CONTOH SOAL FISIKA DASAR : MOMENTUM DAN IMPULS

1. Sebuah benda bermassa 400 gram, jika bergerak dengan kecepatan 3 m/s, maka mempunyai momentum sebesar ....

a. 1,2 kg m/s

b. 12 kg m/s

c. 120 kg m/s

d. 1.200 kg m/s

e. 1.000 kg m/s

Diketahui : 

m = 400 gram = 0,4 kg

v = 3 m/s

Jawab :

P = m v

P = 0,4 . 3

P = 1,2 kg m/s

2. Sebuah benda bermassa 4 kg dijatuhkan tanpa kecepatan awal dan ketinggian 62,5 m. Ketika menumbuk permukaan tanah, momentum benda adalah ....

a. 7,9 kg m/s

b. 35 kg m/s

c. 70 kg m/s

d. 140 kg m/s

e. 1.225 kg m/s

3. Sebuah mobil sedan bermassa 1.000 kg sedang bergerak ke timur dengan kelajuan 20 m/s dan sebuah Truck bermassa 2.500 kg sedang bergerak ke utara dengan kelajuan 15 m/s. Besarnya momentum total sesaat sebelum tabrakan adalah ....

a. 10.625 kg m/s

b. 21.250 kg m/s

c. 42.500 kg m/s

d. 85.000 kg m/s

e. 170.000 kg m/s

4. Sebuah benda bermassa 4 kg bergerak dengan kecepatan 1 m/s. Untuk menghentikan benda tersebut dalam waktu 0,002 sekon diperlukan gaya sebesar ....

a. 1.000 N

b. 1.200 N

c. 1.600 N

d. 2.000 N

e. 2.400 N

5. Dua buah benda bermassa m1 = 5 kg dan m2 = 6 kg terletak berdekatan di bidang datar licin. Sistem ini mendapat impuls gaya hingga kedua benda bergerak dengan kelajuan v1 = 1 m/s dan v2 = 2 m/s dengan arah saling tegak lurus. Besar impuls gaya yang bekerja pada sistem adalah ....

a. 5 Ns

b. 7 Ns

c. 12 Ns

d. 13 Ns

e. 17 Ns

6. Seorang di dalam perahu sedang berjalan dengan kecepatan 5 m/s, tiba-tiba meloncat ke belakang dengan kecepatan 1 m/s. Jika massa orang 60 kg dan massa perahu 100 kg, kecepatan perahu sesaat setelah orang itu meloncat adalah ....

a. 4,6 m/s

b. 5,6 m/s

c. 6,5 m/s

d. 8,6 m/s

e. 9,6 m/s

Diketahui :

mo = 60 kg

mp = 100 kg

vo = vp = 5 m/s

vo' = -1 m/s (minus karena arahnya ke belakang)

Jawab :

mp vp + mo vo = mp vp' + mo vo'

100 . 5 + 60 . 5 = 100 vp' + 60 . -1

500 + 300 = 100 vp' - 60

860 = 100 vp'

vp' = 8,6 m/s

7. Peluru dengan massa 10 gram dan kecepatan 1.000 m/s menembus sebuah balok dengan massa 100 kg yang diam di atas bidang datar tanpa gesekan. Kecepatan peluru setelah menembus balok 100 m/s, kecepatan balok karena tertembus peluru adalah ....

a. 900 m/s

b. 90 m/s

c. 9 m/s

d. 0,9 m/s

e. 0,09 m/s

Diketahui :

m1 = 10 gram = 0,01 kg

m2 = 100 kg

v1 = 1.000 m/s

v2 = 0 m/s (diam)

v1' = 100 m/s

Jawab :

m1 v1 + m2 v2 = m1 v1' + m2 v2'

0,01 . 1.000 + 100 . 0 = 0,01 . 100 + 100 . v2'

10 + 0 = 1 + 100 v2'

9  = 100 v2'

v2' = 0,09 m/s

8. Sebuah bola bermassa 0,3 kg bergerak dengan kecepatan 2 m/s menumbuk sebuah bola lain yang bermassa 0,2 kg mula-mula diam. Jika setelah tumbukan bola pertama diam, maka kecepatan bola kedua adalah ....

a. 6 m/s

b. 5 m/s

c. 4 m/s

d. 3 m/s

e. 2 m/s

Diketahui :

m1 = 0,3 kg

m2 = 0,2 kg

v1 = 2 m/s

v2 = 0 m/s (diam)

v1' = 0 m/s (diam)

