Soal dan Pembahasan Fisika Kelas XI Semester 2 Kurikulum 2013

IULIA NEWS – Juli 03, 2019

Jangan lupa membaca artikel tentang bisnis di > Informasi bisnis terbaik 2020.

Selamat datang kembali sahabat Administrasi Ngajar, pada kesempatan kali ini admin akan membahas mengenai Soal Fisika Kelas XI Semester 2 seperti biasanya soal lengkap beserta pembahasannya. Fisika adalah Ilmu dasar bagi perkembangan ilmu-ilmu lainnya. Seperti kita ketahui bersama banyak sekali fenomena-fenomena alam yang terjadi disekeliling kita termasuk dalam konsep Fisika. Karena sebenarnya kita tanpa sadar, tiap orang selalu menerapkan hukum fisika. Terutama dalam terapan ilmu Teknik maupun aktifitas sehari-hari. Begitu pentingnya Fisika untuk kehidupan manusia, dengan begitu kami memiliki perhatian khusus untuk mata pelajaran Fisika kami sediakan Materi dan Soal Fisika lengkap beserta pembahasannya untuk mempermudah proses belajar baik di sekolah maupun di rumah. Baik langsung saja berikut:

Soal Fisika Kelas XI Semester 2 dan Pembahasannya

1). Mesin Carnot mengambil 1.000 kkal dari reservoir 627°C dan mengeluarkannya pada reservoir 27°C. Banyaknya kalor yang dikeluarkan reservoir suhu rendah adalah...
a. 43,1 kkal
b. 330 kkal
c. 600 kkal
d. 666,7 kkal
e. 956,9 kkal

Diketahui:
Q1 = 1000 kkal
T1 = 627°C = 627 + 273 = 900 K
T2 = 27°C = 27 + 273 = 300 K

Ditanya: Q2 (kalor yang dikeluarkan reservoir suhu rendah)?

Jawab:
Q2/Q1 = T2/T1
Q2 / 1000 = 300 / 900
Q2 = (300 x 1000) / 900
Q2 = 300000 / 900
Q2 = 333,33 kkal (Jawaban yang mendekati adalah: (B))

2). Mesin Carnot menerima kalor dari reservoir bersuhu tinggi 900 K dan melepaskannya pada reservoir bersuhu rendah 495 K. Efisiensi mesin Carnot tersebut adalah...
a. 40%
b. 45%
c. 50%
d. 55%
e. 80%

Diketahui:
T1 = 900 K
T2 = 495 K

Ditanya: η (efisiensi mesin Carnot)?

Jawab:
η = (1 - (T2/T1) x 100%
η = (1 - (495/900) x 100%
η = ((900/900) - (495/900)) x 100%
η = 405/900 x 100% (100% = 100/100 = 1, jadi bisa diabaikan)
η = 405/900
η = 0,45
η = 45/100 atau sama saja dengan 45% (Jawaban: B)

3). Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi bersuhu 800 K memiliki efisiensi sebesar 40%. Agar efisiensinya naik menjadi 50%, suhu reservoir suhu tinggi harus dinaikkan menjadi...
a. 900 K
b. 960 K
c. 1.000 K
d. 1.180 K
e. 1.600 K

Diketahui:
T1 = 800 K
η1= 40% = 0,4
η2 = 50% = 0,5

Ditanya: T1 (suhu reservoir tinggi saat efisiensi menjadi 50%)?

Jawab:
tentukan suhu reservoir rendah (T2) pada efisiensi 40%.
η = (1 - (T2/T1)) x 100%
0,4 = (1 - (T2/800)) x 100% ----> 100% = 100/100 = 1, jadi bisa dihilangkan karena dikalikan satu hasilnya tetap sama.
0,4 = 1 - (T2/800)
T2/800 = 1 - 0,4
T2 / 800 = 0,6
T2 = 480 K

Lalu tentukan suhu reservoir tinggi menggunakan T2 yang diperoleh untuk η =50%.
η = (1 - (T2/T1)) x 100%
0,5 = (1 - (480/T1))
480/T1 = 1 - 0,5
480/T1 = 0,5
T1 = 480/0,5
T1 = 960 K (Jawaban: B)

4). Sejumlah gas ideal mengalami siklus, seperti pada gambar berikut.
Dalam satu sekon dapat terjadi lima siklus. Daya yang dihasilkan per siklus adalah...
a. 80 watt
b. 200 watt
c. 400 watt
d. 800 watt
e. 1000 watt

Diketahui:
Lihat pada gambar di buku.

Ditanya: Daya yang dihasilkan?

