UJIAN TENGAH SEMESTER FISIKA DASAR

NAMA    : DINIYAH PUTRI
NIM        : A1C219024
RUANG  : R-002
MK          : FISIKA DASAR

1. Sebuah benda A massa 4kg terletak pada bidang miring ditarik dengan gaya sebesar 4 N, jika benda B bermassa 3kg dihubungkan dengan benda A dan digantung vertikal dengan sebuah katrol (a) tentukan percepatan masing – masing benda (b) tentukan tegangan tali, jika diketahui percepatan gravitasi 10 m/s2 dan koefisien kinetiknya 0,1?

Penyelesaian:

Diketahui:

Massa 1                 = 4kg

F1                           = 4N

Massa 2                 = 3kg

Koefisien kinetik = 0,1

g                              =  10m/s

Ditanya:

a. Tentukan percepatan masing-masing benda

b. Tentukan tegangan tali

Jawab:

Percepatan

*benda 1

*benda 2

                      a= 1,16m/s2

Mencari tegangan tali

T2= 26,52N

=26N

     2. Pada gerak suatu partikel sepanjang garis lurus, grafik kecepatan v terhadap waktu t dapat dilihat dari gambar berikut ini:

a.       Berapakah percepatan partikel pada saat – saat t = 2s, 4s, 8s, 10s 
b.       Berapakah panjang lintasan yang ditempuh partikel dalam selang waktu antara t = 0 dan t = 10s
c.      Berapakah perpindahan partikel pada selang waktu tersebut
d.      Berapa kecepatan rata – rata partikel dalam selang waktu t = 2s dan t =8s
Jawab:

a. Percepatan

b. Panjang lintasan

c. Perpindahan

d. Kecepatan rata-rata

      3.Sebuah benda bermassa 12kg dengan kecepatan 3m/s bertumbukan dengan benda yang bermassa 8kg dengan kecepatan 2m/s. Setelah terjadi tumbukan benda bermassa 10kg kecepatannya menjadi 4m/s dan bergerak searah dengan arah gerak sebelum tumbukan (a) tentukanlah kecepatan benda bermassa 5kg setelah tumbukan (b) tentukan besar perubahan total energi kinetik benda yang bertumbukan ?  
Penyelesaian:
Diketahui : Ma = 5kg
                      Va = 3m/s
                      Mb = 10kg
                      Vb = 2m/s
                      Vb’ = 4m/s
Ditanya: a. Va’
                  b. ΔEK
Jawab:
a. kecepatan benda a setelah tumbukan

Psebelum=Psesudah
MaVa + MbVb = MaVa’ + MbVb’
5kg × 3 m/s + 10kg × 2m/s = 5kg Va’ + 10kg × 4m/s
15 kg.m/s +20kg.m/s = 5kg Va’ + 40kg.m/s
35kg.m/s – 40kg.m/s = 5kg Va’
-5kg.m/s = 5kg Va’
Va’ = -1m/s
Tanda negatif menandakan gerak benda mengarah ke kiri.

b.Menentukan perubahan total energi kinetik
ΔEK = EKakhir - ΔEKawal
ΔEK = (1/2 MaVa’+1/2 MbVb’) – (1/2 MaVa+1/2 MbVb)
ΔEK = (½ 5kg. -1m/s + ½ 10kg. 4m/s) – (½ 5kg. 3m/s + ½ 10kg. 2m/s)
ΔEK = (-2,5kg.m/s + 20kg.m/s) – (7,5kg.m/s + 10kg.m/s)
ΔEK = 17,5 kg.m/s – 17,5kg.m/s
ΔEK = 35 kg.m/s

      4.   A. Vektor A : 3i + j +3k
                Vektor B : 2i -5j -2k
                Vektor C : -i + 2j -8k

     Hitunglah :      a. (A . B) x C

                                         b.  A .( B + C)

                                         c. A x (B + C)

          B. Carilah dimensinya :

               a.       Kecepatan

               b.      Usaha

               c.       Tekanan

               d.      Inpuls

               e.       Momentum

Jawab:
A.
a. (A . B) x C 
     A.B = (3.2) + (1.-5) + (-3.2)

A.B = 6 -5-6

A.B = -5

(A.B) × C

= -5 × (-i + 2j -8k)

=5i-10j+40k

b. A .( B + C)

(B+C) = (2i -5j + 2k) + (-i + 2j -8k)

(B+C) = (i – 3j – 6k)

A.(B+C)

= (3.1) + (-3.1) + (-3.-6)

= 3 – 3 + 18

=18

c. A x (B + C)

(B+C) = (2i -5j + 2k) + (-i + 2j -8k)

(B+C) = (i – 3j – 6k)

A x (B + C)

= (3i + j -3k) x (i – 3j – 6k)

=(-6-9)i – (-18- (-3))j + (-9-1)k

= -15i+15j-10k

B.

