SERI : 9 ARCHIMEDES

Contoh : (Archimedes)

Sebuah gabus yang bermassa M mengapung di atas suatu fluida yang terdiri atas larutan air dan minyak. Ternyata 40% dari volume benda tersebut di dalam air dan 30% dari volume benda berada di dalam minyak. Jika diketahui massa jenis minyak 0,8 g/cm² dan massa jenis air 1,0 g/cm³. Tentukan massa jenis gabus tersebut.

 

Pembahasan : 

SERI : 8 ARCHIMEDES

Contoh : (Hukum Archimedes)

Sebuah benda mengapung di atas permukaan air yang berlapiskan minyak dengan setengah dari volume benda berada di dalam air. Sepertiganya berada di dalam air dan sisanya berada di di atas permukaan minyak. Jika massa jenis minyak 0,8 g/cm³ dan massa jenis air 1,0 g/cm³. Maka massa jenis benda tersebut adalah …

 

Pembahasan : 

SERI : 7 ARCHIMEDES

Contoh : (Hukum Achimedes)

Sepotong timah dan baja digantung pada sebuah katrol dan dimasukkan ke dalam suatu fluida (air dan minyak). Diketahui massa jenis baja adalah 7,85 gr/cm³ dan timah adalah 11 gr/cm³. Jika timah dicelupkan ke dalam air dan baja dicelupkan ke dalam minyak (massa jenis = 0,8 gr/cm³. Tentukanlah besar perbandingan massa timah dengan baja agar tercipta keadaan setimbang.

 

Pembahasan :

 

Sistem dalam keadaan setimbang, berarti berat kedua benda di dalam fluida sama (w_T’ =w_B’). 

Tinjau timah di dalam air,

Tinjau baja di dalam minyak,

 

Kedua persamaan kita substitusikan,

 

SOAL ASESMEN SUHU, KALOR, DAN PERPINDAHAN KALOR

Selamat datang, 

Pada kesempatan kali ini, saya hanya membagikan 3 soal disertai kunci jawaban. 

Sebagai bahan untuk contoh soal saat mengajar di kelas, bahan ajar ini dipilih 

karena memiliki tingkat kesulitan yang sesuai dengan peserta didik. Jika terdapat 

kekurangan didalam penulisan soal, saya mohon maaf. Semoga bahan ajar ini 

memberikan manfaat yang besar dalam pengajaran Fisika di kelas XI MIPA. 

Soal : 1

Batang besi yang homogen yang salah satu ujungnya dipanasi. Besi itu memiliki 

luas penampang 17 cm² dengan konduktivitas termal 4 x 10 ⁵ W/m.K. Panjang 

batang 1 m dan perbedaan suhu kedua ujung adalah 30 ⁰C. Kalor yang merambat

dalam batang besi selama 2 sekon sebesar ....  x 10 ⁴ J.

A.   2,81        

B.   4,08

C.   3,08

D.  6,00

E.   7,10

Soal : 2

Dua batang logam P dan Q memiliki ukuran sama tetapi jenisnya berbeda, 

dilekatkan seperti pada gambar di bawah ini.

Ujung kiri P bersuhu 90 ⁰C dan ujung kanan Q bersuhu 0 ⁰C. Jika koefisien 

konduksi termal P adalah 2 kali koefisien konduksi termal Q, maka suhu pada 

bidang batas P dan Q adalah ........

A.   45 ⁰C   

B.   55 ⁰C

C.   60 ⁰C      

D.  72 ⁰C

E.   80 ⁰C

Soal : 3

Batang baja dan kuningan yang luas penampang dan panjang sama, salah satu 

ujungnya dihubungkan. Suhu ujung batang baja adalah bebas 250 ⁰C, sedangkan

suhu ujung batang kuningan yang bebas 100 ⁰C. Jika koefisien konduksi kalor 

baja dan kuningan masing – masing 0,12 dan 0,24 kal/s cm, maka suhu pada titik

hubung kedua batang tersebut adalah ......... ⁰C.

A.   225 

B.   200 

C.   175 

D.  150 

E.   125

kunci :

    1.   B

    2.   C

    3.   D 

SERI : 1 TERMODINAMIKA

Soal Penghantar : 1

Gas dengan volum 0,3 liter dipanaskan pada tekanan 

tetap 2,0 atm sehingga volumenya menjadi 0,8 L. 

Tentukan usaha yang dilakukan oleh gas.