Jawab:
*Usaha dari A ke B bertanda positif karena arah proses ke kanan. Karena bidangnya menyerupai luas trapesium, maka memakai luas trapesium.
Wab = 1/2 (400 + 200 kPa) 4 L
Wab = 1/2 (600) 4
Wab = 1/2 . 2400
Wab = 1200 J

*Usaha dari B ke C bertanda negatif karena arah proses ke kiri. Karena bidangnya menyerupai persegi panjang, maka memakai luas persegi panjang.
Wbc = - 200 kPa x 4 L
Wbc = -800 J

*Usaha dari C ke A sama dengan nol karena dengan sumbu V tidak dapat membentuk bidang (luasnya = 0)

Usaha keseluruhan proses adalah = 1200 + (-800) + 0 = 400 J

Dalam satu sekon dapat terjadi 5 siklus. Daya yang dihasilkan per siklus adalah 400 Watt (400 Joule/sekon) -> (Jawaban: C)

5). Suhu di dalam ruang mesin pendingin -3°C dan suhu udara luar 27°C. Setiap detik, kalor yang dilepaskan mesin pendingin adalah 450 J. Besarnya daya listrik rata-rata yang dibutuhkan oleh mesin pendingin tersebut adalah...
a. 25 watt
b. 50 watt
c. 90 watt
d. 150 watt
e. 900 watt

Diketahui:
T1 = -3°C = -3 + 273 = 270 K
T2 = 27°C = 27 + 273 = 300 K
Q1 = 450 J/detik

Ditanya: Daya listrik rata-rata?

Jawab:
Kita cari dulu usahanya.
W/Q1 = (T2/T1) - 1
W/Q1 = (300/270) - (270/270)
W/Q1 = 30/270
W/Q1 = 1/9
W = (1/9) x Q1
W = (1/9) x 450
W = 50 J

Lalu cari dayanya.
P = W/t
P = 50 J/1s
P = 50 Watt (Jawaban: B)

6). Gelombang air laut mendekati pantai dengan cepat rambat 8 m/s. Jika jarak antara perut dan simpul yang berdekatan adalah 5 m maka tentukan besarnya frekuensi dan periode gelombang...
a. 0,8 Hz dan 2,5 s
b. 0,8 Hz dan 1,25 s
c. 2,5 Hz dan 0,8 s
d. 1,25 Hz dan 0,8 s
e. 1,25 Hz dan 2,5 s

Diketahui:
v = 8 m/s
jarak antara perut dan simpul yang berdekatan itu berarti 1/4 (seperempat) gelombang / 1/4 λ = 5 meter, maka λ = 5 : 1/4 = 20 meter.

Ditanya: f (frekuensi gelombang) dan T (periode gelombang)?

Jawab:
*f = v / λ
f = 8 / 20
f = 0,4 Hz

*T = 1/f
T = 1 / 0,4
T = 2,5 s

Berarti jawabannya adalah 0,4 Hz dan 2,5 s.

7). Dari grafik gelombang transversal pada gambar di bawah ini tentukanlah jumlah dan panjang gelombangnya...
a. 2 ½ dan 10 m
b. 2 ½ dan 20 m
c. 2 ¼ dan 10 m
d. 2 ½ dan 25 m
e. 2 ¼ dan 20 m

Jawab: Lihat gambar pada buku.
Satu gelombang terdiri atas 1 bukit dan 1 lembah. Di gambar terdapat 3 bukit dan 2 lembah, berarti jumlah gelombang ada 2 ½ jumlahnya.
Panjang gelombang dari bukit ke lembah adalah 10 m (lihat gambar).
Jawabannya adalah (A) 2½ dan 10 m.

8). Roni merasakan getaran gempa yang frekuensinya 15 Hz. Jika sumber getarannya dari pantai yang berjarak 60 km dan tiba dalam waktu 20 s, maka panjang gelombang gempa tersebut....
a. 100 m
b. 200 m
c. 500 m
d. 1000 m
e. 1500 m

Diketahui:
f = 15 Hz
s (jarak) = 60 km = 60.000 m
t = 20 s

Ditanya: λ (panjang gelombang)?

Jawab:
pertama cari v (cepat rambat gelombang)
v = s/t
v = 60.000 / 20
v = 3.000 m/s

* λ = v / f
λ  = 3.000 / 15
λ = 200 m (B)

9). Dua buah gabus P dan Q bergerak naik turun pada jarak 100 cm satu sama lain. Pada saat P di puncak dan Q di lembah gelombang, antara P dan Q terdapat 2 puncak dan 2 lembah gelombang. Jika cepat rambat gelombang itu 3 m/s, frekuensinya adalah...
a. 2,5 Hz
b. 5,0 Hz
c. 7,5 Hz
d. 10,0 Hz
e. 12,5 Hz

Diketahui:
v = 3 m/s
Gabus P berada di puncak sedangkan gabus Q di lembah gelombang, dan diantara P dan Q terdapat 2 puncak dan 2 lembah gelombang, berarti ada 2½ gelombang. Jika 2½ gelombang = 100 cm (1 m), maka 1 gelombang = 0,4 m.