       



    5. Sebuah balok didorong oleh gaya mendatar F yang membuat sudut 37⁰ dengan garis mendatar, seperti gambar dibawah ini. Massa balok 2 kg bergerak dengan kecepatan konstan, koefisien gesekan kinetik antara balok dengan lantai adalah 0,2. Tentukan usaha yang dilakukan oleh gaya jika balok didorong sejauh 20 m

Diketahui: a   = 37°
                    Mb = 2 kg (kecepatan konstan)
                    Gesekan kinetis =  0,2
Ditanya: W......?
Jawab: F = m.a 
                  = 2. 10  
                  = 20 N
              W= F. Cos a . s 
                  = 20.cos 37°.20 
                  = 400.0,8 
                  = 320 J

     6. Sebuah benda bergerak sepanjang garis lurus dengan persamaan geraknya

          X = 2t2 + t+3

          a.       Hitunglah kedudukan benda pada t = 2

          b.      Bilamanakah benda melewati titik asal

          c.       Hitunglah kecepatan rata – rata pada selang waktu 0 < t < 2 detik

          d.      Tentukan persamaan umum kecepatan rata – rata pada selang waktu antara to dan (to + Δt)

          e.       Tentukan kecepatan seketika pada setiap saat

          f.       Tentukan kecepatan seketika pada t = 0

          g.      Bilamanakan dan dimanakah kecepatan sama dengan nol

          h.      Tentukan persamaan umum percepatan rata – rata pada selang waktu antara to < t < (to +Δt)

           i.        Tentukan persamaan umum percepatan seketika pada setiap saat

           j.        Bilamanakah percepatan seketika sama dengan nol

          k.      Gambarkan grafik – grafik x, v dan a masing – masing sebagai fungsi waktu

Jawab:

f. Ketika t=0  
V= 4t+1   
   = 4(0) +1
   = 1 m/s²

      7.  Air keluar dari selang dengan debit 2,5 kg/s dan lajunya 25 m/s dan diarahkan pada sisi mobil, yang menghentikan gerak majunya. Abaikan percikan air kebelakang, berapakah gaya yang diberikan air pada mobil jika besarnya gaya tersebut adalah perubahan momentum terhadap perubahan waktu ?
Penyelesaian:
Diketahui:D = 2,5 kg/s
                     V=25 m/s
Ditanya: Gaya (F)....?
Jawab: 
Diambil arah x positif kekanan. Pada setiap sekon, air dengan momentum Px = mvx = (2,5kg/s × 25m/s) = 62,5kg.m/s berhenti pada saat mengenai mobil. Besar gaya dianggap konstan, yang harus diberikan mobil untuk merubah momentum air sejumlah ini adalah

           F = -62,5kg.m/s
Tanda negatif menandakan gaya air berlawanan arah dengan arah kecepatan awal air. Mobil memberikan gaya sebesar 62,5 N ke kiri untuk menghentikan air, sehingga dari hukum Newton ketiga, air memberikan gaya sebesar 30N mobil.

     8. Sebuah pistol ditembakan vertikal ke balok kayu 1,4kg yang sedang dalam keadaan diam persis diatasnya. Jika peluru memiliki massa 21 gram dan laju 210 m/s, seberapa tinggi balok tersebut akan naik setelah peluru tertaman di dalamnya?
Penyelesaian:
Diketahui:
Mp = 21
gr = 0,021 kg
Mb = 1,4kg
Vp = 210 m/s
g = 10m/s2
Ditanya: H maks...?
Jawab:
Ketika peluru menumbuk balok, maa digunakan Hukum Kekekalan Momentum 
Mpvp + mbvb = (mp+mb) v’
0,021 kg . 210 m/s = (0,021 + 1,4) kg . v’
4,41 kg.m/s = 1,421 kg . v’
V’ = 3,10 m/s 
Ketika balok dan peluru terental ke atas, gunakan Hukum Kekekalan Energi Mekanik.
EM1=EM2
EK1+EP1 = EK2+EP2 
½ mv2+0 = 0 + mgh 
 ½ v2 = gh 
 ½ (3,1m/s)2 = 10 m/s2 h
4,805 m2/s2 = 10 m/s2 h
h = 0,4805 m