Ujian tengah Semester Fisika Dasar 1

Fisika Dasar

Prodi Pendidikan Matematika

Universitas Jambi

Oleh:

Milla Rodhiana Rasyid

A1C219089

Dosen Pengampu :

Nova Susanti,S.Pd.,M.Si

1. Sebuah benda A massa 3kg terletak pada bidang miring ditarik dengan gaya sebesar 4 N, jika benda B bermassa 4kg dihubungkan dengan benda A dan digantung vertikal dengan sebuah katrol (a) tentukan percepatan masing – masing benda (b) tentukan tegangan tali, jika diketahui percepatan gravitasi 10 m/s2 dan koefisien kinetiknya 0,1 ?

Jawab:

2. Pada gerak suatu partikel sepanjang garis lurus, grafik kecepatan v terhadap waktu t dapat dilihat dari gambar berikut ini :

a. Berapakah percepatan partikel pada saat – saat t = 2s, 4s, 8s, 10s 

b. Berapakah panjang lintasan yang ditempuh partikel dalam selang waktu antara t = 0 dan t = 10 s

c. Berapakah perpindahan partikel pada selang waktu tersebut

d. Berapa kecepatan rata – rata partikel dalam selang waktu t = 2s dan t = 8s

Jawab:
A. t = 2s,    a = Δv/Δt
                   a = 20-0 / 2-0 = 10 m/s²
     t = 4s,    a = 20-0/ 4-0 = 5m/s²
     t = 8s,    a= 20-0/8-0.  = 2,5 m/s²
     t = 10s,  a= 20-(-10)/10=3 m/s²

B. a = 10m/s²
=> -10 = -10-0/ R-8
     -10 = -10/R-8
     R-8 = -10/10
     R    = 9 

L trapesium 1 = 1/2 (a+b) t
                       = 1/2 ( 12) 20
                       = 120 m
L trapesium 2 = 1/2 ( 2 + 1) (-10)
                        = -15 m
L1 + L2 = 120 m + (15)m
              = 135 m

C. Perpindahan = 120- 15
                          = 105 m

D. V rata rata = perpindahan / total waktu
                       =  105 / 6
                       = 17,5 m/s

3. Sebuah benda bermassa 5kg dengan kecepatan 3m/s bertumbukan dengan benda yang bermassa 10kg dengan kecepatan 2m/s. Setelah terjadi tumbukan benda bermassa 10kg kecepatannya menjadi 4m/s dan bergerak searah dengan arah gerak sebelum tumbukan (a) tentukanlah kecepatan benda bermassa 5kg setelah tumbukan (b) tentukan besar perubahan total energi kinetik benda yang bertumbukan ? 

Jawab:
Dik: m1= 5 kg
        v1= 3m/s
m2= 10kg
        v2= 2m/s
        v’2= 4m/s
Dit:  a. v’1…..?
      b.  Ektotal….?
 a. m1 x v1 + m2 x v2  = m1 x v’1 + m2 x v’2
(5x3) + (10x2) = 5v’1 + (10x4)
15+20 = 5v’1+40
5v’1= -5
V’1 = -5/5
V’1 = -1m/s
b. Ek’1= 1/2 x m1 x  v’1²
= 1/2  (5) (1)
= 2,5 J
 Ek’2 = 1/2 m v’2²
= 1/2 (10) (16)
= 80 J
    Ektotal = Ek’1+ Ek’2
                = 2,5 + 80
                = 82,5 J

4. A. Vektor A : 3i + j -3k

Vektor B : 2i -5j + 2k

Vektor C : -i + 2j -6k

Hitunglah : a. (A . B) x C

b.  A .( B + C)

c. A x (B + C)

B. Carilah dimensinya :

a. Kecepatan 

b. Usaha 

c. Tekanan 

d. Inpuls 

e. Momentum
Jawab:

• A

a. (A . B) x C
          A . B = (3.2) + (1.-5) + (-3.2)
           = 6 + (-5) + (-6)
           = -5
          (A . B) x C = -5 x C
           = -5 (-i + 2j -6k)  = 5i - 10j + 30k

b.  A .( B + C)
B + C = (2i -5j + 2k) + (-i + 2j -6k)
= i - 3j - 4k
A .( B + C) = A. (i - 3j - 4k)
(3i + j -3k) . (i - 3j - 4k) = (3.1) + (1.-3) + (-3.-4)
= 3 – 3 + 12 = 12

c. A x (B + C)
B + C = (2i -5j + 2k) + (-i + 2j -6k)
= i - 3j - 4k
A x (B + C) = A x (i - 3j - 4k)
= (3i + j -3k) x (i - 3j - 4k)

