BAB.IDINAMIKA ROTASI DANKESEIMBANGAN BENDA TEGAR

1. Sebuah bola pejal bermassa M, jari-jari Rmenggelinding menuruni sebuah bidang miringdengan sudut kemiringan θ terhadap arah mendatar.Percepatan bola adalah…….a. 2/5 g sinθ

b. 3/7 g sinθ

c. 5/7 g sinθ

d. g sinθ

e. 7/5 g sinθ

2. Pada gambar dibawah, C adalah roda katrol danmassa beban B lebih besar dari massa beban A. Jikapercepatan gravitasi = 10 m/s2 dan tegangan tali T1 =24 N, maka tegangan tali T2 adalah ………

a.28 N

b.26 N

c.24 N

d.22 N

e.20 N

3. Pada gambar berikut, roda katrol pejal C berputarmelepaskan diri dari lilitan tali. Massa roda C adalah300 gram. Jika percepatan gravitasi adalah 10 m/s2,maka tegangan tali T adalah ………..a. 1 N d. 3,3 Nb. 1,5N e. 4Nc. 2 N

4. Berapakah kecepatan sudut sebuah silinder pejalpada dasar bidang miring sehingga silinder dapatmenggelinding sampai ke puncak bidang yangpanjangnya 10,0 m dan tingginya 3,00 m? (Massasilinder adlah 2,00 kg dan jari-jarinya 0,400 m).a. 9,5 rad/s c. 28,6 rad/sb. 15,8 rad/s dE. 32,4 rad/s e. 21,7 rad/s

5. Sebuah bola pejal menggelinding dari keadaandiam menuruni suatu bidang miring yang membentuksudut 30o terhadap arah mendatar. Kelajuan linearbola ketika telah menempuh lintasan sejauh 3,5 mpada bidang adalah ……….a. 6 m/s d. 3 m/sb. 5 m/s e. 2 m/sc. 4 m/s

6. Dua benda sedang bergerak seperti ditunjukkanpada gambar. Besar momentum sudut total terhadaptitik asal O, dalam satuan kg m2s-1 adalah ………..

a. 0 b. 3 c. 6 d. 12 e. 30

7. Seorang penari balet berputar 3 putaran persekondengan kedua lengannya direntagkan. Pada saat itumomen inersia penari 8 kg m2. kemudian kedua lengan dirapatkan sehingga momen inersianyamenjadi 2 kg m2. Frekuensi putaran sekarang menjadia. 10 putaran per sekon b. 12 putaran per sekonc. 16 putaran per sekon d. 24 putaran per sekone. 48 putaran per sekon

8. Sebuah cakram mendatar berputar bebas terhadapsuatu sumbu vertical dan membuat 90 putaran permenit. Sepotong kecil dempul dengan massa 2,0 x 10-2 kg jatuh vertikal dan menempel pada

cakram pada jarak 5,0 x 10-2 m dari poros. Jika banyak putaran permenit berkurang menjadi 80, maka momen inersiacakram (dalam kg cm2) adalah ………a. 2,0 b. 3,0 c. 4,0 d. 5,0 e. 6,0

9. Sebuah tongkat homogen panjang 80 cm. Padasalah satu ujungnya diberi gaya 10 N denganmembentuk sudut 30oterhadap panjang tongkat,sehingga tongkat berputar searah jarum jam. Momengaya yang dihasilkan oleh gaya tersebut adalah ... .a. 2 Nm b. 4 Nm c. 5 Nm d.6 Nm e.8 Nm

10. Batang AB massanya 5 kg panjangnya 6 m diberipenompang pada jarak 1m dari ujung A. Pada ujung Bdiberi beban 4 kg ,agar batang seimbang ujung Aharus diberi beban ... .a. 10 kg b. 15 kg c. 20 kg d. 25 kg e.30 kg