Ditanya: f (frekuensi gelombang)?

Jawab:
f = v / λ
f = 3 / 0,4
f = 7,5 Hz (C)

10). Berikut ini merupakan sifat-sifat gelombang longitudinal.
1. Terdiri atas rapatan dan renggangan
2. Terdiri atas bukit dan lembah
3. Arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatnya
4. Arah getarnya sejajar dengan arah rambatnya
Pernyataan yang benar adalah...
a. 1 dan 2
b. 1 dan 3
c. 2 dan 3
d. 2 dan 4
e. 4 saja

Jawab:
Sifat gelombang longitudinal adalah (1). Terdiri atas rapatan dan renggangan, dan (4). Arah getarnya sejajar dengan arah rambatnya. Jadi jawabannya (1) dan (4).

11). Gas mengalami ekspansi secara isotermal dari volume awal 3 liter pada tekanan 20 atm (1 atm = 1,01 x 10⁵ Pa) menjadi volume akhir 24 liter. Usaha yang dilakukan oleh gas tersebut adalah... (Diketahui: nRT₁ = P₁V₁ dan ln 2 = 0,693)
a. 1,25 x 10³ J
b. 2,50 x 10³ J
c. 12,5 x 10³ J
d. 2,5 x 10⁴ J
e. 1,25 x 10⁵ J

Diketahui:
Isotermal = suhu tetap
V1 = 3 L = 0,003 m³
V2 = 24 L = 0,024 m³
P = 20 atm = 20,2 x 10⁵ Pa
ln 2 = 0,693
nRT₁ = P₁V₁
Ditanya: W (usaha)?

Jawab:
W = n.R.T1. ln (V2/V1)
W = P1.V1. ln (V2/V1)
W = 20,2 x 10⁵ . 0,003 . In (0,024/0,003)
W = 6060 . ln 8
W = 6060 . ln 2³ ----- ln a^r = r ln a
W = 6060. 3 ln 2
W = 6060 . 3(0,693)
W = 6060. 2,079
W = 12.598,74 J
W = 12,5 x 10³ J (Jawaban: C)

12). Pada tekanan konstan 10⁶ Pa, suhu 10 mol gas helium naik dari -20°C menjadi 0°C. Perubahan energi dalam dan besar usaha yang dilakukan gas helium jika gas tersebut menyerap kalor sebesar 4 kJ adalah... (R = 8,31 J/K mol)
a. ΔU = 2,49 kJ, W = 1,51 kJ
b. ΔU = 1,51 kJ, W = 2,49 kJ
c. ΔU = -2,49 kJ, W = -1,51 kJ
d. ΔU = -1,51 kJ, W = -2,49 kJ
e. ΔU = 2,49 kJ, W = 6,49 kJ

Diketahui:
P = 10⁶ Pa
n = 10 mol
ΔT = (T2-T1) = (0°C-(-20°C)) = 20°C
Q = 4 kJ = 4000 J
R = 8,31 J/K mol

Ditanya: Perubahan energi dalam (ΔU) dan besar usaha (W)?

Jawab:
Cari perubahan energi dalam dengan persamaan.
ΔU = (3/2) n.R.ΔT
ΔU = (3/2). 10. 8,31. 20
ΔU = 2493 J
ΔU = 2,49 kJ

Lalu cari usaha, dengan persamaan hukum 1 termodinamika.
Q = ΔU + W
W = Q - ΔU
W = 4000 - 2493
W = 1507 J
W = 1,51 kJ

Jawaban: (A)

13). Besarnya energi dalam dari suatu gas monoatomik yang terdiri atas 10²⁴ molekul dan bersuhu 400 K adalah... (k = 1,38 x 10^-23 J/K)
a. 0,34 kJ
b. 0,69 kJ
c. 1,38 kJ
d. 2,76 kJ
e. 8,28 kJ

Diketahui:
N = 10²⁴ molekul
f = 3 (gas monoatomik memiliki derajat kebebasan 3)
T = 400 K
k = 1,38 x 10^-23 J/K

Ditanya: U (energi dalam)?

