SOAL-SOAL LATIHAN FISIKA TERAPAN 1. Dalam persamaan berikut, jarak x jarak x dinyatakan dalam meter (m (m), waktu t dalam sekon ( s), s), dan kecepatan v dalam meter per sekon (m/s ( m/s). ). Apakah satuan-satuan SI untuk konstantan C 1 dan C 2 pada persamaan-persamaan berikut?
a) X=C1+C2t b) V2=2 C1X c) X=C1 cos (C2t) d) V=C1 ( Petunjuk: Petunjuk: fungsi trigonometri dan eksponensial eksponensial tidak berdimensi) berdimensi ) Jawab
a) X=C1+C2t m=m+m/s s sehingga C1=meter dan C2=m/s b) V2=2 C1X Meter 2/sekon2=2 m/s2 . m sehingga C1=m/s2
c) X=C1 cos (C2t) m=m cos(1/s .s) sehingga C1=meter dan C2=1/s
d) V=C1 m/s=m/s . sehingga C1=m/s dan C2=1/s
2. Pengukuran berulang sebanyak 8 kali dilakukan terhadap sebuah plat dengan menggunakan micrometer sekrup. Jika hasil pengukuran secara berturut-turut adalah : 1,01 mm; 1,01 mm; 1,02 mm; 1,01 mm; 1,01 mm; 1,03 mm; 1,02 mm; 1,01 mm. Berdasarkan data-data tersebut, tentukan : tabulasi perhitungan, nilai rata-rata, nilai standar deviasi, persentasi ketidakpastian relatif, jumlah angka signifikan, hasil pengukuran, dan nilai kebenaran. kebenaran.
Jawab
Tabulasi data pengukuran
No
x
x^2
1
1.01
1.0201
2
1.01
1.0201
3
1.02
1.0404
4
1.01
1.0201
5
1.01
1.0201
6
1.03
1.0609
7
1.02
1.0404
8
1.01
1.0201
Jml
8.12
8.2422
Perhitungan dengan teori ketidakpastian dilakukan dengan terlebih dahulu menyajikan hasil pengukuran dalam bentuk tabulasi data pada table diatas: 1. Penentuan nilai x dengan menghitung rata-rata nilai pengukuran, yaitu:
2. Penentuan nilai ¢x dengan menghitung standar deviasi nilai pengukuran,yaitu:
3. Penentuan nilai ketidakpastian relatif dengan formula,seperti; 0.3%
4. Penentuan angka signifikan dengan formula,seperti;
5. Penulisan hasil pengukuran dilakukan berdasarkan aturan seperti ;
6. Perhitungan nilai keyakinan terhadap hasil pengukuran ditentukan dengan formula kebenaran seperti;
3. Seseorang memegang bola pada ketinggian 20 meter lalu melempar horisontal ke depan dengan kecepatan awal 5 m/s. Tentukan : (a) Selang waktu bola tiba di tanah (b) Jarak horisontal terjauh yang dicapai bola (c) Kelajuan bola ketika tiba di tanah
Jawab
(a) Gerakan-gerakan horizontal dan vertical adalah bebas satu sama lain.y=0 di bagian atas tebing. Y=Y 0 +Vtanah t+1/2 a yt2 0=20+0+1/2(-9.8)t2 t=2.02 sekon (b) Untuk gerakan gerakan tersebut a=0 sehingga vx=vix=vfx=5m/s. X=vx.t=5 m/s.2.02 s=10.1 meter. (c) Kecepatan akhir komponen horizontal 5 m/s.Tetapi komponen vertikalnya pada t=2.02 sekon ditentukan oleh rumus. Vfx=viy+ayt Vfx=0+(-9.8 m/s2).2.02 sekon=19.8 m/s. Sehingga kecepatan sampai ditanah,berdasarkan resultan= V= Sudu Sudutt dite ditent ntuk ukan an oleh oleh tan =19. =19.8/ 8/5 5 dan dan
0
.Sehingga
0
Dibawah sumbu x
4. Tiga buah roda berputar dihubungkan seperti gambar berikut!
Roda 2 Roda 1
Roda 3
Data ketiga roda adalah r 1 = 20 cm; r 2 = 10 cm; r 3 = 5 cm. Jika kecepatan sudut roda pertama adalah 100 rad/s, tentukan kecepatan sudut roda ketiga! ketiga! R 1=20 cm R 2=10 cm R 3=5 cm
1=
2=100
rad/s
1=v3 1 r 1 =
3 r 3
100.20=
3.5
3=400
rad/s
5. Sebuah partikel bermassa 4 kg dikenai gaya F 1=2
-4
N dan F2= -2,6
+5
N Jika
partikel dimulai dari keadaan diam di titik asal pada t=0, buat sketsa persoalan ini, tentukan percepatan, kecepatan, dan posisi benda setelah t=1,6 s.
Jawab
Y 5
2 2,6
4
Gaya Total
=F Neto=F1+F2 =[2 ex-4 ey]+[-2.6 ex+5 ey] = -0.6 ex +1 ey
Percepatan partikel
=
F = m.a a=
X
=
a = -0.15 m/s 2 ex +0.25 m/s 2 ey Gerak dalam arah x X=X0+VX0t+1/2 axt2=1/2 axt2 X=1/2 axt2=1/2 (-0.15 m/s2) (1.6 s)2= -0.12 m. Gerak dalam arah y Y=yo+Vy0t+1/2ayt2=1/2 ayt2 Y=1/2 ayt2=1/2(0.25 m/s 2) (1.6 s)2=0.2 m. Dalam notasi vector posisi vector X=(-0.12 ex+0.2 ey) Kecepatan dalam arah x VX=VX0 +axt = axt=(-0.15 m/s2).(1.6 s)= -.024 m/s VY=Vy0 + ayt=ayt=(0.25 m/s2).(1.6 s)=0.4 m/s
Dalam notasi vector kecepatan vector V=Vxex+Vyey= -0.24 m/s e x+0.4 m/s e y
6. Sebuah pegas dengan konstanta pegas digantung secara vertikal. Sebuah balok dengan massa diikatkan pada ujung bagian bawah pegas yang belum diregangkan dan dibiarkan jatuh dari keadaan diam. Buatlah sketsa persoalan in i dan buktikan dengan menggunakan teorema kerja energi bahwa jarak maksimum jatuhnya balok ters terseb ebut ut sebe sebelu lum m berg berger erak ak naik naik adal adalah ah Y= Jawab
Em1=Em2 Mgh+1/2 k
=mgh+1/2 k
Mgh
= 1/2 k
mg
=1/2 k
= =