Jawab :

m1 v1 + m2 v2 = m1 v1' + m2 v2'

0,3 . 2 + 0,2 . 0 = 0,3 . 0 + 0,2 . v2'

0,6 + 0 = 0 + 0,2 v2'

0,6  = 0,2 v2'

v2' = 3 m/s

9. Benda A bermassa 5 kg dan benda B bermassa 1 kg bergerak saling mendekati dengan kecepatan masing-masing 2 m/s dan 12 m/s. Setelah tumbukan kedua benda saling menempel, kecepatan sesaat setelah dua benda bertumbukan adalah ....

a. 0,25 m/s searah dengan gerak benda A semula

b. 0,33 m/s berlawanan arah dengan gerak benda A semula

c. 0,45 m/s searah dengan gerak benda A semula

d. 0,45 m/s berlawanan arah dengan gerak benda A semula

e. 0,55 m/s searah dengan gerak benda A semula

Diketahui :

mA = 5 kg

mB = 1 kg

vA = 2 m/s

vB = -12 m/s (negatif karena berlawanan arah)

Jawab :

mA vA + mB vB = (mA + mB) v'

5 . 2 + 1 . -12 = (5 + 1) v'

10 - 12 = 6 v'

-2  = 6 v'

v' = -0,33 m/s (negatif karena berlawanan arah dengan gerak benda A semula)

10. Sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian 5 m di atas lantai datar. Koefisien tumbukan antara bola dan lantai 0,5. Ketinggian bola setelah memantul dari lantai adalah ....

a. 1,25 m

b. 1,50 m

c. 2,0 m

d. 2,5 m

e. 3,5 m

CONTOH SOAL DIFRAKSI SINAR-X : KONSEP DASAR SINAR-X

1. Jelaskan mekanisme terbentuknya Sinar-X pada Tabung Sinar-X.

Jawab :

Sinar-X adalah suatu gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang sangat pendek, energi sangat besar, dan memiliki daya tembus yang sangat tinggi. Syarat terjadinya sinar-x yaitu ruang yang vakum (hampa udara), beda potensial harus tinggi untuk menggerakkan elektron, dan harus ada target tumbukan (anoda) untuk berinteraksi dengan elektron.

Mekanisme atau proses pembentukan sinar-x dalam tabung sinar-x.

(a) Di dalam tabung sinar-x terdapat anoda dan katoda (filamen) yang merupakan tabung hampa udara. Filamen merupakan bagian yang berfungsi sebagai penghasil elektron.

(b) Untuk menghasilkan elektron, filamen harus dipanaskan dengan cara mengalirkan arus listrik pada filamen tersebut. Setelah filamen berpijar, maka akan terbentuk awan-awan elektron di sekitar filamen tersebut.

(c) Setelah elektron terbentuk, elektron siap ditembakkan ke anoda dengan kecepatan tinggi. Untuk menembakkan elektron ke anoda diperlukan suatu nilai tegangan yang tinggi hingga ribuan volt.

(d) Elektron-elektron yang ditembakkan akan menumbuk target dan berinteraksi dengan atom-atom dari target tersebut. Interaksi elektron dengan inti akan menyebabkan arah pergerakan elektron menjadi berubah dan terjadi pengurangan energi kinetik pada elektron tersebut. Perubahan arah (pembelokkan) dari sinar-x tersebut akan disertai dengan pemancaran foton sinar-x yang disebut sebagai sinar-x Bremsstrahlung. Sedangkan interaksi elektron yang ditembakkan dengan elektron target menghasilkan sinar-x karakteristik.

2. Jelaskan mekanisme terbentuknya Sinar-X Karakteristik dan Sinar-X Kontinyu. Apa perbedaannya ?

Jawab :

Mekanisme terbentuknya Sinar-X Karakteristik (Sinar-X Diskrit)

Pada generator sinar-x, saat filamen dipanaskan akan menyebabkan filamen berpijar sehingga elektron-elektron bergerak dan atom-atom filamen lepas dari katoda. Elektron-elektron dari katoda akan lepas dan bergerak dengan kecepatan tinggi menuju anoda. Elektron yang ditembakkan ini memiliki energi berupa energi kinetik. Selanjutnya pada anoda, elektron yang ditembakkan dari katoda menumbuk elektron lain di anoda sehingga energi kinetik elektron dari katoda berubah dan memberikan energi kinetik pada elektron anoda sehingga elektron tereksitasi terlepas dari lintasan orbitnya. Saat elektron kembali dalam keadaan dasar atau setimbang, terjadi perubahan energi. Perubahan energi ini ternyata mampu menghasilkan foton dengan frekuensi tinggi. Peristiwa ini menghasilkan foton sinar-x yang dikenal dengan sinar-x karakteristik.

