SERI 3 SOAL DAN PEMBAHASAN RELATIVITAS

Materi ini dikhusususkan untuk latihan atau pembelajaran untuk mempersiapkan diri mengikuti ujian seleksi berstandar Nasional, tepat seleksi masuk ke perguruan tinggi negri pavorit dan dapat juga digunakan untuk berlatih mempersiapkan diri untuk menghadapi ujian kelas di sekolah. 

 SOAL 1 : 

Dua buah pesawat terbang saling mendekati sepanjang garis lurus. Masing – masing pesawat bergerak dengan kelajuan 0,5c relatif terhadap seorang pengamat diam di bumi diantara kedua pesawat. Maka kecepatan relatif salah satu pesawat menurut pengamat pada salah satu pesawat. 

1. 0,25c 

2. 0,50c

3. 0,75c

4. 0,80c

5. 0,9c

Kunci : D 

Pembahasan : 

SOAL 2 : 

Sebuah pesawat terbang bergerak terhadap Bumi dengan laju 600 m/s. Panjang sejati pesawat 50 meter. Berapakah besar penyusutannya menurut pengamat yang diam di Bumi. 

1. Besar penyusutannya 0,1 meter 
2. Besar penyusutannya 0,3 meter 
3. Besar penyusutannya 0,4 meter 
4. Besar penyusutannya 0,5 meter 
5. Tidak ada penyusutanya

Kunci : E 

Laju pesawat v=600 :300 000 000=2 x 10^-6 m/s

Maka perubahan panjang pesawat, 

Kesimpulannya hampir tidak ada perubahan panjang jika pesawat terbang dengan kelajuan 600 m/s. 

SOAL 3 : 

Sepasang anak kembar A dan B, anak A berkelana diantariksa menggunakan pesawat dengan kelajuan tinggi. Setelah 10 tahun berkelana A kembali ke Bumi, tetapi menurut catatan B di bumi, anak A telah berkelana selama 20 tahun. Berapakah kelajuan pesawat antariksa yang ditumpangi anak A dalam perjalanannya. 

Kunci : A

Pembahasan : 

SOAL 4 : (UMPTN 1999 Rayon A)

Periode suatu pendulum di muka bumi besarnya 3,0 detik. Bila pendulum tersebut diamati oleh seseorang yang bergerak relatif terhadap bumi dengan kecepatan 0,95c (c = cepat rambat cahaya), maka periode pendulum tersebut dalam detik menjadi … 

1. 0,5 

2. 1,5 

3. 9,6

4. 15

5. 300

Kunci : C 

Pembahasan : 

Periode pendulum saat di Bumi, ∆to=3,0 detik

Kecepatan, v=0,95c

SOAL 5 : 

Perbandingan dilatasi waktu untuk sistem yang bergerak pada kecepatan (c/2)√3 (c = cepat rambat cahaya) dengan sistem yang bergerak dengan kecepatan c/2 adalah … 

1. 1 : 2 

2. 1 : √3

3. √3 : 1 

4. 2 : 3 

5. 3 : 2

Kunci : C

Pembahasan : 

SOAL 6 : ( UMPTN 2000 RAYON B)

Perbandingan dilatasi waktu untuk sistem yang bergerak pada kecepatan 0,8c (c = cepat rambat cahaya) dengan sistem yang bergerak dengan kecepatan 0,6c adalah … 

1. 3 : 4 

2. 4 : 3 

3. 9 : 2

4. 9 : 16 

5. 16 : 9 

Kunci : B

Pembahasan : 

SOAL 7 : (UMPTN 2001 RAYON A)

Menurut pengamat di sebuah planet ada dua pesawat antariksa yang mendekatinya dari arah yang berlawanan masing – masing adalah pesawat A yang berkecepatannya 0,50c dan pesawat yang kecepatannya 0,40c ( c = cepat rambat cahaya ). Menurut pilot pesawat A besar kecepatan pesawat B adalah … 

1. 0,10c

2. 0,25c

3. 0,40c

4. 0,75c

5. 0,90c

Kunci : D

Pembahasan : 

SOAL 8 : 

Sebuah roket bergerak dengan kecepatan 0,8c. Apabila dilihat oleh pengamat yang diam, panjang roket itu menyusut sebesar … 

1. 20%

2. 36%

3. 40%

4. 60%

5. 80%

Kunci : C

Pembahasan : 

