SK 2 :
Memahami gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik, benda tegar, usaha, kekekalan energi, elastisitas, impuls, impuls, momentum dan masalah Fluida.
Indikator 2.3 Menentukan besaran-besaran fisis dinamika rotasi (torsi, (torsi, momentum sudut, momen inersia, atau titik berat) dan penerapannya berdasarkan hukum II Newton dalam masalah benda tegar.
1.
Batang AB massa 2 kg diputar melalui titik A ternyata momen inersianya 8 kgm2.
Bila diputar melalui titik pusat O (AO 6 OB), momen inersianya menjadi …. A. 2 kg.m
2
2
B. 4 kg.m
2
C. 8 kg.m
D. 12 kg.m E. 16 kg.m 2.
2
2
Sebuah tongkat homogen dengan panjang 40 cm bermassa 3 kg. Pada salah satu ujung tongkat diberi beban, sedangkan ujung lainnya sebagai tumpuan. Jika F = 280 N, momen gaya pada titik O adalah …. A. 0 B. 6 Nm C. 8 Nm D. 14 Nm E. 28 Nm
3.
Dua gaya F1 dan F2 besarnya sama masing-masing 8 N bekerja pada batang homogen seperti gambar. Agar diperoleh momen gaya sebesar 9,6 Nm terhadap poros O, maka panjang n adalah …. A. 0,3 m B. 0,8 m C. 0,9 m D. 1,2 m E. 1,4 m
4.
Sebuah partikel bergerak melingkar pada suatu lintasan yang berjari-jari 0,02 cm. Massa dan momentum sudut partikel berturut-turut adalah 0,04 gram dan 1,6 x 10
-6
2
kgm /s.
Kecepatan sudut partikel tersebut adalah …. rad/s. A. 1,0 x 10. B. 1,2 x 10. C. 1,4 x 10. D. 1,4 x 10. E. 1,5 x 10.
5.
Letak titik berat bidang homogen di samping terhadap titik O adalah …. A. (2, 2) cm B. (2, 3) cm C. (2, 4) cm D. (3, 2) cm E. (3, 3) cm
Indikator 2.4: Menentukan hubungan usaha dengan perubahan energi dalam kehidupan sehari-hari atau menentukan besaran-besaran yang terkait.
1.
Sebuah mobil bermassa 800 kg dari keadaan diam dipercepat 4 ms
-2
selama 5 sekon, maka
usaha yang dilakukan adalah .... A. 40 kJ B. 60 kJ C. 80 kJ D. 120 kJ E. 160 kJ
2.
Sebuah benda bermassa 4 kg bergerak dengan kecepatan 8 m/s. Akibat gaya gesekan antara benda dan lantai mengalami perlambatan 2 m/s 2. Besar usaha untuk mengatasi gaya gesekan selama 3 sekon adalah .... A. 256 joule B. 240 joule C. 176 joule D. 128 joule E. 120 joule
3.
Sebuah batu yang massanya 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 100 m. Jika percepatan gravitasi 10 m/s 2, maka usaha yang dilakukan oleh gaya berat batu sampai ketinggian 20 m adalah .... A. 10 joule B. 20 joule C. 100 joule D. 400 joule E. 1.600 joule
4.
Odi mengendarai mobil bermassa 4000 kg di jalan lurus dengan kecepatan 25 ms -1 Karena meliat kemacetan dari jauh dia mengerem mobil sehingga kecepatan mobil berkurang secara teratur menjadi 15 ms -1. Usaha oleh gaya pengereman adalah .... A. 200 kJ B. 300 kJ C. 400 kJ D. 700 kJ E. 800 kJ
5.
Seorang pekerja menarik ember berisi air yang bermassa 5 kg yang diikat dengan tali, dari ketinggian 5 meter sampai pada ketinggian 20 meter. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s 2, usaha yang harus dilakukan adalah .... A. 1.750 J B. 1.500 J C. 1.000 J D. 750 J E. 250 J
Indikator 2.5: Menjelaskan pengaruh gaya pada sifat elastisitas bahan atau menentukan besaran-besaran terkait pada konsep elastisitas.
1.