Jawab:
U = (3/2) N.k.T
U = (3/2). 10²⁴. 1,38 x 10^-23 . 400
U = 8280 J
U = 8,28 kJ (Jawaban: E)

14). Sejumlah gas ideal mengalami ekspansi sehingga volumenya menjadi dua kali semula, ternyata energi dalam gas menjadi empat kali semula. Tekanan gas tersebut akan menjadi...
a. tetap
b. 2 kali
c. 4 kali
d. 8 kali
e. 16 kali

Diketahui:
V1 = 1V
V2 = 2V
U1 = 1U ----> T1 = T
U2 = 4U ---> Jika Energi dalam dinaikkan, jika menurut rumus (N.f.(1/2).k.T), maka yang termasuk di dalamnya juga dinaikkan. --> Termasuk T (suhu)
berarti T2 = 4T

Ditanya: P (tekanan gas)?

Jawab:
Memakai persamaan.
(P1.V1) / T1 = (P2.V2) /T2
(P1 .1) / 1 = (P2 . 2) / 4
P1 = (P2 . 2) / 4 --> pindah 4 ke ruas kiri
4P1 = 2P2
P2 = 4P1/2
P2 = 2P1

Berarti tekanan gas tersebut akan menjadi 2 kali lipat dari tekanan awalnya (Jawaban: B)

15). Dua mol gas monoatomik mendapatkan kalor sebanyak 1297,14 joule secara isokhorik. Jika R = 8,13 J/mol K, tentukan perubahan suhu gas tersebut...
a. 75 K
b. 52 K
c. 50 K
d. 35 K
e. 20 K

Diketahui:
Isokhorik = volume tetap
n = 2 mol
f = 3 (gas monoatomik dengan derajat kebebasan 3)
Q = 1297,14
R = 8,13 J/mol K

Ditanya: ΔT (perubahan suhu)?

Jawab:
Q = (f/2) n.R.ΔT
1297,14 = (3/2). 2 . 8,13 . ΔT
1297,14 = 24,39 . ΔT
ΔT = 1297,14 / 24,39
ΔT = 53,1 K (Jawaban yang mendekati adalah (B))

Soal Fisika

16). Pada percobaan Joule, beban bermassa 5 kg mengalami perpindahan kedudukan sebesar 2 m. Jika massa air sebesar 0,2 kg, perubahan suhu air akibat kalor hasil gesekan sudu-sudu dan air adalah...
a. 1°C
b. 10°C
c. 100°C
d. 0,1°C
e. 0,12°C

Diketahui:
Massa beban (M) = 5 kg
Perubahan kedudukan benda, s atau Δh = 2 m
Massa air, (m) = 0,2 kg
Kalor jenis air, (c) = 4.200 J/kg.K
Percepatan gravitasi, g = 10 m/s²

Ditanya:
Perubahan suhu air (ΔT)?

Jawab:
Perubahan energi potensial gravitasi tepat sama dengan energi kalor pada air.
ΔEP = Q
M.g.Δh = m.c.ΔT
Ingat, M adalah massa beban yang digantung, sedangkan m adalah massa air dengan kincir di dalamnya.
(5).(10).(2) = (0,2)(4.200)(ΔT)
100 = 840.(ΔT)
ΔT = 100/840
ΔT = 0,12°C (Jawaban: E)

17). Suatu gas dimampatkan secara isobarik pada tekanan 2 MPa dari 0,5 m³ menjadi 0,4 m³. Usaha yang dilakukan pada gas adalah...
a. 10 kJ
b. 20 kJ
c. 100 kJ
d. 200 kJ
e. 400 kJ

Diketahui:
P = 2Mpa = 2.000.000 Pa
ΔV = 0,4 m³ - 0,5 m³ = -0,1 m³

Ditanya:  Usaha yang dilakukan (W) jika gas dimampatkan secara isobarik?

Jawab:
Jika gas dimampatkan secara isobarik, maka:
W = P . ΔV
W = 2000000. (-0,1)
W = -200.000 J
W = -200 kJ

18). Sejumlah gas mengalami ekspansi secara adiabatik volumenya menjadi 0,1 m³. Jika suhu akhir gas setengah suhu awalnya dan tekanan awal gas 2 x 10⁵ Pa, tekanan gas setelah ekspansi adalah... (γ = 1,4)
a. 10⁵ Pa
b. 10³ Pa
c. 70⁵ Pa
d. 700 Pa
e. 2 x 10⁴ Pa

Diketahui:
V2 = 0,1 m³
T2 = 1T ----> setengah suhu awalnya
T1 = 2T
P1 = 2 x 10⁵ Pa
γ = 1,4 = 14/10

Ditanya: P2 (Tekanan gas setelah ekspansi)?