Kecepatan roket bergerak, v=0,8c

Maka penyusutan panjang, 

Persentase penyusutan panjang, 

SOAL 9 : (SPMB 2004 KODE 150 Nomor 13)

Seorang astronot mengamati sebuah pesawat angkasa yang berada dalam keadaan diam relatif terhadapnya mempunyai penampang berbentuk lingkaran dengan jari – jari R. Apabila kemudian pesawat angkasa tersebut bergerak mendekati astronot dengan kelajuan relatif 0,8c, maka penampang akan tampak berbentuk … 

1. Lingkaran dengan jejari < R 

2. Lingkaran dengan jejari = R

3. Oval dengan diameter kecil < R dan diameter besar = R

4. Oval dengan diameter besar > R dan diameter kecil = R

5. Lingkaran dengan jejari > R

Kunci : B 

Pembahasan : 

Dari kontraksi Lorentz L'< Lo, jejari yang searah dengan kecepatan pesawat akan berubah R'<R sedangkan jejari yang ke arah lain tidak mengalami perubahan sehingga bentuk “lingkaran” akan menjadi berbentuk “oval” dengan diameter kecil > R dan diameter besar = 2R. 

Dan karena arah gerakan pesawat tidak diketahui terhadap jari – jari lingkaran, maka jawaban yang paling mungkin adalah gerak seperti gambar di atas, sehingga jari – jari R tidak berubah. 

SOAL 10 : (UMPTN 1997 RAYON C) 

Besarnya kecepatan gerak sepotong mistar yang panjangnya 2,0 meter agar panjangnya teramati sebesar 1,0 meter dari laboratorium adalah … 

Kunci : B

Pembahasan : 

Panjang ketika diam, Lo=2,0 meter

Panjang saat bergerak, L=1,0 meter

link youtube :// Paruliansimorangkir 

Read More

FENOMENA KUANTUM KELAS XII - MIPA

 Kompeteni Dasar : 

3.1 Menjelaskan secara kualitatif gejala kuantum yang mencakup

        sifat radiasi benda hitam, efek foto listrik, efek compton dan

        sinar – x dalam kehidupan kita sehari – hari 

4.1 Menyajikan laporan tertulis dari berbagai sumber tentang penerapan

        efek foto listrik, efek compton, sinar – x dalam kehidupan sehari – hari. 

Konsep dan Fenomena Kuantum 

1. Radiasi Benda Hitam 

2. Hukum Pergeseran Wien

3. Teori Kuantum Planck 

4. Efek Fotolistrik 

5. Efek Compton 

6. Gelombang De Brogile 

1. Radiasi Benda Hitam 

Teori kuantum diawali oleh “fenomena” radiasi benda

hitam  (Gustav Robert Kirchoff tahun 1862). Benda hitam

(prinsipal) = sebutan untuk benda yang mampu

menyerap kalor radiasi (radiasi termal) dengan baik.

Radiasi termal yang diserap akan dipancarkan kembali

oleh benda hitam dalam bentuk radiasi gelombang

elektromagnetik, seperti gelombang radio ataupun

gelombang cahaya. 

Radiasi benda hitam sama dengan daya total per

satuan luas yang dipancarkan pada semua frekuensi oleh

benda hitam sebanding dengan pangkat empat suhu

mutlaknya. 

2. Hukum Pergeseran Wien

Intensitas radiasi sebuah benda hitam berbanding

lurus dengan pangkat empat dari suhu mutlaknya. 

Grafik di atas menggambarkan hubungan

antara panjang gelombang dan radiasi.

Puncak – puncak dari kurva tersebut menunjukkan

intensitas dari masing – masing suhu. Berdasarkan

kurva dapat kita simpulkan T1>T2>T3 dan 1<2<3. 

Terlihat juga, puncak kurva bergeser ke arah gelombang

pendek jika suhu semakin meningkat. Panjang gelombang

pada saat intensitas maksimal disebut maksimum

C.  Teori kuantum Planck

Max Planck mempelajari sifat dasar dari getaran

molekul – molekul pada dinding rongga benda hitam.

Sehingga disimpulkan setiap benda yang mengalami

radiasi akan memancarkan energinya secara diskontinu

berupa paket – paket energi yang disebut kuanta (foton).

