SOAL-SOAL FISIKA

1.    Hitunglah jumlah dari 1,040 dan 0,2134 !

2.    Sebuah gaya tertentu menghasilkan percepatan 5m/s² pada benda standar. Jika gaya yang sama dikenakan pada benda kedua, gaya itu menghasilkan percepatan 15m/s² . berapakah massa benda kedua, dan berapakah besarnya gaya itu?

3.    Sebuah balok 4 kg diam pada saat t = 0. Sebuah gaya tunggal konstan yang horizontalF_x  bekerja pada balok. Pada t = 3 s balok telah berpindah 2,25 m. Hitunglah gayaF_{x .}

4.    Sebuah kotak 4 kg dinaikkan dari keadaan diam sejauh 3 m oleh gaya luar ke atas sebesar 60 N. Carilah

(a)    kerja yang dilakukan oleh gaya luar tersebut,

(b)   kerja yang dilakukan oleh gravitasi, dan

(c)    kelajuan akhir kotak

5.    Sebuah partikel diberi perpindahan Δs = 2 m i – 5 m j sepanjang garis lurus. Selama perpindahan itu, sebuah gaya konstan F = 3 N i + 4 N j bekerja pada partikel. Carilah kerja yang dilakukan oleh gaya dan komponen gaya dalam arah perpindahan.

6.    . Sebuah motor yang kecil digunakan untuk memberi daya pada sebuah lift yang menaikkan beban bata yang beratnya 800 N sampai ketinggian 10 m dalam 20 s. Berapakah daya minimum yang harus disediakan motor tersebut?

7.    Koefisien restitusi untuk baja pada baja diukur dengan menjatuhkan sebuah bola baja pada pelat baja yang ditempelkan secara erat dengan bumi. Jika bola dijatuhkan dari ketinggian 3 m dan memantul sampai ketinggian 2,5 m, berapakah koefisien restitusinya?

8.    Perkirakan gaya yang dikerjakan oleh sabuk pengaman pada pengemudi mobil 80 kg ketika mobil yang semula bergerak dengan kelajuan 25 m/s (sekitar 56 mi/j), menabrak benda yang diam!

9.    Sebuah komedi putar berjari-jari 2 m dan bermomen inersia 500 kg.m²  berputar terhadap suatu sumbu putar yang licin. Komedi putar itu melakukan satu putaran tiap 5 s. Seorang anak yang massanya 25 kg yang semula berdiri di pusat berjalan keluar arah tepi. Carilah kelajuan angular baru komedi putar itu!

10. Seorang anak yang sama pada soal nomor 1 berlari sepanjang jejak tangensial terhadap tepi komedi putar, yang semula diam dengan kelajuan awal v = 2,5 m/s dan melompat di komedi putar. Berapakah kecepatan angular akhir anak dan komedi putar itu bersama-sama?

11. . Sebuah beban 60 N dipegang ditangan dengan lengan bawah membuat sudut 90^o. Otot bisep mengerjakan gaya F_m yang berada pada 3,4 cm dari titik putar O di sambungan siku. Dengan mengabaikan berat lengan dan tangan, berapakah besarnya  F_m  jika jarak dari beban ke titik putar adalah 30 cm?

12. Jika jarak rata-rata Jupiter dari matahari adalah 5,20 satuan astronomi (AU), dengan 1 AU = 1,50 x 10¹¹ m 93,0 x 10⁶ mil adalah jarak rata-rata antara bumi dan matahari. Berapakah periode Jupiter?

13. . Hitunglah gaya tarik antara dua bola, masing-masing bermassa 1 kg, bila pusat-pusatnya berjarak pisah 10 cm.

14. Carilah kelajuan lepas di permukaan Merkurius, yang mempunyai massa  M = 3,31 x 10²³ kg dan jari-jari R = 2,24 Mm

15. Sebuah bata timah hitam berukuran ( 5 x 10 x 20) cm. Kerapatan timah adalah 11,3 x 10³ kg/m³ dan gravitasi sama dengan 9,81 N/kg. Berapakah beratnya?

16. Otot bisep seseorang mempunyai luas penampang maksimum 12 cm. Berapakah tegangan otot ketika memberikan gaya sebesar 300 N ?