Mekanisme terbentuknya Sinar-X Kontinyu (Sinar-X Bremsstrahlung)

Elektron-elektron yang terlepas dari katoda tidak seluruhnya menabrak atau terjadi tumbukan dengan elektron-elektron pada anoda. Sebagian elektron yang bergerak dengan kecepatan tinggi dari katoda menuju anoda tiba-tiba terjadi proses pengereman pada anoda akibat adanya potensial atom sehingga energi kinetik elektron berkurang dan terjadi perubahan energi dengan melepaskan foton sinar-x. Peristiwa ini merupakan peristiwa sinar-x Bremmstrahlung.

Perbedaan Sinar-X Karakteristik dan Sinar-X Kontinyu

Sinar-X Karakteristik (Sinar-X Diskrit)

(a) Elektron dengan energi kinetik yang tinggi berinteraksi dengan elektron dari tiap kulit atom.

(b) Spektrum energi diskrit.

(c) Perpindahan elektron atom melalui tingkat energi lebih tinggi ke energi lebih rendah.

(d) Energi foton bergantung pada besar energi elektron dari kulit atom tertentu.

(e) Sebagian kecil elektron menumbuk elektron pada kulit atom dan terpental.

Sinar-X Kontinyu (Sinar-X Bremmstrahlung)

(a) Elektron dengan energi kinetik berinteraksi dengan medan energi pada inti atom.

(b) Spektrum energi kontinyu yang lebar.

(c) Perpindahan elektron karena adanya gaya tarik elektrostatik inti atom yang kuat.

(d) Energi foton merupakan energi pada inti atom.

(e) Elektron dengan kecepatan tinggi terhenti tiba-tiba ketika menubruk suatu plat logam.

3. Jelaskan persamaan Bragg.

Jawab :

Menurut pendekaran Bragg, kristal dapat dipandang terdiri atas bidang-bidang datar (kisi kristal) yang masing-masing berfungsi sebagai cermin semi transparan. Jika sinar-x ditembakkan pada tumpukan bidang datar tersebut, maka beberapa akan dipantulkan oleh bidang tersebut dengan sudut pantul yang sama dengan sudut datangnya, sedangkan sisanya akan diteruskan menembus dinding. Persamaan Bragg yaitu sebagai berikut.

4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan kristal, struktur kristal, bidang kristal, jarak antar kristal, sel satuan, kisi Bravais, indeks Miller, dan tetapan kisi kristal.

Jawab :

Kristal adalah suatu padatan yang atom, molekul, dan ion penyusunnya terkemas secara teratur dan polanya berulang melebar secara tiga dimensi.

Struktur kristal adalah struktur khas atau susunan khas atom-atom dalam kristal yang dibangun oleh sekumpulan atom.

Bidang kristal adalah keteraturan permukaan kristal berupa bidang-bidang datar dan rata yang mengikuti pola-pola tertentu.

Jarak antar kristal adalah jarak antar kristal yang melewati titik asal dengan titik berikutnya.

Sel satuan adalah pembangun struktur kristal yang merupakan sekumpulan atom yang tersusun secara khusus.

Kisi Bravais adalah kisi yang memiliki titik-titik kisi yang ekivalen sehingga titik-titik kisi tersebut dalam kristal akan ditempati oleh atom-atom yang sejenis.

Indeks Miller adalah suatu bidang parameter sebagai a/h, b/k, dan c/l yang direduksi menjadi bilangan utuh paling sederhana (lambang h, k, dan l mewakili perpotongan sumbu x, y, dan z).

Tetapan Kisi Kristal adalah spasi antar sel unit dalam segala arah.

5. Tentukan hubungan antara panjang gelombang, indeks Miller, dan parameter kisi.

Jawab :

Hubungan antara panjang gelombang, indeks Miller, dan parameter kisi adalah ketiganya sama-sama berbanding lurus. Semakin besar nilai panjang gelombang dan parameter kisi, maka nilai indeks Miller semakin besar. Begitu juga dengan semakin besar nilai indeks Miller dan parameter kisi, maka panjang gelombang semakin besar. Dan semakin besar panjang gelombang dan indeks Miller, maka nilai tetapan kisinya akan semakin besar.

