03 Kunci Jawaban dan Pembahasan Fisika XII 2010.pdf

7/29/2019 03 Kunci Jawaban dan Pembahasan Fisika XII 2010.pdf

1/121

Kunci Jawaban dan Pembahasan PR Fisika Kelas XII 1


2/121


3/121


yQ = A sin 2 ( )t x

T

= 2 sin 2 16

3 s 3 m4 m

s

= 2 sin 2 ( )3418

= 2 sin 2

= 2 (1)

= 2 m

8. Jawaban: aDiketahui: y= 0,2 sin (8t 2x)Ditanyakan: vJawab:

y= A sin 22 f t x

2f= 82

= 2

f = 4 Hz = 1 m

Kecepatan rambat gelombang:v= f= (4 Hz) (1m) = 4 m/s

9. Jawaban: bDiketahui: t= 11 sekonDitanyakan: yJawab:Dari gambar diperoleh A = 5 dan T= 8 s.Simpangan

y= A sin2T

t

y= 5 sin 28 s

(11 s)

y = 5 sin11

4

y= 512 2 =

52

2

Jadi, simpangan pada t= 11 s sebesar52

2 .

10. Jawaban: bDiketahui: A = 2 m

vA = 6 m/sB = 3 m

fA = fBDitanyakan: vBJawab:fA = fB

A

A

v

= B

B

v

vB =B

A

vA =

3 m2 m

(6 m/s) = 9 m/s

Laju gelombang dalam medium B adalah 9 m/s.

11. Jawaban: b

Diketahui: y= sin 40,5

t

12

x

Ditanyakan: , f, A, dan vJawab:Persamaan umum gelombang y= A sin (t kx)

y= sin 40,5

t

12

x

= 8 A = 1 cm2f= 8 v= f= (6 cm)(4 Hz) = 24 cm/s

f=82

= 4 Hz

k=2

412

=

2

=12(2 )

4

= 6 cm

12. Jawaban: e

Diketahui: y = 2 sin (20 25x )

Ditanyakan: vJawab:

y= 2 sin (20t25

)

= 2 sin (20t25

x)

y= A sin (t kx) = 202f= 20f = 10 Hz

k =2

=25

= 50 cm = 0,5 mv = f= (0,5 m)(10 Hz) = 5 m/sKecepatan rambat gelombang 5 m/s.

13. Jawaban: eDiketahui: y = 0,02 sin (8t x)

x = 5 cmt = 1 s

Ditanyakan: yJawab:Besar simpangan di titik 5 cm dari titik asal getar:y = 0,02 sin (8(1 s) 5)

= 0,02 sin 3= 0,02 0 = 0

14. Jawaban: aDiketahui: v= 24 m/s

f = 12 HzA = 10 cm

= 0,1 mx= 3 m

t =12

s


4/121

4 Kunci Jawaban dan Pembahasan PR Fisika Kelas XII

Ditanyakan: yJawab:

y = A sin 2f( ) xvt

= (0,1 m) sin 2(12 Hz) ( )1 3 m2 24 m/ss

= (0,1 m) sin 24( )12 324

= (0,1 m) sin 9= 0

Simpangan di titik Q yaitu 0 cm.

15. Jawaban: cDiketahui: v = 6 m/sDitanyakan: fJawab:

Pada gambar terlihat bahwa ada 4 buah simpulyang berurutan. Keempat simpul ini panjangnya

sama dengan32

, sehingga frekuensi dapat

dihitung dari f=v

.

=32

=23

=23

(0,3 m) = 0,2 m

v= ff=v

=

6 m/s0,2 m

= 30 Hz

Jadi, frekuensi gelombang sebesar 30 Hz.

16. Jawaban: aDiketahui: y = 0,2(cos 5x) sin(10t)Ditanyakan: jarak antara simpul dan perutJawab:y= 2A cos kxsin t

k = 5 k=2

=25

=

25

m

Jarak antara perut dan simpul yang berurutan

sama dengan14

=14

25

m =1

10m = 0,1 m.

17. Jawaban: e

Diketahui: y= 2 sin 2( 0,01t 30x )

Ditanyakan: cepat rambat gelombangJawab:

y= 2 sin 2(0,01

t

30x

)

= 2 sin (20,01

t

230

x)

2f=2

0,01 2

30

= k=2

f=1

0,01 = 100 Hz = 30 cm

f=v

v= f = (30 cm)(100 Hz) = 3.000 cm/s

Cepat rambat gelombang sebesar 3.000 cm/s.

18. Jawaban: cInterferensi gelombang yang mempunyaisimpangan sama dengan nol disebut dengangelombang stasioner atau gelombang diam.

19. Jawaban: bDiketahui: = 3 m

n = 112

Ditanyakan: Jawab:

112

= 3 m

32

= 3 m

= (3 m)23

= 2 m

Panjang gelombangnya sebesar 2 m.

20. Jawaban: dDiketahui: v = 12 m/s

f = 4 HzA = 5 mAB = 18 m

Ditanyakan: nJawab:

f= v

= vf

= 12 m/s4 Hz

= 3 m

n=AB

=

18 m3 m

= 6

Terjadi 6 gelombang sepanjang AB.

B. Uraian

1. Diketahui: y= 2 sin 2(0,2x+ 100t)Ditanyakan: a. T,

b. , danc. v.

Jawab:a. Dari persamaan umum gelombang

y= A sin t kxy= 2 sin 2(0,2x+ 100t) = 200

2T

= 200

T =2

200

=

1100

s

30 cm


5/121


b. k = 0,4

2

= 0,4

=2

0,4

= 5 cm

c. v =T

= 1100

5 cm

s

= 500 cm/s= 5 m/s

2. Diketahui: y = 5 sin 0,4tcm

t =54

s

Ditanyakan: yJawab:y = 5 sin 0,4tcm

= 5 sin 0,4(54 s) cm

= 5 sin 0,5cm = 5 1 = 5 cm

Simpangan pada saat t=54

s adalah 5 cm.

3. Diketahui: f = 10 HzA = 25 cm = 0,25 mv = 2 m/st = 0,5 sx = 2 m

Ditanyakan: yJawab:= 2f= 2(10) = 20

k=v

=

202

= 10

Dari persamaan umum gelombangy = A sin (t+ kx)

bertanda positif karena bergetar dari kanan ke kiri

Simpangan gelombang:y = 0,25 sin (20t+ 10x)

= 0,25 sin (20(0,5) + 10(2))= 0,25 sin (10+ 20)= 0,25 sin (30) = 0

4. Diketahui: y= 0,05 sin 2(50t+ 2x)Ditanyakan: f, , dan vJawab:y= A sin(100t+ 4x)f = 50 Hz

2

= 4= 0,5 m

v= f= (0,5 m)(50 Hz) = 25 m/sCepat rambat gelombang 25 m/s.

5. Diketahui: y= 12

3 A m

Ditanyakan: tJawab:y= A sin 12

3 A = A sin

sin =1

2

3

=3

;23

; dan seterusnya

Oleh karena bergerak ke kiri, pilih pada

kuadran II, yaitu23

.

= t23

=2T

t

t =13T

Jadi, simpangan bergerak ke kiri dengan nilai12

3 A saat t=13T.

6. Diketahui: v = 20 m/sf = 5 HzA = 2 mt = 0,5 sx = 1 m

Ditanyakan: a. dan gambarb. y

Jawab:

a. =v

f= 20 m/s

5 Hz= 4 m

n=t

T= 0,5 s

0,2 s

= 2,5

b. Simpangan di titik B(x= 1 m)

y= A sin ( )22 ft x

= 2 sin ( )242 5t x

= 2 sin ( )210 t x

= 2 sin (10(0,5 s) 2

(1 m)

= 2 sin 4,5= 2 m

7. Diketahui: = 5 mf = 10 HzA = 2 cmv = 6 m/sx = 5 m 4 m = 1 mt = 2 sekon

Y

X

10 m


6/121


Ditanyakan: yJawab:

y= A sin ( )+ xvt

= (2 cm) sin 2(10 Hz) ( )1 m6 m/s2 s +

= (2 cm) sin 20( )162 +

= (2 cm) sin 20( )136= (2 cm) sin

1303

= (2 cm)(12

3)

= 3 cm

8. Diketahui: = 3 mn = 3

Ditanyakan: letak perut ketigaJawab:

3 m = 3 = 1 mletak perut ketiga54

= 1,25 m

9. Diketahui: yp = 4 cos 5xsin 2tDitanyakan: vJawab:y = 2A cos kxsin t

k= 5 = 22

= 5 2f= 2

= 25 m f= 1 HzCepat rambat gelombang:v= f

= (1 Hz) ( )25 m

=25

m/s = 0,4 m/s

10. Diketahui: y = 1,25 sin 3(30t x)

x = OP =34

m

Ditanyakan: a. fb.

c. vd. yp

Jawab:y= 1,25 sin 3(30t x)y= A sin(t kx)a. = 90

2f= 90f= 45 Hz

b. k=2

= 3

=23

m

c. v= f= (45 Hz)(23

m)

= 30 m/s

d. yp

= 1,25 sin (90t 3x)

= 1,25 sin (90t 334

) meter

= 1,25 sin (90t94

) meter

A. Pilihan Ganda

1. Jawaban: bBunyi merupakan gelombang longitudinal.Gelombang longitudinal memiliki arah getar yangsejajar dengan arah rambat sehingga tidak akanmengalami peristiwa polarisasi.

2. Jawaban: cSebuah bintang yang meledak memberikan energidalam bentuk gelombang. Gelombang itumerambat ke bumi melewati angkasa. Gelombangapakah yang tidak bisa diterima dari bintang?a. gelombang cahayab. gelombang radioc. gelombang bunyi

d. gelombang inframerahe. gelombang ultravioletAngkasa merupakan ruang hampa udarasehingga gelombang bunyi tidak dapat merambatmelaluinya. Gelombang cahaya, gelombang radio,gelombang inframerah, dan gelombang ultravioletdapat merambat tanpa ada medium (ruang hampaudara). Dengan demikian, gelombang bunyi tidakbisa diterima oleh bumi.

3. Jawaban: bBunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar. Bunyimembutuhkan medium untuk merambat karena

bunyi merupakan gelombang mekanik longitudi-nal. Kecepatan bunyi paling besar di zat padat danpaling kecil di zat gas.

4. Jawaban: a

Dari persamaan: f0 =1

2F

L A

Frekuensi senar:1) berbanding terbalik dengan panjang senar;2) berbanding lurus dengan akar kuadrat gaya

tegangan senar;


7/121


3) berbanding terbalik dengan massa jenissenar dan luas penampang senar.

5. Jawaban: eDiketahui: f0 = f1

Ditanyakan: 12

L

LJawab:Nada dasar pada pipa organa terbuka

f0 =12

v

L

f0 = f1

12v

L=

2

34

v

L 6vL1 = 4vL2

1

2

L

L=

46

=23

Nilai 12

L

L=

23

.

6. Jawaban: d

f=v

= 1

2

v

L=

2vL

Nada dasar f0 = 2v

LL = 2= 1

2L

Nada atas pertama f1 =v

L

Nada atas kedua f2 =33v

L

Nada atas ketiga f3 =2vL

7. Jawaban: bDiketahui: f1 = 800 Hz

Tp = 0,5 sekonDitanyakan: f

2Jawab:

fp =p

1T

= 2 Hz

fp = ftinggi frendah2 Hz = ftinggi frendahJadi, frekuensi sirene yang kedua mungkin(800 + 2) Hz = 802 Hz atau (800 2) Hz = 798Hz.

8. Jawaban: aDiketahui: vs = 10 m/s (negatif)

fp = 1.020 Hzvp = 0 m/sv = 340 m/s

Ditanyakan: fsJawab:

fp =p

s

+v v

v vfs

1.020 Hz=340 m/s + 0

340 m/s 10 m/sfs

1.020 Hz=340 m/s330 m/s

fs

fs =(330 m/s)(1.020 Hz)

340 m/s= 990 Hz

9. Jawaban: c

Jumlah simpul dan perut selalu bilangan genap.Hal ini ditunjukkan oleh resonansi yang terjadi didalam pipa organa tertutup.

10. Jawaban: bDiketahui: v = 800 m/s

L = 0,5 mDitanyakan: f0

Jawab:

f0 = 2v

L= 800 m/s

2(0,5 m)= 800 Hz

Frekuensi nada dasar dawai tersebut 800 Hz.

11. Jawaban: cDiketahui: m1 = m2, = L1 = L2, F1 = F2

f= 40 HzF= 44%

Ditanyakan: fpJawab:

f0 =1

2L

F

40 Hz =1

2LF

((40 Hz)2L)2= FF= 6.400 L2 = FTegangan dawai ditambah 44%F2 = F+ 44%F

= 144%F= (6.400 L2)144%= 9.216 L2

f =1

2L2F

= 12L

2

9.216 L

=1

2L96L

= 48 Hz

fp = ftinggi frendah= 48 Hz 40 Hz = 8 Hz

Pelayangannya sebesar 8 Hz.