17. Pengisap besar pada sebuah dongkrak hidrolik mempunyai jari-jari 20 cm. Berapakah gaya yang harus diberikan pada pengisap kecil berjari-jari 2 cm untuk mengangkat sebuah mobil yang bermasssa 1500 kg?

18. Berat jenis emas adalah 19,3. Jika mahkota yang dibuat dari emas murni beratnya 8 N di udara, berapa beratnya bila mahkota ini tenggelam di air?

19. Darah mengalir dari pembuluh darah yang besar dengan jari-jari 0,3 cm, di mana kelajuannya 10 cm/s, ke dalam daerah di mana jari-jari berkurang  menjadi 0,2 cm karena penebalan dinding (arteriosclerosis). Berapakah kelajuan darah di bagian yang lebih kecil?

20. Sebuah benda 3 kg yang dihubungkan pada sebuah pegas berosilasi dengan amplitudo 4 cm dan periode 2 s. Berapakah energi total benda tersebut?

21. Carilah periode bandul yang panjangnya 1 m!

22.  Hitunglah laju bunyi di udara pada

a.       0^oC

b.      20^oC

23. Frekuensi sebuah klakson mobil adalah 400 Hz. Berapakah frekuensi yang teramati jika mobil bergerak melalui udara tenang menuju penerima diam dengan laju V_s = 34 m/s? Ambillah laju bunyi di udara 340 m/s.

24. .    Berapa volume yang ditempati 1 mol gas pada temperatut 0^oC dan tekanan 1 atm?

25. Tiga buah tabung identik diisi fluida. Jika tabung pertama berisi raksa setinggi 2 cm, tabung kedua berisi air setinggi 12 cm dan tabung ketiga berisi gliserin setinggi 10 cm, tentukanlah tekanan hidrostatis di dasar tabung yang paling kecil dan paling besar (g = 10 m/s2).

26. Air  raksa memiliki massa jenis 13,6 g/cm3. Pada air raksa tersebut dimasukkan tabung kecil dengan diameter 5 mm. Ternyata air raksa di dalam tabung 2 cm lebih rendah dari air raksa di luar tabung. Jika sudut kontaknya 127° (tan 127° = 3 4 ), berapakah tegangan permukaan raksa tersebut?

27. Diketahui tekanan udara luar 1 atm (anggap 1 atm = 105 N dan g = 10 m/s2). Tentukanlah kedalaman danau yang tekanan total di bawah permukaannya 2 atm.

28. Sebuah pipa lurus memiliki dua macam penampang, masing-masing  dengan luas penampang 200 mm2 dan 100 mm2. Pipa tersebut diletakkan secara horisontal, sedangkan air di dalamnya mengalir dari penampang besar ke penampang kecil. Jika kecepatan arus di penampang besar adalah 2 m/s, tentukanlah: a. kecepatan arus air di penampang kecil, dan b. volume air yang mengalir setiap menit.

29. Pipa venturi meter yang memiliki luas penampang masing-masing 8 × 10–2 m2 dan 5 × 10–3 m2 digunakan untuk mengukur kelajuan air. Jika beda ketinggian air raksa di dalam kedua manometer adalah 0,2 m dan g = 10 m/s2, tentukanlah kelajuan air tersebut ( ρ raksa = 13.600 kg/m3).

30. Sebuah pesawat terbang bergerak dengan kecepatan tertentu sehingga udara yang melalui bagian atas dan bagian bawah sayap pesawat yang luas permukaannya 50 m2 bergerak dengan kelajuan masing-masing 320 m/s dan 300 m/s. Berapakah besarnya gaya angkat pada sayap pesawat terbang tersebut? ( ρ udara = 1,3 kg/m3)

31. Setetes raksa berbentuk bola memiliki jari-jari, r = 0,4 mm. Berapa banyak atom raksa dalam tetesan tersebut jika diketahui Mr raksa = 202 kg/kmol dan massa jenis raksa ρ = 13.600 kg/m3?

32. Sebuah silinder mengandung 20 liter gas pada tekanan 2,5 × 106 Pa. Keran yang ada pada silinder dibuka sampai tekanannya turun menjadi 2,0 × 106 Pa, kemudian keran ditutup. Jika suhu dijaga tetap, berapakah volume gas yang dibebaskan pada atmosfer bertekanan 1 × 105 Pa?