6. Sebutkan aplikasi Sinar-X.

Jawab :

(a) Dalam bidang kedokteran

- Pemotretan tulang tengkorak dengan pesawat sinar-x.

- Penentuan kerapatan tulang dengan menyinari tulang dengan sinar-x. Radiasi sinar-x akan diserap oleh tulang sehingga dapat memeriksa konsentrasi mineral kalsium dalam tulang.

- Melihat kondisi gigi dan organ tubuh lain tanpa melakukan pembedahan langsung pada tubuh pasien.

- Melakukan operasi (bantuan bedah) sebagai alat pemotong.

(b) Dalam bidang industri

- Sinar-x memiliki daya tembus kuat pada industri pengolahan kayu.

- Memotong kain dalam industri garmen.

- Menembus peralatan logam-logam pada industri, misalnya alumunium.

(c) Bidang lain-lain

- Membaca kode bar, manufaktur, dan membaca CD atau DVD.

- Menghasilkan hologram.

- Pengecekan barang-barang penumpang di pesawat.

- Pengecekan barang-barang (peti kemas) yang akan dikirim dengan kapal laut.

CONTOH SOAL MEKANIKA KLASIK : MATRIKS DAN VEKTOR

1. Diketahui 2 vektor yaitu A = i + 2j - k dan B = -2i + 3j + k

Cari.

a. A-B and |A-B|

b. Komponen B pada A

c. Sudut di antara A dan B

d. AxB

e. (A-B) x (A+B)

Jawab :

4. Berapa nilai a untuk vektor A = 2ai - 2j + ak dan B = ai + 2aj + 2k yang tegak lurus ?

Jawab :

CONTOH SOAL ELEKTRONIKA : KARAKTERISTIK DIODA

1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan titik cut off.

Jawab :

Titik cut off yaitu titik dimana dioda tidak menghantarkan arus listrik (ID = 0) dari kolektor ke emitor (terletak pada sumbu mendatar). Titik cut off terjadi jika VD tegangan dioda juga nol karena nilai arus dioda ID juga nol. Hal ini karena saat tanpa tegangan, arus minoritas dan mayoritas mempunyai besar yang sama tetapi berlawanan arah.

2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan tegangan potong pada dioda.

Jawab :

Tegangan potong pada dioda yaitu tegangan dimana arus mulai melonjak. Jika diberi panjar maju, arus ID mula-mula mempunyai nilai mendekati nol, tetapi arus akan cepat naik terhadap perubahan VD sehingga tegangan akan terus melonjak naik. Saat dimana tegangan mulai melonjak ini disebut dengan tegangan potong.

3. Tentukan tegangan potong pada dioda Germanium.

Jawab :

Pada saat diberikan bias maju, yakni apabila tegangan anoda ke katoda Va-k positif, maka arus ID akan naik dengan cepat setelah Va-k mencapai tegangan cut in. Tegangan cut in ini kira-kira sebesar 0,2 volt untuk dioda Germaium. Pada dioda Germanium, tegangan idealnya berkisar 0,2 volt pada suhu sekitar 25°C. Saat dioda Germanium diberikan tegangan sumber > tegangan ideal, dioda akan menghantarkan arus listrik.

4. Tentukan tegangan potong pada dioda Silikon.

Jawab :

Pada saat diberikan bias maju, ID naik mencapai tegangan cut in. Tegangan ini kira-kira sebesar 0,6 volt untuk dioda Silikon pada suhu 25°C. Untuk dapat menghantarkan arus, Vsumber > Videal silikon.

5. Jelaskan mengapa ada tegangan potong pada dioda Germanium dan Silikon.

Jawab :

Adanya tegangan potong pada dioda Germanium dan dioda Silikon karena saat pemberian tegangan pada dioda tersebut sebesar + 0,2 volt untuk Germanium dan + 0,6 volt pada Silikon, maka potensial penghalang (barrier potential) pada persambungan akan teratasi sehingga arus dioda akan mengalir dengan cepat. Adanya tegangan potong pada dioda Germanium dan dioda Silikon mengindikasikan kita untuk memberi tegangan sumber lebih besar dari tegangan idealnya yaitu Vs > 0,2 volt untuk dioda Germanium dan Vs > 0,6 volt untuk dioda Silikon sehingga dioda dapat menghasilkan arus listrik. Maka, adanya tegangan potong ini mengindikasikan kita bahwa dioda tidak bekerja dalam menghantarkan arus listrik jika Vs < 0,2 untuk dioda Germanium dan Vs < 0,6 volt untuk dioda Silikon.

