Pembahasan UAS 2014

1. Sebuah cakram homogen berjari-jari 0,3 m pada titik tengahnya terdapatsebuah poros mendatar dan tegak lurus dengan cakram. Seutas tali dililitkanmelingkar pada sekeliling cakram dan ujung tali ditarik dengan gaya F yangbesarnya tetap sebesar 15 N sehingga cakram berotasi pada porosnya. BerapaNm momen gaya pada cakram ?

a. 6 B. 1,5 C. 3 D. 4,5Penyelesaian :

τ = F × r= 15 x 0,3= 4,5 Nm

Untuk soal nomor 2 dan 3 : Sebuah piringan tipis homogen bermassa 0,1 kgdengan jari-jari 0,05 m pada pusat massa, yaitu di titik tengah piringan terdapatporos O mendatar dan tegak lurus dengan piringan. Pada sisi tepi piringan terdapattitik S.2. Jika piringan dirotasikan pada poros O, maka berapa kg.m2 momen inersianya

(momen inersia pusat massa) ?A. 0,00001 C. 0,00004B. 0,000016 D. 0,00002

Penyelesaian :momen inersia piringan tipis :

I = ½ m. r2

= ½ (0,1)(0,05)2

= ½ (0,1)(0,0025)= 0,000125 kg.m2

Bila yang dimaksud dalam soal adalah bola tipis berongga, maka :I = 2/3 m.r2

= 2/3 x 0,1 x (0,05)2

= 2/3 x 0,1 x 0,0025= 0,000016 kg.m2

3. Jika poros O digeser ke sisi piringan di titik S sejajar dengan poros O yangsemula, kemudian piringan dirotasikan pada poros S, maka berapa kg.m2momen inersianya ?

A. □□□□□□□ B. 0,00005 C. 0,000056 D. 0,00006Penyelesaian :momen inersia piringan tipis dengan poros di pinggir :

I = ½ m.r2 + m.r2

= 3/2 m.r2

= 3/2 (0,1)(0,05)2

= 3/2 (0,1)(0,0025)= 0,000375 kg.m2

Bila yang dimaksud dalam soal adalah bola tipis berongga, maka :I = 2/3 m.r2 + m.r2

= 5/3 m.r2

= 5/3 x 0,1 x (0,05)2

= 5/3 x 0,1 x 0,0025= 0,0000416 kg.m2

Untuk soal nomor 4 — 6 : Pada roda yang berporos di titik A terdapat titik B yangsemula diam kemudian berputar mengelilingi poros A dengan percepatan suduttetap 2 rad/s2.4. Setelah 10 detik, maka berapa rad/s kecepatan putar roda ?

A. 10 B. 200 C. 100 D. 20Penyelesaian :

ωo = 0 rad/sα = 2 rad/s2

t = 10 s

ωt = ωo + α . t = 0 + (2)(10) = 20 rad/s

5. Setelah 10 detik, maka berapa rad sudut putar yang dibentuk oleh garis AB ?A. 10 B. 200 C. 100 D. 20

Penyelesaian :ωo = 0 rad/sα = 2 rad/s2

t = 10 s

θt = ωo . t + ½ α . t2 = 0 + ½ (2)(10)2 = 100 rad

6. Jika jarak AB = 0,2 m, maka berapa m/s2 percepatan tangensial titik B ?A. 0,04 B. 0,08 C. 0,4 D. 0,8

Penyelesaian :AB = 0,2 mα = 2 rad/s2

at = α . r = (2)(0,2) = 0,4 m/s2

7. Sebuah roda berputar dengan percepatan sudut yang tetap = 2 rad/s2. Jikakecepatan sudut semula 20 rad/s maka setelah 10 detik kecepatan sudutnya =...... rad/s.

A. 15 B. 10 C. 40 D. 20Penyelesaian :

ωo = 20 rad/sα = 2 rad/s2

t = 10 s

ωt = ωo + α . t = 20 + (2)(10) = 40 rad/s

8. Sebuah benda berotasi dengan momen inersia 2,5 x 10-3 kg.m2 dengankecepatan sudut awal 5 rad/s. Berapa Nm besarnya momen gaya yang harusdikerjakan agar benda berhenti berotasi dalam waktu 2,5 s ?

A. 2,5 x 10-4 B. 7,5 x 10-4 C. 7,5 x 10-3 D. 5,0 x 10-3

Penyelesaian :ωo = 5 rad/sI = 2,5 x 10-3 rad/s2

t = 2,5 sωt = 0 rad/s

α = (ωt – ωo) / t = (0 – 5) / 2,5 = -2 rad/s2

τ = I.α = 2,5 x 10−3 x (-2) = -5,0 x 10-3 Nm

Untuk soal nomor 9 dan 10 : Sebuah barang dipindahkan sejauh 4 km dengangaya 900 N dalam waktu 30 menit.9. Berapa joule kerja yang dilakukan untuk memindahkan barang itu ?

A. 3 600 000 B. 225 000 C. 3 600 D. 225Penyelesaian :

W = F.s= F s= 900 x 40= 36 000 J

10. Rata-rata berapa watt daya yang dikeluarkan untuk memindahkan barang itu ?A. 120 B. 2 C. 120 000 D. 2 000

Penyelesaian :P = W/t

= F s /t= 900 x 40 / 30= 1200 W

11. Berapa joule kerja yang dilakukan untuk menaikkan elevator bermassa 2000kg melewati ketinggian 25 m dengan laju 3 m/s, jika gaya gesekan sebesar 500N dan g = 9,8 m/s2 ?

A. 29 100 B. 520 500 C. 511 500 D. 491 500Penyelesaian :

W = (F – fs ) . y= (mg – fs) . y= [(2000)(9,8) – (500)] . (25)= 477 500 J

Untuk soal nomor 12 - 16 : Di atas bidang datar yang sangat licin (gaya gesekandiabaikan) benda A bermassa 1 kg bergerak lurus dengan kecepatan 5 m/s. Didepan benda A terdapat benda B yang bermassa 2 kg yang bergerak lurus dengankecepatan 2 m/s searah membentuk garis lurus. Benda A kemudian menumbukbenda B.12. Berapa momentum benda A sebelum bertumbukan?

A. 1 B. 5 C. 4 D. 10Pembahasan :

mA = 1 kg; vA = 5 m/smB = 2 kg; vB = 2 m/s

p = m.v = (1)(5) = 5 kg.m/s

13. Berapa momentum benda B sebelum bertumbukan ?A. 10 B. 4 C. 5 D. 1

Pembahasan :mA = 1 kg; vA = 5 m/smB = 2 kg; vB = 2 m/s

p = m.v = (2)(2) = 4 kg.m/s

14. Jika tumbukannya elastis sempurna, maka berapa m/s kecepatan benda Asesaat setelah bertumbukan ?

A. 3 B. 1 C. 4 D. 2Pembahasan :

mA = 1 kg; vA = 5 m/smB = 2 kg; vB = 2 m/s

Tumbukannya elastis sempurna :

1 =

− vA’ + vB’ = 3vB’ = 3 + vA’

Hukum kekekalan momentum:p’tot = ptot

mA vA’ + mB vB’ = mA vA + mB vB

1 vA’ + 2 vB’ = 1 . 5 + 2 (2)1 vA’ + 2 (3 + vA’) = 5 + 4

1 vA’ + 6 + 2 vA’ = 93 vA’ = 3

vA’ = 1 m/s

15. Jika tumbukannya elastis sempurna, maka berapa m/s kecepatan benda Bsesaat setelah bertumbukan ?

A. 2 B. 4 C. 1 D. 3Penyelesaian :

Dari no 14 diatas :vA’ = 1 m/svB’ = 3 + vA’

= 3 + 1= 4 m/s

16. Jika tumbukannya tidak elastis sama sekali (kedua benda tetap terus salingmenempel), maka berapa m/s kecepatan kedua benda itu sesaat setelahbertumbukan ?

A. 4 B. 2 C. 3 D. 1Pembahasan :

mA = 1 kg; vA = 5 m/smB = 2 kg; vB = 2 m/s

Tidak elastik sama sekali :mA vA + mB vB = (mA + mB) v’(1 kg)(5 m/s) + (2 kg)(2 m/s) = ( 1 kg + 2 kg) v’

5 + 4 = 3 v’v’ = 9 / 3 = 3 m/s

17. Berapa jumlah molekul gas O2 pada 1 mol gas O2 ?A. 12,04 x 1023 B. 3,01 x 1023 C. 9,03 x 1023 D. 6,02 x 1023

Pembahasan :Jumlah molekul = mol zat x Bilangan Avogadro

= 1 mol O2 x 6,02 x 1023

= 6,02 x 1023 molekul O2

18. Berapa jumlah atom O pada 1 mol gas O2 ?a. 6,02 x 1023 B. 9,03 x 1023 C. 3,01 x 1023 D. 12,04 x 1023

Pembahasan :Jumlah molekul = mol zat x Bilangan Avogadro

= 1 mol O2 x 6,02 x 1023

= 6,02 x 1023 molekul O2Karena tiap molekul O2 berisi 2 atom O, maka :

Jumlah atom O adalah 2 x 6,02 x1023 atom = 12,04 x 1023 atom

19. Berapa jumlah mol gas O2 jika massanya 0,16 gram ? (diketahui Ar O = 16)A. 0,005 B. 0,05 C. 0,01 D. 0,001

Pembahasan :

= 0,005 mol

20. Pernyataan berikut ini, manakah yang paling betul ?A. Pada suhu yang tetap dan jumlah mol gas tetap, tekanan gas

berbanding terbalik dengan volumenya.B. Pada tekanan yang tetap dan jumlah mol gas tetap, volume gas

berbanding lurus dengan suhunya.C. Pada suhu yang sama dan tekanan yang sama, gas-gas yang jumlah

molnya sama maka volumenya juga sama.D. A, B, dan C betul

Pembahasan :Pada suhu yang tetap dan jumlah mol gas tetap, tekanan gasberbanding terbalik dengan volumenya. Hukum BoylePada tekanan yang tetap dan jumlah mol gas tetap, volume gasberbanding lurus dengan suhunya. Hukum CharlesPada suhu yang sama dan tekanan yang sama, gas-gas yang jumlahmolnya sama maka volumenya juga sama. Hukum AvogadroJawaban D. A, B, dan C betul

21. Sebanyak 10 L gas oksigen tekanannya 1 atm. Pada suhu yang sama berapaatm tekanan gas tersebut jika volumenya dijadikan 11 L ?

A. 1,1 B. 1,0 C. 0,9 D. 1,9Pembahasan :

Pada suhu tetap, gunakan Hukum Boyle :P1 V1 = P2 V2

22. Pada suhu 27°C volume gas oksigen 5 L. Pada tekanan yang sama, berapa Lvolume gas tersebut pada suhu 37°C ?

A. 4,839 B. 3,649 C. 6,852 D. 5,167Pembahasan :

Pada tekanan tetap, gunakan Hukum Charles :

23. Sebanyak 2 mol gas hidrogen volumenya 40 L. Pada suhu dan tekanan yangsama, berapa L volume 2 mol gas oksigen ?

A. 40 B. 30 C. 20 D. 80Pembahasan :Pada suhu dan tekanan tetap, gunakan Hukum Avogadro :

24. Sebanyak 2 mol gas hidrogen volumenya 50 L. Jika diukur pada suhu 27°Cmaka berapa atm tekanannya ? (R = 0,08206 L.atm.mol-1.K-1)

A. 0,98 B. 0,089 C. 0,098 D. 0,89Pembahasan :

T = 27°C + 273 = 300 KGunakan Persamaan Gas Umum :PV = nRT

25. Sebanyak 2 mol gas N2 yang tekanannya 1 atm ditambah dengan gas Cl2sehingga campuran gas tersebut tekanannya menjadi 1,1 atm (gas N2 dan Cl2tidak bereaksi). Jika suhunya tetap, maka berapa mol gas Cl2 yangditambahkan tersebut ?

A. 0,2 B. 2 C. 2,2 D. 1,2Pembahasan :

Karena suhu tetap, maka digunakan Hukum Boyle :P1 V1 = P2 V2

V2 = V1

0,9 n2 RT = 2 RT

Jadi mol gas Cl2 yang ditambahkan adalah 2,2 mol – 2 mol = 0,2 mol