Sebuah pegas memiliki konstanta pegas sebesar x. Pegas tersebut bertambah sepanjang p saat diberi gaya sebesar 2F. Jika pegas tersebut diberi gaya sebesar 3F, pertambahan panjang pegas menjadi ....
A.
B.
C. P
D.
E. 2p
2.
Suatu pegas akan bertambah panjang 10 cm jika diberi gaya 30 N. Pertambahan panjang pegas jika diberi gaya 21 N adalah .... A. 2 cm B. 3 cm C. 5 cm D. 6 cm E. 7 cm
3.
Karet yang panjangnya L digantungkan beban sedemikian rupa sehingga diperoleh data seperti pada tabel: Beban (W)
2N
3N
4N
Pertambahan Panjang (∆L)
0,50 cm
0,75 cm
1,0 cm
Berdasarkan tabel tersebut, dapat disimpulkan besar konstanta pegas adalah .... A. 250 N/m B. 360 N/m C. 400 N/m D. 450 N/m E. 480 N/m
4.
Data suatu praktikum untuk menentukan konstanta pegas diperoleh data sebagai berikut.. No
F (N)
∆L (cm)
1
10
2
2
15
3
3
20
4
4
25
5
5
30
6
Jika F adalah gaya dan ΔL adalah pertambahan panjang pegas. Konstanta pegas yang digunakan adalah .... A. 50 N/m B. 200 N/m C. 300 N/m D. 400 N/m E. 500 N/m
5.
Tiga pegas identik dengan konstanta pegas k, disusun seperti gambar. Ketika diberi beban 100 gr, sistem pegas bertambah panjang 0,75 cm. Jika g = 10 m/s 2, maka nilai k adalah .... A. 150 N/m B. 200 N/m C. 225 N/m D. 275 N/m E. 300 N/m
Indikator 2.6: Menentukan besaran-besaran fisis yang terkait dengan hukum kekekalan energi mekanik.
1.
Buah kelapa bermassa 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 10 meter di atas permukaan tanah. Apabila percepatan gravitasi bumi 10 ms -2, energi kinetik yang dimiliki buah kelapa pada ketinggian 5 m di atas permukaan tanah adalah .... A. 200 J B. 150 J C. 100 J D. 80 J E. 50 J
2.
Sebuah benda dengan massa 1 kg didorong dari permukaan meja hingga kecepatan pada saat lepas dari bibir meja adalah 2 m/s. Jika g = 10 m/s 2, energi mekanik benda pada saat ketinggian dari tanah 1 m adalah .... A. 2 Joule B. 10 Joule C. 12 Joule D. 22 Joule E. 24 Joule
3.
Sepotong kapur bermassa 20 gram jatuh bebas dari ketinggian 10 m di atas tanah. Jika gesekan antara kapur dengan udara diabaikan (g = 9,8 m/s 2), energi mekanik yang dimiliki oleh kapur pada ketinggian 5 m adalah .... A. 0,86 J B. 1,32 J C. 1,54 J D. 1,96 J E. 2,01 J
4.
Sebuah bola bermassa 0,1 kg dilempar mendatar dengan kecepatan 6 ms -6 dari atap gedung setinggi 5 m. Jika percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 ms -2, energi kinetik bola di ketinggian 2 m adalah .... A. 6,8 J B. 4,8 J C. 3,8 J D. 3 J E. 2 J
5.
Sebuah benda bermassa 1 kg dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s, g = 10 m/s2, maka energi kinetik benda saat mencapai setengah ketinggian maksimumnya adalah .... A. 300 J B. 400 J C. 500 J D. 600 J E. 640 J
Indikator 2.7: Menentukan besaran-besaran fisis yang terkait dengan tumbukan, impuls atau hukum kekekalan momentum.
1.
Benda 100 gram bergerak dengan laju 5 m/s. Untuk menghentikan laju benda tersebut, gaya penahan : bekerja selama 0,2 s. Besar gaya : adalah .... A. 0,5 N B. 1,0 N C. 2,5 N D. 10 N E. 25 N
2.