6. Jelaskan perbedaan dioda biasa dan dioda Zener.

Jawab :

Dioda Biasa

- Hanya mengalirkan arus listrik pada satu arah saja.

- Dioda biasa akan rusak karena kelebihan arus listrik yang menyebabkan panas jika melampaui batas tegangan potensial.

- Fungsinya sebagai penyearah arus AC bila dipasang seri.

Dioda Zener

- Arus listrik mengalir ke arah berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas (breakdown voltage).

- Dioda tidak rusak jika melampaui batas tegangan operasional.

- Fungsinya sebagai regulasi atau penyetabil tegangan.

7. Kenapa dioda Zener dipasang pada bias mundur ?

Jawab :

Dioda Zener dipasang pada bias mundur karena untuk memperoleh tegangan konstan sebesar tegangan pada dioda Zener. Dioda Zener yang dipasang pada bias mundur ini akan di seri dengan resistor. Saat tegangan breakdown terlewati, dioda akan menghantar sehingga tegangan antara dioda dan resistor selalu tetap. 

PERCOBAAN DERET BALMER

Teori Dasar

Percobaan yang dilakukan oleh Johann Balmer (1885) melalui pengamatan spektrum pancaran atom gas hidrogen (H) menunjukkan bahwa energi atom adalah diskrit. Spektrum yang dipancarkan oleh atom gas hidrogen terurai menjadi beberapa spektrum garis berwarna cahaya tampak, seperti merah, hijau-biru, dan ungu. Intensitas dan kedudukan garis spektrum yang teramati menunjukkan karakteristik atom tersebut. Kedudukan spektrum garis tersebut menyatakan suatu orde tertentu dan berkaitan dengan panjang gelombangnya yang dinyatakan dengan hubungan.

Dari Teori Atom Bohr, diketahui bahwa peristiwa pancaran atom gas hidrogen merupakan hasil peristiwa eksitasi dan deeksitasi (transisi atau perpindahan) elektron dari satu kulit atom ke kulit atom lainnya seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Spektrum garis yang teramati muncul dari peristiwa difraksi dan interferensi setelah pancaran energi atom tersebut melewati suatu celah sempit (kisi). 

Susunan peralatan pada percobaan Deret Balmer.

Langkah Percobaan

Hasil Pengamatan

Analisa Data

Prinsip kerja dalam percobaan ini yaitu cahaya yang dihasilkan oleh lampu hidrogen mengalami pembelokkan gelombang cahaya yang melewati kisi. Semakin kecil kisi, maka penyebaran gelombangnya akan semakin besar. Hasil difraksi tersebut kemudian mengalami interferensi gelombang atau perpaduan gelombang sehingga spektrum warna merah, hijau-biru, biru, dan ungu dapat teramati pada teleskop.

Garis spektrum yang teramati adalah merah (n=3), hijau-biru (n=4), biru (n=5), dan ungu (n=6) saja. Pada orde n=1 dan n=2 juga terlihat spektrum garis, namun ini tidak berlaku dalam Deret Balmer. Hal ini karena untuk n=1 dan n=2 tidak terdapat garis dengan intensitas tinggi sehingga spektrum yang dihasilkan adalah kontinyu lemah. Oleh karena itu, hasil untuk n=1 menjadi minus dan n=2 menjadi tak hingga. Untuk n > 7, spektrum garis masih terbentuk suatu deretan warna cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda-beda.

Pada saat kalibrasi awal di titik 0°, yang muncul pertama kali adalah warna merah (n=3). Warna merah muncul pertama kali karena spektrum warna yang memiliki panjang gelombang terbesar justru memiliki nilai energi E yang paling kecil dibandingkan spektrum warna lainnya. Inti atom yang bermuatan positif, memiliki daya tarik terhadap elektron yang bermuatan negatif. Akibatnya, elektron-elektron di setiap lintasan selalu mengelilingi inti. Elektron yang tingkat energinya terendah (warna merah), paling mudah ditarik oleh inti. Oleh karena itu, warna merah yang tampak terlebih dahulu.