11. Sebuah partikel massanya 250 gram melakukangerak orbital membentuk lingkaran dengan jari-jari100 cm. Jika pada partikel bekerja gaya 4 N,percepatan anguler partikel adalah ... .a. 1 rad/s2 b.1 ,6 rad/s2 c. 4 rad/s2d. 8 rad/s2 e. 16 rad/s2

31. Pernyataan di bawah ini yang berkaitandengan gaya angkat pada pesawat terbang yangbenar adalah ….a. Tekanan udara di atas sayap lebih besar daripada tekanan udara di bawah sayapb. Tekanan udara di bawah sayap tidakberpengaruh terhadap gaya angkat pesawatc. Kecepatan aliran udara di atas sayap lebihbesar dari pada kecepatan aliran udara dibawah sayapd. Kecepatan aliran udara di atas sayap lebihkecil dari pada kecepatan aliran udara dibawah sayape. Kecepatan aliran udara tidak mempengaruhigaya angkat pesawat32. Gaya apung terjadi karena denganmeningkatnya kedalaman dalam suatu fluida....a. Tekanan bertambah b. Tekanan berkurangc. Tekanan tetap d. Massa jenis bertambahe. Massa jenis berkurang33. Suatu benda digantung pada suatu neracapegas. Ketika benda dicelupkan seluruhnyakedalam wadah yang penuh berisi zat cair,diamati bahwa 4 N di zat cair tumpah. Skalamenunjukkan bahwa berat benda dalam zat cairadalah 6 N. Berat benda di udara adalah....a. 2 N b. 4 N c. 6 N d. 10 N e. 12 N34. Sepotong kaca di udara memiliki berat diudara memiliki berat 25 dan massa jenis 2,5 x10

3

kg/m3. Bila massa jenis air = 1 x 103 kg/m3 danpercepatan gravitasinya 10 m/s2, maka beratkaca dalam air adalah....a. 10 N b. 15 N c. 20 N d. 25 N e. 30 N35. Sebuah batuan padat digantung di udara olehsebuah nerca pegas, memberikan bacaan massa0,80 kg. Ketika batuan dicelupkan dalam air,bacaan skala adalah 0, 70 kg. Berapakah massa jenis batuan (dalam kg/m3)?a. 4,5 x 10

3

b. 3,5 x 10

3

c. 1,2 x 10

3

d. 2,7 x 10

3

c. 8,0 x 10

3

36. Sebuah benda dalam udara beratnya 2,50 g ,dalam air 1,50 g, sedangkan dalam asambelerang beratnya 0,70 g. Massa jenis asambelerang ( dalam kg/m3) adalah....a. 800 b. 1 000 c. 1 800 d. 2 000 e. 2 50037. Sebuah benda terapung pada suatu zat cairdengan 2/3 bagian benda itu tercelup. Bila massa jenis benda 0,6 g/cm3, maka massa jenis zat cairadalah....a. 1 800 kg/m