Jawab:
Cari dulu volume awal (V1).
T1. V1^γ-1 = T2. V2^γ-1
2 . V1^1,4-1 = 1 . (0,1)^1,4-1
2. V1^0,4 = (0,1)^0,4
karena 0,4 = 4/10, maka semuanya dipangkatkan 10/4 agar pangkat yang lain hilang.
2^10/4. V1 = 0,1
5,65 .V1 = 0,1
V1 = 0,1 / 5,65
V1 = 0,017 m³

Lalu cari P2-nya.
P1.V1^γ = P2.V2^γ
2 x 10⁵ . (0,017)^1,4 = P2 . (0,1)^1,4
2 x 10⁵ . 0,0035 = P2 . 0,04
P2 = 700 / 0,04
P2 = 17500 Pa

19). Grafik berikut ini menunjukkan hubungan antara volume (V) dan tekanan (p) dari suatu gas.
Proses yang menunjukkan gas memperoleh energi terbesar dari usaha yang dilakukan lingkungan pada gas adalah...
a. E ke A
b. D ke E
c. C ke D
d. B ke C
e. A ke B

Diketahui:
Lihat pada gambar di buku.

Ditanya:  Proses yang menunjukkan gas memperoleh energi terbesar?

Jawab:
Usaha terbesar dimiliki oleh proses dengan bidang terluas dan yang memiliki bidang terluas adalah proses D ke E (Jawaban: B)

20). Suatu gas dalam tabung mengalami pemampatan secara adiabatik maka pada proses ini akan terjadi...
a. W = 0 dan ΔT > 0
b. W < 0 dan ΔT > 0
c. W > 0 dan ΔT = 0
d. W < 0 dan ΔT < 0
e. W > 0 dan ΔT > 0

Jawab:
Proses adiabatik adalah sebuah proses dimana pemuaian ditandai dengan tidak adanya kalor yang masuk atau keluar sistem "Q=0" sehingga berlaku ΔU = -W yang berarti W < 0.
Jika gas memuai secara adiabatik, maka gas melakukan kerja dan mengakibatkan penurunan energi dalam sistem. Energi dalam sistem berkurang sebesar ΔU sehingga suhu gas juga turun, yang berarti ΔT < 0. (Jawaban: D)

21). Dari pernyataan berikut ini:
1. Bunyi adalah gelombang mekanik
2. Gelombang mekanik tidak memerlukan medium perambatan
3. Bunyi tidak dapat merambat melalui ruang hampa
4. Cahaya termasuk gelombang mekanik karena dapat melalui ruang hampa
Pernyataan yang benar adalah...
a. 1 dan 3
b. 2 dan 4
c. 1, 2, dan 3
d. 4 saja
e. Semua benar

Jawab:
(1). Bunyi adalah gelombang mekanik (benar), yaitu gelombang yang memerlukan medium pada saat merambat.
(2). Gelombang mekanik tidak memerlukan medium perambatan (salah), gelombang mekanik memerlukan medium perambatan misalnya gelombang tali, air, dan bunyi.
(3). Bunyi tidak dapat melalui merambat ruang hampa (benar), karena dalam ruang hampa udara tidak ada partikel-partikel udara. Udara merupakan salah satu faktor terjadinya rambatan bunyi yaitu medium (perantara) sehingga bunyi tak dapat merambat tanpa adanya zat perantara.
(4). Cahaya termasuk gelombang mekanik karena dapat melalui ruang hampa (salah), cahaya digolongkan sebagai gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang tidak memerlukan medium untuk merambat.
Jadi jawabannya (1) dan (3), --> (A)

22). Suatu gelombang transversal memiliki persamaan y = 0,2 sin π (40t - 0,5x) m. Tentukanlah periode dan panjang gelombangnya...
a. 40 s dan 0,5 m
b. 20 s dan 0,25 m
c. 5 s dan 0,5 m
d. 0,05 s dan 4 m
e. 0,025 s dan 8 m

Diketahui:
persamaan gelombang: y = ± A sin (ωt ± kx)
y = 0,2 sin π (40t - 0,5x) m
y = 0,2 sin (40πt - 0,5πx) m
Dari persamaan diatas diketahui:
ω = 40π
kx = 0,5πx

Ditanya: T (periode gelombang) dan λ (panjang gelombang)?