P

S

PS

PS

P

S

P

S

P

S


8/121


9/121


10/121


B2v

L=

T4v

L

2(70 cm)v

=T4

v

L

4LT = 140 cmLT = 35 cm

Panjang pipa organa tertutup = 35 cm.

6. Diketahui: r = 100 mTI = 40 dB

Ditanyakan: PJawab:

TI = 10 log0

I

I

40 = 10 log0

I

I

4 = log 1210I

104 = 1210I

I = 108

I = PA

P = IA= I(4r2)= (108 W/m2)(4)(100 m)2

= (4 108 W/m2)(104 m2)= 4 104 W

Daya ledakan dari petasan 4 104 W.

7. Diketahui: TI = 6 dB

n = 10Ditanyakan: TInJawab:TIn = 6 dB + 10 log 10

= 6 dB + 10= 16 dB

Intensitas yang dihasilkan = 16 dB.

8. Diketahui: r1 = 3 m

TI1 = 50 dB

r2 = 30 m

Ditanyakan: TI2

Jawab:

TI2 = TI1 + 10 log2

1

2

r

r

= 50 dB + 10 log23 m

30 m

= 50 dB + 10 log (101)2

= 50 dB + 10 (2) = 30 dB

Taraf intensitas pada jarak 30 m sebesar 30 dB.

9. Diketahui: vs = 10 m/sfs = 400 Hzv = 340 m/svp = 5 m/s

Ditanyakan: fpJawab:Saling mendekat (vp = 5 m/s)

fp =p

s

v v

v v

fs =340 m/s + 5 m/s340 m/s 10 m/s (400 Hz)

=345330

(400 Hz)

= 418 HzSaling menjauh (vp = 5 m/s)

fp =p

s

v v

v v

fs =340 m/s 5 m/s340 m/s + 10 m/s

(400 Hz)

=335350

(400 Hz)

= 383 Hz

10. Diketahui: vs = 72 km/jam = 20 m/s

fp = 720 Hzv = 340 m/s


fp =p

s

v v

v v

fs

fs =s

p

v vv v

fp =

340 m/s 20 m/s340 m/s 0

(720 Hz)

=320 m/s340 m/s

(720 Hz)

= 677,6 Hz

A. Pilihan Ganda

1. Jawaban: bDiketahui: n = 1.800 kali

t = 5 menit = 300 sekonDitanyakan: fJawab:Frekuensi benda:

f=n

t=

1.800300 s

= 6 Hz

2. Jawaban: cDiketahui: y = 5 sin 10tcm

t = 6 sDitanyakan: vJawab:y = A sin t = 102f = 10

f =102

=5


11/121


3. Jawaban: e

Diketahui: T =1

50sekon

12

= 1,6 m

Ditanyakan: vJawab:

v=T

12

= 1,6 m maka = 3,2 m

Dengan demikian, v= 150

3,2 m

s= 160 m/s.

4. Jawaban: dDiketahui: y= 4 sin 0,1 tcm

t = 5sDitanyakan: yJawab:y = 4 sin 0,1t

= 4 sin 0,1(5)= 4 sin 0,5 = 4

5. Jawaban: a

Diketahui: y= 2 sin (50t5x

)

Ditanyakan: besaran-besaran pada yJawab:

y= 2 sin (50t5x

)

y= A sin (2ft2x

)

A = 2 cm2f= 50 f= 25 Hz

2

=

1

5 = 10 cmv = f= (10 cm)(25 Hz) = 250 cm/s = 2,5 m/s

6. Jawaban: eDiketahui: IAB = 4,5 cm

t = 0,5 cmA = 4 cm

Ditanyakan: yPJawab:

yP = A sin T2

(tx

v)

2,25= 4,5 cm

= 2 cmk=

2

=

2

2

= /cm

T=0,5

2,25s =

1

4,5s f= 4,5 Hz

v=k

=

2 f

k

=

2 (4,5 Hz)

/ cm= 9 cm/s

yP = 4 sin 14,5

2(t

x

9) cm

= 4 sin 2(4,5)(tx

9) cm

= 4 sin 2(4,5t4,5

9x) cm

= 4 sin 2(4,5tx

(2)) cm

= 4 sin 2(4,5t(2)

x) cm

7. Jawaban: aDiketahui: T = 0,2 s

A = 0,2 m = 1 m

f =1T

=1

0,2 s = 5 s

Ditanyakan: persamaan gelombangJawab:Persamaan umum:y = A sin (2f t kx)

= 0,2 sin {(2(5)t2

x}

= 0,2 sin 2(5t1x

)

y = 0,2 sin 2(5t x)Persamaan akhir: y= 0,2 sin 2(5t x 90)

8. Jawaban: aDiketahui: Fb = 4FaDitanyakan: fbJawab:

v1 =FL

m

v2

=4FL

m

v2 = 2v1f2 = 2f1

9. Jawaban: bDiketahui: L = 5 m

m= 20 g = 0,2 kgF = 10 Nf = 60 Hz

Ditanyakan: nJawab:

v= F

=FL

m

=(10 N)(5 m)

0,02 kg

= 2 22.500 m /s

= 50 m/s

f=v

=

v

f=

50 m/s60 Hz

=56

m

n=L

= 5

6

5 m

m= 6 gelombang


12/121


10. Jawaban: eDiketahui: y= 2 cos 0,1xsin 10tDitanyakan: vJawab:Persamaan gelombang stasioner:

y = 2A cos 2(x

) sin

2T

tm

= 2A cos kxsin tm

atauy= 2 cos (0,1x) sin (10t)k= 0,12

= 0,12

= 0,1

= 20,1

= 20 m

= 102f= 102f= 10f= 5 Hz

sehingga v= f= (5 Hz)(20 m) = 100 m/s11. Jawaban: c

Diketahui: L = 80 cmm= 16 g = 0,016 kgF = 800 N

Ditanyakan: f1Jawab:

fn = (n+ 1) 2v

L

f1 = (1 + 1) 2

FL

m

L

=(800 N)(0,8 m)

0,016 kg

0,8 m

= 200 Nm/kg0,8 m

= 250 Hz

12. Jawaban: bDiketahui: Nmotor = 100

Nmobil = 10TImotor = 40 dBTImobil = 60 dB

Ditanyakan: 100motor10 mobil

TI

TI

Jawab:Motor

TI= 10 log0

I

I

40 = 10 log0

I

I

log0

I

I = 4

0

I

I = 104

I= 104I0I100 = 100 10

4I0I100 = 10

6I0

TI100 = 10 log6

0

0

10 II

TI100 = 10 log 106

TI100 = 10(6)TI100 = 60

Mobil

TI= 10 log0

I

I

60 = 10 log0

I

I

log0

I

I = 6

0

I

I = 106

I= 106I0I10 = 10 10

6I0I10 = 10

7I0

TI10 = 10 log7

0

0

10 II

TI10 = 10 log 107

TI10 = 10(7)TI10 = 70

Jadi, perbandingan taraf intensitas sepeda motordengan mobil 6 : 7.

13. Jawaban: c

Diketahui: TI1 = 60 dBTIn = 80 dBDitanyakan: nJawab:Tln = Tl1 + 10 log n80 = 60 + 10 log n20 = 10 log n2 = log nn = 102 = 100 mesin

14. Jawaban: eDiketahui: TI = 20 dB

TIn = 60 dB

Ditanyakan: nJawab:

TIn = TI+ 10 log n60 = 20 + 10 log n

log n= 4n= 10.000

Jumlah mesin yang digunakan pabrik SUKSESadalah 10.000.


13/121


14/121


Ditanyakan: yJawab:y = A sin ty = A sin (2ft)

= (2 m) sin ((2)(0,5)(0,25))

= (2 m) sin14

= 2 m(

1

2 2 ) = 2 mSimpangan gelombang saat t = 0,25 s yaitu

2 m.

22. Jawaban: bDiketahui: n = 8

t = 24 sDitanyakan: saat t= 0,1 sekonJawab:

T=t

n=

24 s8

= 3 s

=

t

T =

0,6 s

3 s = 0,2Fase gelombang setelah bergetar selama0,6 sekon sebesar 0,2.

23. Jawaban: d

Diketahui: y = 0,5 sin 3(12t

+ 0,05x)

Ditanyakan: vJawab:

Dari persamaan y = 0,5 sin 3(12t

+ 0,05x)

diperoleh nilai:

k = 0,15 =

4

v =k

= 4(0,15 )

= 1

0,6= 10

6

Kecepatan rambat gelombang tersebut 106

m/s.

24. Jawaban: dDiketahui: = 80 cm

f =14

Hz

v= 4 cm/s

n= 3 1 = 2Ditanyakan: letak simpul dari titik asal getaranJawab:

=v

f= 1

4

4 cm/s

Hz= 16 cm

x = (2n)4

= 2(2) 16 cm4

= 16 cm

x= 80 cm 16 cm = 64 cm

Letak simpul ketiga dari asal getaran 64 cm.

25. Jawaban: eDiketahui: F1 = 25 N

f1 = ff2 = 3f

Ditanyakan: F2Jawab:

f =1

2F

L

fsebanding dengan F

2

1

F

F= 2

1

f

f

F2 =2

1

2

f

fF1

=

23

f

f (25 N)= 9(25 N)= 225 N

Tegangan yang harus diberikan sebesar 225 N.

26. Jawaban: cDiketahui: fn = 360 Hz

fn + 1 = 600 Hz

fn + 2 = 840 Hz

Ditanyakan: f0Jawab:

fn : fn + 1 : fn + 2 = 360 : 600 : 840

= 3 : 5 : 7Perbandingan di atas menunjukkan perbandinganfrekuensi pipa organa tertutup untuk f1 : f2 : f3 =3 : 5 : 7.Untuk pipa organa tertutup, f0 dapat dihitungdengan perbandingan f0 : f1 = 1 : 3.

0

1

f

f =13

f0 =1

3

(f1)

=13

(360 Hz)

= 120 Hz

27. Jawaban: dDiketahui: LA = 96 cm

fA (4 perut dan 3 simpul) = fA2fB (3 perut dan 3 simpul) = fB2

Ditanyakan: LB


15/121


16/121


Jawab:

=m

L=

0,25 kg4 m

=1

16kg/m

v = F

= 116

100 N

kg/m= 2 21.600 m /s = 40 m/s

4. Diketahui: f1 = 500 HzL

= L

010 cm

f1 = 400 HzDitanyakan: L0Jawab:

f1 =1

2LF

1

1

f

f

= L

L0

Hz400 Hz

500= 0

0 10 cmL

L

L0 = 50 cm

5. Diketahui: Tl2 = 40 dB untuk 10 sumber bunyil0 = 10

12 W/m2

n = 100Ditanyakan: TlJawab:Tl= Tl1 + 10 log 1040 = Tl1 + 10Tl1 = 30 dBTl = Tl1 + 10 log n

= 30 dB + 10 log 100= 30 dB + 20 dB

= 50 dB6. Diketahui: y= 6 sin (4 t+ 0,02 x)

Ditanyakan: a. Ab. c. fd. v

Jawab:Persamaan umum gelombang berjalan:

y= A sin 2(ft+x

)

y= 6 sin (4t+ 0,02x)

= 6 sin 2(2t+ 0,01x)a. amplitudo = 6 cm

b.1

= 0,01 = 100 cm

c. f= 2 Hz

d. v= f= (100 cm)(2 Hz)= 200 cm/s

7. Diketahui: L = 72 cm = 0,72 mv= 288 m/s

Ditanyakan: f1, f2, dan f3Jawab:

Pada nada dasar terdapat14

panjang gelombang

yang berarti

L =1

4

00 = 4L

= 4(0,72 m)= 2,88 m

Frekuensi nada dasar:

f0 =0

v

=288 m/s2,88 m

= 100 Hz

Frekuensi nada atas pertama (f1) dan nada ataskedua (f2) dapat dihitung:

f1 : f2 : f3 = 1 : 3 : 5100 : f2 : f3 = 1 : 3 : 5

f2 = 3(100 Hz) = 300 Hzf3 = 5(100 Hz) = 500 Hz

8. Diketahui: vs = 25 m/sfs = 500 Hz

v = 340 m/s

vp = 0

Ditanyakan: a. fp sebelum bus sampai di halte

b. fp setelah bus melewati halte

Jawab: +a.

S vs = P vp = 0

maka:

fp =p

s

+

v v

v vfs

fp = sv

v v fs

=340

340 25 (500 Hz) = 539,68 Hz

b. vp = 0 vs = + P Smaka:

fp =s+

v

v vfs

=340

340 + 25(500 Hz)

= 465,75 Hz


17/121


9. Diketahui: vs = 15 m/svp = 10 m/s

fp = 250 Hz

v = 340 m/s


fs =s

p

++

v v

v v fp

=340 m/s + 15 m/s340 m/s + 10 m/s

(250 Hz)

= 253,57 Hz

10. Diketahui: fs = 600 Hzfp = 500 Hz

vp = 5 m/s

v = 340 m/s

Ditanyakan: vsJawab:

fp =p

s

+

v v

v v

fs

fp =p

s

+

v v

v v

fs

500 Hz =s

340 m/s 5 m/s340 m/s + v

(600 Hz)

170.000 + 500vs = 201.000500vs = 201.000 170.000 = 31.000

vs =31.000

500m/s = 62 m/s

Bab II Gerak

A. Pilihan Ganda

1. Jawaban: eMenurut teori Huygens: cahaya pada dasarnyasama dengan bunyi, perbedaannya hanya dalamhal frekuensi dan panjang gelombangnya.