33. Sejumlah gas ideal menjalani proses isobarik sehingga suhunya (dalam Kelvin) menjadi dua kali semula. Sehingga volume gas tersebut akan menjadi n kali semula. Berapakah nilai n?

34. Temperatur gas ideal yang tekanannya 800 mmHg adalah 300 K. Jika gas dipanaskan pada volume tetap hingga tekanannya menjadi 1.600 mmHg, hitunglah temperatur gas tersebut.

35. Neon (Ne) adalah suatu gas monoatomik. Berapakah energi dalam 2 gram gas neon pada suhu 50°C jika massa molekul relatifnya Mr = 10 g/mol?

36. Sebuah tangki bervolume 2,4 m3 diisi dengan 2 kg gas. Tekanan dalam tangki 1,3 atm. Berapakah kecepatan efektif molekul-molekul gas ini?

37. Suatu gas ideal berada dalam ruang tertutup sehingga kecepatannya menjadi dua kali kecepatan mula-mula. Jika suhu mula-mula 27°C, tentukanlah suhu akhir gas tersebut.

38. Berapakah perbandingan energi dalam gas helium dan neon yang massanya sama pada suhu 400 K?

39. Gas Helium memiliki massa molar sekitar 4 g/mol dan gas hidrogen (H2) memiliki massa molar sekitar 2 g/mol. Jika suhu gas saat itu adalah 300 K, hitunglah: a. kelajuan rms molekul oksigen, dan b. kelajuan molekul gas hidrogen.

40. Dua buah tabung diisi dengan gas berbeda, tetapi keduanya berada pada suhu yang sama. Diketahui MA dan MB adalah berat molekul kedua gas tersebut. Dengan demikian, besar momentum rata-rata kedua gas, yaitu pA dan pB, berkaitan satu sama lain menurut rumus ....

41. Jika gas di dalam suatu ruang tertutup  dipanaskan sampai suhu T K maka ....

42. Sepuluh mol gas helium memuai secara isotermal pada suhu 47°C sehingga volumenya menjadi dua kali volume mula-mula. Tentukanlah usaha yang dilakukan oleh gas helium.

43. Suatu gas yang volumenya 1,2 liter perlahan-lahan dipanaskan pada tekanan tetap 1,5 × 105 N/m2 hingga volumenya menjadi 2 liter. Berapakah usaha yang dilakukan gas?

44. Sebuah mesin memiliki rasio pemampatan 12 : 1 yang berarti bahwa setelah pemampatan, volume gas menjadi 1 12 volume awalnya. Anggap bahan bakar bercampur udara pada suhu  35°C, tekanan 1 atm, dan γ = 1,4. Jika proses pemampatan terjadi secara adiabatik, hitunglah tekanan pada keadaan akhir dan suhu campuran.

45. Usaha sebesar 2 × 103 J diberikan secara adiabatik untuk memampatkan 0,5 mol gas ideal monoatomik sehingga suhu mutlaknya menjadi 2 kali semula. Jika konstanta umum gas R = 8,31 J/mol K, tentukanlah suhu awal gas.

46. Delapan mol gas ideal dipanaskan pada tekanan tetap sebesar 2 × 105 N/m2 sehingga volumenya berubah dari 0,08 m3 menjadi 0,1 m3. Jika gas mengalami perubahan energi dalam gas sebesar 1.500 J, berapakah kalor yang diterima gas tersebut.

47. Suatu sistem mengalami proses isobarik. Pada sistem dilakukan usaha sebesar 100 J. Jika perubahan energi dalam sistem ΔU dan kalor yang diserap sistem = 150 joule, berapakah besarnya ΔU?

48. Gas nitrogen bermassa 56 × 10–3 kg dipanaskan dari suhu 270 K menjadi 310 K. Jika nitrogen ini dipanaskan dalam bejana yang bebas memuai, diperlukan kalor sebanyak 2,33 kJ. Jika gas nitrogen ini dipanaskan dalam bejana kaku (tidak dapat memuai), diperlukan kalor sebesar 1,66 kJ. Jika massa molekul relatif nitrogen 28 g/mol, hitunglah kapasitas kalor gas nitrogen dan tetapan umum gas.