Jawab:
Cari dulu frekuensi:
ω = 40π (diketahui: w = 2.π.f)
2.π.f = 40π -----> hilangkan π masing-masing persamaan.
2f = 40
f = 20 Hz

lalu cari periode:
T = 1/f
T = 1/20
T = 0,05 s

kx = 0,5πx (diketahui: k = 2π/λ) -----> hilangkan x masing-masing persamaan.
k = 0,5π
2π/λ = 0,5π -----> hilangkan π masing-masing persamaan.
2/λ = 0,5
λ = 4 m

Berarti jawabannya adalah (D) 0,05 s dan 4 m.

23). Persamaan gelombang transversal mempunyai bentuk y = 0,05 sin (2πt + 0,4πx), dengan x dan y dalam meter dan t dalam sekon. Tentukanlah arah rambat dan besar kecepatannya...
a. Ke kiri dan 5 m/s
b. Ke kiri dan 2 m/s
c. Ke kiri dan 0,4 m/s
d. Ke kanan dan 5 m/s
e. Ke kanan dan 2 m/s

Diketahui:
persamaan gelombang: y = ± A sin (ωt ± kx)
y = 0,05 sin (2πt + 0,4πx)
Dari persamaan diatas diketahui:
ω = 2π
kx = 0,4πx

Ditanya: Arah rambat dan v (besar kecepatannya)?

Jawab:
*Mencari arah rambat adalah:
θ = (wt + kx) arah kekiri atau sumbu-x negatif
θ = (wt - kx) arah kekanan atau sumbu-x positif

Jika kita lihat persamaannya: y = 0,05 sin (2πt + 0,4πx), maka dapat diketahui bahwa arah rambat adalah kekiri atau negatif.

*Pertama cari frekuensi dulu:
ω = 2π (diketahui: ω = 2.π.f)
2.π.f = 2π -----> hilangkan π tiap persamaan.
2f = 2
f = 1 Hz.

*Lalu cari panjang gelombang:
kx = 0,4πx (diketahui: k = 2π/λ) ----> hilangkan x tiap persamaan.
k = 0,4π
2π/λ = 0,4π ----> hilangkan π tiap persamaan.
2/λ = 0,4
λ = 5 m

*Lalu cari kecepatannya:
v = λ.f
v = 5.1
v = 5 m/s

Jadi jawabannya adalah (A) Ke kiri dan 5 m/s.

24). Suatu gelombang transversal memiliki persamaan y = 0,25 sin π (30t - 0,5x) mempunyai persamaan kecepatan...
a. v = 0,25 sin (30πt - 0,5πx)
b. v = -0,25 sin (30πt - 0,5πx)
c. v = 7,5π sin (30πt - 0,5πx)
d. v = -7,5π cos (30πt - 0,5πx)
e. v = 7,5π cos (30πt - 0,5πx)

Diketahui:
Persamaan gelombang adalah y = ± A sin (ωt ± kx).
persamaan y = 0,25 sin π (30t - 0,5x)
y = 0,25 sin (30πt - 0,5πx)
Dari persamaan diatas diketahui:
ω = 30π
kx = 0,5πx

Ditanya: Persamaan kecepatan?

Jawab:
Persamaan gelombang adalah y = ± A sin (ωt ± kx).
Maka jika persamaan diatas diturunkan, maka akan didapat:
v = ω A cos (ω t − kx)
v = 30π.0,25 cos (30πt - 0,5πx)
v = 7,5π cos (30πt - 0,5πx) ---> (E)

25). Persamaan gelombang transversal mempunyai bentuk y = 0,25 sin (6πt + 0,4πx), dengan x dan y dalam meter dan t dalam sekon. Sudut fase dan fase gelombang di titik x = 0,5 m pada saat ujung kawat telah bergetar 0,1 sekon...
a. 360° dan 0,1
b. 720° dan 0,2
c. 1080° dan 0,3
d. 1440° dan 0,4
e. 1800° dan 0,5

Diketahui:
y = 0,25 sin (6πt + 0,4πx)
Dari persamaan diatas diketahui:
ω = 6π
kx = 0,4πx
x = 0,5 m
t = 0,1 s

Ditanya: θ (sudut fase gelombang) dan φ (fase gelombang)?

