Kumpulan soal soal fisika universitas

Kumpulan soal-soal fisika dasar

Sumber dari “ Fisika Dasar I

Mekanika dan thermodinamika “

Jurusan Fisika

Universitas Teknologi Bandung

2004

1.     Sebuah benda bergerak dari titik (0,1,0) dengan kecepatan  v(t)=4 ti + 3 t²j m/s.

a.     tentukan posisi benda setelah 2 detik

b.     tentukan kecepatan rata-rata benda dalam selang 0,2 sekon .

2.     sebuah benda bergerak dari A ke B dengan laju tetap 6m/s,lalu kembali dari B ke A dengan laju reaksi 12m/s melalui jalan yang sama . tentukanlah laju rata-rata benda?

3.     Percepatan sebuah partikel adalah ms^-2 pada t=0 detik diketahui bahwa kecepatan partikel adalah ms^-1 dan posisinya berada dipusat kordinat

Tentukanlah

a.     Kecepatan dan posisinya sebagai fungsimwaktu

b.     Bentuk dan persamaan lintasan partikel

c.      Bila sudut y menyatakan ketinggian , berapakah tinggi maksimum yang dicapai benda ?

d.     Pada jarak berapa dihitung dari pusat ketinggian partikel kembali nol?

4.     Mobil A bergerak dari mbarat ke timur dengan laju 40km/jam (terhadap panah). Mobil B bergerak dari timur ke barat dengan laju 60 km/jam (terhadap panah ). Kecepatan relatif B terhadap A adalah ?

5.     Sebuah benda bergerak sepanjang sumbu x dengan percepatan  a=6 sin 2t m/s² bila pada t=0 s benda berada pada titik asal  dengan kecepatan 3m/s kekanan  (ke arah x₊) . tentukanlah kecepatan dan posisi benda sebagai fungsi dari waktu :

a.     Berapakah besaran perpindahan maksimum yang dapat dicapai benda ?

b.     Berapa pula laju maksimumnya ?

c.      Tunjukkanlah bahwa dalam hal ini  berlaku v²-v₀²=-ax.

6.     Sebuah balon udara sedang bergerak keatas dengan laju tetap 2 ms^-1. Karena ada gangguan teknis,maka pada ketinggian 72m harus dilepaskan beban keluar balon.

Tentukanlah :

a.     Lamanya waktu untuk beban sampai di tanah ,hitunglah sejak beban dilepaskan

b.     Kecepatan beban tepat pada saat menyentuh tanah

c.      Ketinggian maksimum yang dicapai oleh beban

7.     Sebuah meriam diarahkan pada sebuah sasaran dilereng bukit. Jarak horizontal sasaran dari meriam adalah 800 m dan ketinggiannya 100 m . laju peluru meninggalkan moncong meriam adalah 100ms^-2

a.     Dengan sudut elevasi berapakah meriam harus diarahkan agar peluru dapat mengenai sasaran  ?

b.     Berapakah selang waktu yang dibutuhkan peluru untuk sampai ke tempat sasaran ?

c.      Kapan dan dimana peluru mencapai titik tertinggi pada lintasannya ?

8.     Sebuah kereta api mainan bergerak melingkar beraturan diatas rel yang berjari-jari 50 cm dengan perioda 1 menit

a.     Tentukan kecepatan sudut dan laju kereta api tersebut

b.     Hitung sudut dan panjang lintasan yang ditempuh dalam 10 detik

c.      Tentukanlah besar percepatan sentipental yang ditimbulkan oleh rel pada kereta api tersebut

9.     Titik massa yang mula-mula melaju dengan kecepatan 10m/s mengalami perlambatan sehingga dapat berhenti dalam jarak 20meter.

a.     Hitunglah perlambatan yang dialami oleh titik massa tersebut

b.     Berapa waktu yang diperlukan sampai ia berhenti

10.                         Mobel yang mesinya dikendalikan oleh komputer mengalami percepatan yang berbanding lurus dengan waktu. Dalam 20 detik selalu dihidupkan ,mobil telah mencapai laju 20 km/jam . berapakah panjang yang ditempuh mobil dalam 1 menit ?

11.                         Sebuah  bola ditendang ke atas membentuk sudut 3 dengan tanah.  Bola melambung dan jatuh kembali ketanah pada jarak 20 m dari tempatnya semula.

a.     Tentukan laju awal bola

b.     Tentukanlah lamanya bola melambung di udara

c.      Tentukan ketinggian maksimum yang dicapai bola

12.                          Sebuah pesawat pem-bom terbang horison dengan laju 275 m/s pada ketinggian 3000m dari tanah .ketika peesawat berada tepat diatas titik A dipermukaan tanah, sebuah bom dilepaskan.

a.     Pada jarak berapa dari A bom akan mengenai tana ?

b.     Dimanakah letak pesawat ketika bom tiba di tanah ?

c.      Supaya bom jatuh di titik C yang berjarak 100m dari A dengan sudut berapakah bom harus dilepaskan ?