49. Sebuah mesin gas ideal bekerja dalam suatu siklus Carnot antara suhu tinggi T1°C dan dan suhu rendah 127°C. Jika mesin menyerap kalor 60 kkal pada suhu tertinggi dan membuang kalor 48 kkal, hitunglah: a. usaha yang dihasilkan dalam satu siklus, b. efisiensi mesin tersebut, dan c. besarnya suhu tinggi T1.

50. Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi bersuhu 800 K memiliki efisiensi 40%. Agar efisiensi maksimumnya naik menjadi 50%, tentukanlah kenaikan suhu yang harus dilakukan pada reservoir suhu tinggi.

51. Sebuah lemari es memiliki koefisien performansi 6. Jika suhu ruang di luar lemari es adalah 28°C, berapakah suhu paling rendah di dalam lemari es yang dapat diperoleh?

52. Sebuah mesin Carnot menerima 2.000 J dari reservoir panas dan melepaskan 1.750 J pada reservoir dingin. Dengan demikian, efisiensi mesin tersebut adalah ....

53. Sebuah ayunan sederhana melakukan gerak harmonik sederhana dengan panjang tali 40 cm. Jika g = 10 m/s2,  tentukanlah periode dan frekuensi ayunan tersebut.

54. Beban 100 gram digantungkan pada sebuah ayunan sederhana, kemudian disimpangkan sehingga bergerak bolak-balik dengan frekuensi 5 Hz. Jika panjang tali ayunan tersebut dikurangi sebesar 3 4 -nya, tentukanlah frekuensinya.

55. Sebuah ayunan sederhana membuat 30 ayunan dalam 1 menit. Jika g = 10 m/s2 dan π2 = 10, berapakah panjang tali ayunan tersebut?

56. Pada getaran harmonik, jika massa beban yang digantung pada ujung bawah pegas 1 kg, periode getarannya 2 sekon. Jika massa beban ditambah menjadi 4 kg, periode getaran menjadi ....

57. Sebuah gaya F = (3i + 4j) N melakukan usaha dengan titik tangkapnya berpindah menurut   r = (5i + 5j) m dan vektor i dan j berturut-turut adalah vektor satuan yang searah dengan sumbu-x dan sumbu-y pada koordinat Cartesian. Berapakah usaha yang dilakukan gaya tersebut?

58. Sebuah balok bermassa 10 kg ditarik dengan gaya 50 N sehingga berpindah sejauh 8 m. Jika α = 60° dan gesekan antara balok dan lantai diabaikan, berapakah usaha yang dilakukan gaya itu?

59. Mula-mula, sebuah benda dengan massa 2 kg berada di permukaan tanah. Kemudian, benda itu dipindahkan ke atas meja yang memiliki ketinggian 1,25 m dari tanah. Berapakah perubahan energi potensial benda tersebut? (g = 10 m/s2).

60. Sebuah benda berada pada ketinggian 40 m dari tanah. Kemudian, benda itu jatuh bebas. Berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya berat hingga benda sampai ke tanah? Diketahui massa benda adalah 1,5 kg dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2.

61. Sebuah peluru yang massanya 10 gram, bergerak dengan kecepatan 80 m/s. Tentukanlah energi kinetik peluru pada saat itu.

62. Sebuah benda bermassa 2 kg berada dalam keadaan diam pada sebuah bidang datar yang licin. Kemudian, pada benda tersebut bekerja sebuah gaya F = 20 N sehingga kecepatannya menjadi 10 m/s. Tentukanlah: a. usaha yang dilakukan oleh gaya F, dan b. jarak yang telah ditempuh.

63. Sebuah benda berada dalam keadaan diam pada ketinggian 80 cm dari permukaan tanah. Massa benda 5 kg dan percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2. Tentukan energi mekanik benda tersebut.

64. Sebuah bola yang massanya 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 30 meter. Jika g = 10 m/s2, pada saat bola tersebut mencapai ketinggian 10 meter dari permukaan tanah, tentukanlah:

a. kecepatannya,

 b. energi kinetiknya, dan

 c. energi potensialnya.