Jawab:
Untuk menemukan sudut fase dan fase gelombang, harus menemukan T (periode) dan λ (panjang gelombang). Tapi sebelum itu harus menemukan frekuensi.
ω = 6π (diketahui: w = 2.π.f)
2.π.f = 6π -----> hilangkan π masing-masing persamaan.
2f = 6
f = 3 Hz

Maka periode (T):
T = 1/f
T = 1/3 s

Cari panjang gelombang:
kx = 0,4πx (diketahui: k = 2π/λ) ----> hilangkan x tiap persamaan.
k = 0,4π
2π/λ = 0,4π ----> hilangkan π tiap persamaan.
2/λ = 0,4
λ = 5 m

Untuk menemukan sudut fase gelombang (θ) menggunakan rumus:
θ = 2π (t/T - x/λ)
θ = 2π (0,1/⅓ - 0,5/5)
θ = 2π (0,3 - 0,1)
θ = 2π (0,2)
diketahui bahwa π = 180°
θ = 2.180° (0,2)
θ = 360° (0,2)
θ = 72°

Rumus fase gelombang (φ):
φ = (t/T - x/λ)
φ = (0,1/⅓ - 0,5/5)
φ = (0,3 - 0,1)
φ = 0,2

Jawabannya adalah 72° dan 0,2.
26). Sebuah pegas (slinky) digetarkan sehingga menghasilkan gelombang longitudinal dengan jarak dua rapatan terdekat = 40 cm. Jika cepat rambat gelombangnya 20 m/s, maka panjang gelombang dan frekuensi gelombangnya adalah...
a. 0,2 m dan 100 Hz
b. 0,4 m dan 50 Hz
c. 0,8 m dan 25 Hz
d. 40 m dan 0,50 Hz
e. 80 m dan 0,25 Hz

Diketahui:
jarak dua rapatan terdekat = 1 gelombang
v = 20 m/s

Ditanya: λ (panjang gelombang) dan f (frekuensi gelombang)?

Jawab:
*λ = 40 cm
λ = 0,4 m

*f = v/λ
f = 20 / 0,4
f = 50 Hz

Jadi jawabannya adalah (B) 0,4 m dan 50 Hz.

27). Pada permukaan air laut terdapat dua buah gabus yang terpisah satu sama lain sejauh 60 cm. Keduanya turun naik bersama permukaan air laut sebanyak 20 kali selama 10 sekon. Bila salah satu di puncak gelombang yang lain di lembah gelombang. Sedang di antara kedua gabus terdapat satu bukit gelombang, maka periode gelombang dan cepat rambat gelombang adalah...
a. 0,5 s dan 20 cm/s
b. 0,5 s dan 30 cm/s
c. 0,5 s dan 80 cm/s
d. 2 s dan 120 cm/s
e. 2 s dan 240 cm/s

Diketahui:
n = 20
t = 10s
Salah satu gabus berada di puncak gelombang dan yang lainnya di lembah gelombang. Diantara kedua gabus terdapat satu bukit gelombang yang berarti ada 1½ gelombang (satu setengah), sehingga 1,5λ = 60 cm ---> maka λ = 60/1,5 = 40 cm.

Ditanya: T (periode gelombang) dan v (cepat rambat gelombang)?

Jawab:
*T = t/n
T = 10s/20
T = 0,5 s

*v = λ / T
v = 40 / 0,5
v = 80 cm/s

Jawabannya adalah (C) 0,5 s dan 80 cm/s.

28). Seutas tali digetarkan pada salah satu ujungnya sehingga menghasilkan gelombang seperti gambar.
Jika ujung tali digetarkan selama 0,5 s maka panjang gelombang dan cepat rambat gelombang berturut-turut adalah...
a. 25 cm dan 100 cm/s
b. 25 cm dan 50 cm/s
c. 50 cm dan 25 cm/s
d. 50 cm dan 100 cm/s
e. 125 cm dan 25 cm/s

Diketahui:
T = 0,5 s
l = 50 cm
n = 2

Ditanya: λ (panjang gelombang) dan v (cepat rambat gelombang)?

Jawab: 
λ = l/n
λ = 50 / 2
λ = 25 cm

v = λ/T
v = 25/0,5
v = 50 cm/s

29). Dua gabus berjarak 2 meter berada mengapung dibukit dan lembah gelombang laut yang berdekatan. Butuh waktu 1 sekon untuk kedua gabus berubah posisi dari bukit ke lembah gelombang. Panjang gelombang dan kecepatan rambat gelombang laut tersebut adalah...
a. 2 m dan 2 m/s
b. 4 m dan 2 m/s
c. 2 m dan 4 m/s
d. 4 m dan 4 m/s
e. 8 m dan 8 m/s

Diketahui:
Gabus yang satu mengapung di bukit dan yang lain mengapung di lembah yang berdekatan berjarak 2 meter, yang berarti 1/2λ = 2 meter, maka λ = 4 meter.
Butuh waktu 1 sekon untuk kedua gabus berubah posisi dari bukit ke lembah (atau sebaliknya), yang berarti 1/2T = 1 sekon, maka T = 2 sekon.