13.                         Seseorang dapat melemparkan bola vertikal ke atas sampai ketinggian 40m. Bila ia melemparkan bola tersebut agar miring, berapakah jangkauan yang dapat dicapainya ?

14.                         Bulan men gelilingi bumu dengan periode 27,3 hari. Bila jejari orbit 3,84 x 10⁸m (anggap orbitnya berbentuk lingkarang ) hitunglah

a.     Laju orbital bulan

b.     Laju sudut dan percepatan sentripentalnya

15.                        Sebuah satelit mengitari bumi  setiap 90 menit pada ketinggian 630 km . berapa percepatan sentripetal satelit tersebut bila diketahui jari jari bumi adalah 6370 km ?

16.                        Piringan pedal sebuah sepeda meiliki jari jari 15 cm , poros roda giginya berjari-jari 5 cm dan ban sepedannya berjari-jari 30 cm . bila sepeda bergerak dengan laju 5m/s . tentukanlah

a.     Laju sudut ban sepeda

b.     Laju sudut roda gigi

c.      Laju sudut piringan pedal

17.                        Sesorang yang beratnya 700 N berada didalam sebauh elevator yang sedang dipercepat ke atas dengan percepatan 2ms². Berapakah berat yang yang tercatat pada timbangan bila ia ditimbang dalam elevator tersebut ?

18.                         Dua buah benda dihubungkan dengan tali dan katrol . katrol I dapat bergerak bebas naik-turun , dan katrol 2 tetap. Lantai dianggap licin , tali dan katrol dianggapn tidak bermassa, dan tali tidak dapat bmulur. Bila m1=0,5 kg dan m2=1,5 kg hitunglah percepatan masing masing benda dan tegangan masing-masing tali ?

19.                        Sebuah benda bermassa m terletak diata bidang miring kasar (  dengan sudut miring  yang dapat diubah-ubah . mulai dari = 0 , kemiringan bidang ditambah sedikit demi sedikit .

a.     Pada sudut miring berapakah benda mulai akan bergerak?

b.     Berapakah percepatan benda ketika sudut miring = 30.

20.                        Dua buah benda dengan massa m1=2kg dan m2=4kg terletak terdampingan diatas lantai kasar (

a.     Berapakah besar gaya minimum F yang harus diberikan  supaya kedua benda hampir bergerak ?

b.     Hitung percepatan benda bila gaya ini tetap dipertahankan setelah benda bergerak

c.      Berapakah besar gaya kontak antara kedua benda ?

21.                         Dua buah balok bermassa 2 kg dan 3 kg dihubungkan dengan seutas tali melalui sebuah katrol licin . massa tali dan massa katrol dapat diabaikan. Katrol ditarik keatas dengan gaya sebesar 60 N . Tentukanlah  tegangan tali dan percepatan masing-masing balok.

22.                        Dua buah balok bermassa 2kg dan 7 kg dihubungkan dengan sebuah tali ringan  melalui katrol yang tidak  bermassa. Kedua massa tersebut terletak diatas bidang miring licin yang membentuk sudut 35 dengan horizontal

a.     Tentukan percepatan masing-masing balok

b.     Tentukan tegangan tali

23.                        Dua buah balok ditumpuk dan bergerak pada suatu bidang datar dibawah pengaruh pemberat C. Koefisien gesekan kinetik antara B dengan lantai adalah 0,4 dan koefisien gesekan statik antara A dan B adalah 0,6 A dan B masing-masing bermassa 2 kg

a.     Tentukan harga maksimum massa C agara gabungan A dan B masih bergerak bersama

b.     Berapakah percepatan gerak sistem dalam keadaan ini ?

24.                        Sebuah massa M digantung melalui susunan katrol . massa tidak bergerak turun karena ditahan oleh gaya luar F . tentukanlah tegangan masing –masing tali . T₁,T₂,T₃,T₄,T₅ dan besar gaya luar F.

25.                        Hitunglah usaha yang kita butuhkan untyk meregangkan pegas dari keadaan kendur sampai bertambah panjang sejauh sejauh X₀ tanpa percepatan.