3

b. 1 500 kg/m

3

c. 1 200 kg/m

3

d. 900 kg/m

3

e. 600 kg/m

3

38. Sepotong kayu terapung dengan 1/5 bagiantercelup didalam air. Jika massa jenis air 1 x 10

3

kg/m3, maka massa jenis kayu adalah....a. 2 x 102 kg/m3 b. 4 x 102 kg/m3c. 6 x 102 kg/m3 d. 8 x 102 kg/m3e. 10 x 102 kg/m339. Suatu benda terapung diatas permukaan airyang berlapiskan minyak dengan 50% volumbenda berada didalam air , 30 % didalam minyak,dan sisanya berada diatas permukaan minyak.Jika massa jenis minyak = 0,8 g/cm3, makamassa jenis benda tersebut adalah (dalamg/cm3)....a. 0,62 b. 0,68 c. 0,74 d. 0,78 e. 0,8240. Sebuah bejana mengandung minyak (massa jenis= 0,8 g/cm3) yang berada diatas raksa(massa jenis = 13,6 gr/cm3). Sebuah bolahomogen mengapung dengan setengahvolumnya tercelup dalam raksa dan setengahlainnya dalam minyak. Massa jenis bahan daribola dalam gr/cm2 adalah....a. 3,3 b. 6,4 c. 7,2 d. 9,0 e. 12,841. Sebuah papan kayu dengan panjang 2, 0 m,lebar 30 cm, dan tebal 40 mm mengapung dalamair dengan 10 mm dari ketebalannya munculdipermukaan air. Massa papan adalah...a. 12 kg b. 18 kg c. 24 kg d. 30 kg e. 176 kg42. Air mengalir melalui pipa mendatar denganluas penampang pada masing-masing ujungnya200 mm2 dan 100 mm2. Jika air mengalir daripenampang besar dengan kecepeatan 2 m/smaka kecepatan air pada penampang keciladalah....a. ¼ m/s b. ½ m/s c. 1 m/s d. 2 m/s e. 4 m/s43. Gambar berikut ini menunjukkan irisanmelintang sebuah pipa. Di titik 1, diameter pipa6,0 cm dan di titik 2 adalah 2,0 cm. Jikakecepatan dan tekanan di titik 1 masingmsingadalah 2,0 m/s dan 180 kPa,maka tekanan di titik2 dalam kPa adalah...

a. 18 b. 22 c. 25 d. 30 e. 34

44. Air mengalir keatas melalui pipa sepertiditunjukkan pada gambar dengan laju alir (debit)14,4

π

L/s. Jika tekanan pada ujung bawah adalah87,5 kPa, maka tekanan pada ujung atas pipaadalah (dalam kPa)....

50. Air terjun setinggi 8 m dengan debit 10 m3/sdimanfaatkan untuk memutar generator listrikmikro. Jiks 10 % energi air berubah menjadienergi listrik, daya keluaran generator listrikadalah....a. 70 kw b. 75 kw c. 80 kw d. 90 kw e. 95 kw

BAB III TEORI KINETIK GAS

52. Suatu gas ideal mula-mula menempati ruangyang volumenya V pada suhu T dan tekanan P.Jika suhu gas menjadi 3/2 T dan volumenyamenjadi ½ V, maka tekanan gas menjadi ….a. 4 P b. 2 P c. 3 P d. 4/3 P e. ½ P53. Suatu gas ideal dalam ruang tertutup memilikienergi kinetic partikel 3 Eo. Apabila energikinetiknya di jadikan Eo, suhu gas adalah 7

0

C.Suhu gas mula-mula adalah ….a. 90 K b. 91 K c. 31 K d. 93,K e. 30,2 K54. Laju efektif (RMS) gas oksigen bermassa 32g/mol pada suhu 27

0

C adalah …. (R = 8,314J/mol K)a. 483 m/s b.443m/s c. 403 m/s d. 383 m/se. 343 m/s55. Dalam ruang yang bervolume 1,5 L terdapatgas bertekanan 5 x 10

5

Pa. Jika kelajuan rata-rata(kelajuan efektif) partikel gas 500 m/s, makamassa gas yang terkurung dalam ruang adalaha. 8 grm b.7 grm c.8,5 grm d. 5,6 grm e.9 grm56. Suatu gas ideal pada tekanan p dan suhu27ºC dimampatkan sampai volumenya setengahkali semula. Jika suhunya dilipatduakan menjadi54ºC, berapakah tekananya?a. 0,25p b. 0,54p c. p d. 2p. e. 2,18p.57. Sebuah silinder gas memiliki volume 0,040 m

3

dan berisi udara pada tekanan 2 x 10

6

Pa.Kemuadian silinder dibuka sehinggaberhubungan dengan udara luar. Apabiladianggap suhu tidak berubah, tentukan volumeudara luar 1 atm (1 atm = 10

5

Pa).a. 0,76 m

3

. 0,36 m

3

c. 0,02 m

3

d. 0,01 m

3

e. 0,036 m358. Di dalam 1 cm

3

gas ideal yang bersuhu 273 Kdan bertekanan10

5

Pa terdapat 2,7 x 10

19

partikel. Berapakah partikel gas yang terdapatdalam 1 cm3 gas tersebut pada suhu 273 K dantekanan 10

