ULIMORANGKIR

SERI 4 PEMBAHASAN TERMODINAMIKA

Soal : 04 (UN Fisika 2009)

Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 600 K,

untuk menghasilkan kerja mekanik. Jika mesin

menyerap kalor 600 J dengan suhu rendah 400 K,

maka usaha yang dihasilkan adalah …

A. 120 J

B. 124 J

C. 135 J

D. 148 J

E. 200 J

Pembahasan :

Reservoir suhu rendah, T₂ = 400 K

Reservoir suhu tinggi, T₁ = 600 K

Menyerap kalor, Q₁ = 600 J

Usaha, W = … ?

Pembahasan :

Kunci : E

Gaya Apung, FA :

Selisih berat saat di udara terhadap berat benda ketika dicelupkan ke dalam zat cair.

Gambar (1), menimbang berat benda saat di udara dan gambar (2) menimbang berat benda saat di dalam zat cair.

Keterangan :

F_A = Gaya apung (N )

W_U = berat benda di udara (N)

W_f = berat benda di dalam fluida/cairan (N)

Hukum Archimedes :

“ Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya apung yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan (didesak) oleh benda tersebut”.

Contoh 02 :

Sebuah balok berukuran 0,2 m x 0,1 m x 0,3 m digantung vertikal pada seutas kawat ringan. Tentukan gaya apung pada balok betika balok itu :

(a) Dicelupkan seluruhnya dalam minyak ( ρ = 800 kg/m³ )

(b) Dicelupkan ¾ bagian dalam air ( ρ = 1000 kg/m³)

Pembahasan :

Bagian a)

Balok tercelup seluruhnya dalam minyak, sehingga volume benda yang tercelup dalam minyak sama dengan volume balok.

Bagian b)

Balok tercelup ¾ bagian dalam air :

Mengapung, Tenggelam, dan Melayang

Mengapung : jika gaya ke atas lebih besar dibandingkan dengan berat bendanya ( F_A > w ).

Kesimpulan massa jenis benda lebih kecil dibandingkan massa jenis cairan.

Melayang : jika gaya ke atas sama dengan berat benda ( F_A = w )

Tenggelam : jika gaya ke atas lebih kecil dibandingkan gaya berat benda

Contoh 03

Gambar di bawah menunjukkan sebuah balok yang massanya 120 gram.

a) Hitunglah volume balok (dalam satuan cm³)

b) Hitung massa jenisnya dalam g/cm³

c) Apakah balok terapung atau tenggelam dalam air?

Pembahasan :

Bagian c)

Jika balok tersebut dimasukkan ke dalam air, maka balok tersebut akan terapung. Karena massa jenis balok lebih kecil dari pada massa jenis air (ρ_air=1 g/〖cm^3 )

Penerapan gaya Archimedes

Penerapan gaya apung (Archimedes) dalam kehidupan sehari – hari :

(1) Jembatan ponton

(2) Hidrometer

· Untuk memeriksa muatan akumulator,

kadar asam penuh (1,25)

kadar asam mendekati kosong (1,0)

· Menentukan kadar lemak dalam susu.

Menentukan kadar alkohol dalam bir

(3) Kapal laut

(4) kapal selam

(5) Balon udara

SERI PEMBAHASAN OSN SMP 2022 NOMOR 9

Soal :

Besar gaya magnetik yang terjadi pada kawat berarus listrik yang berada di suatu medan magnet dipengaruhi oleh…

(1) Kuat arus

(2) Bahan kawat

(3) Panjang kawat

(4) Diameter kawat

Pernyataan yang benar

A. 1, 2, dan 3 benar

B. 1, dan 3 benar

C. 2, dan 4 benar

D. 4 saja yang benar

Pembahasan :

Gaya magnet = gaya Lorentz ( F_L )

F_L = B.i.L. sin Ɵ

Dimana :

F_L = gaya magnet (N)

B = kuat medan magnet (T)

I = kuat arus listrik (A)

L = panjang kawat (m)

Ɵ = sudut gaya magnet dengan kuat medan magnet

Jadi pernyataan yang benar 1 dan 3

Kunci : B

SERI PEMBAHASAN OSN SMP 2022 NOMOR 8

Soal :

Sebuah benda massa 5 kg dan volume 0,01 meter kubik, dimasukkan seluruhnya ke dalam fluida. Agar benda diam di dalam fluida diperlukan gaya sebesar 20N. Jika percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s², massa jenis fluida tersebut adalah … kg.m^{– 3}.

A. 600

B. 700

C. 800

D. 1000

Pembahasan :

Langkah pertama, tentukan massa jenis benda