65. Seorang petugas PLN yang massanya 50 kg menaiki tangga sebuah tower yang tingginya 30 m dalam waktu 2 menit. Jika g = 10 m/s2, berapakah daya yang dikeluarkan petugas PLN tersebut?

66. Sebuah mesin pesawat terbang mampu memberikan gaya dorong sebesar 20.000 N. Berapakah daya yang dihasilkan mesin ketika pesawat mengangkasa dengan kecepatan 250 m/s?

67. Sebuah motor yang memiliki daya 1.800 watt mampu mengangkat beban sebesar 1.200 N sampai ketinggian 50 m dalam waktu 20 sekon. Berapakah efisiensi motor itu?

68. Besarnya usaha yang diperlukan untuk menggerakkan mobil (massa mobil dan isinya adalah (1.000 kg) dari keadaan diam hingga mencapai kecepatan 72 km/jam adalah  (gesekan diabaikan)

69. Sebuah mobil bermassa 1.500 kg bergerak dengan kecepatan 36 km/jam. Berapakah momentum mobil tersebut?

70. Perhatikan data berikut ini.           

a. Mobil bermassa 2.000 kg yang berisi seorang penumpang bergerak dengan kecepatan 72 km/jam.          

 b. Seseorang mengendarai motor bermassa 100 kg dengan kecepatan 108 km/jam.      

c. Seseorang naik motor bermassa 100 kg dan membonceng seorang lainnya, bergerak dengan kecepatan 54 km/jam.

 Jika massa orang 50 kg, data manakah yang memiliki momentum terbesar?

           

71. Sebuah benda yang massanya 0,5 kg berada dalam keadaan diam. Kemudian, benda tersebut dipukul dengan gaya sebesar F sehingga benda bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Jika pemukul menyentuh benda selama 0,01 sekon, tentukanlah:

a. perubahan momentum benda, dan

 b. besarnya gaya F yang bekerja pada benda.

72. Sebuah benda bermassa 2 kg berada dalam keadaan diam di permukaan meja yang licin. Kemudian, benda itu digerakkan secara mendatar oleh sebuah gaya mendatar F. Gaya tersebut berubah terhadap waktu menurut F = 30 – 6t, dengan t dalam s dan F dalam N. Tentukanlah:

a. grafik hubungan gaya (F) terhadap waktu (t),

b. impuls yang bekerja pada benda tersebut, dan

 c. kecepatan benda setelah 5 sekon.

73. Dua benda masing-masing bermassa m, bergerak berlawanan arah dengan kecepatan masing-masing 20 m/s dan 15 m/s. Setelah tumbukan, kedua benda tersebut bersatu. Tentukanlah kecepatan kedua benda dan arah geraknya setelah tumbukan.

74. Seorang penumpang naik perahu yang bergerak dengan kecepatan 4 m/s. Massa perahu dan orang itu masing-masing 200 kg dan 50 kg. Pada suatu saat, orang tersebut meloncat dari perahu dengan kecepatan 8 m/s searah gerak perahu. Tentukanlah kecepatan perahu sesaat setelah orang tersebut meloncat.

75. Seseorang yang massanya 45 kg membawa senapan bermassa 5 kg. Dalam senapan tersebut, terdapat sebutir peluru seberat 0,05 kg. Diketahui orang tersebut berdiri pada lantai yang licin. Pada saat peluru ditembakkan dengan kecepatan 100 m/s, orang tersebut terdorong ke belakang. Tentukanlah kecepatan orang tersebut pada saat peluru dilepaskan.

76. Dua benda dengan kecepatan 2 m/s dan 4 m/s bergerak searah. Massa benda masingmasing sebesar 2 kg dan 3 kg. Apabila terjadi tumbukan tidak lenting sama sekali, tentukanlah kecepatan kedua benda tersebut setelah bertumbukan.

77. Sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian 1,8 m. Kemudian, terpental hingga mencapai ketinggian 45 cm. Berapakah koefisien restitusi antara lantai dan bola itu?

78. Sebuah roket menyemburkan gas dengan kelajuan 200 kg per sekon. Jika kecepatan molekul-molekul gas mencapai 300 m/s, berapakah gaya dorong pada roket tersebut.