-4

Pa?a. 2,7 x 109 b. 2,7 x 1010 c. 2,7 x 1014d. 2,7 x 1019 e. 2,7 x 102959. Suatu gas ideal yang berada di dalam wadahtertutup memiliki tekanan p dan energy kinetikrata-rata molekul EK .Jika energy kinetik rata-ratadiperbesar menjadi 4 EK, berapakah tekanan gasideal tersebut?a. p b. 2p c. 4p d. 8p e. 16p60. Sebuah silinder yang volumenya 1 m3 berisi 5mol gas helium pada suhu 50ºC. Apabila heliumdianggap sebagai gas ideal, berapakah energikinetik rata-rata per molekul?a. 1,0 x 10-21 J b. 6,7 x 10-21 Jc. 1,0 x 10-20 J d. 1,3 x 10-20 Je. 6,7 x 10-20 J61. Molekul oksigen (Mr = 32) di atmosfer Bumimemiliki kecepatan efektif sekitar 500 m/s .Berapakah kira-kira kecepatan efektif molekulhelium (Mr = 4) di atmosfer Bumi?a. 180 m/s b. 1000 m/s c. 1400 m/sd. 2000 m/s e. 4000 m/s62. Sebuah tabung gas bersi 1 mol gas osigenpada suhu 27ºC. Jika pada suhu itu molekuloksigen memiliki 5 derajat kebebasan, berapakahenergi dalam 1 mol gas oksigen? Diketahui besartetapan Boltzman k = 1,38 x 10

-23

J/K.a. 6,23 J b. 62,3 J c. 6,23 x 102 Jd. 6,23 x 1023 J e. 6,23 x 104 J63. Dalam suatu ruangan terdapat 800 miligramgas dengan tekanan 1 atmosfer. Kelajuan rata-rata partikel gas tersebut adalah 750 m/s. Jika 1atmosfer = 105 N/m2 maka volume ruangantersebut adalah.....a. 1,5 x 10-3 m3 b. 2 x 10-3 m3c. 6,7 x 10-3 m3 c. 1,5 x 10-2 m3e. 6,7 x 10-2 m364. Jika volume gas ideal diperbesar menjadi duakali volume semula dan ternyata energydalamnya menjadi empat kali semual, makatekanan gas tersebut.... kali semula.a. ¼ b. ½ c. 1 d. 2 e. 465. Di dalam sebuah ruang tertutup terdapat gasdengan suhu 27oC. Apabila gas dipanaskansampai energi kinetiknya menjadi 5 kali energikinetik semula, maka gas itu harus dipanaskansampai suhu ... .a. 108

o

C b. 135

o

C c. 1200

o

Cd. 1227

o

C e. 1500

o

C

BAB IV TEMODINAMIKA

66. Pada sebuah ruang tertutup terdapat 2 molgas ideal dipanaskan dengan volume tetapsehingga suhunya naik 50 K. Jika konstantaumum gas R = 8,3 x 10

3

J/mol K, maka kaloryang dibutuhkan adalah.a. 1,245 x 10

6

J b. 2,075 x 10

6

Jc. 2,905 X l0

6

J d. 6,225 x 10

6

Je. 8,310 x 10

6

J

67. Dalam hukum termodinamika 1 berlaku:Q=U+WQ = jumlah kalor U = perubahan energi dalamW = usaha gasPernyataan di bawah ini benar, kecuali.a. proses adiabatik

∆

W =

∆

Ub. proses isokhorik

∆

W = 0c. proses isobarik

∆

W = P.