Ditanya: λ (panjang gelombang) dan v (cepat rambat gelombang)?

Jawab:
* λ = 4 m (sudah dijelaskan)

* v = λ / T
v = 4 m / 2 s
v = 2 m/s

Jawabannya adalah (B) 4 m dan 2 m/s.

30). Sebuah gelombang transversal mempunyai periode 4 detik. Jika jarak antara dua buah titik berurutan yang sama fasenya = 8 cm, maka cepat rambat gelombang itu adalah...
a. 1 cm/s
b. 2 cm/s
c. 3 cm/s
d. 4 cm/s
e. 5 cm/s

Diketahui:
T = 4s
jarak antara dua buah titik yang sama fasenya, berarti λ = 8 cm.

Ditanya: v (cepat rambat gelombang)?

Jawab:
v = λ / T
v = 8 cm/ 4s
v = 2 cm/s (B)

31). Beberapa macam gelombang sebagai berikut:
1. longitudinal
2. mekanik
3. transversal
4. berjalan
Gelombang yang pengelompokannya didasarkan arah getar adalah...
a. 1 dan 2
b. 1 dan 3
c. 1,2, dan 3
d. 2 dan 4
e. benar semua

Jawab:
Gelombang yang pengelompokannya didasarkan arah getar adalah gelombang transversal dan gelombang longitudinal (B).

32). Gelombang longitudinal tidak dapat mengalami...
a. polarisasi
b. refleksi
c. refraksi
d. difraksi
e. dispersi

Jawab:
Gelombang longitudinal tidak dapat mengalami polarisasi, karena tidak terjadi peristiwa penyerapan arah bidang getar dari gelombang dan mempunyai banyak arah getar. Polarisasi itu membatasi getaran vektor yang membentuk gelombang transversal menjadi satu arah, dan hanya terjadi pada gelombang transversal saja (A).

33). Gelombang transversal dinamakan berjarak satu gelombang yaitu...
a. Terdiri atas 1 puncak dan 1 lembah
b. Terdiri atas 1 puncak dan 2 lembah
c. Jarak antara puncak ke puncak melalui 2 lembah
d. Jarak antara puncak ke lembah melalui 1 puncak
e. Jarak antara lembah ke puncak melalui 2 puncak

Jawab:
Satu panjang gelombang transversal terdiri atas 1 puncak dan 1 lembah, sedangkan satu panjang gelombang longitudinal terdiri atas 1 rapatan dan 1 renggangan (A).

34). Gelombang dapat mengalami beberapa gejala yaitu...
a. Superposisi, refleksi, refraksi, reduksi, dan polaroidisasi
b. Refreksi, superposisi, refraksi, polarisasi, dan induksi
c. Refraksi, polarisasi, interferensi, vibrasi, dan induksi
d. Interferensi, refleksi, refraksi, polarisasi, dan dispersi
e. Superposisi, dispersi, refraksi, refraksi, dan polaroidisasi

Jawaban:
D (Interferensi, refleksi, refraksi, polarisasi, dan dispersi)

35). Dua gabus berada di puncak-puncak gelombang. Keduanya bergerak naik turun di atas permukaan air laut sebanyak 20 kali dalam waktu 4 detik mengikuti gelombang air laut. Jika jarak kedua gabus 100 cm dan diantaranya terdapat dua lembah dan satu bukit, maka frekuensi gelombang dan cepat rambat gelombang berturut-turut adalah...
a. 0,2 Hz dan 200 cm/s
b. 5,0 Hz dan 200 cm/s
c. 0,2 Hz dan 250 cm/s
d. 2,5 Hz dan 250 cm/s
e. 5,0 Hz dan 250 cm/s

Diketahui:
n = 20
t = 4s
Kedua gabus berada di puncak gelombang dan diantara kedua gabus terdapat dua lembah dan satu bukit yang berarti ada 2 gelombang, yaitu 2λ = 100 cm, yang berarti λ = 50 cm.

Ditanya: f (frekuensi gelombang) dan v (cepat rambat gelombang)?

Jawab:
*f = n/t
f = 20/4s
f = 5 Hz

*v = λ . f
v = 50 cm . 5 Hz
v = 250 cm/s

Berarti jawabannya adalah (E) 5,0 Hz dan 250 cm/s.



Sumber : sekoIahbagiiImu.blogspot.com

Demikianlah Soal dan Pembahasan Fisika Kelas XI Semester 2 Kurikulum 2013, semoga bermanfaat
Sumber https://administrasingajar.blogspot.com/

Selain sebagai media informasi pendidikan, kami juga berbagi artikel terkait bisnis.

Artikel bisnis dan investasi