26.                        Sebuah benda dilepaskan dari ketinggian h=5 meter. Berapakah lajunya ketika mengenai tanah ?

27.                         Tentukanlah Ep benda bermassa m yang terletak pada ketinggian h dari tanah . ambil titik acuh diatas tanah h=0 ?

28.                          Tentukanlah Ep sistem benda dan pegas untuk pegas pegas dalam keadaan teregang sejauh x . ambil titik acuan di x=0 yaitu waktu pegas dalam keadaan kendur .?

29.                        Sebuah benda diputar dengan tali sehingga membentuk lintasan lingkaran vertikal berjari-jari R .

a.     Berapakah kecepatan minumum di titik terendah A agar benda dapat  menempuh ¼ lingkaran (mencapai titik B )

b.     Berapakah kecepatan minimum dititik terendah A  agar benda dapat menempuh ½ lingkaran (mencapai titk C )

c.      Berapakah kecepatan minimum dititik terendah A agar benda dapat menempuh satu lingkaran penuh

30.                         Sebuah benda yang bermassa 5 kg mula-mula berhgerak dengan ke cepatan  ,lalu mengalami gaya dengan komponen X berubah terhadap waktu dan komponen y yang berubah linier terhadap waktu menurut  ?

31.                        Sebuah partikel bermassa 2 kg mula-mula kecepatannya  lalu mendapat gaya (resultan ) konstan  selam 10 sekon

Tentukanlah kecepatan akhirnya (t=10 sekon )

32.                        Aebuah bola bermassa 0,4 kg sedang bergerak dengan kecepatan  . bola dipukul dan kecepatnnya berubah menjadi   tentukanlah

a.     Momentum bola sebelum dan sesudah dipukul

b.     Impuls yang dilakukan oleh pemukul pada bola

c.      Impuls yang dilakukan oleh bola pada pemukul

d.     Bila peristiwa tumbukan antara bola dan pemukul  berlangsung dalam 0,001 s , berapakah gaya rata-rata yang diberikan oleh pemukul pada bola ?

33.                        Tiga buah partikel masing-masing massanya m1=2kg  m2=3kg dan m3=5kg dan kecepatan awalnya , dan   . partikel-partikel tersebut mendapatkan gaya luar yang konstan selama 10 s ,masing-masing   tentukanlah

a.     Total momentum linier sistem (ketiga partikel tersebut ) mula -mula

b.     Resultan gaya luar pada sistem

c.      Impuls resultan gaya luar pada sistem

d.     Momentum akhir (t=10s) sistem dan laju perubahan momentum sistem dalam selang waktu tersebut

34.                        Benda m1  bermassa 3 kg dan m2=2kg berjarak 10 m satu dengan gaya yang lain .  B erapakah jarak pusat massa sistem dari m1 ?

35.                        Tentukanlah letak pusat massa empat buah partikel yang bermassa m1=1,0 kg ,m2=2,0 kg,m3=3,0 kg  dan m4=4,0 kg . keempat partikel tersebut terletak pada titik sudut bujur sangkar yang mempunyai sisi 1  meter dan m1 terletak berseberangan dengan m3 ?

36.                        Sebuah batang yang panjangnya 10m terletak pada sumbu x dengan pangkal batang pada x=0 dan ujung batang  pada x=10m . batang tidang homogen ,rapat massanya merupakan fungsi posisi menurut  (x)=6xkg/m tentukanlah koordinat pusat massa batang ?

37.                        Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal  pada ketinggian tertentu peluru meledakmenjadi dua bagian . bagian yang satu bermassa 1/3 dari massa semula jatuh pada jarak 200m dari titik asalnya . dimanakah jatuhnya bagian yang lain ?

38.                        Dua buah balok,masing-masing bermassa m1=1,0 kg dan m2=2,0 kg terletak diatas lantai licin. Kedua balok dihubungkan oleh sebuah pegas ringan diantaranya. Bial pegas ditekan sedikit dan kemudian dilepaskan,tentukan lah

a.     Hubungan kecepatan kedua balok setelah dilepaskan

b.     Perbandingan energi kinetik keduannya

39.                        Sebuah bola bilyar dengan kecepatan  . bola menumbuk bola lain yang identik dalam keadaan diam. Setelah tumbukan bola pertama membentuk sudut 30dengan arah semula. Bila tumbukan bersifat lenting sempurna,tentukan kecepatan masing-masing bola setelah tumbukan ?

40.                         Sebuah roket bergerak dalam ruang bebas tanpa medan gravitasi dengan kecepatan awal . roket menyemburkan gas dengan laju relatif terhadap roket  dalam arah berlawanan dengan gerak roket.

a.     Berapakah kecepatan akhir roket ketika massanya tinggal setengah kali massa semula ?

b.     Berapakah besar gaya dorong selama perjalanan ini laju penyemburan gas adalah 10kg/s.