= ( -4-9)i – (-12- (-3))j + (-9-1)k
= - 13i + 9j – 10k

• B

a. Kecepatan =  [ L ] [ T ]-1
b. Usaha =  [M] [L]² [T]⁻²
c. Tekanan =  [M] [L]⁻¹ [T]⁻²
d. Inpuls = [M][L][T]⁻¹
e. Momentum =  [M][L][T]-1

5. Sebuah balok didorong oleh gaya mendatar F yang membuat sudut 37⁰ dengan garis mendatar, seperti gambar dibawah ini. Massa balok 2 kg bergerak dengan kecepatan konstan, koefisien gesekan kinetik antara balok dengan lantai adalah 0,2. Tentukan usaha yang dilakukan oleh gaya jika balok didorong sejauh 20 m?

Jawab:

Diketahui : a = 37°

                  Mb = 2 kg (kecepatan konstan) Gesekan kinetis =  0,2

Dit : usaha?

F = m.a 

   = 2. 10

   = 20 N 

W = F. Cos a . s 

    = 20.cos 37°.20 

    = 400.0,8

    = 320 Joule

6. Sebuah benda bergerak sepanjang garis lurus dengan persamaan geraknya

X = 16t2 + 6t+3

a. Hitunglah kedudukan benda pada t = 2

b. Bilamanakah benda melewati titik asal

c. Hitunglah kecepatan rata – rata pada selang waktu 0 < t < 2 detik

d. Tentukan persamaan umum kecepatan rata – rata pada selang waktu antara to dan (to + Δt)

e. Tentukan kecepatan seketika pada setiap saat

f. Tentukan kecepatan seketika pada t = 0

g. Bilamanakan dan dimanakah kecepatan sama dengan nol

h. Tentukan persamaan umum percepatan rata – rata pada selang waktu antara to < t < (to + Δt)

i. Tentukan persamaan umum percepatan seketika pada setiap saat

j. Bilamanakah percepatan seketika sama dengan nol

k. Gambarkan grafik – grafik x, v dan a masing – masing sebagai fungsi waktu

Jawab:
a. X =16(2)2+6(2)+3
= 16(4)+12+3
=79
f. Ketika t=0
 V= 32t + 6
   = 32(0) +6
   =6 m/s²

7. Air keluar dari selang dengan debit 2,5 kg/s dan lajunya 25 m/s dan diarahkan pada sisi mobil, yang menghentikan gerak majunya. Abaikan percikan air kebelakang, berapakah gaya yang diberikan air pada mobil jika besarnya gaya tersebut adalah perubahan momentum terhadap perubahan waktu ?
Jawab:
Dik:  m = 2,5 kg/s
         a = 25 m/sy
Dit: Pebahan momentum?
F = m x a
   = 2,5 x 25
   = 62,5N

8. Sebuah pistol ditembakan vertikal ke balok kayu 1,4kg yang sedang dalam keadaan diam persis diatasnya. Jika peluru memiliki massa 21 gram dan laju 210 m/s, seberapa tinggi balok tersebut akan naik setelah peluru tertaman di dalamnya ?

Jawab:
Dik: Mp = 21 gr = 0,021 kg
mb = 1,4 kg
vp = 210 m/s
vb = 0 m/s
 g = 10 m/s²
Dit = hmaks?

Ketika peluru menumbuk balok
mp x vp + mb x vb = (mp + mb) v'
(0,021 x 210) + (2 x 0) = (0,021 + 1,4) v'
4,41= (1,421)v'
v' = 4,41: 1,421
v' = 3,10m/s

Ketika balok dan peluru terpental keatas
EM₁ = EM₂
Ek₁ + Ep₁ = Ek₂ + Ep₂
½mv'² + 0 = 0 + mgh
½v'² = gh
v'² = 2gh
3,10²= 2 x 10 x h
9,61= 20h
h = 9,61:20
h = 0,48 m
h= 4,8 cm

Jadi, ketinggian maksimum balok adalah 0,48 m atau 4,8 cm