 

Pembahasan,

 

Rumus Usaha dalam proses Isobarik :

Dik :

Volume awal, V₁ = 0,3 L

Volume akhir, V₂ = 0,8 L

Tekanan tetap, P = 2,0 atm

 

Dit :

Usaha, W = … ?

Peny :

 

Catatan :

Jika sistem melakukan usaha terhadap lingkungan luarnya 

(V₂ > V₁). Dan nilai usaha (W) yang dilakukan bernilai positip. 

Sebaliknya jika lingkungan luar melakukan usaha ke dalam sistem 

(V₂ < V₁), usaha (W) akan bernilai negatip.

Pada contoh soal penghantar, 

sistem melakukan usaha terhadap lingkungannya.

 

Soal Uji Pemahaman Anda : 1

Sejenis gas berada dalam wadah yang memiliki volume 2,0 m³ 

dan tekanan 4 atm. 

Hitung usaha luar yang dilakukan gas jika :

a)   Gas memuai pada tekanan tetap sehingga 

      volumenya menjadi dua kali semuula.

b)   Gas dimampatkan pada tekanan tetap sehingga 

      volumenya menjadi sepertiga semula.

(1 atm = 1,0 x 10⁵ N.m²)

 

 

Pembahasan,

 

Dik :

Volume awal, V₁ = 2,0 m³.

Tekanan tetap, P = 4 atm

 

Dit :

a)   Usaha, W = … ? (jika V₂ = 2V₁)

b)   Usaha, W = … ? (jika V₂ = 1/3 V₁)

 

 

 

Peny :

 

Bagian a)

 

Bagian b)

Soal Penghantar : 2

Suatu gas dalam wadah silinder tertutup mengalami proses 

seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

 

a)   Dari keadaan A ke keadaan C melalui B

b)   Dari keadaan C langsung ke keadaan A

 

Pembahasan :

 

Bagian a)

Untuk menghitung usaha dari A ke C melalui B, 

terlebih dahulu kita menghitung usaha dari A ke B. 

Kemudian usaha dari B ke C dan selanjutnya kita jumlahkan 

kedua usaha tadi. Usaha dari A ke B sama dengan luas ABB₁A₁ 

karena dari A ke B terjadi penurunan volume.

Usaha dari B ke C sama dengan luas trapesium 

BCC₁B₁ dengan sisi – sisi sejajarnya BB₁ = 500 x 10³ Pa, 

dan CC₁ = 200 x 10³ Pa, dan sisi B₁C₁ = 200 x 10 ^{– 6} m³. 

Karena dari B ke C terjadi penurunan volum, 

maka usaha bertanda negatip.

Maka usaha dari A ke C melalui B sama dengan jumlah 

usaha dari A ke B dan usaha dari B ke C.

Bagian b)

 

Usaha langsung dari C ke A sama dengan luas trapesium

CAA₁C₁. Karena dari C ke A terjadi kenaikan volum, 

maka usaha bertanda positip.

Sisi sejajar AA₁ = 500 x 10³ Pa dan CC₁ = 200 x 10³ Pa

Tinggi A₁C₁ = 500 x 10 ^{– 6} m³

 

Soal Uji Pemahaman Anda : 2

Sejumlah gas pada keadaan A berubah ke keadaan B, 

seperti diperlihatkan pada gambar berikut ini.

Hitung usaha yang dilakukan lingkungan terhadap sistem.

 

Pembahasan :

Usaha dari A ke B sama dengan luas trapesium

 

SERI 1 : PEGAS

Soal : 

Ketika balok 2 kg seperti gambar di bawah ini,

Disimpangkan dan dibebaskan, balok bergetar harmonik pada permukaan horizontal tanpa gesekan dengan periode ∏/6 sekon. Sebuah balok kecil bermassa m diletakkan di atas balok tersebut dan koefisien gesekan statik antara kedua balok adalah 0,1. Amplitudo maksimum getaran harmonik sederhana sebelum massa m meluncur adalah …(anggap periode tidak dipengaruhi oleh penambahan massa kecil m).

A.  0,5 cm

B.  0,7 cm

C.  1,0 cm

D. 1,5 cm

E.  2,2 cm

 

Pembahasan :

 

Perhatikan gambar gaya yang bekerja pada sistem. 

Sistem bergerak harmonik (bergetar) akibat pegas dengan percepatan a_y. 

Sebelum benda bermassa m terlempar atau meluncur, ketika amplitudonya mencapai simpangan maksimum. 

Kunci : B