemahannya.
Teori atom Bohr didasarkan pada dua postulat,
yaitu:
1.
Elektron-elektron yang mengelilingi inti
mempunyai litasan tertentu yang disebut
lintasan stasioner dan tidak memancarkan
energi.
Dalam gerakannya elektron mempunyai
momentum anguler sebesar:
¶•8 3 ·
Kelemahan teori atom John Dalton:
Keterangan:
Tidak menyinggung tentang kelistrikan.
¶
•
8
·
¸
3. J.J. Thompson
Atom bukanlah partikel yang tidak dapat dibagi
lagi.
Model atom seperti roti kismis, berbentuk bola
pejal dengan muatan positif dan muatan negatif
tersebar merata diseluruh bagian atom.
Atom adalah masif, karena partikel-partikel
pembentuk atom tersebar merata.
Jumlah muatan positif sama dengan jumlah
muatan negatif, sehingga atom bersifat netral.
Massa elektron jauh lebih kecil dari massa atom.
2.
Kelemahan teori atom Rutherford:
Elektron yang mengelilingi inti akan terus
memancarkan energy berupa gelombang
elektromagnet sehingga lintasannya berbentuk
spiral dan suatu saat akan jatuh ke dalam inti.
Tidak dapat menjelaskan kestabilan atom.
Tidak dapat menjelaskan spektrum garis atom
hidrogen.
3 massa elektron (kg)
3 kecepatan linear (m/s)
3 jari-jari (m)
3 bilangan kuantum
3 tetapan Planck 3 6,6 > 10Eq9 J/s
Dalam tiap lintasannya elektron mempunyai
tingkat energi tertentu (makin dekat dengan
inti tingkat energinya makin kecil dan tingkat
energi paling kecil · 3 1).
Bila elektron pindah dari kulit luar ke dalam
maka akan memancarkan energi berupa foton.
Sebaliknya bila pindah dari kulit dalam ke luar
akan menyerap energi.
»
F¹ W Fº 3 ¸´ 3 ¸
¼
4. Rutherford
Inti atom bermuatan positif, mengandung hampir
seluruh massa atom.
Elektron bermuatan negatif selalu mengelilingi
inti seperti tata surya.
Sebagian besar atom merupakan ruang kosong.
Jumlah muatan inti 3 jumlah muatan elektron
yang mengelilinginya.
Gaya sentripetal elektron selama mengelilingi inti
dibentuk oleh gaya tarik elektrostatis (gaya
Coulomb).
¸
2…
Keterangan:
Fº
F¹
¸
´
»
¼
3 tingkat energi pada kulit A
3 tingkat energi pada kulit B
3 tetapan Planck 3 6,6 > 10Eq9 J/s
3 frekuensi foton (Hz)
3 kecepatan cahaya 3 3 > 10½ m/s
3 panjang gelombang foton (m)
Kelemahan teori atom Bohr:
Lintasan elektron tidak sesederhana seperti yang
dinyatakan Bohr
Teori atom Bohr belum dapat menjelaskan halhal berikut:
a. Kejadian dalam ikatan kimia
b. Pengaruh medan magnet terhadap atom
c. Spektrum atom berelektron banyak
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Salah satu pernyataan dalam teori atom Rutherford adalah ....
A. elektron bermuatan negatif dan tersebar merata di seluruh bagian atom
B. elektron bermuatan negatif dan bergerak mengelilingi inti pada lintasan yang tetap
C. inti atom bermuatan positif menempati hampir semua bagian atom
D. inti atom bermuatan positif dan terkonsentrasi di tengah-tengah atom
E. inti atom tidak bermuatan dan mengisi sebagian atom
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 22
6.2. Menjelaskan besaranbesaran-besaran fisis terkait dengan peristiwa efek foto listrik/efek
Compton.
Efek Fotolistrik/Efek Compton
Gejala lepasnya elektron dari permukaan
logam karena disinari oleh gelombang
elektromagnetik tertentu.
Efek ini membuktikan cahaya bersifat seperti
partikel.
»
F 3 ¸´ 3 ¸
¼
F“¾“¿À 3 FBÁÂÓÁB U FÄÁ¿Å
»
FÄÁ¿Å 3 nA 3 ¸´A 3 ¸
¼A
Syarat terjadi efek fotolistrik:
1.
2.
3.