∆

Vd. proses isotermal

∆

W =

∆

Qe. proses adiabatik

∆

Q = 068. Suatu sistem mengalami proses adiabatik.Pada sistern dilakukan usaha 100 J Jikaperubahan energi dalam sistem adalah U dankalor yang diserap sistem adalah Q, makaa. U= - 100J b. U = IOOJ c. U = 0d. Q = IOOJ e. U+Q = -IOOJ69. 1,5 m

3

gas helium yang bersuhu 27°Cdipanaskan secara isobarik sampai 87°C. Jikatekanan gas helium 2 x 10°N/rn2, gas heliummelakukan usaha luar sebesara. 6OkJ b. l2OkJ c. 280 kJ d. 480 kJ e. 660 kJ70. Sejenis gas ideal bervolume 3 liter pada27°C. Gas ini dipanaskan dengan tekanan tetap 2atmosfer sampal suhunya mencapai 227°C. Jika Iatm = 1,013 x 10

5

Pa, maka kerja yang dilakukangas sama dengana. 402J b. 405J c. 407J d. 409J e. 412J71. Satu mole gas ideal menempati suatu silinderberpengisap tanpa gesekan, mula-mulamempunyal suhu T. Gas tersebut kemudiandipanaskan pada tekanan konstan sehinggavolumenya menjadi 4 kali lebih besar. Bila Radalah tetapan gas universal, maka besarnyausaha yang telah dilakukan oleh gas untukmenaikkan volumenya tadi adalaha. RT/4 b. RTIn4 c. 6RT d. 4RT e. 3RT72. Suatu gas ideal mengalami perubahan sikiusseperti pada diagram p - V di bawah. Kerja yangdihasilkan pala proses sikius ni adalah (dalamkilojoule)a. 200b. 400c. 600d. 800e. 100073. Mesin Carnot dioperasikan antara 2 reservoirkalor masing-masing suhunya T

1

dan T

2

, denganT

2

> T

1

. Efisiensi mesin tersebut 40%, danbesarnya T

1

= 27°C. Supaya efisiensinya naik60%, maka besarnya perubahan T

2

adalaha. 50K b. 300k c. 350K d. 400K e. 500K74. Suatu mesin kalor Carnot deng efisiensi 60%,dioperasikan antar reservoir kalor, reservoirbersuhu rer 27°C. Agar mesin Carnot tersebutdaya gunanya menjadi 80%, maka diperlukankenaikan suhu reservoir kalor bersuhu tinggisebesara. 50K b. 150K c. 250K d. 500K e. 750K75. Suatu mesin Carnot yang bekerja antara suhu27°C dan 127°C diguna-kan untuk menggerakkansebuah generator yang tegangan keluarannya220 V. Jika setiap detik mesin Carnot itumenyerap kalor 5500 J, maka kuat arus keluarmaksimum generator adalaha. 2,75 A b. 10 A c. 15A d. 22A e. 25A76. Suhu dalam suatu ruangan bermesinpendingin -23°C sedangkan suhu diluar 27°C.Setiap 30 menit dapat dikeluarkan kalor 3.10

6

joule. Daya listrik yang terpakai dalammenjalankan pesawat pendingin Carnot itubesarnya:a.

4

10361

x

watt b. 10

4

watt c.

61

x10

4

Wattd.

185

x10

4

Watt e.

181

x10

4

Watt78. Sejumlah n mol gas ideal monoatomik mula-mula tekanan dan volumenya P dan V

1

, laludinaikkan pada tekanan tetap sehinggavolumenya menjadi V

2

= 2 V

1

maka:1) T

2

=2T

1

2) energi kinetik rata-rata partikelnyamenjadi dua kali semula3) energi dalam sistem menjadi dua kalisemula4) T

1

V

1

= T

2

V

2

79. Karena mengalami perubahan volume dan Vmenjadi 1/2 V pada tekanan tetap P, berartia. sistem ni telah melakukan kerja sebesar 1/2PVb. sistem mi telah melakukan kerja sebesar 2 PVc. sistem ini tidak melakukan kerjad. pada sistem ini telah dilakukan kerja sebesar 2PVe. pada sistem ini

telah dilakukan kerja sebesar1/2 PV80. Suatu gas ideal monoatomik di dalam ruangtertutup mempunyai tekanan 1,2 x 10