79. Sebuah granat yang diam tiba-tiba meledak dan pecah menjadi 2 bagian yang bergerak dalam arah berlawanan. Perbandingan massa kedua bagian itu adalah m1 : m2. Apabila energi yang dibebaskan adalah 3 × 105 joule, perbandingan energi kinetik pecahan granat pertama dan kedua adalah

80. Apa yang dimaksud dengan daya akomodasi?

81. Sebutkan dan jelaskan pembagian frekuensi bunyi !

82. Sebutkan contoh-contoh sumber bunyi !

83. Dalam ilmu fisika kedokteran, bagaimana cara mendeteksi bunyi ?

84. Apa yang dimaksud dengan kekerasan bunyi / nyaring bunyi?

85. Apa saja efek dari gelombang ultrasonic dalam ilmu kedokteran?

86. Apa yang dimaksud dengan termodinamika dan sebutkan contohnya ?

87. Sebutkan apa saja peralatan dalam pemeriksaan mata dan lensa !

88. Sebutkan fungsi-fungsi laser !

89. Sebuah titik partikel mula-mula berada di r1 = 10i – 4j kemudian partikel tersebut perpindah ke posisi r2 = 7i + 3j, r dalam meter. Berapakah besar perpindahan partikel tersebut?

90. Vektor suatu benda diberikan oleh r = (t3 – 2t2)i + 3t2j; t dalam sekon dan r dalam meter. Tentukan besar dan arah perpindahan benda dari t = 25 s sampai ke t = 35 s!

91. Sebuah partikel pada t1 = 0 berada pada koordinat (15, 8) m. Setelah 2 s partikel tersebut berada pada koordinat (20, 12) m. Tentukanlah komponen kecepatan rata-rata dan besar kecepatan rata-rata partikel tersebut!

92. Lintasan sebuah benda yang bergerak dinyatakan dalam persamaan x = -5t2 +20t – 10. Bila x dalam meter dan t sekon, maka hitunglah besarnya kecepatan awal benda!

93. Jika koordinat gerak partikel dalam bidang adalah x = 3 + 2t2 dan y = 10t + 0,25 t2, maka tentukan persamaan umum kecepatan partikel dan tentukan kecepatan partikel pada t = 2 s !

94. Sebuah partikel bergerak dalam bidang XY. Mula-mula partikel berada pada koordinat (3, 2) m dengan kecepatan dinyatakan sebagai vx = 6t m/s dan vy = 5 + 9t2 m/s. Tentukan vektor posisi partikel pada koordinat (x, y) dan posisi partikel pada saat t = 3 s!

95. Seekor lebah diketahui bergerak dengan koordinat kecepatan vx = 4t dan vy = 2t + 6, dengan vx , vy dalam m/s, dan t dalam sekon. Tentukan kecepatan rata-rata lebah tersebut antara t = 0 dan t = 2 s!

96. Diketahui seberkas partikel bergerak menurut persamaan lintasan x = 4t3 – 3t2 dan y = 2t2 + 5t. Jika x, y dalam meter, dan t dalam sekon, maka tentukan kecepatan dan percepatan partikel pada saat t = 3 s !

97. Sebuah kereta express bergerak sepanjang suatu rel yang dinyatakan dalam x(t) = 5t + 8t2 + 4t3 – 0,25t4, dengan t dalam sekon dan x dalam meter. Tentukan persamaan percepatan kereta, percepatan awal kereta, dan percepatan kereta pada saat t = 2 s!

98. Sebuah partikel bergerak dengan percepatan menurut persamaan a = 3t2 – 5. Tentukan kecepatan partikel dan posisinya pada saat t = 3 s!

99. Percepatan sebuah partikel pada saat t adalah 4t i – 6 j. Mulamula partikel sedang bergerak dengan kecepatan 2j. Tentukan vektor kecepatannya dan besar kecepatan pada saat t = 2 sekon!

100.              Sebuah gaya sebesar 6 N bekerja pada sebuah balok bermassa 2 kg secara horizontal selama 4 s. Hitunglah energi kinetik akhir yang dimiliki balok tersebut!

SUMBER : Buku Fisika dasar jilid 1 karangan Tipler

                   Buku Fisika Kedokteran