41.                         Dua bola bermassa masing-masing 10kg digantung dengan sebuah batang tegar yang  massanya dapat diabaikan . panjang tali adalah 4 meter. Bola yang bawah ditembak dengan peluru yang meluncur dalam arah mendatar dengan laju 400m/s dan massanya 100gram.

a.     Bila peluru menancap pada bola dan kemudian  bergerak bersama , berapakah ketinggian maksimum dari peluru dan bola tersebut ?

b.     Bila peluru menembus bola dan ternyata ketinggian maksimum dari bola adalah 50 %dari hasil a ,berapakah laju peluru sesaat setelah menembus bola ?

42.                         Empat partikel di hubungkan dengan batang-batang yang diabaikan massanya (garis putus-putus) hingga membentuk benda tegar yang berotasi terhadap sumbu yang melalui O .posisi awal dan kecepatan sudut awalnya ₀=5 rad/s . anggap benda mengalami percepatan sudut tetap

a.     Tentukanlah percepatan sudutnya itu bila benda ternyata berhenti berputar dalam waktu 10 detik ?

43.                        Pada  meja yang licin dan datar benda A (m_A=4 kg) bergerak kekanan dengan laju 5m/s menumbuk benda B (m_B=6kg) yang sedang bergerak kekiri dengan laju 2m/s .

Jika setelah tumbukan benda B ternyata bergerakkekanan dengan laju 1m/s .

a.     tentukan kecepatan A setelah tumbukan ?

b.     tentukan implus gaya pada benda B karena tumbukan tersebut       ,jelaskan pula arahnya ?

c.      tentukan besar perubahan Energi Kinetik pada peristiwa tumb ukan tersebut ?

44.                         Sebuah partikel yang awalnya (t=0) ada diposisi X=10,bergerak sepanjang garis lurus (sb.x) dengan kecepatan berubah-ubah.Tentukan :

a.     selang waktu ketika partikel : bergerak dalam arah sb.x positif,bergerak dalam arah sb.x negatif,diam

b.     selang waktu ketika partikel bergerak dengan percepatan searah kecepatan

c.      jarak yang ditempuh saat t=8 sekon

d.     kecepatan dan percepatan rata rata dalam selang waktu t=0s s/d t=6s dan t=2 s s/d t=8 s

45.                         Sebuah meriam akan digunakan untuk menyerang musush di bukit yang ketinggiannya 50 m dan berjarak 400 m dari meriam (g=10 m/s2)

a.     jika laju peluru yang keluar dari moncong meriam 400m/s . tentukan dua sudut tembakan agar mengenai sasaran. ?

b.     berapa laju minimum peluru keluar dari moncong meriam agar mengenai sasaran. Tentukan juga sudut tembaknya untuk kondisi ini. ?

46.                        Benda I yang bermassa m1=10 kg terletak pada bidang miring (

Dengan koefisien gesekan statik 0,5 dan koefisien gesekan kinetik 0,3. Melalui tali dan katrol yang massanya diabaikan benda I du=ihubungkan dengan benda II (m2=4 kg) .sistem tersebut dari dia kemudian  dilepaskan. Dengan g=10 m/s2.

a.     Buatlah diagram gaya gaya pada m1 dan m2

b.     Hitunglah besarnya tegangan tali dan gaya gesek serta kearah mana m1 bergerak.

c.      Jika tiba tiba tali putus kearah mana m1 bergerak dan berapa percepatan m1 dan m2.

47.                        Tentukan momen inersia tabung pejal berjejari R bermassa M dan  panjang L terhadap sumbu tabung ?

48.                        Sebuah katrol pejal serba sama berjejari R bermassa M dililiti tali yang diujungnya tergantung beban bermassa m. Tentukanlah percepatan sudut katrol dan percepatan beban m ?

49.                         Bila suatu momen gaya resultan sebesar 50 Nm dilakukan pada sebuah roda selama 5 sekon maka kecepatan sudut roda berubah dari 0 menjadi 10 rad/s . setelah gaya luar dihentikan maka karena gesekan roda akan berhenti setelah selang waktu 50 sekon .

a.     Tentukan momen inersia roda

b.     Tentukan momen gaya gesekan

c.      Tentukan jumlah putaran roda total

50.                        Sebuah kawat terbuat dari tembaga berbentuk silinder dengan diameter 1 mm dan panjang 2 meter . bila kawat ini digunakan untuk menggantun beban sebesar 1 kg, berapa besarkah mulurnya kawat tersebut ?