¼ • ¼A
´ › ´A
FÆ • nA
Energi Kinetik Maksimum Elektron
1
F 3 ¸´; F 3 ¶• 7 ; F 3 5X
2
FB
3 ¸´ W nA
3 ÈX
1
1
1
¶• 7 3 ¸» É W Ê 3 ÈX
2
¼ ¼A
Keterangan:
F
¸
´
´A
»
¼
¼A
nA
È
X
3 energi foton
3 tetapan Planck 3 6,626 > 10Eq9 Js
3 frekuensi foton (Hz)
3 frekuensi ambang bahan (Hz)
3 kecepatan cahaya 3 3 > 10½ m/s
3 panjang gelombang foton (m)
3 panjang gelombang ambang bahan (m)
3 energi ambang bahan atau fungsi kerja bahan
3 muatan elektron 3 1,6 > 10E6? C
3 beda potensial listrik (V)
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Pernyataan-pernyataan berikut ini berkaitan dengan efek foto listrik:
(1) efek foto listrik terjadi bila energi foton yang datang pada permukaan logam lebih besar dari fungsi
kerjanya
(2) kecepatan lepasnya elektron dari permukaan logam bergantung pada intensitas cahaya yang
diterimanya
(3) banyaknya elektron yang lepas dari permukaan logam bergantung frekuensi cahaya yang
menyinarinya
Pernyataan yang benar adalah ....
A. (1), (2), dan (3)
B. (2) dan (3)
C. (1) saja
D. (2) saja
E. (3) saja
6.3. Menentukan besaranbesaran-besaran fisis terkait dengan teori relativitas.
Keterangan:
Postulat Einstein
1.
2.
Hukum-hukum alam (fisika) berlaku sama untuk
dua pengamat yang bergerak dengan kecepatan
konstan satu terhadap yang lain.
Kecepatan cahaa adalah mutlak tidak bergantung
gerak pengamat atau gerak sumber cahaya.
Kecepatan Relatif
•º¹ 3
•º« U •«¹
• •
1 U º« 7 «¹
»
¶A
¶
ƥA
ƥ
˜A
˜
FB
FA
ÌA
Ì
»
3 massa relativistik (kg)
3 massa diam (kg)
3 selang waktu menurut pengamat diam (s)
3 selang waktu menurut pengamat bergerak (s)
3 panjang benda menurut pengamat diam (m)
3 panjang benda menurut pengamat bergerak (s)
3 energi kinetik benda (J)
3 energi diam (J)
3 momentum awal (kg m/s)
3 momentum relativistik (kg m/s)
3 kecepatan cahaya 3 3 > 10½ m/s
Catatan:
Keterangan:
•º¹ 3 kecepatan relatif benda A terhadap B (m/s)
•º« 3 kecepatan relatif benda A terhadap C (m/s)
•«¹ 3 kecepatan relatif benda C terhadap B (m/s)
Besaran Fisika yang Berubah Akibat
Postulat Einstein
Massa Relativitas
¶ 3 ˶A
Waktu Relativitas (mulur)
∆• 3 Ë∆•A
Kontraksi Lorentz
(memendek)
˜A
˜3
Ë
Energi Kinetik Relativistik
FB 3 (Ë W 1)FA
FA 3 ¶A » 7
Momentum Relativistik
Ì 3 ËÌA
Ë3
1
-1 W •7
»
7
•1
Kesetaraan Massa-Energi
F“¾“¿À 3 ¶» 7
FÄÁ¿Å 3 ¶A » 7
FBÁÂÓÁB 3 F“¾“¿À W FÄÁ¿Å
Keterangan:
•º¹ 3 kecepatan relatif benda A terhadap B (m/s)
•º« 3 kecepatan relatif benda A terhadap C (m/s)
•«¹ 3 kecepatan relatif benda C terhadap B (m/s)
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 23
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Sebuah roket waktu diam di bumi mempunyai panjang 100 m. Roket tersebut bergerak dengan kecepatan
0,8 c (c 3 kecepatan cahaya dalam vakum). Menurut orang di bumi panjang roket tersebut selama bergerak
adalah ....
A. 50 m
B. 60 m
C. 70 m
D. 80 m
E. 100 m
6.4. Menentukan
Menentukan besaranbesaran-besaran fisis pada reaksi inti atom.
Struktur Inti Atom
Energi Reaksi Inti
Lambang unsur
º
ͪ
Reaksi inti
ºÜ
ÍÜ †
ª
3 lambang nama unsur
¬
3 nomor atom (jumlah proton)
i
3 nomor massa (jumlah proton U neutron)
i W ¬ 3jumlah neutron
F 3 ∆¶»
ÎÏÐ7 3 ∆¶
ÎÖÖÖÏÖÖÖÐ
∙ 931 MeV
Ñ“ÑB
ÅÒÓÔ
ºJ
ÍJ ª
Berlaku:
Berlaku
Keterangan:
Energi ikat inti
U
→
ºß
Íß Þ
U
ºá
Íá à
Uâ
Hukum kekekalan nomor atom
A6 U A 7 3 A q U A 9
Hukum kekekalan nomor massa
Z6 U Z7 3 Zq U Z9
Hukum kekekalan energi
Tidak berlaku
Hukum kekekalan massa
Ñ“ÑB
ÅÒ×ØÙ
Keterangan:
F = energi ikat inti (Joule atau MeV)
Ʀ = susut massa atau defek massa (kg atau sma)
» = kecepatan cahaya = 3 > 10½ m/s
Energi reaksi
Susut massa atau defek massa
∆¶ 3 Ú¬¶Z U (i W ¬)¶Â W ¶Á“Á Û
Keterangan:
Ʀ 3 susut massa atau defek massa (kg atau sma)
¬
3 jumlah proton
i W ¬ 3 jumlah neutron
¶Z 3 massa proton
3 1,67252 > 10E7S kg 3 1,0072766 sma
¶Â 3 massa neutron
3 1,67482 > 10E7S kg 3 1,0086654 sma
¶Á“Á 3 massa inti atom
ÎÖÖÖÏÖÖÖÐ
∙ 931 MeV
â 3 ∆¶»
ÎÏÐ7 3 ∆¶
Ñ“ÑB
ÅÒÓÔ
Ñ“ÑB
ÅÒ×ØÙ
Keterangan:
â = energi reaksi (Joule atau MeV)
∆¶ = Σ¶ZÃIÿBœÁ W Σ¶ä¿œÁÀ IÿBœÁ
= (mÙ U må ) W (mæ U mç )
Catatan:
jika â • 0 → membebaskan energi (reaksi eksotermik)
jika â › 0 → menyerap energi (reaksi endotermik)
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Jika nitrogen ditembak dengan partikel alfa, maka dihasilkan sebuah inti oksigen dan sebuah proton seperti
terlihat pada reaksi inti berikut ini.
9
7èÈ
U 69S” →
6S
½é
9
7èÈ
3 4,00260 sma
69
S”
= 14,00307 sma
6
6è
= 1,00783 sma
Diketahui massa inti:
6S
½é
U 66è
= 16,99913 sma
Jika 1 sma setara dengan energi 931 Mev, maka pada reaksi diatas ....
A. dihasilkan energi 1,20099 MeV
B. diperlukan energi 1,20099 MeV
C. dihasilkan energi 1,10000 MeV
D. diperlukan energi 1,10000 MeV
E. diperlukan energi 1,00783 MeV
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 24
6.5. Menjelaskan pemanfaatan zat radioaktif dalam berbagai aspek kehidupan.
Manfaat Radioisotop
1. Bidang kedokteran
Untuk mengetahui keefektifan kerja jantung
atau ginjal dengan Sodium-24.
Menentukan lokasi tumor otak, mendeteksi
tumor kelenjar gondok dengan Iodium-131
Membunuh sel-sel kanker dalam tubuh
manusia dengan Kobalt-60.
Mengobati thrombosis (penyempitan pembuluh
darah) dengan Natrium-24.
Mensteril alat bedah, alat suntik dan alat
kedokteran lain dengan sinar gamma.
2. Bidang pertanian
Mempelajari unsur-unsur tertentu oleh
tumbuhan.
Memproduksi tanaman dengan karakteristik
baru.
Mengkaji proses fotosintesis dalam tanaman
hijau dengan Karbon-14.
Memandulkan serangga-serangga.
Mendapatkan bibit unggul dengan radiasi sinar
gamma dari Kobalt-60.
3. Bidang industri
Mengetahui bocor atau tidaknya pipa logam
atau mengukur ketebalan baja dengan sinar
gamma yang dipancarkan Kobalt-60 atau
Iridium-192.
Meneliti kekuatan material dan meneliti gejala
difusi dalam logam.
Mengukur ketebalan bahan (lembar kertas)
dengan Strontium-90 atau sinar beta.
Mengefisiensikan pekerjaan mengeruk lumpur
pelabuhan dan terowongan dengan
memasukkan isotop Silikon ke dalam lumpur.
Pemeriksaan tanpa merusak dengan teknik
radiografi.
Lampu petromaks menggunakan Thorium agar
nyala lampu lebih terang.
4. Bidang hidrologi
Mengukur kecepatan aliran atau debit fluida
dalam pipa.
Menentukan jumlah kandungan air dalam
tanah.
Mendeteksi kebocoran pipa yang terbenam
dalam tanah.
Memeriksa endapan lumpur pelabuhan dan
terowongan dan mengukur cara lumpur
bergerak dan terbentuk.
Mengukur tinggi permukaan cairan dalam
suatu wadah tertutup.
5. Dalam bidang seni dan sejarah
Mendeteksi pemalsuan keramik dan lukisan
Menentukan umur fosil dengan Karbon-14.
PREDIKSI
PREDIKSI SOAL UN 2012
Radioisotop Carbon-14 bermanfaat untuk … .
A.
Pengobatan kanker
B.
Mendeteksi kebocoran pipa
C.
Menentukan umur bahan atau fosil
D.
Uji mutu kerusakan bahan industri
E.
Mekanisme reaksi fotosintesis
Bimbel UN FISIKA SMA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 25