D.  Efek Fotolistrik

Efek foto listrik merupakan peristiwa terlepasnya

elektron dari permukaan logam karena energi cahaya.

Elektron akan terlepas dari plat Katode dan bergerak

menuju plat anode jika diberi seberkas cahaya dengan

energi foton  yang lebih besar dari .

 

 

 

  

 

 

Read More

KONSEP ANALISA SEDERHANA LISTRIK STATIS

Pada kesempatan kali ini kita akan membahas Listrik Statis dari kajian berfikir analitik. Dimulai dari pembahasan contoh soal tentang analisa besaran gaya Listrik Statis (F), Medan Listrik (E), Potensial listrik (V), dan Energi Potensial  (W). 

Dalam penyajian kali ini, konsep analisanya mengutamakan perhitungan dasar sesuai bentuk umum rumus yang ada. Belum termasuk konsep analisa soal menggunakan penyelesaian dalam bentuk vektor. Sebab materi analisanya disesuaikan dengan tingkatan sekolah menengah pertama (SMP). Mari kita bahas besaran listrik statis yang sudah disebutkan di atas. 

GAYA COULOMB ( Fc ) : 

 “Besar gaya tarik – menarik atau tolak – menolak antara dua muatan listrik sebanding dengan muatan – muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatannya”.

Gambar : 

Contoh 01 : (menghitung gaya interaksi antara dua benda bermuatan listrik statis) 

Dua buah benda masing – masing bermuatan +20µC dan - 24µC. Jika kedua

bermuatan terpisah 12 cm. Maka besar gaya interaksi antara kedua benda bermuatan

listrik statis adalah … 

1. 100 N 

2. 200 N 

3. 300 N 

4. 400 N 

Penyelesaian : 

Contoh 02 : (Perbandingan gaya Coulomb) 

Dua muatan listrik pada jarak r menghasilkan gaya Coulomb sebesar F.

Berapakah besar gaya Coulomb yang terjadi jika jarak kedua muatan diubah menjadi 2r ?

Penyelesaian : 

Perhatikan muatan tidak disinggung, maka rumus singkatnya menjadi : 

Medan Listrik (E) : 

Gaya Coulomb per satuan muatan : 

Contoh 03 : (Menentukan Medan listrik statis)

Dua bola kecil yang masing – masing bermuatan listrik +5µC dan - 10µC

terpisah sejauh 2 meter. Tentukan gaya Coulomb dan kuat medan listrik

pada muatan +5µC. 

Penyelesaian : 

Sementara Medan Listrik E : 

Energi Potensial ( W ) : 

Energi yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan listrik dari satu

titik ke titik lainnya. 

Dimana : 

V=beda potensial (Volt)
W=Energi potensial (J)
Q=muatan listrik yang dipindahkan (C)

Contoh 04 : ( Menentukan beda potensial)

Untuk memindahkan 5C muatan dari A ke B diperlukan energi sebesar 42 J.

Maka beda potensial dari kedua titik A dan B. 

Penyelesaian : 

Quiz  : 

1. Sebuah benda dikatakan bermuatan listrik apabila benda tersebut … 

1. Menerima atau melepaskan elektron 

2. Menerima atau melepaskan proton 

3. Menerima elektron atau proton 

4. Melepaskan elektron dan proton 

2. Misalkan ada empat muatan listrik A, B, C, dan D. Jika muatan A dan B didekatkan saling menarik. B dan C didekatkan akan tarik – menarik, B  dan D didekatkan akan tolak – menolak. Jika A bermuatan positif maka muatan B, C, dan D adalah … 

1. B = positif, C = negatif, D = positif 

2. B = negatif, C = negatif, D = poisitip 

3. B = negatif, C = positif, D = negatif 

4. B = positif, C = positif, D = negatif 

3. Dua buah muatan listrik masing – masing Q1 dan Q2 berada pada jarak R memiliki gaya tolak – menolak sebesar 100 N. Jika jarak antara kedua muatan diperkecil menjadi 13 R maka gaya tolak – menolak muatan listrik adalah … 

1. 33,33 N 

2. 100 N 

3. 300 N 

4. 900 N

4. Dua cara pemberian muatan listrik pada suatu benda adalah … 

1. Gosokkan dan elektromagnetisasi

2. Induksi dan elektromagnetisasi 

3. Gosokan dan Induksi 

4. Induksi dan Magnetisasi 

Read More