Sebuah bola voli bermassa 500 gram meluncur dengan kecepatan 10 m/s di atas lantai licin. Setelah mengenai tembok bola berbalik arah dengan kecepatan 6 m/s. Besar perubahan momentum bola adalah .... A. 8 Ns B. 6 Ns C. 4 Ns D. 2 Ns E. 1 Ns
3.
Sebuah bola yang massanya 100 gram dipukul dengan gaya 25 N dalam waktu 0,1 sekon. Jika mula-mula bola diam, maka kecepatan bola setelah dipukul adalah .... A. 10 m/s B. 15 m/s C. 20 m/s D. 25 m/s E. 30 m/s
4.
Dua buah benda bermassa sama bergerak pada satu garis lurus saling mendekati seperti pada gambar!
Jika v2′ adalah kecepatan benda (2) setelah tumbukan ke kanan dengan laju 5 m/s, maka besar kecepatan benda v 1′ benda (1) setelah tumbukan adalah .... A. 7 m/s B. 9 m/s C. 13 m/s D. 15 m/s E. 17 m/s
5.
Bola A bermassa 0,4 kg bergerak dengan laju 6 m/s dan menummbuk bola B bermassa 0,6 kg yang sedang bergerak mendekati bola A dengan laju 8 m/s. Kedua bola tersebut bertumbukan tidak lenting sempurna. Laju bola setelah tumbukan adalah .... A. 2,4 m/s searah gerak bola B B. 2,5 m/s searah gerak bola B C. 1,4 m/s searah gerak bola B D. 2,4 m/s searah gerak bola A E. 2,5 m/s searah gerak bola A
JAWABAN dan PEMBAHASAN Indikator 2.3
1.
Jawaban: A
2.
Jawaban : A
3.
Jawaban: D
4.
Jawaban: A
5. Benda
X
I
0,5
II
3,5
Y
A
Ay
Ax
5
10
0,5
5
1
10
3,5
1
2
4
6
ε Maka: x =
y=
Jawaban: D Indikator 2.4
1.
Jawaban : D
2.
Jawaban : E
3.
Jawaban: E
4.
Jawaban: E
5.
Jawaban : D Indikator 2.5
1. F1 = 2F
: K1 = x
:
F2 = 3F
: K2 = x
:
Karna pegas sama, maka konstantanya juga sama-sama x :
Jawaban : D
:
2. F1 = 30 N F2 = 3F
:
Dit: N2. . . .? Karna pegas sama, maka konstantanya juga sama-sama x :
Jawaban :E
3.
Jawaban : C
4. Misal:
Jawaban: E
5. Ketika Pegas identik , misal konstanta masing masing pegas adalah x, maka konstanta pengganti :
F = w = mg = 0,1 x 10 = 1 N
F =
Jawaban : B Indikator 2.6
1. Jika benda jatuh bebas mana:
= 2 . 10 (10-5) = 100 J Jawaban: C
2. Em pada ketinggian 1 m sama dengan Ek pada ketinggian 2m.
Em = Ek + Ep =
= 2 + 20 = 22 J Jawaban :D
3. Em pada ketinggian 5 m sama dengan Ek pada ketinggian 10 m. Em = Ek + Ep = = 1,98 J Jawaban : D
4. Em1 = Em2 Ek 1 + Ep1 = Ek 1 + Ep2 Ek 2 = Ek 1 + (Ep1 – Ep2 ) 2
Ek 2 = ½ mv1 + mg (h1- h2) 2
Ek 2 = ½ (0,1) (6) + 0,1 . 10 . (5-2) Ek 2 = 1,8 + 3 = 4,8 J Jawaban : B
5. Em1 = Em2 Ek 1 + Ep1 = Ek 1 + Ep2 Ek 2 = Ek 1 + (Ep1 – Ep2 ) 2
Ek 2 = ½ mv1 + mg (h1- h2) 2
Ek 2 = ½ .1 (40) + 1 . 10 . (0-20) Ek 2 = 800 -200 = 600 J Jawaban: D
Indikator 2.7
1.
Jawaban : C
2.
= -8 N.s Jawaban : A
3.
2,5 . 0,1 = 0,1 (v2- 0) 2,5
= 0,1 . v2
V2
=
Jawaban: D
4.
Jawaban : A
5.
Jawaban : A