2. Jawaban: eMenurut Albert Einstein, efek fotolistrikmembuktikan bahwa cahaya dapat memiliki sifatsebagai partikel dan gelombang elektromagnetikyang disebut sebagai sifat dualisme cahaya.

3. Jawaban: cMenurut teori Maxwell, cepat rambat gelombangelektromagnetik sama dengan cepat rambatcahaya sebesar 3 108 m/s.Gejala fotolistrik menjelaskan bahwa cahaya dapatmemiliki sifat sebagai partikel dan gelombang

elektromagnetik (dualisme cahaya) yang tidakdapat terjadi secara bersamaan.Thomas Young dan Fresnel menyatakan bahwacahaya dapat melentur dan berinterferensi.Zeeman membuktikan bahwa medan magnetyang kuat mempengaruhi berkas cahaya.Stark membuktikan bahwa medan listrik yangsangat kuat mempengaruhi berkas cahaya.

4. Jawaban: cBunyi hukum Pemantulan Cahaya:a. sinar datang, garis normal, dan sinar pantul

terletak pada satu bidang datar;b. sudut datang sama dengan sudut pantul.

5. Jawaban: eMedium air lebih rapat dibandingkan mediumudara. Sesuai dengan hukum pembiasan cahaya,sinar datang dari medium kurang rapat ke me-dium yang lebih rapat akan dibiaskan mendekatigaris normal.

6. Jawaban: cDiketahui: nair= 1,75

i = 90 60 = 30Ditanyakan: rJawab:

nu sin i = nair sin r(1) sin 30 = (1,75) sin r

sin r = 0,286r = 16,6

Jadi, sinar akan dibiaskan dengan sudut bias < 30.

7. Jawaban: aDifraksi adalah peristiwa pembelokan arahrambatan cahaya oleh kisi atau celah sempit.Difraksi cahaya ditunjukkan dengan adanya polagelap terang.

8. Jawaban: aHal ini dilihat dari perumusan:dsin = n; dengan n= 1, 2, 3, . . . .

9. Jawaban: dInterferensi maksimum orde ke-nadalah:

dsin = (2n)12

atau dsin = n

10. Jawaban: c

Diketahui: = 750 nm = 7,5 107 md = 1,0 103 mm = 1,0 106 m

Ditanyakan: untuk n= 1Jawab:

dsin = n(1,0 106) sin = 7,5 107

sin =7

6

7,510

1,010

= 0,75

= 49Sudut antara terang pusat dengan minimumpertama adalah 49.


18/121


11. Jawaban: eHasil dari percobaan Young dapat dirumuskan:

ny d

L= nsehingga ttidak berpengaruh.

12. Jawaban: aDiketahui: N= 20.000 garis/cmDitanyakan: d

Jawab:d =

1N

=1

20.000 garis/cm

=1

20.000cm = 5 105 cm = 5 107 m

Konstanta kisinya sebesar 5 107 m.

13. Jawaban: eDiketahui: y = 2 102 m

d = 0,3 103 m = 5 m

n = 2Ditanyakan: Jawab:

y d

= n2 3(2 10 )(0,3 10 )

5

= 2

= 6 107 m = 600 nm

Panjang gelombangnya 6 107 m atau 600 nm.

14. Jawaban: dy= 0,5 mmAntara terang ke-2 dengan gelap ke-5 terdapat

terang ke-2, gelap ke-3, terang ke-3, gelap ke-4,terang ke-4 sehingga y= 5.5 y= 5 0,5 mm = 2,5 mm

15. Jawaban: eJika cahaya hanya mempunyai satu arah getartertentu disebut cahaya terpolarisasi linear.

B. Uraian

1. Sifat-sifat cahaya:a. cahaya dapat mengalami pemantulan

(refleksi);

b. cahaya dapat mengalami pembiasan(refraksi);c. cahaya dapat mengalami pemaduan atau

penjumlahan (interferensi);d. cahaya dapat mengalami pelenturan

(difraksi);e. cahaya dapat mengalami penguraian

(dispersi); sertaf. cahaya dapat mengalami pengutuban

(polarisasi).

2.

Keterangan: i = sudut datangr = sudut biasN = garis normaln1 = indeks bias medium 1n2 = indeks bias medium 2

Jalannya sinar pada pembiasan cahaya:a. sinar datang dari medium kurang rapat ke me-

dium yang lebih rapat sinar dibiaskanmendekati garis normal;

b. sinar datang dari medium lebih rapat ke me-dium yang kurang rapat sinar dibiaskan

menjauhi garis normal; danc. sinar datang tegak lurus bidang batas tidak

dibiaskan, tetapi diteruskan.

3. Diketahui: = 3,6 108 mN = 75.000 garis/cmn = 3

Ditanyakan: 3Jawab:

d=1N

=1

75.000cm =

21075.000

= 1,33 107 m

dsin n = ndsin 3 = (3)(3,6 108 m)

sin 3 =8

7

3(3,6 10 m)

1,33 10 m

= 0,812

3 = 54,29

4. Diketahui: L = 1,6 mn = 4y= 0,5 cm = 0,005 md = 3,2 104 m

Ditanyakan: Jawab:

ydL = n

=y d

nL

=

4(0,005 m)(3,2 10 m)4(1,6 m)

=61,6 10

6,4

m

= 2,5 107 mPanjang gelombang yang digunakan 2,5 107 m.

i

r

n1

n2


19/121


5. Diketahui: y = 12 mmL = 50 cm = 500 mm = 5 m = 5 103 mmn = 3

Ditanyakan: dJawab:

sin =y

L=

12 mm500 mm

= 0,024

dsin = n

d =sinn

=

33(5 10 mm)0,024

= 0,625 mm

Lebar celah sebesar 0,625 mm.

A. Pilihan Ganda

1. Jawaban: ePercobaan yang dilakukan Pieter Zeeman

membuktikan bahwa medan magnet yang kuatmempengaruhi berkas cahaya.

2. Jawaban: aSifat dualisme cahaya menunjukkan bahwacahaya bersifat sebagai gelombang elektro-magnetik dan partikel. Ketika cahaya menumbuksuatu material dan mengeksitasi satu partikelmaka cahaya bersifat sebagai partikel.

3. Jawaban: aMenurut Planck cahaya adalah paket-paket kecilyang disebut kuanta, sedangkan paket-paket

energi cahaya disebut foton.4. Jawaban: b

Pembiasan cahaya adalah peristiwa atau gejalaperubahan arah rambatan cahaya karenamelewati medium yang berbeda. Pemantulancahaya terjadi saat cahaya mengenai permukaanbenda yang mengilat. Penyebaran danpengumpulan cahaya terjadi pada lensa dancermin lengkung. Polarisasi cahaya yaitu peristiwaterserapnya sebagian arah getar cahaya.

5. Jawaban: eDiketahui: i = 90 30 = 60

r = 30nu = 1

Ditanyakan: ncJawab:nu sin i = nc sin rsin 60 = nc (sin 30)

nc =12

12

3= 3

Indeks bias cermin sebesar 3 .

6. Jawaban: bKekaburan ini karena cahaya mengalami difraksi.Cahaya melentur setelah melewati penghalangatau celah sempit sesuai dengan sifat gelombang.

7. Jawaban: cPola terang muncul apabila interferensi maksimumdan dua gelombang mempunyai fase sama

sehingga beda lintasannya sama dengan nol.8. Jawaban: b

Warna-warna tersebut ditimbulkan oleh adanyagejala interferensi karena perbedaan fase.

9. Jawaban: eCahaya koheren adalah cahaya yang dihasilkanoleh satu sumber. Dua lampu yang sama bisa sajamenghasilkan kecerahan yang berbeda.

10. Jawaban: aPola gelap terang timbul akibat adanya selisih faseyang disebabkan perbedaan jarak.

11. Jawaban: dSudut datang yang menyebabkan sinar pantulterpolarisasi disebut sudut polarisasi. Sudut kritisatau sudut ambang adalah sudut datang yangmenyebabkan terjadinya pemantulan sempurna.

12. Jawaban: ePolarisasi cahaya dapat terjadi karenapemantulan, pembiasan rangkap, absorpsi, danhamburan. Memperbesar frekuensi tidakmenimbulkan polarisasi.

13. Jawaban: e

Diketahui: N= 4.000 garis/mmDitanyakan: dJawab:

d =1N

=1

4.000 garis/mm

=410.000 10

4.000

mm

= 2,5 107 m

Konstanta kisi tersebut 2,5 107 m.

14. Jawaban: bDiketahui: d = 1,3 105 m = 2,1 106 mn = 2

Ditanyakan: 2Jawab:dsin 2 = n

sin 2 =n

d


20/121


=6

5

2(2,1 10 m)

1,3 10 m

= 0,3232 = 18,8 19

15. Jawaban: bDiketahui: 5 = 30

d = 2,1 106 m

n = 5Ditanyakan: Jawab:dsin = n

= 5sindn

=6(2,1 10 m) sin 305

= 2,1 107 m

Panjang gelombang yang digunakan 2,1 107 m.

16. Jawaban: a

Diketahui: = 640 nm= 640 109 m

L = 1,5 md = 0,24 mm

= 2,4 104 mn = 1

Ditanyakan: yJawab:

y=n L

d

=9

4

1(640 10 m)(1,5 m)

2,4 10 m

= 0,0004 m = 4,0 mmJarak dua pita terang yang berdekatan 4,0 mm.

17. Jawaban: dDiketahui: = 6.000 = 6 105 cm

d = 4 mm = 0,4 cmL = 1 m = 100 cmn = 1

Ditanyakan: yJawab:yd

L= n

y = (1)5(6 10 cm)(100 cm)0,4 cm

= 1,5 102 cm

Jarak dua garis terang yang berdekatan 1,5 102

cm.

18. Jawaban: dDiketahui: N= 500 garis/mm

= 30n = 2

Ditanyakan:

Jawab:

d=1N

=1

500 garis/mm

= 2 103 mm

= 2 106 m

dsin = n

=sindn

=6(2 10 m)sin 302

= 5 107 m= 500 nm

Panjang gelombang yang digunakan 500 nm.

19. Jawaban: dDiketahui: = 1,6 107 m

n = 3

= 35 sin 35 = 0,57Ditanyakan: dJawab:dsin = n

d =sinn

=73(1,6 10 m)

0,57

= 8,42 107 m

Tetapan kisi tersebut yaitu 8,42 107 m.

20. Jawaban: c

Diketahui: N = 4 105 /m

= 37 (tan 37 =34

)

n = 2Ditanyakan: Jawab:

d =1N

= 51

4 10 /m

= 2,5 106 m

dsin = n

=sindn

=365

(2,5 10 m)( )

2

= 7,5 107 m

Panjang gelombang cahayanya sebesar7,5 107 m.


21/121


22/121


=7

5

(5)(5,4 10 )(1)

2 10

= 13,5 102 m

Perbandingan jarak terang pusat dengan terangketiga dan kelima:

y3 : y5 = 8,1 102 : 13,5 102

= 3 : 5

27. Jawaban: bDiketahui: = 633 nm = 6,33 107 m

N= 2.000 garis/cmL = 1 m

Ditanyakan: jarak y2 dengan y4Jawab:

d=1N

=210

2.000

m = 5 106 m

Jarak pusat dengan terang orde ke-2

2y d

L= n

y2 =n L

d

=7

6

(2)(6,33 10 )(1)

5,0 10

0,25 mJarak terang pusat dengan terang orde ke-4

4y d

L= n

y4 =n L

d

=

7

6

(4)(6,33 10 )(1)

5,0 10

0,51 m

Jarak y2 dengan y4y= y4 y2 = 0,51 0,25 = 0,26 m

28. Jawaban: cDiketahui: = 5.600 = 5,6 107 m

L = 5 md = 1 mm = 1 103 m

Ditanyakan: y6Jawab:

d 6y

L= 1

2n

+

y6 =1

2

n +L

d

= 12

6 +7

3

(5,6 10 )(5)

(1 10 )

= 1,82 10

2

Jarak garis keenam dari terang pusat 1,82 102

m.

29. Jawaban: aDiketahui: y = 10 cm

L = 80 cmn = 1 = 5.000 = 5 107 m

Ditanyakan: dJawab:

dy

L= n

d =nL

y

=

7(1)(80 cm)(5 10 m)

10cm

= 4 106 m= 4 103 mm

N =1d

= 31

4 10 mm

= 250 garis/mm

Konstanta kisi difraksi yaitu 250 garis/mm.

30. Jawaban: bDiketahui: = 600 nm

n = 1,33Ditanyakan: tJawab:Tebal lapisan minimum untuk interferensikonstruktif cahaya yang dipantulkan pada m= 0sehingga:

2nt =2

t =4n

=600

4(1,33) 133 nm

B. Uraian

1. Difraksi adalah peristiwa pelenturan gelombangcahaya atau gelombang tampak melebar di tepicelah dan pinggiran penghalang cahaya. Difraksiterjadi jika cahaya melalui celah sempit.

2. Interferensi cahaya adalah perpaduan antara duabuah gelombang cahaya atau lebih.Syarat terjadinya interferensi cahaya yaitu sumbercahaya harus koheren. Koheren artinya cahayaharus berasal dari satu sumber cahaya.

3. Diketahui: d = 1,2 106 msin = 0,6n = 2

Ditanyakan: Jawab:dsin = n

=sindn


23/121


=6(1,2 10 m)(0,6)

2

= 3,6 107 m

Panjang gelombang cahaya tersebut 3,6 107 m.

4. Diketahui: d= 3 106 m= 3,5 108 m

Ditanyakan: n

Jawab:dsin n = n

sin n =n

d

=8

6

(3,5 10 m)

3 10 m

n

= 1,17 102n

Orde maksimum yang mungkin terlihat pada layar.sin n = 1,17 10

2n(karena maksimum sinus = 1)

n= 21

1,17 10 85

5. Diketahui: d = 0,2 mm = 2 104 mn = 3 = 3,6 109 mL = 80 cm = 0,8 m

Ditanyakan: yJawab:dsin = n

sin =9

4

(3)(3,6 10 m)

(2 10 m)

= 5,4 105

sin tan = yL

5,4 105 = 0,4y

y = 2,16 105 m

Jarak garis gelap ketiga dari garis terang pusat2,16 105 m.

6. Diketahui: 2 = 21N = 100 garis/mmn = 2

Ditanyakan:

Jawab:d=

1100 garis/mm = 10

5 m

dsin n = n

(105 m) sin 21= (2)

(105 m)(0,36) = 2

=63,6 10

2

= 1,8 106 m

Panjang gelombang yang digunakan 1,8 106 m.

7. Diketahui: n = 4d = 1,2 106 m = 2,2 107 m

Ditanyakan: Jawab:

dsin = n

sin =n

d

=7

64(2,2 10 m)

1,2 10 m

=6

6

0,88 10 m

1,2 10 m

= 0,73

= 47,17

Sudut yang dibentuk pada orde keempat 47,17.

8. Diketahui: = 5.890 n = 1,38

Ditanyakan: tJawab:Terjadi gejala hitam berarti terjadi interferensiminimum.

(m+12

)= 2n tcos

(0 +12

)= 2n tcos 0

12

(5.980 ) = 2(1,38)t

t=2.945

2,76

= 1.067 9. Diketahui: = 5.893 = 5,893 105 cm

d = 0,15 cmL = 100 cm

Ditanyakan: y3 dan y5Jawab:a. garis gelap ketiga

3d y

L= 1

2n

+

y3 =12

n

+5(5,893 10 cm)(100 cm)

0,15 cm

= 0,1375 cmb. garis terang kelima

5d y

L= n

y5 =n L

d

=55(5,893 10 cm)(100 cm)

0,15 cm

= 0,1964 cm


24/121


10. Diketahui: D = 1,2 cmm = 3,8 10

8 radDitanyakan: Jawab:

m = 1,22 D

= m

1,22

D

=8(3,8 10 rad)(0,012 m)1,22

= 3,7 1010 m

Latihan Ulangan Tengah Semester 1

A. Pilihan Ganda

1. Jawaban: aDiketahui: n = 500

t = 2 menit = 120 sDitanyakan:

T = tn

= 120 s500= 0,24 s

Periode benda tersebut 0,24 s.

2. Jawaban: eDiketahui: v = 12 cm/s

T = 43 sDitanyakan:

Jawab:v =

t

= vT

= (12 cm/s)( 43 s)

= 16 cm.Panjang gelombang tali tersebut sebesar 16 cm.

3. Jawaban: dDiketahui: A = 8 cm

f = 2 Hzt = 16 s

Ditanya: y

Jawab:y = A sin t= A sin 2ft

= (8 cm) sin 2(2)( 16 )

= (8 cm) sin 23

= (8 cm)(12

3 )

= 4 3 cm

Simpangan pada saat 16 sekon yaitu 4 3 cm.

4. Jawaban: e

Diketahui: y = 0,04 sin (t6x

)

t = 1 sx = 2 m

Ditanyakan: vyJawab:y = A sin (t k x)

A = 0,04 m = rad

k =6

vy = A cos (t k x)

vy = 0,04cos (t 6

x)

t = 1 s dan x= 2 m

vy = 0,04cos ((1 s) 6

(2 m))

= 0,04cos23

m/s

= 0,04(12 ) m/s

= 0,02m/s

5. Jawaban: cDiketahui: = 2 m = 200 cm

f = 0,8 HzA = 15 cmv = 16 cm/sOP= 95 cm

Ditanyakan: ApJawab:

= vf = 16 cm/s0,8 Hz = 20 cm

x = OP = 200 cm 95 cm = 105 cm

Ap = 2A sin 2(x

)

= 2(15 cm) sin 2( 105 cm20cm )

= 30 cm sin 12

= (30 cm)(1)= 30 cm

Amplitudo hasil interferensi di titik P sebesar30 cm.

6. Jawaban: c

Diketahui: = 40 cm = 150 cmn+ 1 = 3 n= 2

Ditanyakan: letak perut ketiga dari asal getaranJawab:

xn + 1 = (2n+ 1) 4

x3 = (2(2) + 1)40 cm

4

= 50 cm


25/121


Letak perut ketiga dari titik asal getaran: x = 150 cm 50 cm = 100 cm

7. Jawaban: cDiketahui: = 115 cm

f = 0,25 HzA = 5 cmv = 5 cm/s

OP = 75 cmDitanyakan: ApJawab:x = OP

= 115 cm 75 cm= 40 cm

= vf = 5 cm/s0,25Hz = 20 cm

Ap = 2A cos 2(x

)

= 2(5 cm) cos 2( 40 cm20 cm )

= (10 cm)(1)= 10 cm

Amplitudo gelombang dititik yang berjarak 75 cmdari titik asal getar sebesar 10 cm.

8. Jawaban: eDiketahui: = 3 m = 300 cm

n+ 1= 3 n= 2OX = 125 cm

Ditanyakan: Jawab:x3 = OX

= 300 cm 125 cm= 175 cm

xn + 1 = (2n + 1) 4

x3 = (2(2) + 1) 4

175 cm = 54

=4(175 cm)

5 = 140 cm

Panjang gelombang tali tersebut 140 cm.

9. Jawaban: cSeekor kelelawar memancarkan gelombang bunyiultrasonik sebesar 33 kHz dan menerima gemasetelah 100 ms. Jika kecepatan bunyi di udara 330

m/s, jarak kelelawar dari benda yangmenghasilkan gema . . . m.Diketahui: f = 33 kHz = 33.000 Hz

t = 100 ms = 0,1 sv= 330 m/s

Ditanyakan: xJawab:

x = 2vt = (330m/s)(0,1s)2 = 16,5 m

Jarak kelelawar dari benda 16,5 m.

10. Jawaban: eDiketahui: F1 = 100 N f= f0Ditanyakan: F2 agar f= 2f0Jawab:

f0 = 2v

L= 1

2L1F

= 1

2L

100 N

=5L

1

Apabila frekuensi 2f0

2f0 = 2v

L= 1

2L2F

2(5L

1

) = 12L

2F

10L

1

= 12L

2F

10L

(2L) =2

1

F

20 = 2FF2 = 400 NTegangan dawai agar menghasilkan frekuensi 2f0yaitu 400 N.

11. Jawaban: dPada pipa organa terbuka berlaku hubungan:

fn = (n+ 1) 2v

L

Frekuensi nada dasar, n= 0

f0 =A2

v

L

Pada pipa organa tertutup berlaku hubungan:

fn = (2n+ 1) 4v

L

Frekuensi nada atas pertama, n= 1

f1 =B

34

v

L

f0 = f1 A2

v

L=

B

34

v

L

B

A

L

L=

64v

v LB : LA = 3 : 2

LA : LB = 2 : 3

12. Jawaban: eDiketahui: L = 40 cm = 0,4 m

v = 250 m/sDitanyakan: f2Jawab:Pada nada dasar berlaku:

L =14

00 = 4L

= 4(0,4 m)= 1,6 m


26/121


Frekuensi nada dasarnya:

f0 =0

v

= 250 m/s

1,6 m= 156,25 Hz

Frekuensi nada dasar dan nada-nada atas lainnyadihitung dengan:

f0 : f1 : f2 = 1 : 3 : 5156,25 : f1 : f2 = 1 : 3 : 5

f2 = 5(156,25)f2 = 781,25 Hz

13. Jawaban: bDiketahui: LA= 40 cmDitanyakan: LBJawab:Pada pipa organa terbuka, nada atas pertamaterjadi 3 perut dan 2 simpul. Pada pipa organatertutup, terjadi 2 perut dan 2 simpul pada nadatas pertama.

fA1 = fB1

AvL = B34

vL

LB = A34L

= 3(40 cm)4= 30 cm

Panjang pipa organa tertutup 30 cm.

14. Jawaban: dDiketahui: f2A = f3BDitanyakan: LA : LBJawab:

f2A = f3B

A

32

vL

=B

5vL

B

A

L

L= 103

Jadi, LA : LB = 3 : 10

15. Jawaban: cDiketahui: fp1

= 676 Hz

fs = 676 Hzv = 340 m/svs = 2 m/s

vp = 0 (diam)Ditanyakan: fLJawab:

fp2= p

s

+v v

v vfs

=340 m/s + 0

340 m/s 2 m/s (676 Hz)

=340 m/s338 m/s

(676 Hz)

= 680 Hz

fL = fp2 fp1

= 680 Hz 676 Hz= 4 Hz

Frekuensi layangan bunyi sebesar 4 Hz.

16. Jawaban: cDiketahui: P = 360 W

I = 0,9 W/m2

Ditanyakan: rJawab:

I = 24P

r

r2 = 2360 W

4 (0,9 W / m )

= 100 m2

r = 2100m

= 10 mTitik P berjarak 10 m dari sumber bunyi.

17. Jawaban: cDiketahui: TI1 = 70 dBr1 = 4 mr2 = 40 m

Ditanyakan: TI2Jawab:

TI2 = TI1 + 10 log2

122

r

r

= 70 + 10 log( 440 )2

= 70 + 10 log 1100= 70 20= 50

Taraf intensitas bunyi pada jarak 40 m sebesar50 dB.

18. Jawaban: cDiketahui: vs = 72 km/jam = 20 m/s

fs = 1.600 HZvp = 54 km/jam = 15 m/sv = 340 m/s

Ditanyakan: fpJawab:

fp

= p

s

v v

v v

fs

= ps

v v

v v fs

=340 15340 20

(1.600 Hz)

= 325320 (1.600 Hz)

= 1.625 Hz

Frekuensi klakson bus didengar pengendarasepeda motor sebesar 1.625 Hz.


27/121


19. Jawaban: dDiketahui: TI1 = 50 dB

TI2 = 80 dBDitanyakan: nJawab:

TI2 = TI1 + 10 log n80 dB = 50 dB + 10 log n30 dB = 10 log n

3 = log nn =103

= 1.000Suara halilintar memiliki taraf intensitas 1.000 kaliterhadap suara percakapan.

20. Jawaban: bDiketahui: vs = 36 km/jam = 10 m/s

fp = 1.020 HZvp = 0v = 340 m/s


fp =p

s

v v

v vfs

fp = sv

v v fs

1.020 Hz = 340340 10 fs

fs =(1.020 Hz)(330)

340

= 990 HzFrekuensi sirene ambulans 990 Hz.

21. Jawaban: bDiketahui: = 4.000 = 4 107 m

N = 5.000 garis/cm = 5 105 garis/mDitanyakan: nmaksJawab:

d = 1N

= 51

5 10= 2 106 m

Orde maksimum diamati jika sin = 1dsin = n

d = n

n = d

=6

72 10

4 10

= 5

22. Jawaban: d

Diketahui: N = 400 garis/mm = 4 105 garis/mn = 2 = 30

Ditanyakan: Jawab:

d = 1N

= 51

4 10

= 2,5 106 m

dsin = n

=sindn

=6(2,5 10 )(sin 30 )2

= 6,25 107 m= 625 nm

Panjang gelombang cahaya yang digunakan625 nm.

23. Jawaban: aDiketahui: d = 0,003 mm = 3 106 m

= 6.000 = 6 107 mn = 1


sin =n

d

=

7

6

6 10

3 10

= 0,2 = 11,5

Sudut yang dibentuk oleh orde pertama sebesar11,5.

24. Jawaban : cDiketahui: d = 0,16 mm = 1,6 104 m

nmaks

= 8

Ditanyakan: pernyataan yang benarJawab:

dsin = nd = nmaks

=41,6 10

8

= 2 105 m = 20.000 nmSudut orde ke-2

dsin = n1,6 104 sin = 2(2 105)

sin = 0,25 = 14,5

25. Jawaban: bDiketahui: nk = 1,5

i = 30n = 1

Ditanyakan: vkJawab:

sinsin

i

r= u

k

v

v


28/121


Oleh karena vu = uc

n dan vk = kc

n , maka:

u

k

v

v= u

k

cn

cn

u

k

v

v= k

u

n

n

vk = uknn vu

= 11,5 (3 108)

= 2 108 m/sKecepatan cahaya di dalam kaca 2 108 m/s.

26. Jawaban: cDiketahui: i = 30

np =43

Ditanyakan: rJawab:n

p

sin i= nu

sin r

sin r=43

1 (sin 30)

= 43 (12 )

= 23r = 41,8

Saat keluar dari prisma, cahaya membentuk sudut41,8.

27. Jawaban: cDiketahui: i = 90 30 = 60

r = 30Ditanyakan: nmJawab:nu sin i= nm sin r

nm =sinsin

i

rnu

= sin 60sin 30

(1)

=12

12

3

= 1, 73Medium memiliki indeks bias 1,73.

28. Jawaban: cDiketahui: = 2 2 103 mm

= 45Ditanyakan: dJawab:dsin = n

d = sinn

=3(1)(2 2 10 )

sin 45

=3

12

2 2 102

= 4 103 mmLebar celah yang digunakan 4 103 mm.

29. Jawaban: dDiketahui: d = 1,8 105 m

= 25n = 3


= sindn

=5(1,8 10 )(sin 25 )3

2,5 106 mCahaya yang digunakan memiliki panjanggelombang 2,5 106 m.

30. Jawaban: bDiketahui: = 400 nm = 4 104 mm

= 30n = 3

Ditanyakan: dJawab:

dsin = (2n+ 12 )

d =12( )

sin+n

=41

2(3 )(4 10 )

sin30

+

= 2,8 104 mm

31. Jawaban: bDiketahui: d= 0,3 mm

n= 2y= 6 mmL = 0,75 m = 750 mm

Ditanyakan: Jawab:

y d

L = n

= y dn L

= (6 mm)(0,3 mm)2(750 mm)

= 1,2 103 mm

Panjang gelombang sinar yang dipakai1,2 103 mm.


29/121


32. Jawaban: aDiketahui: y = 4 mm = 0,4 cm

n = 2L = 1 m = 100 cmd = 0,3 mm = 3 102 cm

Ditanyakan: Jawab:

Ly d

= (n+1

2 )2(0,4 cm)(3 10 cm)

100 cm

= (2 +12

)

1,2 104 cm =52

= 4,8 105 cm= 4.800

Panjang gelombang cahaya yang digunakan4.800 .

33. Jawaban: cDiketahui: n= 3

= 30= 6 105 cm

Ditanyakan: dJawab:

dsin = ndsin 30 = 3(6 105 cm)

12

d= 18 105 cm

d= 36 105 cm= 3,6 104 cm

Lebar celah 3,6 104 cm.

34. Jawaban: c

Diketahui: = 500 nm = 5 107 m= 90N= 5 105 garis/meter

Ditanyakan: nJawab:

d =1N

= 51

5 10 garis /m= 2 106 m

dsin 30 = n

n = sind

=6

7(2 10 m)(sin 90 )

5 10 m

= 4Spektra orde tertinggi yang diamati yaitu 4.

35. Jawaban: cDiketahui: d = 0,2 mm

L = 90 cm = 900 mmy = 2 mmn = 2

Ditanyakan: Jawab:

y d

L= n

(2 mm)(0,2 mm)900 mm

= 2

= 2,2 104 mm= 2,2 107 m

Cahaya memiliki panjang gelombang 2,2 107 m.

36. Jawaban: cDiketahui: = 550 nm = 550 107 cm

= 3322'n = 2

Ditanyakan: NJawab:dsin = n

d=sinn

=

72(550 10 cm)

sin 3322

=71.100 10

0,5500

= 0,0002 cm

N =1d

=1

0,0002 cm

= 5.000 garis/cm

Kisi tersebut memiliki 5.000 garis/cm.

37. Jawaban: e

Diketahui: N= 250 garis/mm = 30n = 2

Ditanyakan: Jawab:

d =1N

=1

250 garis/mm

= 4 103 mm = 4 106 m

dsin = n

=

sind

n

=6(4 10 m) sin 30

2

=6(4 10 m)(0,5)2

= 106 m

= 1.000 nm

Panjang gelombang yang digunakan 1.000 nm.


30/121


38. Jawaban: cDiketahui: N= 5.000 goresan/cm

= 30n = 2

Ditanyakan: Jawab:

d =1N

=1

5.000 goresan/cm

= 2 104 cm

dsin = n

=sindn

=4(2 10 cm) (sin 30)

2

=142

(2 10 cm)( )

2

= 0,5 104 cm= 5 107 m

= 5.000

Panjang gelombang cahaya yang digunakan5.000 angstrom.

39. Jawaban: bDari persamaan dsin = n, maka terbesarakan menghasilkan lenturan () yang paling besar.Panjang gelombang terbesar yaitu merahsehingga merah merupakan warna cahaya yangpaling kuat dilenturkan.

40. Jawaban : aHasil dari interferensi Young yaitu pita terang dangelap berselang-seling dan di tengah merupakangaris terang. Warna terang sesuai dengan sumbercahaya yang di pakai.

B. Uraian

1. Diketahui: y= 0,7 sin 2(15t 2x)Ditanyakan: a. f

b. c. v

Jawab:a. = 302f= 30f = 15 Hz

b. k = 4

2

= 4

= 0,5 cm

b. v = f= (0,5 cm)(15 Hz)= 7,5 cm/s

2. Diketahui: = 130 cmn+ 1= 3 n= 2OX = 30 cm

Ditanyakan: Jawab:

x = OX= 130 cm 30 cm= 100 cm

x = (2n)4

100 cm = (2)(2)4

=400 cm

4

= 100 cmPanjang gelombang tali 100 cm.

3. Diketahui: fn = 1.300 Hz

fn + 1= 1.820 Hzfn + 2= 2340 m/s

Ditanyakan: a) jenis pipa organa;b) frekuensi nada dasar.

Jawab:a. fn : fn + 1 : fn + 2 = 1.300 : 1.820 : 2340

= 5 : 7 : 9Dari perbandingan di atas, sesuai denganperbandingan f2 : f3 : f4 pada pipa organatertutup.

b. 02

f

f= 45

4

vLvL

f0 =15 f2

= 15 (1.300 Hz)

= 260 HzNada dasar pipa tersebut 260 Hz.

4. Diketahui: TI = 60 dBn = 10

Ditanyakan: TIn

Jawab:TIn = TI+ 10 log n

= 60 + 10 log 10= 60 + 10= 70

Tingkat kebisingan dari 10 sepeda motor yangdibunyikan secara bersamaan sebesar 70 dB.

5. Diketahui: vs = vp = 34 m/sn = 10

Ditanyakan: fmenjauh = fmendekatJawab:Sumber bunyi dan pengamat saling mendekat:

fp =p

s

+

v v

v vfs


31/121


= 340 34340 34+ fs

= 374306 fsSumber bunyi dan pengamat saling menjauh:

fp =p

s

+

v v

v vfs

= 340 34340 34+ fs

= 306374 fs

menjauh

mendekat

f

f=

306s374

374s306

f

f

= (306)(306)(374)(374)

= 81121

=

9

11

6. Diketahui: d = 0,024 mm = 2,4 105 m = 6.400 nm = 6,4 106 m

Ditanyakan: a) pada garis gelap ke-1b) pada garis gelap ke-3

Jawab:a. dsin = n

sin =n

d

=6

5(1)(6, 4 10 )

2,4 10

0,26

15,5b. dsin = n

sin =n

d

=6

5(3)(6,4 10 )

2,4 10

= 0,8

= 53,1

7. Diketahui: d = 0,12 mm = 1,2 104 m = 6.400 = 6,4 107 mL = 20 cm

Ditanyakan: a) y3b) n

maksJawab:a. dsin = n

sin =n

d

=7

4(3)(6,4 10 )

1,2 10

= 0,016Sudut sangat kecil sehingga

sin tan = yL

0,016 = 20y

y = 0,32 cm= 3,2 mm

b. Orde maksimum terjadi jika sin = 1dsin = n

d = n

n =d

=4

71,2 10

6,4 10

= 187,5 188

8. Diketahui: d = 0,21 mm = 2,1 104 m = 700 nm = 7,0 107 mL = 1,5 m

Ditanyakan: a) y4b) 2y

Jawab:

a.4y d

L = n

y4 =n L

d

=7

4(4)(7,0 10 )(1,5)

2,1 10

= 2,0 102m = 20 mm

b. 2y= Ld

=7

4(1,5)(7,0 10 )

2,1 10

= 5,0 103

m = 5 mm9. Diketahui: = 633 nm = 6,33 107 m

N = 5.000 garis/cm= 5 105 garis/cm

8y= 64 mm = 6,4 102 mDitanyakan: LJawab:

d = 1N

= 51

5 10= 2,0 106 m

8y= 6,4 102 my = 8,0 103 m

y = 2L

d

L = 2 d y

=6 3

7(2)(2,0 10 )(8,0 10 )

6,33 10

= 5,05 102 m= 5,05 cm


32/121


10. a. dsin = n

sin =n

d

sin A = sin BA An

d

= B Bnd

A

B

= B

A

n

n

A

B

= 23

Perbandingan panjang gelombang A danB = A : B = 2 : 3.

Bab III Listrik Statis dan

Kapasitor

A. Pilihan Ganda

1. Jawaban: bDiketahui: q1 = +2 C

q2 = 8 Cr = 4 cm = 4 10-2 m

k =0

14

= 9 109 Nm2/C2

Ditanyakan: FJawab:

F= kq qr1 2

2 = 9 109 Nm2/C2 6 62 2(2 10 C)(8 x 10 C)(4 10 m)

= 90 N (muatan tidak sejenis tarik-menarik)

2. Jawaban: eDiketahui: r1 = 10 cm = 0,1 m

r2 = 2 cm = 0,2 m


F = k 1 22

q q

r

F1 = k1 2

2(0,1 m)

q q= 100 kq1q2

F2 = k1 2

2(0,02 m)

q q

= 2.500 kq1q2 = 25 F1Gaya yang dialami menjadi 25 kali.

3. Jawaban: dDiketahui: r= r12 = r13 = r32

q= q1 = q2 = q3Ditanyakan: F1, F2, F3

Jawab:

F12 = k1 2

212( )

q q

r

= k2

2

q

r= F

F32 = k2

2

q

r= F

F2 = 2 212 32 12 32+ + 2 cos 60F F F F

= 2 2 21

2+ + 2 ( )F F F = 23F = F 3

4. Jawaban: e

F = k2

2

Q

r

F2 = k( )

234

2QQ

r

= k2

9 216

2Q

r

=329

k2

2

Q

r

5. Jawaban: cDiketahui: q1 = +4 C = +4 10

6 Cq2 = +4 C = +4 10

6 Cq3 = +3 C = +3 10

6 Cr1 = 4 cm = 4 10

2 mr2 = 3 cm = 3 10

2 mr3 = 5 cm = 5 10

2 m


r2 =2 25 4 = 3 cm

F12 = k1 2

21

q q

r

= 9 109

6 6

2 2

(4 10 )(4 10 )

(4 10 )

= 90 N

F13 = k1 2

22

q q

r

= 9 109

6 6

2 2

(4 10 )(3 10 )

(3 10 )

= 120 N

F1 =2 2

12 13F F+

= +2 2(90) (120)= 150 N

q1

q2 q3

F12

tarik-menarik


33/121


34/121


14. Jawaban: aDiketahui: F = 40 N

r = 3 mq1 = q2 = q

Ditanyakan: qbolaJawab:

F= k 1 22q q

r

40 N= 9 109 Nm2/C22

2(3 m)

q

40 N = 109 N/C2 q2

q= 8 24 10 C

= 2 104 C = 200 C

15. Jawaban: aDiketahui: q = 2 106 C

E = 50 N/CDitanyakan: FJawab:

F= qE= (2 106 C)(50 N/C) = 104 N

B. Uraian

1. Diketahui: r = 0,5 mF = 5 N

Ditanyakan: qJawab:

F= k 1 22q q

r= kq

r

2

2 = 9 109 Nm2/C2

2

2(0,5 m)

q

5 N = (3,6 1010 N/C2) q2

q2 = 1,39 1010 C

q= 1,18 105 C2. Diketahui: r = 10 cm = 0,1 m

q1 = q2 = q3 = 9 106 C

qe = 1,6 1019 C

Ditanyakan: FeJawab:Dimisalkan eberada di titik OFO = FOA + FOD

= k O A2OA

q q

r+ k O D2

OD

q q

r

= 0

Gaya yang dialami oleh elektron adalah nol karenaterdapat empat gaya. Dua gaya yang salingberpasangan mempunyai nilai sama tetapi arahyang berlawanan.

3. Diketahui: q1 = 9 Cq2 = +16 Cr = 50 cm

Ditanyakan: a) letak titik E= 0

b) r= 10 11cm dari q2, EA

Jawab:a.

E= 0E1 = E2

k12

1

q

r = k22

2

q

r

1

2

q

q=

212

2

r

r

916

=2

12

2

r

r

1

2

r

r=

34

50a

a+ =34

4a = 150 + 3aa = 150 cm dari muatan q1 dan 200 cmdari muatan q2

b.

r3 =2 250 (10 11)+ = 60 cm = 0,6 m

EA1 = k12

3

q

r

= 9 1096

2

9 10

(0,60)

= 2,25 105 N/C

EA2 = k22

2

q

r

= 9 1096

2 2

16 10

(10 11 10 )

= 1,31 106 N/C

Medan magnet di titik A menurut sumbu X dan Y.

EAx = EA1 cos 30 = 0,19 106 N/C

EAy = EA2 EA1 sin 30 = 1,20 106 N/C

EA =2 2(0,19) (1,20)+ 106

= 1,21 106 N/C

+

+ +

+

A B

C D

O

E1 E2

a

(50 + a)

50 cmq1 +q2

EA

EA1

EA2

A

r1

r2r3

q1 +q230

30

50 cm

10 11 cm


35/121


4. Diketahui: qA = 48 C = 4,8 105 C

qB = 32 C = +3,2 105 C

r = 4 cm = 4 102 mk = 9 109 Nm2/C2

Ditanyakan: ECJawab:

EB = kB

2BC( )

q

r

= (9 109 Nm2/C2)5

2 2

(3,2 10 C)

(4 10 m)

= 1,8 108 N

EB = k A 2AC( )q

r

= (9 109 Nm2/C2)5

2 2

(4,8 10 C)

(4 10 m)

= 2,7 108 N

EC =2 2

A B A B+ + 2 cos 120E E E E

= 8 2 8 2 16 2 2(1, 810 N/C) + (2,7 10 N/C) 4,86 10 N /C

= 16 16 16 2 2(3,24 10 + 7,29 10 4,86 10 ) N /C

= 16 2 25, 67 10 N /C

= 2,38 108 N/C5. Diketahui: R = 20 cm = 0,2 m

q = 10 C = 105 Cr1 = 10 cm = 0,1 mr2 = 20 cm = 0,2 m

Ditanyakan: E1 dan E2Jawab:a. r1 = 10 cm = 0,1 m

r< RE= 0, hal ini disebabkan karena tidak adamuatan yang melingkupi.

b. r2 = 20 cm = 0,2 mr= R

E = k 2q

r

= (9 109 Nm2/C2)5

2

(10 C)

(0,2 m)

= 2,25 106 N/C

A. Pilihan Ganda

1. Jawaban: dDiketahui: rAB = 9 cm

rAC= 3 cm

qA = +5 C = 5 106 CqB = 10 C = 10

5 Ck = 9 109 Nm2/C2

Ditanyakan: VCJawab:

VA = kA

A

q

r

= 9 109 Nm2/C26

2

5 10 C

3 10 m

= 1,5 106 volt

VB

= k BB

q

r

= 9 109 Nm2/C26

2

10 10 C

6 10 m

= 1,5 106 volt

VC = 3 106 volt

2. Jawaban: dDiketahui: qe = 1,6 10

19 CV = 1 volt

Ditanyakan: EkJawab:

V=

E

qE= Vq

= (1 volt)(1,6 1019 C)= 1,6 1019 joule

3. Jawaban: aDiketahui: q= 2 C

V1 = 15 VV

2= 165 V

Ditanyakan: WJawab:W = qVW = (2 C)(165 V 15 V)

= 300 joule

4. Jawaban: bDiketahui: rAC= 6 cm

rAB = 8 cmqA = +6 CqB = 2 C

Ditanyakan: VCJawab:

rBC =2 26 8+ = 10 cm

+

-

EA

EBEC


36/121


37/121


Jawab:

V= pE

q=

W

q

W= q(V2 V1)

= (104 C){20 V (10 V)}

= 3 103 joule

Usaha yang diperlukan untuk memindahkan

muatan dari V1 ke V2 sebesar 3 103 joule.

12. Jawaban: dDiketahui: q = +2,5 C = 2,5 106 C

r = 2,5 cm = 2,5 102 mk = 9 109 Nm2/C2

Ditanyakan: potensial di titik ZJawab:

Vz = kq

r

= (9 109 Nm2/C2)6

2

2, 5 10 C

2,5 10 m

= 9 105 V

Potensial listrik di titik Z sebesar 9 105 V.

13. Jawaban: cDiketahui: d = 24 cm

R =12

d= 12 cm

q = 21 106 Cr = 15 cm = 0,15 m

Ditanyakan: potensial di titik (V)Jawab:

V = kq

r

= (9 109 Nm2/C2)621 10 C

0,15 m

= 3 2189 10 Nm /C0,15 m= 1,26 106 V

Potensial di titik tersebut 1,260 106 volt.

14. Jawaban: dDiketahui: q = 0,4 C = 0,4 106 C

rA = 12 cm = 12 102 m

rB = 18 cm = 18 102 m

Ep= 0,12 JDitanyakan: muatan sumber (q)Jawab:

Ep = kqq (B1r A

1r )

0,12 J = (9 109 Nm2/C2) q (+0,4 106 C)

(1

0,18 m

10,12 m

)

0,12 J = (1 104 Nm/C) q

q = 40,12 J

1 10 Nm

= 1,2 105 C = 12 106 C

Besar muatan sumber tersebut 12 C.

15. Jawaban: eDiketahui: V = 50 V

d = 0,05 mDitanyakan: EJawab:

E =V

d=

500,05 = 1.000 V/m

B. Uraian

1. 3 muatan disusun seperti pada gambar, denganmasing-masing muatan berada pada tiap titiksudut segitiga sama kaki. Hitunglah potensial listrikdi tengah-tengah sisi bawah segitiga (di tengah-tengah antara muatan negatif), q= 7,00 C!Diketahui: q= 7 CDitanyakan: Vdi tengah dua muatan negatifJawab:

V = k q(1

1r

+2

1r

+3

1r

)

= (9 109)(7 106) + + 1 1 1

0, 01 0, 01 0, 0387

= 1,4 107 V = 14 MV2.

V= 11

k qr

+2

k qr

0 = k( 11

q

r+ 2

2

q

r)

0 = k(910 Cx

+82 10 C

5 x

)

910x

=82 10

5 x

1x = 20(5 )x (5 x) = 20x21x= 5

x=521

xberada521

cm dari muatan positif.

3. Diketahui: q = +106 CR = 8 cm

Ditanyakan: V

4cm

2 cm

3,8

7cm

5 cm

- - - - - - - - - - - - - - - - - +


38/121


Jawab:a. r = 10 cm = 0,1 m

q = 106 cm

V=k q

r

=9 2 2 6(9 10 Nm /C )(10 C)

0,1 m

= 9 104 volt

b. r = 8 cm = 0,08 m

V=k q

r

=9 2 2 6(9 10 Nm /C )(10 C)

0,8 m

= 1,125 104 volt

c. Potensial di dalam bola = potensial di kulitbolaV(r= 6 cm) = V(r= 8 cm) = 1,125 104 volt

4. Diketahui: vk = 0V = 300 voltme = 9,1 10

31 kgqe = 1,6 10

19 C

Ditanyakan: vaMisalnya Va dan Vk = potensial anoda dan katoda.

Va Vk = 300 volt

(Ek + Ep)awal = (Ek + Ep)akhir

12

m vk2 + q (Vk) =

12

mva2 + qVa

12

m02 + qVk =12

mva2 + qVa

12

m va2 = q(Vk Va)

va2 =

2qm

(Vk Va)

=19

31

2( 1,6 10 C)

9,1 10 kg

(300 V)

= 1,05 1014 m2/s2

va =141,05 10 = 1,03 107 m/s

Kecepatan elektron saat tiba di anoda 1,03 107 m/s.

5. Diketahui: m = 3,5 1025 kgq = 3,31 1017 Cd = 2 cm = 0,02 mg = 9,8 m/s2

Ditanyakan: VAgar setimbangm g= q E

E =m g

q

=25 2

17

(3,5 10 kg)(9,8 m/s )

(3,31 10 C)

= 1,04 107 N/C

V = E d= (1,03 107 N/C)(2 102 m)

= 2,06 109 volt

A. Pilihan Ganda

1. Jawaban: c

C=q

V

Besarnya kapasitas kapasitor dipengaruhi olehpotensial dan muatannya.

2. Jawaban: bPada kapasitas keping sejajar besarnya kapasitaskapasitor tidak tergantung pada tebal isolatornya.Tetapi tergantung pada luas keping-keping, jarakantara kedua keping, jenis isolator, dan muatanyang diberikan.

3. Jawaban: e

Cb = r 0A

datau C=

q

V

Nilai kapasitas kapasitor sebanding dengan rdan

q. Jika r besar maka Cdan qjuga bertambah besar.

4. Jawaban: e

C= 0A

datau C= r0

A

d

Dari persamaan di atas, kapasitas kapasitorkeping sejajar dipengaruhi oleh konstantadielektrik (r), luas pelat (A), dan jarak kedua pelat(d).

5. Jawaban: cDiketahui: A = 100 cm2 = 0,01 m2

d = 2 cm = 0,02 m

V = 400 VDitanyakan: FJawab:

V=E

dE = V d= (400 V)(0,02 m) = 8 N/C

E=0

q

A

q = E0A= (8 N/C)(8,85 1012 C2/Nm2)(0,01 m2)= 7,08 1013 C

6. Jawaban: d

Diketahui: C = 150 nF = 150 10

9

Fq = 3 nC = 3 109 Cd = 0,2 mm = 2 104 m

Ditanyakan: EJawab:

C =q

V

V =q

C=

9

9

3 10 C

150 10 F

= 0,02 volt

E=V

d= 4

0,02 volt

2 10 m= 100 N/C


39/121


Kuat medan di antara keping konduktornya100 N/C.

7. Jawaban: aDiketahui: C = 1,062 pF = 1,062 1012 F

d = 3 cm = 3 102 m0 = 8,85 10

12 C2/Nm2

Ditanyakan: A

Jawab:C= 0

Ad

0A = C d

A =0

C d

A =12 2

12 2 2

(1,062 10 F)(3 10 m)

8,85 10 C /Nm

= 36 104 m2 = 0,0036 m2

8. Jawaban: dDiketahui: A = 200 cm2 = 2 102 m2

d = 0,5 mm = 5 104

mr = 4

Ditanyakan: CbJawab:

Cb=r0A

d

= 4(8,85 1012 C2/Nm2)2 2

4

2 10 m

5 10 m

= 1,416 109 1,42 nFKapasitas kapasitornya sebesar 1,42 nF.

9. Jawaban: aDiketahui: C

1

= 2 F

C2 = 8 F

V = 100 VDitanyakan: q1 dan q2Jawab:Cp = C1 + C2 = 10 F

q = C V= (10 F)(100 V) = 1.000 C

q1 =2

10(1.000 C) = 200 C

q2 =8

10(1.000 C) = 800 C

10. Jawaban: dDiketahui: CA = 4 F

CB = 6 FV = 100 V

Ditanyakan: VA dan VBJawab:

s

1C

=A

1C

+B

1C

=1

4 F+

16 F

=3

12 F+

212 F

=

5

12 F

Cs=125

F

= 2,4 F= 2,4 106 F

C=q

V q= C V

= (2,4 106 F)(100 V)= 2,4 104 C

VA =A

q

C=

4

6

2, 4 10 C

4 10 F

= 0,6 102 V= 60 V

VB =B

q

C=

4

6

2, 4 10 C

6 10 F

= 40 V

11. Jawaban: bDiketahui: C1 = 3 F

C2 = 4 FC3 = 2 FC4 = 7 FVab = 12 V

Ditanyakan: qJawab:

Cs =1

1 14 2

+

=43

F

Vs = V2 = V3 = Vab = 12 V

qs = CsVs =43

(12) = 16 C

Pada rangkaian seri q2 = q3 = qs = 16 C.

12. Jawaban: cDiketahui: C1 = C2 = C3 = C4 = C5 = CDitanyakan: CTJawab:Cp1

= C1 + C2 = 2C

Cp1= C4 + C5 = 2C

T

1C

=1p

1C

+3

1C

+2p

1C

=1

2C+

1C

+1

2C

=2

2C+

22C

=4

2C

CT =24C

=12

C


40/121


13. Jawaban: eDiketahui: C1 = C2 = C3 = C

Ditanyakan: Cp dan CsJawab:Cp = C1 + C2 + C3

= 3C

s

1

C

=1

1

C

+2

1

C

+3

1

C

= 1C

+ 1C

+ 1C

= 3C

Cs = 3C

= 13

C

14. Jawaban: eDiketahui: C1 = 6 F

V = 30 V

C2 = 4 FDitanyakan: VgabJawab:C1 dan C2 paralel

C=q

V = q1 = C V

= (6 F)(30 V)=180 C

qsebelum= qsesudah180 C = (C1 + C2) Vgab180 C = (10 F) VgabV

gab

= 18 volt

15. Jawaban: dDiketahui: C1 = 1 F= 10

6 FC2 = 2 F = 2 10

6 FC3 = 3 F = 3 10

6 FV = 220 V

Ditanyakan: q1, q2, q3Jawab:

s

1C

=1

1C

+2

1C

+3

1C

= 11 F

+ 12 F

+ 13 F

= 66 F

+ 36 F

+ 26 F

= 116 F

Cs =611

F

q = CsV

= ( 611

F)(220 V)

= 120 C

q = 1,2 104 C(Pada kapasitor yang dirangkai seri jumlah muatandi setiap kapasitor sama.)

16. Jawaban: aDiketahui: C1 = 6 F

C2 = 2 FC3 = 5 F

Vab = 9 VDitanyakan: ETJawab:

Cs =1

1 16 2

+

=64

=32

F

CP1= 2(

32

) + 5 = 8 F

CP2= 2 + 2 = 4 F

CT =1

1 18 4

+

=83

F

ET =

1

2 (

8

3 106

)(9)2

= 1,08 104

J17. Jawaban: c

Diketahui: C1 = 4 FC2 = 7 FC3 = 5 F

Ditanyakan: Wdi kapasitor 5 FJawab:CP = C2 + C3 = 7 F + 5 F = 12 F

CT =1

1 14 12

+

=124

= 3 F

qT = CTV= (3)(12) = 36 Cq1 = qP = 36 C

VP =P

P

q

C=

3612

= 3 volt

V2 = V3 = 3 volt

q3 = C V= (5 106)(3) = 15 C

18. Jawaban: dKapasitor 3 F dihubungkan dengan baterai 12 V.Energi yang tersimpan dalam kapasitor sebanyak. . . J.Diketahui: C = 3 F = 3 106 F

V = 12 V

Ditanyakan: WJawab:

W =12

C V2

=12

(3 106)(12)2

= 2,16 104 J

19. Jawaban: eDiketahui: C= 6 F = 6 106 F

V= 100 volt


41/121


Ditanyakan: qdan WJawab:q = C V

= (6 106 F)(100 V)= 6 104 C

W =12

C V2

=

1

2 (6 106

F)(100 V)= 3 102 J

20. Jawaban: cDiketahui: d = 18 cm R= 9 102 m

V= 6 volt

Ditanyakan: WJawab:

C= Rk

=2

9 2 2

9 10 m9 10 Nm /C

= 1011 F

W= 12 C V2

=12

(1011 F)(6 V)2 = 18 1011 J

Jadi, energi yang tersimpan dalam kapasitorsebesar 18 1011 J.

B. Uraian

1. Diketahui: A = 400 cm2 = 4 102 m2

d = 2 mm = 2 103 mV = 6 volt

Ditanyakan: a. C

b. Ec. qJawab:a. Kapasitas kapasitor (C)

C= 0A

d

= (8,85 1012 C2/Nm2)2 2

3

4 10 m

2 10 m

= 1,77 1010 F atau 177 pFKapasitas kapasitor 177 pF

b. Kuat medan dalam kapasitorV= E d

E= Vd = 36 V2 10 m = 3.000 N/C

Kuat medan dalam kapasitor 3.000 N/C.

c. Muatan kapasitor (q)

C=q

V

q= C V= (1,77 1010 F)(6 V)= 1,06 109 C atau 1,06 nC

Muatan kapasitor = 1,06 109 C atau 1,06 nC.

2. Diketahui: bola konduktor AdA = 18 cm RA = 9 cm = 9 10

2m

qA= +1 C = +1 106 C

dB= 27 cm RB = 13,5 cm= 13,5 102 m

qB= 500 nC = 500 109 C

= 0,5 106 C

Ditanyakan: a. tegangan listrik bola A sebelumbersentuhan (VA)

b. tegangan listrik bola A dan Bsetelah bersentuhan (Vgab)

c. muatan listrik bola A setelahbersentuhan (qA)

Jawab:a. Tegangan listrik bola A dan B sebelum ber-

sentuhan

Cbola =R

k

CA = ARk =2

9 2 29 10 m9 10 Nm /C

= 1 1011 F

CB =BR

k=

2

9 2 2

13,5 10 m

9 10 Nm /C

= 1,5 1011 F

VA =A

A

q

C=

6

11

1 10 C

1 10 F

= 1 105 volt

Tegangan bola A sebelum bersentuhan105 volt.

b. Tegangan bola A dan B setelah bersentuhan(Vgab)

Vgab=A B

A B

++

q q

C C

=6

11

(1 0,5) 10 C

(1 + 1,5) 10 F

= 2 104 voltTegangan bola A dan B setelah bersentuhan2 104 volt.

c. Muatan listrik bola A setelah bersentuhan (qA)qA = CAVgab

= (1 1011 F)(2 104 V)= 2 107 C

Tegangan bola A setelah bersentuhansebesar 2 107 C.

3. Diketahui: A = 2.000 cm2 = 2 101 m2

d = 1 cm = 102 mV0 = 2.000 V = 2 10

3 VDitanyakan: a. C0

b. qc. Cbd. re. E0f. Eb


42/121


Jawab:a. Kapasitas mula-mula (C0)

C0 =0 Ad

=12 2 1 2

2

(8,85 10 C/Nm )(2 10 m )

10 m

= 1,77 1010 F

Kapasitas mula-mula 1,77 1010 farad.b. Muatan (q) tiap-tiap keping

C0= 0q

V

q = C0V0= (1,77 1010 F)(2 103 V)= 3,54 107 C

Muatan tiap keping sebesar 3,54 107 C.

c. Kapasitas setelah disisipkan bahan dielektrik(Cb)

Cb =b

q

V

=7

3

3,54 10 C

10 V

= 3,54 1010 F

Kapasitas setelah disisipkan bahan dielektrik3,54 1010 F.

d. Permitivitas relatif (0) bahan dielektrik

0 =b

0

C

C

=10

10

3,54 10 F

1,77 10 F

= 2

Permitivitas bahan dielektrik sebesar 2.

e. Kuat medan mula-mula (E0) di antara keping

E0 =0V

d

=3

2

2 10 V

10 m= 2 105 V/m

Kuat medan listrik mula-mula sebesar2 105 V/m.

f. Kuat medan setelah disisipkan bahanpenyekat (Eb)

Eb =bV

d

=3

2

10 V

10 m

= 105 V/m

Kuat medan listrik mula-mula sebesar105 V/m.

4. Diketahui: CA = 10 pF = 1 1011 F

CB = 20 pF = 2 1011 F

CC = 30 pF = 3 1011 F

qA = 1,2 nC= 1,2 109 C

Ditanyakan: a. kapasitas rangkaian (Cp)b. tegangan sumber listrik (Vp)c. muatan kapasitor B (qB) dan C (qc)

Jawab:a. Kapasitas mula-mula (Cp)

Cp = CA + CB + CC= (1 + 2 + 3) 1011 F

= 6 1011

F= 60 1012 F atau 60 pFJadi, kapasitas rangkaian 60 pF.

b. Tegangan sumber listrik (Vp)Vp = VA = VB = VCVp = VA

= AA

q

C

=9

11

1,2 10 C

1 10 F

= 120 volt

Tegangan sumber listrik = teganganrangkaian kapasitor sebesar 120 V.

c. Muatan kapasitor1) Muatan kapasitor B(qB)

qB= CBVB= (2 1011 F)(120 V)

= 2,4 109 C

Muatan kapasitor B sebesar 2,4 109

C.2) Muatan kapasitor C (qc)

qC= CCVC= (3 1011 F)(120 V)

= 3,6 109 CMuatan kapasitor B adalah 3,6 109 C.

5. Diketahui: C1 = 10 F = 10 106 F

C2 = 20 F = 20 106 F

C3 = 30 F = 30 106 F

V = 30 voltDitanyakan: a. C

b. Vabc. q

Jawab:a. Kapasitas pengganti

C1 dan C2 diparalelCp = C1 + C2= 10 + 20 = 30 F = 30 106 F

Cp dan C3 diseri

Cs =p

1C

+3

1C

=1

30 F+

130 F

=2

30 F

Cs =30 F

2

= 15 F atau 15 106 F


43/121


44/121


T

q

Fg

q E

30

5. Jawaban: aDiketahui: q1 = 6 C = 6 10

6 Cq2 = 2 C = 2 10

6 Cq3 = 4 C = 4 10

6 Cr12 = 0,4 mr23 = 0,2 m


F31 = k +1 3

212 23( )

q q

r r

= 9 109 6 6

2

(6 10 )(4 10 )

(0,6)

= 0,6 N

F32 = k2 3

223( )

q q

r

= 9 1096 6

2

(2 10 )(4 10 )

(0,2)

= 1,8 N

F31 menunjuk arah x positif F32 menunjukkan arahx negatif.

F3 = F32 + F31 = 1,8 + 0,6 = 1,2 N

Besar gaya total di muatan q3 adalah 1,2 N danmenunjuk ke kiri.

6. Jawaban: bDiketahui: q1 = 8 C = 8 10

6 Cq2 = 16 C = 1,6 10

5 Cr = 20 cm = 0,2 mr = 4

Ditanyakan: Fdalam bahanJawab:

Fvakum = k1 2

2

q q

r

= 9 1096 5

2

(8 10 )(1,6 10 )

(0,2)

= 28,8 N

Fbahan =r

1

Fvakum

= 14

28,8

= 7,2 N

7. Jawaban: dDiketahui: q1 = 2,5 C = 2,5 10

6 Cq2 = +5,0 C = 5,0 10

6 Cr1 = 2 cm = 2 10

2 mr2 = 10 2 = 8 cm = 8 10

2 mqe = 1,6 10

19 Cme = 9,1 10

31 kg

Ditanyakan: aeJawab:Kuat medan listrik di titik P

E = k 121

q

r+ k 22

2

q

r

= k 1 22 21 2

q q

r r

+

= k 121

q

r ( ) +

2 12 2

2 1

(q /q )

r /r1

= 9 1096

2 2

(2,5 10 )

(2 10 )

6 6

2 2 2

(5,0 10 / 2,5 10 )

(8 10 / 2 10 )1

+

= 6,3 107 N/C

Percepatan elektron di titik P

a =F

m

= ee

q E

m

=

19 7

31

(1,6 10 )(6,3 10 )

9,1 10

= 1,1 1019 m/s2

8. Jawaban: cDiketahui: r1 = 0,2 m

r2 = 0,8 mDitanyakan: q1 : q2 agar EA = 0Jawab:EA = 0 maka E1 = E2

k 121

q

r

= k 222

q

r

1

2

q

q=

21

22

r

r=

2

2

(0,2)

(0,8)=

116

9. Jawaban: cDiketahui: m = 3 g = 3 103 kg

L = 20 cmE = 1 103 N/C = 30

Ditanyakan: qJawab:Tcos 30 = m g

T= ocos 30m g

=3

12

(3 10 )(9,8)

3

= 19,6 3 103 NKarena Fy = 0 makaq E = Tsin 30

F32

Q3F31


45/121


q =osin30T

E

=132

3

(19,6 3 10 )

1 10

= 9,8 3 C

10. Jawaban: aJarak muatan qdari titik B

r= +2 212 9 = 15 cmJarak kedua muatan dari titik B:r1 = r2 = r= 15 cm

VB = VB2 + VB1

= k 11

q

r+ k 2

2

q

r

= (9 109)5 55 10 5 10

0,15 0,15

+

= 0 V

11. Jawaban: e

Diketahui: R = 20 cm = 0,2 mq = 100 Cr = 30 cm = 0,3 m

Ditanyakan: VJawab:q = 100 C

V= kq

r= (9 109 Nm2/C2)

100 C0,3 m

= 3 1012 V

12. Jawaban: cDiketahui: W= 2 J

q = 20 C

s = 20 cm = 0,2 mDitanyakan: VBAJawab:W= q(VB VA)W= q VBA

VBA =W

q=

2 J20 C

= 0,1 V

13. Jawaban: cPotensial listrik dalam konduktor bola berongga

pada r< Rdan r= Radalah sama yaitu V=q

r

sedangkan kuat medan pada permukaan E=Q

R2.

14. Jawaban: bW= q(Vb Va)

Usaha listrik hanya tergantung:1) besarnya muatan yang dipindahkan; dan2) beda potensial antara dua titik.

15. Jawaban: aDiketahui: r = 0,5 m

qA= 4 109 C

qB= +9 109 C

Ditanyakan: xsaat E= 0Jawab:Kuat medan listrik di titik C

EA = EB

k A2A

q

r= kq

r

B2

B

9

2

4 10 C

x

=

9

2

9 10 C

( + 0,5)x

( 2x

)2 = ( 3+ 0,5x

)2

2x

= 3+ 0,5x

3x = 2x+ 1x = 1 m di sebelah kiri A

16. Jawaban: dDiketahui: Q1 = 2 10

6 CQ2 = 4 10

6 Cr1 = 2 10

2 Cr2 = 1 102 C

Ditanyakan: EAJawab:EA = k(EA2

EA1)

= (9 109 Nm2/C2)( 222

Q

r 12

1

Q

r)

= (9 109 Nm2/C2)(0,04 C/m2 0,005 C/m2)

EA = 3,15 108 N/C

17. Jawaban: aDiketahui: qu = 1,47 10

17 Cqp = 1,6 10

19 C

r1 = 4 1010 mr2 = 1 10

10 m

Ditanyakan: EpJawab:

Ep = k q0q 1 21 1r r

= (9 109)(1,6 1019 )(1,47 1017)

10 10

1 1

1 10 4 10

= 1,6 1016 J

18. Jawaban: cDiketahui: V= 450 volt

mp = 1,6 1027 kg

qp = 1,6 1019 C

Ditanyakan: vAJawab:Menurut hukum kekekalan energi mekanik dalammedan elekmostatikEnergi mekanik di B = energi mekanik di A

EpB + EkB = EpA + EkA

+-

EB C EA A 0,5 m B

x


46/121


q VB +12

m vB2 = q VA +

12

m vA2

12

m vA2

12

m vB2 = q VB q VA

12

m(vA2 vB

2) = q(VB VA)

vA2 vB

2 =2qm

(VB VA)

vA2 0 =

19

27

2(1,6 10 )

1,610

(450)

vA2 = 900 108

vA = 30 104 m/s

= 3,0 105 m/s

19. Jawaban: dPada rangkaian seri muatan pada tiap-tiap kapasitoradalah sama yaitu sama dengan muatan kapasitorpengganti. Beda potensial pengganti sama denganjumlah beda potensial tiap-tiap kapasitor.Pada rangkaian paralel, muatan total rangkaian

sama dengan jumlah muatan tiap kapasitor. Bedapotensial pengganti sama dengan beda potensialtiap-tiap kapasitor.

20. Jawaban: aDiketahui:C1 = 4 FC2 = 6 FC3 = 12 FV = 90 VDitanyakan: V3Jawab:

T

1

C =

1

4 F +

1

6 F +

1

12 F

=3 + 2 + 1

12 F

T

1C

=6

12 F

CT =12 F

6 = 2 F

q= CTV

= (2 F)(90 V) = 180 CBeda potensial pada C3

V3 =3

q

C= 180 C

12 F

= 15 volt

21. Jawaban: c

V3 =3

q

C= 180 C

12 F

= 15 volt

V2 =2

q

C= 180 C

6 F

= 30 volt

V1 =1

q

C= 180 C

4 F

= 45 volt

Jadi, V1 : V2 : V3 = 45 : 30 : 15 = 3 : 2 :1

22. Jawaban: cDiketahui: CX = 6 F

CY = 6 FCZ = 12 FV = 24 Vt = 5 menit

Ditanyakan: IJawab:

Cp = Cx + Cy= 6 F + 6 F = 12 F

Cs

1=

Cp

1+

Cz

1

=1

12 F +1

12 F =2

12 FCs = 6 F

Muatan tiap-tiap kapasitor = muatan kapasitorpengganti.

C =q

V

q3

= Cs

V= (6 F)(24 V) = 144 C

Tegangan di Cz:

Vz =q

Cz

=144 C

12 F= 12 volt

W =1

2CV2

=1

2(12 F)(12 V)2

= 864 joule

23. Jawaban: dDiketahui: C1 = 2 F

V1 = 15 VC2 = 4 FV2 = 30 V

Ditanyakan: Vgab

Vgab =1 1 2 2

1 2

( ) + ( )+

V C V C

C C

=6 6

6 6

(15 V)(2 10 F) + (30 V)(4 10 F)

2 10 F + 4 10 F

=30 + 120

6 V= 25 V

24. Jawaban: dDiketahui: C1 = 12 F

C2 = 1 FC3 = 2 FC4 = 3 FC5 = 4 FC6 = 5 FC7 = 18 F

C1 C2 C3

90 volt


47/121


48/121


Jawab:C23 = C2 + C3 = 4 + 6 = 10 F

ek

1C =

12

+1

10

ek

1C =

610

Cek =5

3 F

qek = CekV=53

(12) = 20 C

q1 = q23 = qek = 20 F

V1 =1

1

q

C =202

= 10 V

V23 =23

23

q

C=

2010

= 2 V

Karena C2 dan C3 paralel maka

V2 = V3 = V23 = 2 V

sehingga perbandinganV1 : V2 : V3 = 10 : 2 : 2

= 5 : 1 : 1

B. Uraian

1. Diketahui: qA = 18 C = 18 106 C

qB = 3 C = 3 106 C

qC = 12 C = 12 106 C

rAB = 3 mrBC= 2 mk = 9 109 Nm2/C2

Ditanyakan: gaya CoulombJawab:

FA = kA B

2AB

q q

r

= (9 109 Nm2/C2) 6 6

2

(18 10 C)(3 10 C)

(3 m)= 0,054 N

FC

= k B C2BC

q q

r

= (9 109 Nm2/C2) 6 6

2

(3 10 C)(12 10 C)

(2 m)= 0,081 N

FA dan FC searah maka:FB = FA + FC

= 0,054 N + 0,081 N = 0,135 NGaya Coulomb yang bekerja pada partikel Bsebesar 0,135 N.

2. Diketahui: qA = 5 C = 5 106 C

rAB = 1 m

rAC= 25 cm

rCB= 75 cm

EC = 0

Ditanyakan: muatan di B(qB)Jawab:

Kuat medan di C(EC) = 0, maka:EA = EB

kq

r

A2

AC

= k qr

B2

BC

r

r

2BC

2AC

= BA

q

q

qB =

2A BC

2AC

q r

r

=6 2 2

2 2

(5 10 C)(75 10 m)

(25 10 m)

= 45 106 C atau 45 CJadi, besar muatan B 45 106 C atau 45 C.

3.

ECA = kuat medan di C akibat muatan A (ingat titikC bermuatan + )

ECB = kuat medan di C akibat muatan B

ECA =A2

CB

( )

k q

r

=9 2 2 6

2 2

(9 10 Nm /C )(10 10 C)

(5 10 m)

= 3,6 107 N/C

ECB =B2

CB

( )

k q

r

=

9 2 2 6

2 2

(9 10 Nm /C )(6 10 C)

(6 10 m)

= 1,5 107 N/CEtot = ECA + ECB

= 3,6 107 N/C 1,5 107 N/C= 2,1 107 N/C (ke arah titik B)

4. Diketahui: q= 60 C = 60 106 Cd= 10 cmr = 5 cm = 5 102 m

Ditanyakan: a. Epada r= 2 cmb. Epada r= 5 cmc. Epada r= 8 cm

+ +

A BCEB FC

rAC

25 cm 75 cm

------

A+ B+

10 C

C

ECB ECA 6 C

5 cm 6 cm

+ - -

A B C

FA FC

3 m 2 m


49/121


Jawab:a. Kuat medan pada jarak 2 cm dari pusat bola.

Misalnya di titik A yang berada di dalam bola.Oleh karena di dalam bola tidak ada muatan,maka kuat medan di A sama dengan nol(EA = 0).

b. Kuat medan pada jarak 5 cm dari pusat bola.Misalnya di titik B yaitu pada permukaan bola,dengan RB = 5 102 m.

EB = k 2B

q

r= (9 109 Nm2/C2)

6

2 2

60 10 C

(5 10 m)

= 2,16 108 N/CTanda negatif menyatakan arah kuat medanlistrik adalah radial ke dalam.Kuat medan di permukaan bola 2,16 108 N/C.

c. Kuat medan pada jarak 8 cm dari pusat bola.Misalnya di titik C yaitu pada jarak rC =8 102 m.

EB = k 2C

q

r= (9 109 Nm2/C2)

6

2 260 10 C

(8 10 m)

= 8,44 107 N/C

Kuat medan pada jarak 8 cm dari pusat bolasebesar 8,44 107 N/C.

5. Diketahui: r = 2 mq1 = 2 C = 2 10

6 Cq2 = +4 C = +4 10

6 Cq3 = 6 C = 6 10

6 Cq4 = +8 C = +8 10

6 C

Ditanyakan: a. potensial l istrik di tit ik per-potongan diagonal

b. usaha yang diperlukan untukmemindahkan muatan (W)

Jawab:

Potensial listrik di titik perpotongan diagonal (Vz)

Vz = k(1

1z

q

r+ 2

2z

q

r+ 3

3z

q

r+ 4

4z

q

r)

= (9 109 Nm2/C2)(62 10 C

2 m

+

6+4 10 C

2 m

+

66 10 C

2 m

+

6+8 10 C

2 m

)

=336 10

2V 2 = 1,4

Vz = 25.714 volt

Potensial di titik perpotongan diagonal persegitersebut 25.714 V.Usaha untuk memindahkan muatan +2 109 Cke titik perpotongan diagonal

Wz = qVz= (+2 109 C)(25.714 V)= 5,14 105 J

Usaha yang diperlukan sebesar 5,14 105 J.

6. Diketahui: q = 4 C = 4 106 Cr1 = 4 cm = 0,04 mr2 = 16 cm = 0,16 m

Ditanyakan: a. Vb. Ep

Jawab:

a. V= k q(2

1r

1

1r

)

= (9 109 Nm2/C2)(4 106 C)(1

0,16 m

10,04 m )

= 6,75 105 VBeda potensial antara kedudukan tersebutadalah 6,75 105 V.

b. Perubahan energi potensial Ep jika muatanuji q = 0,6 C digerakkan di antara keduakedudukan tersebut.

V= pEq

Ep = V q= (6,75 105 V)(6 107 C)= 0,405 J

Perubahan energi yang terjadi sebesar 0,405J.

7. Diketahui: C = 250 pF (piko farad)= 250 1012 F

V= 2 kV = 2.000 VDitanyakan: qJawab:

C =q

V

q = C V= (250 1012 F)(2.000 V)= 5 107 C

Muatannya sebesar 5 107 C.

8. Diketahui: C1 = 3 FC2 = 6 FC3 = 9 FV = 220 V

+

+-

-

2 C +4 C

6 C+8 C

q1q

2

q3q4

z

2

2


50/121


Ditanyakan: V3Jawab:

s

1C

=1

1C

+2

1C

+3

1C

=1

3 F+ 1

6 F+

19 F

=

12

36 F +

6

36 F +

4

36 F

=22

36 F

Cs =36 F22

=1811

F

qs = CsV

= (1811

F)(220 V)

= 360 C

Tegangan di C3 (V3)

V3 =3

q

C

=360 C

9 F

= 40 V

Tegangan di C3 = 40 V.

9. Diketahui: A = 200 cm2 = 2 102 m2

d = 0,5 cm = 5 103 mr = 5

V = 12 VDitanyakan: WJawab:Energi kapasitor (W)

C = r0 Ad

= 512 2 2 2

3

(8,85 10 C/Nm )(2 10 m )

5 10 m

= 1,77 1010 F

W =12

C V2

= 12 (1,77 1010 F)(12 V)2

= 1,27 108 J

Energi yang tersimpan dalam kapasitor sebesar1,27 108 J.

10. Diketahui: C1 = 2 pFC2 = 4 pFV = 600 V

Ditanyakan: a. C1b. q1, q2

Jawab:

a.tot

1C

=1

1C

+2

1C

=1

2 pF+

14 pF

=3

4 pF

Ctot =43

pF

b.

V = 600 V, Ctot =43

pF =43

1012 F

qtot = CtotV

= (4

3

1012 F)(600 V)

= 8 1010 Cq1 = q2 = qtot

= 8 1010 C (sebab dihubungkan seri)

c. V1 =q

C1

1

=

10

12

8 10 C

2 10 F

= 400 V

V2 =q

C2

2

=10

12

8 10 C

4 10 F

= 200 V

Bab IV Medan Magnet dan

Induksi Elektromagnetik

A. PIlihan Ganda

1. Jawaban: cDengan menggunakan kaidah tangan kanan yaituposisi ibu jari kita tempatkan sedemikian rupasehingga berarah barat dayatimur laut seolah-olah kita menggenggam kawat tersebut. Posisiempat jari di atas kawat menunjukkan arah medanmagnetnya yaitu ke tenggara.

diserikan

q1 q2

C1 C2V


51/121


52/121


Ditanyakan: NJawab:Banyak lilitan dapat dihitung dengan rumus:

B= 02

NI

a

0NI= B2a

N=0

2B aI

=4

7

(1,8 10 T)2 (0,2 m)

(4 10 Wb/Am)(5 A)

= 36 lilitan

10. Jawaban: bBerdasarkan percobaan Lorentz arah gaya selalutegak lurus dengan arah arus dan arah medanmagnet.

11. Jawaban: aDiketahui: a = 3 cm

IQ = 6 AIP = 3 AIR = 1 A

FR = 0Ditanyakan: a

RJawab:

F= k 1 2I I

a

FPR = FQR

k P R

PR

I I

a = k Q R

QR

I I

a

(3 A)(1 A)

3 x=

(6 A)(1 A)

x23 A

3 x=

26 A

x

Documents

03 Kunci Jawaban dan Pembahasan Fisika XII 2010.pdf