Contoh Soal dan Pembahasan Energi

 energi, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), tercakup energi kinetik benda, energi potensial dan energi mekanik hubungannya dengan massa, kecepatan dan tinggi.

Soal No. 1
Sebuah sepeda yang massanya 40 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Tentukan besar energi kinetik sepeda tersebut!

Pembahasan

Energi kinetik suatu benda :
Ek = 1/2 m v2
Ek = 1/2 x 40 x 102
Ek = 2000 joule

Soal No. 2
Sebuah sepeda yang massanya 40 kg bergerak dengan mengeluarkan energi kinetik sebesar 720 Joule. Tentukan Kecepatan sepeda tersebut!

Pembahasan
Ek = 1/2 m v2
720 = 1/2 x 40 x v2
720 = 20 x v2
720 / 20 = v2
36 = v2
v = √36 = 6 m/s

Soal No. 3
Sebuah benda bergerak dengan kecepatan 8 m/s hingga memiliki energi kinetik sebesar 128 joule. Tentukan besarnya massa benda tersebut!

Pembahasan
Ek = 1/2 m v2
128 = 1/2 x m x 82
128 = 1/2 x m x 64
128 = 32 x m
m = 128 /32 = 4 kg

Soal No. 4
Buah pepaya bermassa 0,5 kg tergatung pada tangkainya yang berada pada ketinggian 2 m dari atas tanah. Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan besar energi potensial yang dimiliki oleh buah pepaya tadi!

Pembahasan
Energi potensial gravitasi
Ep = m x g x h
Ep = 0,5 x 10 x 2
Ep = 10 joule

Soal No. 5
Sebuah benda berada pada ketinggian 5 m dari atas tanah. Jika energi potensial benda tersebut adalah 2500 joule dan percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2, tentukan massa benda tersebut!

Pembahasan
Ep = m x g x h
2500 = m x 10 x 5
2500 = 50 m
m = 2500 / 50
m = 50 kg

Soal No. 6
Seekor burung sedang melayang terbang pada ketinggian 10 m di atas tanah dengan kecepatan konstan sebesar 10 m/s. Jika massa burung adalah 2 kg, tentukan:
a) Energi kinetik burung
b) Energi potensial burung
c) Energi mekanik burung

Pembahasan
a) Ek = 1/2 mv2
Ek = 1/2 x 2 x 102
Ek = 100 joule

b) Ep = m g h
Ep = 2 x 10 x 10
Ep = 200 joule

c) EM = Ep + Ek
EM = 200 + 100
EM = 300 joule

Soal No. 7
Sebuah benda memiliki energi kinetik sebesar 5000 Joule. Jika kecepatan benda tersebut dijadikan setengah dari kecepatan benda mula-mula, tentukan energi kinetiknya sekarang!

Pembahasan
Dari rumus energi kinetik
Ek = 1/2 m v2
Ek2 : Ek1 = 1/2 m v22 : 1/2 m v12
Ek2 : Ek1 = v22 : v12
Ek2 = (v2 / v1)2 x Ek1

Misal kecepatan mula-mula adalah v, sehingga kecepatan sekarang adalah 0,5 v
Ek2 = (0,5 v / v)2 x 5000 joule
Ek2 = 1/4 x 5000 joule
Ek2 = 1250 joule

Soal No. 8
Benda pertama memiliki massa m dan kecepatan v. Benda kedua memiliki massa 3 kali benda pertama dan kecepatan 2 kali benda pertama. Tentukan perbandingan energi kinetik yang dimiliki oleh benda kedua dan benda pertama!

Pembahasan
Misal
m1 = 1
m2 = 3
v1 = 1
v2= 2

Buat perbandingan:
Ek2/Ek1 = m2/m1 x (v2/v1)2

Masukkan angka kita tadi:

Ek2/Ek1 = 3/1 x (2/1)2 = 3 x 4 = 12
Sehingga
Ek2 : Ek1 = 12 : 1

Soal No. 9
Sebuah benda yang tidak diketahui massanya jatuh dari ketinggian tertentu. Saat tinggi dari atas tanah 50 m, kecepatannya adalah 20 m/s.



Tentukan perbandingan energi kinetik dan energi potensial benda pada saat itu, gunakan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2

Pembahasan

Data
v = 20 m/s
h = 50 m
Ek : Ep =........

Soal No. 10

Buah kelapa dengan massa 2 kg berada pada tangkainya setinggi 5 meter di atas tanah sedangkan buah nangka bermassa 3 kg berada pada 4 meter di atas tanah.



Tentukan perbandingan energi potensial yang dimiliki keduanya.

Pembahasan
Perbandingan energi potensialnya adalah 5 : 6

 

Contoh Soal dan Pembahasan Tekanan

tekanan, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), tercakup tekanan pada zat padat, tekanan pada zat cair, tekanan pada gas, hukum pascal, hukum boyle, pipa U dan tekanan gas dalam tabung / manometer.

Soal No. 1
Sebuah balok bermassa 300 kg dengan ukuran panjang 1,5 m, lebar 1 m, dan tinggi 0,5 m.



Tentukan tekanan pada dasar balok jika balok diletakkan diatas meja pada posisi seperti terlihat pada gambar di atas!

Pembahasan

Luas alas balok adalah:
A = p x l
A = 1,5 x 1 = 1,5 m2

Gaya yang bekerja pada meja adalah gaya berat balok,
F = W = m x g = 300 x 10 = 3000 Newton

Tekanan
P = F/A = 3000/1,5 = 2000 Pascal

Soal No. 2
Gambar berikut sebuah teko berisi sirup sedalam 15 cm. Tentukan tekanan hidrostatis di dasar teko, anggap massa jenis sirup sama dengan massa jenis air yaitu 1000 kg/m3 dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2



Pembahasan
Tekanan hidrostatis:
P = ρ x g x h
P = 1000 x 10 x 0,15 = 1500 Pascal

Soal No. 3
Untuk mengukur tekanan gas dalam tabung digunakan air raksa seperti gambar berikut



Jika tekanan udara luar adalah 76 cm Hg, dan h = 3 cm, tentukan tekanan gas di dalam tabung!

Pembahasan
Tekanan udara dalam tabung
P = Po − h
P = 76 cmHg − 3 cm Hg = 73 cm Hg

Soal No. 4
Untuk mengukur tekanan gas dalam tabung digunakan air raksa seperti gambar berikut



Jika tekanan udara luar adalah 76 cm Hg, dan h = 3 cm, tentukan tekanan gas di dalam tabung!

Pembahasan
Tekanan udara dalam tabung
P = Po + h
P = 76 cmHg + 3 cmHg = 79 cm Hg

Soal No. 5
Untuk memperkirakan massa jenis suatu zat cair digunakan pipa berbentuk U yang telah berisi air. Setelah zat cair dimasukkan pada pipa sebelah kanan, kondisi akhir seperti gambar berikut



Tentukan massa jenis zat cair pada pipa kanan!

Pembahasan
ρ1h1 = ρ2h2
1000 x 5 = ρ2 x 8
h2 = 5000 / 8 = 625 kg/m3

Soal No. 6
Kota A berada 300 m di atas permukaan air laut. Jika tekanan di atas permukaan air laut adalah 76 cmHg, tentukan tekanan udara di kota A, nyatakan dalam cmHg!

Pembahasan
Setiap kenaikan 100 cm, tekanan udara luar turun 1 cm
Kota A 300 m dari muka laut, sehingga tekanan udaranya turun 3 cm,
P = 76 cm Hg − 3 cm Hg = 73 cm Hg

Soal No. 7
Perhatikan gambar di bawah!



Luas penampang 1 adalah 5 cm2 dan luas penampang 2 adalah 50 cm2. Jika berat beban adalah W = 1800, tentukan besar gaya F yang diperlukan untuk menaikkan beban W!

Pembahasan
F1/A1 = F2/A2
F / 5 = 1800 / 50
F = (1800/50) x 5 = 180 Newton

Soal No. 8
Perhatikan gambar di bawah!



Diameter penampang 1 adalah 5 cm2 dan diameter penampang 2 adalah 15 cm2. Jika berat beban adalah W = 1800, tentukan besar gaya F yang diperlukan untuk menaikkan beban W!

Pembahasan
F1/(D1)2 = F2/(D2)2
F / 52 = 1800 / 152
F = 1800 x (5/15)2 = 1800 / 9 = 200 Newton

Soal No. 9
Contoh dalam kehidupan sehari-hari yang menunjukkan bahwa gas dalam ruang tertutup mengadakan tekanan pada dindingnya adalah ...
A. lilin yang menyala menjadi padam ketika ditutup gelas
B. balon yang berisi udara lebih berat dari balon kosong
C. balon yang berisi udara naik ke angkasa
D. meletusnya balon atau ban sepeda
(Sumber soal : Ebtanas IPA SMP 2001)

Pembahasan
- lilin yang menyala menjadi padam ketika ditutup gelas→ pembakaran memerlukan udara (oksigen), jika gelas ditutup suplai oksigen berkurang dan akhirnya habis, sehingga lilin padam.
- balon yang berisi udara lebih berat dari balon kosong → membuktikan udara juga memilki massa
- balon yang berisi udara naik ke angkasa → massa jenis udara dalam balon berarti lebih kecil dari massa jenis udara di luar balon
- meletusnya balon atau ban sepeda → udara memiliki tekanan, dinding balon atau ban tidak mampu menahan gaya tekan sehingga meletus.

Soal No. 10
Gas Argon yang mempunyai volume 2 m3 dengan tekanan 6 atm dipompakan ke dalam ruang hampa yang volumenya 8 m3. Tekanan gas Argon tersebut menjadi ...
A. 24atm
B. 14 atm
C. 4 atm
D. 1,5 atm
(Sumber soal : Ebtanas IPA SMP 1999)

Pembahasan
P1V1 = P2V2
(6 atm)(2 m3) = P2 (8 atm)
P2 = 12 / 8 = 1,5 atm

Soal No. 11
Empat buah benda dengan bentuk yang berbeda diletakkan di atas lantai.

                

Tekanan paling kecil yang dialami lantai diakibatkan oleh benda nomor....

A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
(Sumber soal : Try Out Online Tekanan SMP - Fisika Study Center)

Pembahasan
Dari rumus tekanan:
P = F/A
Untuk memperoleh tekanan yang kecil, luas bidang tekan harus diperbesar. Luas paling besar adalah benda nomor (2)

Contoh Soal dan Pembahasan Gelombang Bunyi

gelombang bunyi, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), tercakup sifat-sifat gelombang dari bunyi diantaranya frekuensi, periode, panjang gelombang, cepat rambat bunyi, resonansi bunyi, perbandingan frekuensi nada juga rumus cepat rambat bunyi di bawah pengaruh suhu.

Soal No. 1
Gelombang bunyi dari suatu sumber memiliki cepat rambat 340 m/s. Jika frekuensi gelombang bunyi adalah 500 Hz, tentukan panjang gelombangnya!

Pembahasan
Data soal:
ν = 340 m/s
f = 500 Hz
λ = ...........

Hubungan panjang gelombang, cepat rambat dan frekuensi gelombang:
λ = ν / f
λ = 340 / 500
λ = 0,68 m

Soal No. 2
Seorang anak mendengar bunyi yang memiliki panjang gelombang sebesar 5 meter. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s, tentukan:
a) frekuensi sumber bunyi
b) periode sumber bunyi

Pembahasan
Data soal:
ν = 340 m/s
λ = 5 m
f = .......... Hz
T =.....s

Hubungan panjang gelombang, cepat rambat dan frekuensi gelombang:
f = ν / λ T = 1 / f

a) frekuensi sumber bunyi

f = 340 / 5
f = 68 Hz

b) periode sumber bunyi

T = 1/f = 1/68 sekon = 0,0147 s

Soal No. 3
Sebuah kapal mengukur kedalaman suatu perairan laut dengan menggunakan perangkat suara. Bunyi ditembakkan ke dasar perairan dan 5 detik kemudian bunyi pantul tiba kembali di kapal. Jika cepat rambat bunyi di dalam air adalah 1500 m/s, tentukan kedalaman perairan tersebut!

Pembahasan
Menentukan jarak dua tempat (kedalaman) dengan pantulan bunyi:
S = (ν x t) / 2
S = (1500 x 5) / 2
S = 3750 meter


Soal No. 4
Saat cuaca mendung seorang anak mendengar bunyi guntur 1,5 detik setelah terlihat kilat. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 320 m/s, tentukan jarak sumber petir dari anak tersebut!

Pembahasan
Menentukan jarak dua tempat tanpa pantulan bunyi:
S = ν x t
S = 320 x 1,5
S = 480 m

Soal No. 5
Gelombang bunyi dengan frekuensi 5 kHz merambat diudara yang bersuhu 30°C. Jika cepat rambat bunyi di udara pada suhu 0°C adalah 330 m/s, tentukan:
a) cepat rambat bunyi
b) panjang gelombang bunyi

Pembahasan
Perbedaan cepat rambat bunyi akibat perbedaan / perubahan suhu udara:
ν = ν0 + 0,6 t
ν = 330 + (0,6 x 30)
ν = 348 m/s

Soal No. 6
Bunyi dengan panjang gelombang 1,5 m memiliki kecepatan rambat sebesar 330 m/s. Dapatkah bunyi tersebut didengar oleh telinga manusia normal?

Pembahasan
Mencari frekuensi terlebih dahulu:
f = ν / λ
f = 330 / 1,5
f = 220 Hz
Bunyi dengan frekuensi antara 20 hingga 20000 Hz tergolong audiosonik , bisa didengar oleh manusia.
Selengkapnya :
infrasonik : frekuensi bunyi lebih kecil dari 20 Hz
ultrasonik : frekuensi bunyi lebih besar dari 20000 Hz

Soal No. 7
Resonansi pertama sebuah tabung kolom udara terjadi saat panjang tabung 15 cm. Tentukan:
a) panjang gelombang bunyi
b) panjang kolom udara saat terjadi resonansi kedua
c) panjang kolom udara saat terjadi resonasi ketiga
d) panjang kolom udara saat terjadi resonansi keempat
e) frekuensi bunyi, jika cepat rambat bunyi adalah 340 m/s

Pembahasan
a) panjang gelombang bunyi
Resonansi pertama → L = (1/4) x λ
15 = (1/4) x λ
λ = 4 x 15
λ = 60 cm

b) panjang kolom udara saat terjadi resonansi kedua
Resonansi kedua → L = (3/4) x λ
L = (3/4) x 60 cm
L = 45 cm

c) panjang kolom udara saat terjadi resonasi ketiga
Resonansi ketiga → L = (5/4) x λ
L = (5/4) x 60 cm
L = 75 cm

d) panjang kolom udara saat terjadi resonansi keempat
Resonansi keempat → L = (7/4) x λ
L = (7/4) x 60 cm
L = 105 cm

e) frekuensi bunyi, jika cepat rambat bunyi adalah 339 m/s
λ = 60 cm = 0,6 meter
ν = 339 m/s
f = .......Hz

f = ν / λ
f = 339 / 0,6
f = 565 Hz

Soal No. 8
Tentukan perbandingan frekuensi yang dimiliki oleh dawai A yang panjangnya 100 cm dan dawai B yang panjangnya 50 cm jika kedua dawai terbuat dari bahan yang sama

Pembahasan
fA / fB = LB / LA
fA / fB = 50 / 100
fA : fB = 1: 2

Soal No. 9
Senar I dan senar II memiliki panjang yang sama. Jika luas penampang senar I adalah tiga kali luas penampang senar II, tentukan :
a) perbandingan frekuensi senar I dan senar II, anggap senar memiliki tegangan yang sama
b) frekuensi senar II jika frekuensi senar I adalah 500 Hz

Pembahasan
a) f1 / f2 = A2 / A1
f1 / f2 = A2 / 3A2
f1 : f2 = 1: 3

b) f1 : f2 = 1: 3
f2 = 3 x f1
f2 = 3 x 500
f2 = 1500 Hz

Soal No. 10
Pernyataan-pernyataan berikut ini berkaitan dengan bunyi , sifat-sifat bunyi dan pemanfaatan bunyi:
(1) Termasuk gelombang mekanik
(2) Termasuk gelombang elektromagnetik
(3) termasuk gelombang transversal
(4) Termasuk gelombang longitudinal
(5) Dapat dipantulkan
(6) Dapat dipolarisasikan
(7) Dapat dibiaskan
(8) Dapat merambat di ruang hampa udara
(9) Dapat merambat pada zat padat
(10) Kelajuan bunyi diudara lebih besar dari kelajuan bunyi di dalam air
(11) Digunakan dalam teknologi LASER
(12) Digunakan dalam teknologi SONAR
(13) Digunakan dalam teknologi RADAR
(14) Digunakan dalam teknologi USG
(15) Dapat digunakan untuk mendeteksi cacat pada material logam
(16) Dapat digunakan untuk mengukur jarak dua tempat atau kedalaman laut
(17) Semakin tinggi suhu udara, cepat rambat gelombang bunyi bertambah besar
(18) Resonansi terjadi jika cepat rambat gelombang dua sumber bunyi besarnya sama
(19) Kuat lemah bunyi dipengaruhi oleh amplitudo
(20) Tinggi rendah bunyi / nada dipengaruhi oleh frekuensi bunyi
(21) Lumba-lumba dapat mendengar bunyi yang frekuensinya lebih kecil dari 20 Hz / infrasonik
(22) Bunyi pantul yang datang setelah bunyi asli dinamakan gema
(23) Gaung atau kerdam dapat memperjelas bunyi asli
(24) Semakin panjang suatu senar / dawai frekuensi bunyi yang dihasilkan semakin tinggi
(25) Semakin besar luas penampang senar / dawai frekuensi bunyi yang dihasilkan semakin besar
Manakah sajakah pernyataan yang benar?

Pembahasan
(1) Termasuk gelombang mekanik
Benar, bunyi merambat memerlukan medium, jadi termasuk gelombang mekanik.

(2) Termasuk gelombang elektromagnetik
Salah, gelombang elektromagnetik tidak perlu medium perambatan.

(3) termasuk gelombang transversal
Salah, gelombang transversal arah rambatnya tegak lurus arah getar, sementara gelombang bunyi arah rambat sejajar arah getar.

(4) Termasuk gelombang longitudinal
Benar, gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar arah getar, termasuk juga bunyi.

(5) Dapat dipantulkan
Benar.

(6) Dapat dipolarisasikan
Salah, yang bisa dipolarisasi itu gelombang transversal, sementara bunyi gelombang termasuknya longitudinal

(7) Dapat dibiaskan
Benar.

(8) Dapat merambat di ruang hampa udara
Salah, bunyi tidak dapat merambat di ruang hampa, karena tidak ada medium perambatan

(9) Dapat merambat pada zat padat
Benar, bunyi dapat merambat pada tali, pada besi dan lain-lain dari jenis zat padat.

(10) Kelajuan bunyi diudara lebih besar dari kelajuan bunyi di dalam air
Salah, kelajuan bunyi di udara lebih kecil dari kelajuan bunyi di dalam air. Dalam air sekitar 1400 m/s, di udara sekitar 340 m/s

(11) Digunakan dalam teknologi LASER
Salah.

(12) Digunakan dalam teknologi SONAR
Benar. SONAR = sound navigation and ranging

(13) Digunakan dalam teknologi RADAR
Salah, RADAR (radio detection and ranging) menggunakan GEM (gelombang elektromagnetik)

(14) Digunakan dalam teknologi USG
Benar, USG = ultrasonographi, diantaranya untuk memeriksa jenis kelamin bayi yang masih dalam kandungan.

Soal No. 11
Nada A berfrekuensi 330 Hz dan nada B berfrekuensi 264 Hz. Interval nadanya disebut ...
A. oktaf
B. kuint
C. kuarts
D. terts
(Dari Soal Ebtanas 1995)

Pembahasan
Data soal
fA = 330 Hz
fB = 264 Hz
fA : fB =.....

fA : fB = 330 : 264
fA : fB = 30 : 24 = 5 : 4

Perbandingan 5 : 4 disebut terts

Perbandingan-perbandingan lainnya sebagai berikut:
9 : 8 sekunde
5 : 4 terts
4 : 3 kuart
3 : 2 kuint
5 : 3 sext
15 : 8 septime
2 : 1 oktaf

Soal No. 12
Perbandingan frekuensi nada d dengan nada b adalah 27 : 45. Jika frekuensi nada d 297 Hz, maka frekuensi nada b adalah ...
A. 178,2 Hz
B. 495 Hz
C. 5346 Hz
D. 8065 Hz
(Soal Ebtanas 1996)

Pembahasan
Soal perbandingan nada



Soal No. 13
Pada percobaan tabung resonansi, tinggi kolom udara dalam tabung pada saat sumber bunyi beresonansi pertama 0,19 meter, jadi panjang gelombang sumber bunyi adalah...
A. 0,19 meter
B. 0,38 meter
C. 0,57 meter
D. 0,76 meter
(Soal Ebtanas 1997)

Pembahasan
Resonansi pertama kolom udara
l = 0,19 m
λ =.....



Soal No. 14
Kedalaman laut akan diukur dengan teknik pantulan ultrasonic. Getaran pulsa ultrasonic yang dipancarkan dari kapal, diterima kembali oleh penerima di kapal 4 detik kemudian. Cepat rambat bunyi dalam air laut 1400 ms–1. Kedalaman laut tersebut adalah
A. 350 m
B. 700 m
C. 2.800 m
D. 5.600 m
(Soal Ebtanas 1999)

Pembahasan
Mengukur kedalaman laut dengan bunyi pantul



sehingga



Soal No. 15
Tono berteriak dengan suara keras di hadapan tebing yang tinggi. Tiga detik kemudian terdengar gema yang merupakan bunyi pantul suaranya. Sekiranya cepat rambat bunyi di udara saat itu adalah 340 m/s, maka jarak tebing dari tempat Tono berteriak sekitar….meter.

Contoh Soal dan Pembahasan Getaran dan Gelombang

getaran dan gelombang, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), tercakup amplitudo, frekuensi, periode dari getaran dan gelombang, panjang gelombang, cepat rambat suatu gelombang serta mencari jumlah getaran atau jumlah gelombang.



Soal No. 1
Dari gambar diatas, sebuah benda diikat tali panjang berayun harmonis hingga membentuk suatu getaran. Lintasan A ke B ditempuh benda dalam waktu 1 detik, tentukan:
a) letak titik seimbang
b) letak titik-titik saat benda berada pada simpangan terjauh
c) besar amplitudo getaran
d) nilai periode getaran
e) nilai frekuensi getaran
f) banyaknya getaran yang terjadi dalam 1 menit
g) jumlah getaran yang terjadi saat benda bergerak sepanjang lintasan:
i) A-B
ii) A-B-C-B-A
iii) A-B-C-B-A-B

Pembahasan
a) titik seimbang
Titik B

b) titik-titik saat benda berada pada simpangan terjauh
Titik A dan C

c) amplitudo getaran
A = 15 cm

d) periode getaran
Waktu untuk membentuk 1 buah getaran yaitu dari A hingga kembali ke titik A,
T = 4 sekon

e) frekuensi getaran
Frekuensi getaran adalah kebalikan dari periode getar
f = 1/ T
f = 1/4 = 0,25 Hz

f) banyaknya getaran yang terjadi dalam 1 menit = 60 detik
Mencari banyak getaran
n = t x f
n = 60 x 0,25
n = 15 getaran

g) banyak getaran yang terjadi saat benda bergerak sepanjang lintasan:
i) A-B adalah 1/4 getaran
ii) A-B-C-B-A adalah 4/4 atau 1 getaran
iii) A-B-C-B-A-B adalah 5/4 atau 1,25 getaran


Soal No. 2
Dalam dua menit terjadi 960 getaran pada suatu partikel. Tentukan:
a) periode getaran
b) frekuensi getaran

Pembahasan
Data:
Jumlah getaran n = 960
waktu getar t = dua menit = 120 sekon

a) periode getaran
T = t /n
T = 120 / 960 sekon
T = 0,125 sekon

b) frekuensi getaran
f = n/t
f = 960 / 120
f = 8 Hz

Soal No. 3
Periode suatu getaran adalah 1/2 detik. Tentukan:
a) frekuensi getaran
b) jumlah getaran dalam 5 menit

Pembahasan
Data:
T = 1/2 sekon
t = 5 menit = 5 x 60 = 300 sekon
a) frekuensi getaran
f = 1/T
f = 1/(0,5)
f = 2 Hz

b) jumlah getaran dalam 5 menit = 300 sekon
n = t x f
n = 300 x 4 2
n = 1200 600 getaran

Soal No. 4
Frekuensi suatu getaran adalah 5 Hz. Tentukan:
a) periode getaran
b) banyak getaran yang terjadi dalam 2 menit

Pembahasan
a) T = 1/f
T = 1/5
T = 0,2 sekon

b) n = t x f
n = 120 x 5
n = 600 getaran

Soal No. 5
Perhatikan gambar berikut



Tentukan:
a) berapa jumlah gelombang pada gambar di atas
b) amplitudo gelombang
c) periode gelombang
d) panjang gelombang
e) cepat rambat gelombang
f) jumlah gelombang dalam 2 menit

Pembahasan
a) jumlah gelombang pada gambar di atas
n = 1,5 gelombang

b) amplitudo gelombang
A = 2 cm = 0,02 m

c) periode gelombang
T = 1,50 sekon

d) panjang gelombang
λ = 24 cm (dari A hingga C)

e) cepat rambat gelombang
ν = λ / T
ν = 24 / 1,50
ν = 16 m/s

f) jumlah gelombang dalam 2 menit t = 2 menit = 120 sekon
n = t / T
n = 120 / 1,50
n = 80 gelombang

Soal No. 6
Sebuah gelombang merambat dengan kecepatan 340 m/s. Jika frekuensi gelombang adalah 50 Hz, tentukan panjang gelombangnya!

Pembahasan
Data:
ν = 340 m/s
f = 50 Hz
λ = ...........

λ = ν / f
λ = 340 / 50
λ = 6,8 meter

Soal No. 7
Periode suatu gelombang adalah 0,02 s dengan panjang gelombang sebesar 25 meter. Hitunglah cepat rambat gelombangnya!

Pembahasan
Data soal:
Periode T = 0,02 s
Panjang gelombang λ = 25 m
Cepat rambat ν =.........

λ = T ν
ν = λ / T
ν = 25 / 0,02
ν = 1250 m/s

Soal No. 8
Perhatikan gambar berikut!



Tentukan frekuensi gelombang jika cepat rambatnya adalah 400 m/s

Pembahasan
Data
ν = 400 m/s
dari gambar:
panjang gelombang λ = 4 m

f = ν / λ
f = 400 / 4
f = 100 Hz

Soal No. 9
Bandul ayunan sesuai gambar bergerak dari A ke C. memerlukan waktu 1/40 detik.




Periode ayunan ini adalah....detik
A. 1/10
B. 1/20
C. 1/80
D. 1/60
(Soal Ebtanas 1999)

Pembahasan
Periode ayunan pada gambar di atas adalah waktu yang diperlukan dari A ke C ditambah waktu dari C ke A. Sehingga:
T = 1/40 + 1/40
T = 2/40
T = 1/20 detik

Soal No. 10
Bandul bola besi berayun dari A - B - C selama 0,6 sekon.



Jarak A - C = 15 cm. Tentukan:
a) periode ayunan
b) frekuensi ayunan
c) amplitudo ayunan
d) berapa periode ayunan jika A - C = 20 cm

Pembahasan
a) periode ayunan
Periode ayunan adalah waktu yang diperlukan bandul besi dari titik A kembali lagi ke A (A - B - C - B - A) yaitu dua kali waktu dari A - C. Jadi periodenya:
T = 2 × 0,6 = 1,2 sekon

b) frekuensi ayunan
frekuensi ayunan jika periodenya telah diketahui gunakan saja:
f = 1/T
f = 1/1,2
f = 0,83 Hz

c) amplitudo ayunan
Amplitudo atau simpangan ayunan paling jauh:
A = jarak A-C dibagi 2
A = 15 : 2 = 7,5 cm

d) Periode ayunan tetap T = 1,2 sekon, asalkan panjang tali pengikat bandul tidak diubah.

Soal No. 11
Suatu sumbu getar memancarkan gelombang dengan cepat rambat 340 ms–1, jika frekuensi gelombang tersebut 85 Hz, maka panjang gelombang tersebut adalah ...
A. 1/4 meter
A. 4 meter
B. 255 meter
C. 425 meter
(Soal Ebtanas 1998)

Pembahasan
Data dari soal adalah
v = 340 m/s
f = 85 Hz
λ = .....



λ = 340 / 85
λ = 4 meter

Soal No. 12
Jika bandul C diayun, maka bandul yang turut berayun adalah....



A. A dan E
B. B dan D
C. A dan B
D. D dan E
(Soal Ebtanas 1998)

Pembahasan
Bandul yang ikut berayun adalah bandul yang memiliki panjang tali sama dengan C, yaitu bandul A dan E

Contoh Soal dan Pembahasan Usaha dan Daya

usaha dan daya, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), tercakup rumus-rumus usaha, daya, perubahan energi, serta hubungannya dengan gaya-gaya, perpindahan dan waktu.

Soal No. 1
Perhatikan gambar berikut, sebuah kotak ditarik dengan gaya F sebesar 12 Newton.

Kotak berpindah 4 meter ke kanan dari posisi semula.

Tentukan usaha yang dilakukan gaya pada kotak tersebut!

Pembahasan

Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
W = 12 x 4
W = 48 joule

Soal No. 2
Sebuah balok berada pada lantai licin dan ditarik oleh gaya F = 40 Newton. Jika usaha yang dilakukan oleh gaya kepada balok adalah 680 joule, hitunglah besar perpindahan balok!

Pembahasan
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
680 = 40 x S
S = 680 / 40
S = 17 meter

Soal No. 3
Usaha yang diperlukan untuk memindahkan sebuah benda dalam lintasan mendatar sejauh 13 meter sebesar 15,6 joule. Tentukan besar gaya yang harus diberikan pada benda!

Pembahasan
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
15,6 = F x 13
F = 15,6 / 13
F = 1,2 Newton

Soal No. 4
Dua buah gaya masing-masing F1 = 10 N dan F2 = 5 N bekerja pada sebuah benda yang terletak pada suatu permukaan lantai. Jika benda berpindah ke kanan sejauh 5 meter, tentukan usaha yang dilakukan pada benda oleh kedua gaya tersebut!



Pembahasan
W = (F1 + F2) x S
W = (10 + 5) x 5
W = 15 x 5
W = 75 joule

Soal No. 5
Dua buah gaya masing-masing F1 = 15 N dan F2 = 7 N bekerja pada sebuah benda yang terletak pada suatu permukaan lantai. Jika benda berpindah ke kanan sejauh 6 meter, tentukan usaha yang dilakukan pada benda oleh kedua gaya tersebut!



Pembahasan
W = (F1 − F2) x S
W = (15 − 7) x 6
W = 8 x 6
W = 48 joule

Soal No. 6
Usaha total yang dilakukan oleh dua buah gaya F1 dan F2 pada sebuah benda adalah 120 joule. Perhatikan gambar berikut


Jika perpindahan benda adalah 5 meter, tentukan besarnya gaya F2!

Pembahasan
W = (F1 − F2) x S
120 = (36 − F2) x 5
120 / 5 = 36 − F2
24 = 36 − F2
F2 = 36 − 24
F2 = 12 Newton

Soal No. 7
Seorang anak memindahkan sebuah buku yang jatuh dilantai ke atas meja. Massa buku adalah 300 gram dan tinggi meja dari lantai adalah 80 cm.



Jika percepatan gavitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan usaha yang diperlukan!

Pembahasan
Usaha bisa juga ditemukan dari perubahan energi potensial buku. Energi potensial buku saat dilantai adalah nol, sementara energi potensial saat di meja adalah Ep = m x g x h, dimana h adalah tinggi meja. Ubah satuan ke MKS (meter, kilogram, sekon), dengan demikian
W = Δ Ep
W = m x g x h
W = 0,300 x 10 x 0,80
W = 2,4 joule

Soal No. 8
Seorang siswa yang beratnya 450 Newton menaiki tangga yang memiliki ketinggian 3 m. Siswa tersebut memerlukan waktu 6 detik untuk sampai ke atas. Tentukan daya yang dikeluarkan siswa untuk kegiatan tersebut!

Pembahasan
Hubungan Daya (P) dan Usaha (W) serta waktu (t) :

P = W / t

dimana

W = Usaha (joule) , jangan keliru sebagai berat karena lambang berat w juga!

W = (gaya berat siswa) x (perpindahan siswa) = 450 x 3 = 1350 joule

Dengan demikian :
P = W/t
P = 1350 / 6
P = 225 watt

Soal No. 9
Dalam 2 menit sebuah lampu menggunakan energi listrik sebanyak 3000 joule. Tentukan daya lampu tersebut!

Pembahasan
Ubah menit menjadi detik, 2 menit = 120 detik

P = W/t
P = 3000 / 120
P = 25 watt

Soal No. 10
Perhatikan gambar!



Seorang anak membawa kotak yang beratnya 50 Newton dari titik A menuju B, kemudian kembal lagi ke A. Menurut fisika, berapakah usaha yang dilakukan anak?

Pembahasan
Kotak akhirnya tidak berpindah tempat, sehingga perpindahannya adalah nol
W = gaya x perpindahan = 0

Soal No. 11
Sebuah peti didorong dengan kekuatan 400 newton dan berpindah sejauh 4 meter. Berapakah usaha yang dilakukan pada peti tersebut?
A. 100 J
B. 396 J
C. 404 J
D. 1600 J
(Dari Soal Ebtanas 1995)

Pembahasan
W = F x s
W = 400 x 4
W = 1600 joule

Soal No. 12
Perhatikan gambar berikut!



Besar usaha yang dilakukan anak pada gambar adalah...
A. 70 joule
B. 90 joule
C. 190 joule
D. 7000 joule
(Soal Ebtanas 1999)

Pembahasan
W = 50 X 1,4 = 70 joule

Contoh Soal dan Pembahasan Cermin Cekung

cermin cekung, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), menentukan jarak bayangan dari cermin, menentukan sifat-sifat bayangan, menentukan fokus cermin serta perbesaran bayangan.

Soal No. 1
Diberikan sebuah cermin cekung dengan jarak titik fokus f dan jari-jari kelengkungan R, sebuah benda yang tingginya h cm diletakkan pada jarak S didepan cermin.
Tentukan:
a) jarak titik fokus cermin
b) jari-jari kelengkungan cermin
c) tinggi benda
d) jarak benda dari cermin
e) jarak bayangan yang terbentuk oleh cermin
f) apakah bayangan benda bersifat maya ataukah nyata?
g) dapatkah bayangan terlihat secara langsung pada cermin atau diluar cermin?
h) perbesaran bayangan yang dihasilkan cermin
i) tinggi bayangan yang dihasilkan
j) apakah bayangan diperbesar ataukah diperkecil?
k) rangkum sifat-sifat bayangan
l) gambarkan proses terbentuknya bayangan dengan menggunakan sinar-sinar istimewa cermin-cekung dan definisikan sinar-sinar yang digunakan

Pembahasan

a) jarak titik fokus cermin
Dari gambar pada soal jarak titik fokus cermin adalah f = 12 cm

b) jari-jari kelengkungan cermin
Jari-jari kelengkungan cermin adalah dua kali jarak fokusnya
R = 2f
R = 24 cm

c) tinggi benda
Dari gambar terlihat tinggi benda adalah h = 4 cm

d) jarak benda dari cermin
Dari data pada gambar terlihat bahwa jarak benda dari cermin adalah S = 18 cm

e) jarak bayangan yang terbentuk oleh cermin
Dengan rumus cermin dan lensa:

1/f = 1/ s + 1/s'
1/12 = 1/18 + 1/s'
1/s' = 1/12 − 1/18
1/s' = 3/36 − 2/36
1/s' = 1/36
s' = 36/1 = 36 cm

f) bayangan benda bersifat maya ataukah nyata?
Dari perhitungan didapat nilai s' adalah positif, sehingga bayangan adalah nyata

g) dapatkah bayangan terlihat secara langsung pada cermin atau diluar cermin?
Bayangan tidak dapat dilihat di dalam cermin, atau diluar cermin. Untuk menangkap bayangan yang bersifat nyata dari sebuah cermin diperlukan suatu layar atau tabir, dapat berupa kain atau kertas ataupun bahan-bahan lain yang diletakkan pada tempat terbentuknya bayangan (36 cm dari cermin)

h) perbesaran bayangan yang dihasilkan cermin
Menentukan perbesaran bayangan

M = |s'/s|
M = |36/18|
M = 2 kali

i) tinggi bayangan yang dihasilkan
h' = M x h
h' = 2 x 4
h' = 8 cm

j) bayangan diperbesar ataukah diperkecil
Nilai mutlak perbesaran lebih besar dari satu, sehingga bayangan adalah lebih besar dari benda aslinya / diperbesar.

k) rangkuman sifat-sifat bayangan
Sifat bayangan yang dihasilkan:
-nyata
-dapat ditangkap oleh layar
-terbalik
-diperbesar
-di depan cermin

l) gambar proses terbentuknya bayangan dengan menggunakan sinar-sinar istimewa cermin-cekung
Proses terbentuknya bayangan pada cemin cekung, benda diantara f dan 2f:



Gambar di atas menggunakan dua dari tiga sinar-sinar istimewa dari cermin cekung
-sinar yang datang sejajar sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus cermin
-sinar yang datang melalui titik fokus cermin dipantulkan sejajar sumbu utama
-sinar yang datang melalui titik pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan kembali (sinar ini tidak digambar dalam jawaban di atas)

Soal No. 2
Sebuah benda diletakkan pada jarak 12 cm di depan cermin lengkung sehingga bayangan yang terjadi bersifat maya dan 3 kali diperbesar. Tentukan jarak fokus cermin dan jenis cerminnya!

Pembahasan
Data dari soal:
S = 12 cm
S' = − 3 x 12 = − 36 cm
(Karena 3x diperbesar, dan maya, sehingga ada tanda minus pada s')

1/f = 1/ s + 1/s'
1/f = 1/12 + 1/−36
1/f = 3/36 + 1/−36
1/f = 2/36
f = 36/2
f = 18 cm

fokus cermin bertanda positif, sehingga jenisnya adalah cermin cekung

Soal No. 3
Sebuah paku yang terletak tegak 20 cm di depan sebuah cermin cekung mempunyai bayangan yang jaraknya 60 cm di depan cermin. Fokus cermin itu adalah....
A. 12 cm
B. 15 cm
C. 30 cm
D. 60 cm
(Dari Soal Ebtanas 1998)

Pembahasan
Data yang bisa diambil dari soal di atas adalah:
Jarak benda → s = 20 cm
Jarak bayangan → s ' = 60 cm
(Tanda positif pada jarak bayangan diberikan karena bayangan di DEPAN cermin sehingga bersifat nyata)
f = .....

Menentukan jarak fokus cermin jika jark benda dan jarak bayangan telah diketahui:



Sehingga



Soal No. 4
Sebuah benda diletakkan pada jarak 100 cm di depan cermin cekung. Bila jarak fokus 25 cm, maka bayangan yang terbentuk adalah....
A. 25,5 cm
B. 30,0 cm
C. 33,3 cm
D. 50,0 cm
(Dari Soal Ebtanas 1995)

Pembahasan
Data dari soal:
s = 100 cm
f = 25 cm
s ' =....

Menentukan jarak bayangan jika jarak titik fokus dan jarak benda telah diketahui



Sehingga



Soal No. 5
Jika benda AB berada di muka cermin cekung dan diketahui jarak AO = 24 cm sedangkan MO = 36 cm, maka bayangan AB berada sejauh...



A. 7,2 cm
B. 14 cm
C. 18 cm
D. 72 cm
(Dari Soal Ebtanas 1994)

Pembahasan
Data
s = 24 cm
f = 36/2 = 18 cm

Manfaat Gelombang Bunyi dalam Kehidupan Sehari-Hari

Kegunaan dan manfaat bunyi dalam kehidupan sehari-hari. Berikut beberapa manfaat kegunaan gelombang bunyi dalam penerapan di berbagai bidang.

Manfaat Gelombang Bunyi diantaranya:
1. Komunikasi manusia dan beberapa jenis makhluk lainnya.

2. Mendeteksi adanya penyakit tumor.

3. Penyelidikan otak.

4. Penyelidikan Hati dan liver

5. Menghancurkan batu ginjal.

6. Mendeteksi janin, jenis kelamin dan perkembangannya.

7. Mengukur kedalaman laut.

8. Mendeteksi keberadaan ranjau.

9. Mencari kapal tenggelam.

10. Mendeteksi letak palung laut

11. Mengukur panjang gua.

12. Memperkirakan jarak antara dua tempat.

13. Kacamata orang tunanetra.

14. Mendeteksi adanya kelompok ikan di laut.

15. Mendeteksi kandungan minyak bumi.

16. Mendeteksi keretakan pada logam.

17. Membersihkan permata, komponen elektronika dan bagian-bagian mesin yang halus.