5

pa danvolumenya 40 liter. Bila gas memuai secaraisobarik sehingga volumenya menjadi 50 liter,maka gas akan menyerap kalor dan lingkungansebesar 2 x 10

3

J. Pada akhir proses:1. suhu gas akan bertambah2. gas melakukan usaha sebesar 1,2 x10

3

J

3. gas mengalami perubahan energi 800 J4. massa jenis gas bertambah81. Suatu sistem gas ideal dapat mengubahsemua kalor yang diserap menjadi tambahanenergi dalam jika prosesnya adalaha. adiabatic b. isobanik c. isokhorikd. isoternal e. pemampatan82. Sebuah tabung tertutup volumenya konstanberisi m mol gas ideal monoatomik pada tekananP

1

dan suhu T

1

. Suhu tabung kemudianditurunkan hingga menjadi T

2

= 1/2 T

1

. Bila Radalah tetapan gas universal, makanan tekanangas menjadi.1. P

2

=

21

P

1

2. usaha yang dilakukan gas nol3. kalor yang dilepas gas

23

nRT

1

4. perubahan energi dalam gas U

2

–U

1

.=

43

nRT

1

83. Suatu mesin Carnot menerima 2000 J danreservoir panas dan melepas 1750 J padareservoir dingin. Dengan demikian efisiensi mesinitu adalaha. 6,25% b. 10% c. 12,5% d. 25% e. 87,5%84. Gas dengan volume 0,3 L di panaskan padatekanan tetap 2,0 atm sehingga volumenyamenjadi 0,8 L. Usaha yang dilakukan oleh gasadalah …. (dalam L atm)a. 2,0 b. 1,5 c.1,0 d. 3 e. 485. Suatu system menyerap energi 1500 J darilingkungannya. Pada saat yang sama 2200 Jusaha di lakukan pada system. Maka perubahanenergi dalam system adalah ….a. –3700 J b. 3700 J c. 700 J. d– 700 Je. 431 J86. Diagram P – V dari gas helium yangmengalami proses termodinamika ditunjukkan seperti gambar di bawah. Usahayang dilakukan gas helium pada proses ABCsebesar …..a. 660 kJ b. 370 kJ c. 280 kJ d. 400 kJe.120 kJ87. Jika sebuah mesin kalor memiliki efisiensi 25% dan kehilangan 2700 J, pada prosespembuangan. Besar usaha yang dikerjakanmesin adalah ….a. 900 J b.3600J c. 700 Jd. 9000 J e. 890 J88. Perhatikan grafik P – V untuk mesin Carnotseperti pada gambar di bawah. Jika Q

2

=0,68 Q

1

maka banyaknya kalor yang dapatdiubah menjadi usaha adalah......a. 0,68 Q

1

b. 0,54 Q

1

c. 0,50 Q

1

d. 0,36 Q1 e.0,32 Q189. Sebuah mesin turbin memakai uap dengansuhu awal 550

0

C membuangnya pada suhu35°C. Efisiensi maksimum tersebut adalaha. 43% b. 53% c. 63% d. 73% e. 33%90. Sebuah mesin kalor yang bekerja antarareserVoir kalor bersuhu rendah 27°C danreservoir kalor bersuhu tinggi t

1

0

C, ditingkatanefisiensi maksimumnya dari 25% hingga menjadi50% dengan menaikkan suhu t

1

menjadi t

2

°Csuhu t

1

dan t

2

adalaha. 36 54b. 54 108c. 127 327d. 300 4000e. 400 60091. 10 mol gas ideal monoatomik mengalamisikius ABCA (AB lurus) seperti gambar!P

A

=

32

P

B

= 8,3 x 10

5

N/m

2

V

A

=

21

V

B

, T

A

=10

3

K

R = 8,3 J/mol K

Jumlah kalor yang diserap gas selama prosesAB adalah: