Ilmu Saudarana: SOAL-SOAL DAN JAWABAN FISIKA KELAS X SEMESTER 2 |pembelajaranfisika

بِسْــــــــــــــــمِ اﷲِالرَّحْمَنِ اارَّحِيم

الحمد لله رب العالمين, وصلاة والسلام على أشرف المرسلين. أما بعد :

SOAL-SOAL DAN JAWABAN FISIKA KELAS X SEMESTER 2

kumpulan soal dan pembahasan fisika semester 2 kelas X

1.Seorang yang miopi titik dekatnya 25cm sedangkan titik jauhnya 100 cm.Agar ia dapat melihat benda yang jauh,ia harus memakai kacamata yang kekuatannya….

Jawab: S= ~ ; S’= -100 cm

1/f = 1/100

D= 1/-100 X 100 = -1 dioptri

2. Aldo ketika berumur 55 tahun menderita hipermetropi, tidak dapat membaca koran yang berada lebih dekat dari 50 cm di depan matanya. Berapa dioptri kekuatan kacamata christiano ronaldo ?

jawab : S' = -50 cm, S = 25 cm, f ? dan P?
1/25 + 1/-50 = 1/f,

f = 50 cm,

P = 100/50

= 2 Dioptri

3.Seorang penderita Miopi memakai lensa -1,0 D.

Berapa titik jauh orang tersebut?

Jawab:

P= 1/f

F=1/1 = -1m =-100 cm

1/S’ = 1/F -1/S

= 1/-200 – 1/~ =1/-200

S’ =-200 cm

4.Seorang penderita presbiopi mempunyai titik dekat 50 cm.Agar dapat membaca pada jarak baca normal(25 cm).Orang itu harus memakai kacamata dengan ukuran . . .

Dik: S’ = 50cm Dit: P= . . . ?

S = 25 cm

Jawab: 1/S+1/S’ = 1/f P= 1/f X 100

1/25+1/50 = 1/f = 3/50 X 100

2/50+1/50 = 3/50 = 6 dioptri

5. Titik dekat seseorang adalah 60 cm. Berapakah jarak focus kacamata yang harus digunakan agar dia dapat melihat dengan jelas suatu benda yang berada 20 cm di deoan matanya?

Jawab: 1/20+1/-60 =3/60-1/60

1/f=2/60

F = 60/2

= 30cm

6.Sebuah proyektor memiliki jarak fokus 10cm membentuk suatu bayangan yang tingginya 60cm dari sebuah slide yang daerah gambarnya memiliki tinggi 20mm.Berapakah jauh lensa proyektor dari layar?

Jawab : Dik: f = 10cm

h’= 60cm

h = 20mm= 2cm

Dit: s’. . .?

M= |h’/h|=|s,/s| 1/10= 60/2s’ + 1/s’

= 60/2=s’/s 1/10= (60+2)/2s’

S = 2/60 s’ 1/10 – 62/2s’

2s’= 10 X 62

S’ = 310 cm

7.Sebuah lensa berjarak fokus 4 cm digunakan sebagai lup. Agar mata melihat dengan akomodasi maksimum

maka letak benda dari lup adalah…

Dik: f= 4 cm Dit: S = . . . ?

S’=-Sn = -25cm

Jawab: 1/s= 1/f- 1/s’

=1/4 - 1/-25

=21/100

S = 100/21

=4,7 cm

8.Andi memiliki mikroskop, yang memiliki lensa obyektif dan lensa okuler yang masing-masing memiliki titik api (fokus) masing-masing 0,90 cm dan 5 cm. Jarak antara lensa obyektif dan lensa okuler 13 cm. Sebuah preparat yang panjangnya 0,05 cm dan diletakkan 1 cm dari lensa obyektif. Tentukan letak dan besar bayangannya !.

Jawab:

mikroskop f oby < f ok

f oby = 0,9 cm dan f ok = 5 cm

d = 13 cm

h oby = 0,05cm

S oby = 1 cm

DITANYA : S' ok…..?

h' ok …..?

lensa obyektif : 1/s + 1/s' = 1/f

1/1 + 1/s' = 1/0,9

maka s' oby = 9 cm

karena d = s' oby + s ok 13 = 9 cm + s ok

maka s ok = 13 -9 = 4 cm

lensa okuler : 1/s + 1/s' = 1/f

1/4 + 1/s' = 1/5

jd s' ok = - 20 cm

M = [ s'/s] oby x [ s'/s] ok = [9/1] x [-20/4] = 45 x

maka h' = 0,05 x 45 = 2,25 cm

jd bayangan akhir mikroskop s' = - 20 cm dan h' = 2,25 cm

9.Sebuah mikroskop mempunyai obyektif yang berjarak titik api 10 mm dan okuler
yang berjarak titik api 25 mm. Berapakah jarak antara kedua lensa itu dan
berapakah perbesarannya apabila bendanya berada
pada jarak 10,5 mm dari obyektif dan mata berakomodasi maksimum ?

Dik: f oby = 10 mm

f ok = 25 mm

S oby = 10,5 mm

mata berakomodasi maksimum
Ditanya : d ? M ?

Jawab:
lensa obyektif : 1/10,5 + 1/s' = 1/10,

maka s' oby = 210 mm.
Lensa okuler : s' ok = -25 cm = -250 mm,

1/s +1/-250 = 1/25,

s ok = 250/11 mm
M = [s'/s] oby x [ sn/f + 1]

= 210/10 x ( 250/25 + 1)

=21 x 11

= 231 kali
d = s' oby + s ok

= 210 mm + 250/11

= 232 + 22,73

=254,73 mm

10. Obyektif dan okuler sebuah mikroskop masing-masing mempunyai jarak titik api 2
cm dan 5cm. Jika sebuah benda diletakkan pada jarak 2,5 cm dari obyektif, berapakah
jarak antara obektif dan okuler untuk mata yang tidak berakomodasi dan
berapakah perbesarannya ?
dik : f oby = 2 cm, s oby = 2,5 cm dan f ok = 5 cm, mata tak berakomodasi.
Dit: M ? d ?
Jawab : d = s' oby + f ok
lensa obyektif : 1/2,5 + 1/s'

= 1/2 maka s' oby = 10 cm
maka d = s' oby + f ok = 10 cm + 5 cm = 15 cm.

M (minimum = mata tak berakomodasi) = [s'/s] oby x [sn/f]

= [10/2,5][25/5]

= 4 x 5 = 20 kali

14.Panas sebesar 12 kj diberikan pada pada sepotong logam bermassa 2500 gram yang memiliki suhu 30^oC. Jika kalor jenis logam adalah 0,2 kalori/gr^oC, tentukan suhu akhir logam!

Pembahasan
Data :
Q = 12 kilojoule = 12000 joule
m = 2500 gram = 2,5 kg
T₁ = 30^oC
c = 0,2 kal/gr^oC = 0,2 x 4200 joule/kg ^oC = 840 joule/kg ^oC
T₂ =...?

Q = mcΔT
12000 = (2,5)(840)ΔT
ΔT = ¹²⁰⁰⁰/₂₁₀₀ = 5,71 ^oC

T₂ = T₁ + ΔT = 30 + 5,71 = 35,71 ^oC

15.500 gram es bersuhu −12^oC dipanaskan hingga suhu −2^oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g^oC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam satuan joule!

Pembahasan
Data :
m = 500 gram
T₁ = −12^oC
T₂ = −2^oC
ΔT = T₂ − T₁ = −2^o − (−12 ) = 10^oC
c = 0,5 kalori/gr^oC
Q = ....?

Q = mcΔT
Q = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori

1 kalori = 4,2 joule
Q = 2500 x 4,2 = 10500 joule

16.500 gram es bersuhu 0^oC hendak dicairkan hingga keseluruhan es menjadi air yang bersuhu 0^oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g^oC, dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam kilokalori!

Pembahasan
Data yang diperlukan:
m = 500 gram
L = 80 kalori/gr
Q = ....?

Q = mL
Q = (500)(80) = 40000 kalori = 40 kkal

17.500 gram es bersuhu 0^oC hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5^oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g^oC, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/g^oC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan!

Pembahasan
Data yang diperlukan:
m = 500 gram
c_air = 1 kalori/gr^oC
L_es = 80 kalori/gr
Suhu akhir → 5^oC
Q = .....?

Untuk menjadikan es 0^oC hingga menjadi air 5^oC ada dua proses yang harus dilalui:
→ Proses meleburkan es 0^oC menjadi air suhu 0^oC, kalor yang diperlukan namakan Q₁
Q₁ = mL_es = (500)(80) = 40000 kalori

→ Proses menaikkan suhu air 0^oC hingga menjadi air 5^oC, kalor yang diperlukan namakan Q₂
Q₂ = mc_airΔT_air = (500)(1)(5) = 2500 kalori

Kalor total yang diperlukan:
Q = Q₁ + Q₂ = 40000 + 2500 = 42500 kalori

18.200 gram air bersuhu 80^oC dicampurkan dengan 300 gram air bersuhu 20^oC. Tentukan suhu campurannya!

Pembahasan
Data yang diperlukan:
m₁ = 200 gram
m₂ = 300 gram
ΔT₁ = 80 − t
ΔT₂ = t − 20
Suhu akhir = t = ......?

Q_lepas = Q_terima
m₁c₁ΔT₁ = m₂c₂ΔT₂
(200)(1)(80 − t) = (300)(1)(t − 20)
(2)(1)(80 − t) = (3)(1)(t − 20)
160 − 2t = 3t − 60
5t = 220
t = 44^oC

23.Air dengan massa A gram pada suhu 10⁰C dicampur dengan B gram air bersuhu 60⁰C. Jika suhu akhir campuran 30⁰C, maka perbandingan A dan B . . .

Penyelesaian:

Q_serap= Q_terima

M_A.c.(30-10) = m_B.c.(60-30)

M_A.20 =m_B.30

M_A/M_B= 30/20

= 3:2

24. Kalor jenis air =4200 j kg^-1 k^-1.

Kalor jenis zat lain.berapakah kalor yang harus ditambahkan pada 4,0 x 10^-3 kg bola baja untuk menaikkan suhunya dari 20°c menjadi 70°c?

Pembahasan:

M=4,0 x 10^-3 kg

=70^°-20^°=50^°k

Q=m.

=4x10^-3.50.450

=90j

25. 100 gram benda yang memiliki kalor jenis 3600j/kg k dipanaskan ,sehingga suhunya naik dari 25^°c menjadi 100^°c.tentukan kapasitas kaornya?

Pembahasan:

C=m.c

=0,1 . 3600

=360

26. Dengan menggunakan thermometer celcius suatu zat terukur 50°C. berapa suhu zat tersebut bila diukur oleh temperature reamur?

Penyelesaian :

Diketahui : t = 50°C

Ditanya : 50^oC = …. R

Jawab :

50^oC = 4/5 (50^o) = 40^oC

27.Thermometer celcius dan fahrenheit menunjukkan angka yang samapada suhu berapa?

Penyelesaian =

Diketahui : C = 5

F =9

X^oC = (9/5x +32)^oF

X = 9/5x +32

x-9/5x = 32

-4/5x = 32

-x = 160/4 = 40^o

X = -40^o

Jadi skala celcius akan sama dengan Fahrenheit pada suhu -40^o

29. Suhu di suatu daerah mencapai 100^oC. berapakah suhu daerah tersebut jika diukur dalam Fahrenheit ?

Penyelesaian :

X^o C = (9/5 x + 32)^o F

100 ^o C = (9/5 (100) + 32 )^{o F}

100 ^o C = ( 180 + 32 )⁰F

100 ^o C = 212^o F

Suhu 100 ^o C sama dengan 212^o f

30. Sebanyak 2,25 x 10⁴ J energy kalor diberikan kepada 5 kg kubus perak pada awal 30^oC. berapakah suhu akhir balok tersebut?

Jawab : kalor Q

Massa : 5 kg

Kalor jenis prak C= 230

Q = m.c. T

T =

= 19,5

T = suhu akhir – suhu awal

Suhu akhir = T + suhu awal

= 19,5 + 30

Jadi, suhu akhir kubus perak adalah 49,5

31. Sebuah tembaga bermassa 100g dipanaskan hingga suhunya 90^o, lalu dicelupkan kedalam bejana yang berisi 150g air pada suhu 30^oC. dengan menggunakan pertukaran kallor terhadap lingkungan sekitar dan kalor yang diserap bejana. Hitunglah suhu akhir campuran kalor jenis 390 J / kg K, kalor jenis air 4200 J /kg K

penyelesaian :

M1.10009 = 0,1 kg m2 = 150 = 0,15 Kg

C1 = 390 J/Kg K c2 = 4200 J/Kg K

T1 = 90^{o C} T2 = 30^oC

Jawab :

M1.c1. T1 = m2.c2. T2

0,1.390.(90-x) = 0,15.4200.(x-30)

39 (90-x) = 630 (x-30)

3510.(39x) = 630x – 18900

630 + 39x = 3510 + 18900

669 = 41310

= 61,7

= 62

41. Sebutkan sifat gel. Elektromagnetik !

PEMBAHASAN :

1. Dapat merambat dalam ruang hampa.

2. Merupakan gelombang transversal (arah getar ^ arah rambat), jadi dapat mengalami polarisasi.

3. Dapat mengalami refleksi, refraksi, interferensi dan difraksi.

4. Tidak dibelokkan dalam medan listrik maupun medan magnet.

42.Sebutkan cara membawa gelombang bunyi !

Pembahasan:

1. Modulasi Amplitudo (AM)
Amplitudo gelombang radio disesuaikan dengan frekuensi gelombang bunyi dengan frekuensi tetap.

2. Modulasi Frekuensi (FM)
Frekuensi gelombang radio disesuaikan dengan frekuensi gelombang bunyi dengan amplitudo tetap.

43. Sebutkan spektrum gel. Elektromagnetik !

Pembahasan :

gelombang Radio gelombang Mikro

gelombang Infra merah gelombang Cahaya Tampak

gelombang Ultra merah gelombang sinar -X

gelombang Gamma

44.Jelaskan yang kamu ketahui mengenai sinar –X !

Pembahasan:

Sinar X, punya kemampuan menembus daging tapi tidak menembus tulang, maka bisa digunakan untuk memfoto bagian dalam tubuh (biasa dikenal sebagai RONTGEN)

45.Jelaskan tentang gel. Elektromagnetik secara umum dan contohnya!

Pembahasan :

Gelombang elektromagnetik adalah gabungan dari gelombang listrik dan gelombang magnet yang merambat dan menghantarkan energi dari satu tempat ke tempat lain. Dalam kehidupan sehari-hari, gelombang elektromagnetik banyak sekali digunakan, khususnya aktivitas yang menggunakan satelit seperti menelpon ke luar negeri dan menonton siaran TV internasional, seperti pertandingan bola

46. Urutan gelombang elektromagnetik berikut ini dari frekuensi rendah ke frekuensi tinggi adalah…

A. cahaya tampak, sinar ultraviolet, sinar gamma
B. sinar inframerah, sinar-X, cahaya tampak
C. sinar-X, sinar inframerah, sinar ultraviolet
D. sinar ultraviolet, cahaya tampak, sinar inframerah
E. gelombang TV, sinar ultraviolet, sinar inframerah
Jawaban: A
Pembahasan:
Urutan gelombang elektromagnetik dari frekuensi rendah ke tinggi adalah sebagai berikut:
-gelombang radio
-gelombang TV
-gelombang radar
-sinar inframerah
-cahaya tampak
-sinar ultraviolet
-sinar-X
-sinar gamma
47. 40. Manfaat radioisotop dalam bidang industri adalah ….
A. untuk meneliti gejala difusi dalam logam
B. untuk mendeteksi kebocoran pipa saluran bawah tanah
C. untuk mengukur jumlah kandungan air dalam tanah
D. untuk mensterilkan alat-alat bedah
E. untuk mengukur debit aliran air
Jawaban: A
Pembahasan:
40. Manfaat radioisotop dalam bidang industri:
1) untuk meneliti kekuatan material tanpa merusaknya dengan teknik radioaktif
2) untuk meneliti fenomena difusi dalam logam

Soal No. 1
Panas sebesar 12 kj diberikan pada pada sepotong logam bermassa 2500 gram yang memiliki suhu 30^oC. Jika kalor jenis logam adalah 0,2 kalori/gr^oC, tentukan suhu akhir logam!
Pembahasan
Data :
Q = 12 kilojoule = 12000 joule
m = 2500 gram = 2,5 kg
T₁ = 30^oC
c = 0,2 kal/gr^oC = 0,2 x 4200 joule/kg ^oC = 840 joule/kg ^oC
T₂ =...?

Q = mcΔT
12000 = (2,5)(840)ΔT
ΔT = ¹²⁰⁰⁰/₂₁₀₀ = 5,71 ^oC

T₂ = T₁ + ΔT = 30 + 5,71 = 35,71 ^oC

Soal No. 2
500 gram es bersuhu −12^oC dipanaskan hingga suhu −2^oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g^oC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam satuan joule!

Pembahasan
Data :
m = 500 gram
T₁ = −12^oC
T₂ = −2^oC
ΔT = T₂ − T₁ = −2^o − (−12 ) = 10^oC
c = 0,5 kalori/gr^oC
Q = ....?

Q = mcΔT
Q = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori

1 kalori = 4,2 joule
Q = 2500 x 4,2 = 10500 joule

Soal No. 3
500 gram es bersuhu 0^oC hendak dicairkan hingga keseluruhan es menjadi air yang bersuhu 0^oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g^oC, dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam kilokalori!

Pembahasan
Data yang diperlukan:
m = 500 gram
L = 80 kalori/gr
Q = ....?

Q = mL
Q = (500)(80) = 40000 kalori = 40 kkal

Soal No. 4
500 gram es bersuhu 0^oC hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5^oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g^oC, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/g^oC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan!

Pembahasan
Data yang diperlukan:
m = 500 gram
c_air = 1 kalori/gr^oC
L_es = 80 kalori/gr
Suhu akhir → 5^oC
Q = .....?

Untuk menjadikan es 0^oC hingga menjadi air 5^oC ada dua proses yang harus dilalui:
→ Proses meleburkan es 0^oC menjadi air suhu 0^oC, kalor yang diperlukan namakan Q₁
Q₁ = mL_es = (500)(80) = 40000 kalori

→ Proses menaikkan suhu air 0^oC hingga menjadi air 5^oC, kalor yang diperlukan namakan Q₂
Q₂ = mc_{_air}ΔT_{_air} = (500) (1)(5) = 2500 kalori

Kalor total yang diperlukan:
Q = Q₁ + Q₂ = 40000 + 2500 = 42500 kalori

Soal No. 5
500 gram es bersuhu −10^oC hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5^oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/g^oC, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/g^oC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan!

Pembahasan
Data yang diperlukan:
m = 500 gram
c_es = 0,5 kalori/gr^oC
c_air = 1 kal/gr^oC
L_es = 80 kal/gr
Suhu akhir → 5^oC
Q = .....?

Untuk menjadikan es − 10^oC hingga menjadi air 5^oC ada tiga proses yang harus dilalui:
→ Proses untuk menaikkan suhu es dari −10^oC menjadi es bersuhu 0^oC, kalor yang diperlukan namakan Q₁
Q₁ = mc_{_es}ΔT_{_es} = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori

→ Proses meleburkan es 0^oC menjadi air suhu 0^oC, kalor yang diperlukan namakan Q₂
Q₂ = mL_es = (500)(80) = 40000 kalori

→ Proses menaikkan suhu air 0^oC hingga menjadi air 5^oC, kalor yang diperlukan namakan Q₃
Q₃ = mc_{_air}ΔT_{_air} = (500)(1)(5) = 2500 kalori

Kalor total yang diperlukan:
Q = Q₁ +Q₂ + Q₃ = 2500 + 40000 + 2500 = 45000 kalori

Soal No. 6
200 gram air bersuhu 80^oC dicampurkan dengan 300 gram air bersuhu 20^oC. Tentukan suhu campurannya!

Pembahasan
Data yang diperlukan:
m₁ = 200 gram
m₂ = 300 gram
ΔT₁ = 80 − t
ΔT₂ = t − 20
Suhu akhir = t = ......?

Q_lepas = Q_terima
m₁c₁ΔT₁ = m₂c₂ΔT₂
(200)(1) (80 − t) = (300)(1)(t − 20)
(2)(1)(80 − t) = (3)(1)(t − 20)
160 − 2t = 3t − 60
5t = 220
t = 44^oC

Soal No.7
Sepotong es bermassa 100 gram bersuhu 0°C dimasukkan kedalam secangkir air bermassa 200 gram bersuhu 50°C.

Jika kalor jenis air adalah 1 kal/gr°C, kalor jenis es 0,5 kal/gr°C, kalor lebur es 80 kal/gr dan cangkir dianggap tidak menyerap kalor, berapa suhu akhir campuran antara es dan air tersebut?
Pembahasan
Soal di atas tentang pertukaran kalor / Asas Black. Kalor yang dilepaskan air digunakan oleh es untuk mengubah wujudnya menjadi air dan sisanya digunakan untuk menaikkan suhu es yang sudah mencair tadi.

dengan Q₁adalah kalor yang dilepaskan air, Q₂ adalah kalor yang digunakan es untuk melebur/mencair dan Q₃ adalah kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu es yang telah mencair.

Berikutnya adalah contoh soal tentang pencampuran air panas dan air dingin dengan memperhitungkan kalor yang diserap oleh bejana atau wadahnya:

Soal No. 8
Air bermassa 100 g bersuhu 20°C berada dalam wadah terbuat dari bahan yang memiliki kalor jenis 0,20 kal/g°C dan bermassa 200 g. Ke dalam wadah kemudian dituangkan air panas bersuhu 90°C sebanyak 800 g. Jika kalor jenis air adalah 1 kal/g°C, tentukan suhu akhir air campuran!

Pembahasan
Kalor yang berasal dari air panas 90°C saat pencampuran, sebagian diserap oleh air yang bersuhu 20° dan sebagian lagi diserap oleh wadah. Tidak ada keterangan terkait dengan suhu awal wadah, jadi anggap saja suhunya sama dengan suhu air di dalam wadah, yaitu 20°C.

Data :
-Air panas
m₁ = 800 g
c₁ = 1 kal/g°C

-Air dingin
m₂ = 100 g
c₂ = 1 kal/g°C

-Wadah
m₃ = 200 g
c₃ = 0,20 kal/g°C

Q_lepas = Q_terima
m₁c₁ΔT₁ = m₂c₂ΔT₂ + m₃c₃ΔT₃

Soal No. 9
Perhatikan gambar berikut! Dua buah logam terbuat dari bahan yang sama disambungkan.

Jika panjang logam P adalah dua kali panjang logam Q dan konduktivitas thermal logam P adalah setengah dari logam Q, tentukan suhu pada sambungan antara kedua logam!

Pembahasan
Banyaknya kalor persatuan waktu yang melalui logam P sama dengan kalor yang melalui logam Q. Gunakan rumus perpindahan kalor secara konduksi :

Soal No. 10
Sebuah tangki baja yang memiliki koefisien muai panjang 12 x 10^-6/°C, dan bervolume 0,05 m³diisi penuh dengan bensin yang memiliki koefisien muai ruang 950 x 10^-6/°C pada temperatur 20°C. Jika kemudian tangki ini dipanaskan sampai 50°C, tentukan besar volume bensin yang tumpah! (Sumber : Soal SPMB)

Pembahasan