CONTOH SOAL FISIKA DASAR : MIKROSKOP, SPEKTROMETER, POLARIMETER, OSILOSKOP, DAN WATAK LAMPU PIJAR

MIKROSKOP

1. Mengapa tidak terjadi perbesaran lateral untuk lensa okuler pada waktu mata melihat tanpa berakomodasi ?

Jawab :

Hal ini karena perbesaran lateral hanya terjadi atau terdapat pada lensa obyektif, bukan lensa okuler. Perbesaran lateral dari lensa obyektif ini menentukan ukuran linier dari bayangan nyata. Sedangkan pada lensa okuler terjadi perbesaran sudut dari lensa mata yang menghubungkan ukuran sudut dari bayangan maya yang dilihat melalui lensa mata dengan ukuran sudut yang dibentuk atau dipunyai oleh bayangan nyata dari lensa obyektif. Maka, perbesaran yang terjadi pada lensa okuler yaitu perbesaran lateral yang dapat dinyatakan dengan h'/h = m1. Dan perbesaran yang terjadi pada lensa okuler yaitu perbesaran sudut atau dinyatakan dengan d/f2 = 25/f2 = m2.

2. Mana yang lebih menguntungkan, melihat dengan mikroskop tanpa berakomodasi atau berakomodasi sekuat-kuatnya ? Mengapa ?

Jawab :

Yang lebih menguntungkan yaitu melihat dengan mikroskop tanpa berakomodasi. Hal ini karena jika kita melihat dengan berakomodasi sekuat-kuatnya akan menyebabkan mata cepat lelah. Penyebab lelah ini karena berkas sinar yang menuju mata bukan berkas sinar sejajar. Sebaliknya, ketika kita melihat mikroskop dengan mata tanpa berakomodasi, berkas yang terbentuk adalah sejajar (sok = fok) maka mata tidak akan cepat lelah ketika kita menggunakan mikroskop dalam waktu relatif lama.

SPEKTROMETER

3. Sebutkan cara menentukan indeks bias prisma.

Jawab :

Caranya yaitu dengan mencari indeks bias menggunakan metode sudut datang = sudut pembias prisma dengan cara.

a. Mencari skala sudut pada saat teropong dan sumber cahaya berada pada suatu garis lurus (titik nol).

b. Meletakkan prisma sedemikian rupa sehingga sudut antara titik nol dengan sinar pantul yang diperoleh dari kedua sisi prisma akan membentuk sudut yang sama besar. Posisi itu menunjukkan bahwa sisi lain tegak lurus terhadap sinar datang.

c. Mencari sinar bias yang keluar dari prisma menggunakan teropong, lalu mencatat sudut skalanya.

d. Selisih sudut deviasi pada langkah (c) dengan skala sudut titik nol merupakan sudut deviasi.

POLARIMETER

4. Jika tabung berisi aquades apakah bidang polarisasi akan berputar ? Jelaskan.

Jawab :

Bidang polarisasi tidak akan berputar. Hal ini karena aquades bukan bahan optis aktif yang dapat memutar bidang polarisasi. Ketika cahaya dilewatkan pada tabung berisi aquades, posisi polarizer dan analizer saling tegak lurus (bidang polarisasi juga tegak lurus), maka sinar tidak ada yang ditransmisikan melalui medium diantara prisma polarisasi (daya putar aquades nol dari polarimeter), maka bidang polarisasi tidak berputar.

5. Mengapa umumnya digunakan cahaya lampu natrium dalam percobaan polarimeter ?

Jawab :

Lampu natrium (panjang gelombang 589,3 nm) umumnya digunakan pada percobaan karena lampu natrium merupakan sinar monokromatis yang menghasilkan berkas sinar sejajar dan mampu membentuk kira-kira 90% pancaran cahaya. Lampu natrium juga merupakan sumber cahaya elektrik yang paling efisien mencapai hingga 200 lm/W (lumen/Watt) yang menghasilkan keluaran cahaya dengan panjang gelombang yang mendekati sensitivitas puncak manusia. Intensitas cahaya lampu natrium juga tidak berkurang seiring lampu natrium lama tidak digunakan.

OSILOSKOP

6. Jelaskan pengertian amplitudo dan periode gelombang.

Jawab :

Amplitudo gelombang yaitu jarak (simpangan terjauh dan terbesar) dari gelombang dihitung dari titik atau kedudukan seimbangnya, dengan satuan meter (m) atau centimeter (cm).

Periode gelombang yaitu waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran sempurna atau penuh (dua puncak atau dua dasar berurutan), dengan satuan sekon (s).

7. Besaran listrik apa yang dapat diukur dengan osiloskop secara langsung dan tidak langsung ?

Jawab :

Besaran listrik yang dapat diukur langsung, yaitu.

- Simpangan maksimum (Amplitudo)

- Tegangan dari puncak ke puncap (vp-p)

- Tegangan maksimum (vmax)

- Periode (T)

Besaran listrik yang tidak dapat diukur langsung, yaitu.

- Tegangan efektif (vef)

- Frekuensi (f)

8. Apa nama tabung panjang yang ada dalam osiloskop dan sebutkan komponen penting yang ada di dalamnya.

Jawab :

Nama tabung yang ada pada osiloskop yaitu Tabung Sinar Katoda (CRT). Komponen penting didalamnya yaitu senapan elektron, katoda, anoda, heater (elemen pemanas), layar pendar, pengatur berkas, dan lensa.

9. Apa yang dimaksud dengan pola Lissayous ?

Jawab :

Pola Lissayous merupaka pola yang ditimbulkan oleh dua buah gelombang sinusoidal dengan syarat kedua gelombang tersebut mempunyai frekuensi yang sama atau berbeda saling tegak lurus dan berada pada amplitudo konstan.

WATAK LAMPU PIJAR

10. Apa yang dimaksud dengan penghantar yang linier ?

Jawab :

Penghantar yang linier adalah penghantar yang mengikuti Hukum Ohm.

Maksud penghantar linier yang mematuhi Hukum Ohm, yaitu.

a. Penghantar merupakan konduktor yang baik, bukan semikonduktor.

b. Penghantar tidak mengalami perubahan suhu yang signifikan ketika dialiri arus, karena bila suhu berubah maka hambatan akan berubah pula.

c. Penghantar memiliki induktansi dan kapasitansi rendah atau induktansi sama dengan kapasitansi sehingga impedansi (hambatan) merupakan murni R (resistansi).

d. Nilai resitansinya tidak bergantung terhadap besar dan polaritas beda potensial yang dikenakan atau diberikan kepada konduktir tersebut.

CONTOH SOAL FISIKA DASAR : VISKOSITAS, TEGANGAN PERMUKAAN, DAN KELEMBABAN UDARA

VISKOSITAS

1. Berilah definisi koefisien kekentalan (viskositas) zat cair secara umum.

Jawab :

Secara umum, koefisien kekentalan zat cair didefinisikan sebagai suatu ukuran dan tetapan yang dimiliki oleh suatu fluida dan menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida (kentalnya fluida).

2. Apakah pengaruh suhu terhadap koefisien kekentalan zat cair ?

Jawab :

Pada suhu rendah, kekentalan zat cair bertambah. Sebaliknya ketika suhu tinggi, maka kekentalan zat cair berkurang. Hal ini terjadi karena saat suhu bertambah, tumbukan partikel dalam zat cair juga bertambah sehingga daya lenting partikelnya semakin besar dan menyebabkan jarak antar partikel berkurang dan kekentalan zat cairnya juga berkurang.

3. Sebutkan aplikasi viskositas dalam kehidupan sehari-hari.

Jawab :

a. Pelumas mesin (oli)

Tiap mesin membutuhkan kekentalan oli yang berbeda-beda. Viskositas dari oli sangat diperhitungkan untuk meminimalisir gaya gesek yang ditimbulkan oleh mesin yang bergerak dan terkontak satu terhadap yang lain sehingga mencegah dari keausan suatu mesin.

b. Pemanis buatan

Viskositas pada asomalt harus rendah karena berpengaruh pada rasa. Selain itu, viskositas asomalt dapat memperbaiki tekstur dan rasa bahan makanan.

c. Mutu Bahan Pangan

Digunakan sebagai standar mutu bahan pangan sehingga viskositas tiap perusahaan berbeda walaupun produk yang dibuat sama, misalnya viskositas pada kecap "ABC" berbeda dengan viskositas kecap "Bango".

TEGANGAN PERMUKAAN

4. Jelaskan mengapa silet atau jarum dapat mengapung di atas permukaan air ?

Jawab :

Penyebab silet atau jarum dapat mengapung di atas permukaan air yaitu karena adanya tegangan permukaan akibat interaksi molekul-molekul zat cair di permukaan zat cair. Di bagian dalam sebuah molekul dikelilingi oleh molekul lain di sekitarnya, tetapi di permukaan cairan tidak ada molekul lain di bagian atas molekul cairan itu. Hal ini dikarenakan adanya gaya pemulih yang menopang silet atau jarum.

5. Jika anda mempunyai suatu pipa pegas yang lubangnya sangat kecil dan ujungnya anda masukkan ke dalam air, maka air akan naik ke dalam pipa. Jelaskan bagaimana hal ini bisa terjadi ?

Jawab :

Hal ini disebabkan akibat adanya gaya tekan dari lubang pipa ke dalam air yang menimbulkan reaksi balik dimana adanya gaya pemulih atau gaya ke atas dari air sehingga air dapat masuk ke dalam pipa tersebut.

6. Apakah tegangan permukaan bergantung pada suhu zat cair yang digunakan ?

Jawab :

Ya, tegangan permukaan bergantung pada suhu zat cair karena pada umumnya ketika terjadi kenaikan suhu, maka nilai tegangan permukaan menurun. Hal ini disebabkan karena ketika suhu meningkat, molekul cairan bergerak semakin cepat sehingga pengaruh interaksi antar molekul cairan berkurang. Akibatnya, nilai tegangan permukaan juga mengalami penurunan.

7. Sebutkan aplikasi tegangan permukaan dalam kehidupan sehari-hari.

Jawab :

a. Penggunaan antiseptik

Antiseptik memakai prinsip tegangan permukaan yaitu mampu membasahi atau membersihkan kotoran, dengan demikian lebih mudah dalam mengobati luka.

b. Bidang farmasi

Untuk menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi dan meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi.

c. Pengunaan sabun detergen

Untuk mencuci pakaian kotor.

KELEMBABAN UDARA

8. Apa yang dimaksud dengan uap air jenuh dan apa hubungannya dengan kelembaban udara ?

Jawab :

Uap air jenuh yaitu kondisi dimana kapasitas udara untuk menampung uap air berada pada keadaan maksimum pada suhu dan tekanan tertentu.

Hubungan antara uap air jenuh dan kelembaban udara yaitu kelembaban udara ditentukan oleh banyaknya uap air dalam udara. Jika uap air berada pada tekanan maksimum atau jenuh berarti kapasitas udara pun mencapai maksimum sehingga kelembaban udara menjadi tinggi atau berada pada titik maksimum.

9. Apa hubungan antara tekanan uap air maksimum dengan titik embun ?

Jawab :

Tekanan uap air maksimum atau jenuh (es) bergantung pada suhu. Jika suhu tinggi, tekanan uap air maksimum atau jenuh (es) akan semakin meningkat. Sebaliknya jika suhu rendah, tekanan uap air maksimum atau jenuh (es) akan semakin menurun. Maka pada tekanan uap aktual (ea) yang tetap, kelembaban relatif akan menurun bila suhu meningkat.

Jika dilihat pada persamaan.

Dengan RH adalah kelembaban relatif (%), ea adalah kelembaban atau kadar uap air aktual (mb), dan es adalah kadar uap air maksimum atau jenuh (mb).

Namun, bila ea = es, maka RH akan mencapai 100%. Ketika RH mencapai 100% maka suhu kritis dalam udara jenuh atau biasanya disebut dengan titik embun (prosesnya disebut dengan pengembunan).

10. Sebutkan definisi kelembaban mutlak dan kelembaban relatif.

Jawab :

Kelembaban mutlak adalah massa uap air per satuan volume yang mengandung uap air tersebut.

Kelembaban relatif adalah perbandingan antara kadar uap air yang ada (spesifik atau aktual) dengan kadar uap air maksimum yang dapat tercapai pada temperatur tertentu.

11. Sebutkan aplikasi kelembaban udara dalam kehidupan sehari-hari.

Jawab :

a. Melindungi permukaan bumi terhadap besarnya pengaruh radiasi inframerah.

b. Dalam proses fisik atmosfer, kelembaban udara dapat menyimpan panas dari matahari yaitu bentuk sensible heat menjadi latent heat sehingga apabila kelembaban tinggi maka suhu udara akan turun karena sensible heat tersimpan menjadi latent heat.

c. Dalam bidang pertanian, kelembaban udara dapat meningkatkan produktivitas dan perkembangan tumbuhan budidaya. Misalnya, bakau yang ditanam pada daerah yang kelembabannya tinggi, maka bakau tersebut akan berkembang dan berproduktivitas dengan maksimal.