PURWOKERTO, 13 April 2016Soal-soal yang tersaji disini merupakan soal “pengayaan” guna mempertajam pemahaman konsep fisika yang telah disampaikan di kelas. Di luar soal-soal ini, semua pembuktian rumus (konsep) fisika yang telah diajarkan juga harus dikuasai oleh mahasiswa sebagai bahan pembelajaran persiapan ujian tengan semester

Beberapa soal (tugas) yang telah dirangkum mahasiswa, saya hapus, karena konten keilmuan fisikanya “mendekati” tipe soal fisika SMA (mengandalkan perhitungan matematis/rumus fisika, namun kurang mengungkap kemampuan analisa fisikanya). konsekuensinya, saya masukkan soal dari koleksi saya, namun terkadang tidak disertai jawaban. Mahasiswa dipersilahkan belajar secara berkelompok untuk mendiskusikan jawaban terbaiknya.

GERAK SELARAS (PERIODIK) : GETARAN SEDERHANAAyunan sederhana dengan panjang tali L = 0,4 m pada sebuah dinding seperti gambar berikut.  Jika

percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 perkirakan periode ayunan!

Pembahasan:Periode ayunan adalah setengah dari periode saat panjang tali sebesar L ditambah dengan setengah periode ayunan saat panjang tali sebesar 1/2 L

Sehingga 

Soal dari slide power-point, kuliah tatap muka pertama, tentang yoyo.... (penentuan periode yoyo)

Tiga pegas identik dengan konstanta pegas k,disusun seperti gambar. Tentukan nilai tetapan kesetimbangan pegas k-gabungannya...! (diketahui, massa beban m,

percepatan gravitasi g, dan pegas disimpangkan sejauh ∆ x dengan gaya F newton

Kpararel=K+K = 2K

1Kseri = 1

Kp + 1K

= 1

2K + 1K

= 1+22K

=3

2K

Kseri =2k3

Sebuah benda diikat pada ujung suatu pegas dan digetarkan (disimpangkan) harmonik dengan amplitudo A. Konstanta pegas k. Pada saaat simpangan benda 0,5 A maka energi kinetik benda sebesar...

Diket = y = 12A

Ditanyakan = Ek...?

Jawab=

Em=Ep+Ek12k A2=1

2k y2+Ek

12k A2−1

2k y2=Ek

Ek=12k A2−1

2k y2

Ek=12k A2−1

2k 1

2. A

2

Ek=12k A2−1

2k ( 1

4. A¿¿2)¿

Ek=12k A2−1

8k A2

Ek= 38 k A2

Sebuah gerak harmonik sederhana mempunyai amplitudo A=6cm. Berapakah simpangan getarnya ketika kecepatan nya 1/3 kali kecepatan maksimum?Diket= A= 6cm

v =1/3 v-maksDit = y...?

Jawab=y = 1/3 v-maks

ω. Acosω. t=13ω. A

Cos ω. t=13 sin ω. t=2√2

3Makay= A sin ω. t

y= 6 (2√23

¿

y= 4√ 2 cm

two springs, each with spring constant30N/m , connecting a 2.8kg block to two walls. The block slides on a frictionless surface. If the block is displaced from equilibrium, it will undergo simple harmonic motion. The block is displaced 1.0 cm from equilibrium.1) What is the magnitude of the restoring force?2) What is the effective spring constant of the two springs working together?3) If the mass is released, it will oscillate. What is the frequency?

A person bounces up and down on a trampoline, while always staying in

contact with it. The motion is simple harmonic motion, and it takes 2.73 s to complete one cycle. The height of each bounce above the equilibrium position is 45.2 cm. Determine (a) the amplitude and (b) the angular frequency of the motion. (c) What is the maximum speed attained by the person?

A slender, uniform, metal rod with mass   is pivoted without friction about an axis through itsmidpoint and perpendicular to the rod. A horizontal spring withforce

constant  is attached to the lower end of the rod, with the other end of the spring attached to a rigid support.

If the rod is displaced by a small angle   from the vertical and released, show that it moves inangular SHM and

calculate the period. (Hint: Assume that theangle   is small

enough for the approximations   and   to

be valid. The motion is simple harmonic if ,

and the period is then  .)

GELOMBANG SEDERHANA (1 DIMENSI)

GELOMBANG BUNYI

Pada jarak 3 m dari sumber ledakan terdengar bunyi dengan taraf intensitas 50 dB. Pada jarak 30 m dari sumber ledakan bunyi itu terdengar taraf intensitas ... dB.

Jawab: r1=3m;TI1 =50DbB.

r2=30m;TI2…….?

TI 2=TI 1−20 log k ;k=r2

r1=30

3=10

TI 2=50−20 log10TI 2=50−20TI 2=30dB .

Prinsip kerja alat tiup trombone. Aplikasi dari percobaan praktikum cepat rambat gelombang bunyi. Sebuah sumber bunyi berfrekuensi 288 Hz diarahkan ke salah satu sisi geser pipa U. Sebuah mikropon diletakkan pada ujung pipa satunya untuk merekam intensitas gel bunyi yang ditransmisikan sepanjang pipa U. Diketahui panjang pipa yang dimasukkan ke pipa U 80cm dan jarak interval ujung-ujung pipa U adalah 10 cm. Pada pergeseran slide s berapakan, microphone akan mendeteksi intensitas bunyi maximum ?

A block with a speaker bolted to it is connected to a spring having spring constant k = 17.0 N/m

and oscillates as shown in the figure. The total mass of the block and speaker is 3.00 kg, and the amplitude of this unit's motion is 0.500 m. The speaker emits sound waves of frequency 450 Hz. (a) Determine the highest and the lowes frequencies

heard by the person to the right of the speaker (b) If the maximum sound level heard by the person is 44.0 dB when the speaker is at its closest distance

GELOMBANG ELEKTRO-MAGNETIKSuatu gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa mempunyai vektor medan listrik sebagai fungsi waktu yang dinyatakan dengan persamaan Ē(z,t) = Eo cos(ω t-kz)i dengan Eo = 500 W/m2 dan diketahui frekuensi geloombang EM tersebut adalah 1016 Hz. Tentukan :

a) Nilai frekuensi sudut dan bilangan gelombang k gelombang EM tersebutb) Persamaan osilasi vektor medan magnet gelombang EM tersebut

Penyelesaian :a) frekuensi sudut = ω

ω = 2πf = 2x3,14x1016 = 6,28x1016 rad/s

k = 2πλ =

2πfc = 2x 3,14 x1016

3 x108 = 2,09 x 108 m-1

b) Persamaan osilasi vektor medan magnetB(z,t) = Bo cos(ω t-kz)j

= Eoc cos(ω t-kz)j

= 500

3x 108 cos(6,28x1016 t - 2,09 x 108 z)j T

= 1,667x10-6 cos(6,28x1016 t - 2,09 x 108 z)j T

Jika komponen medan listrik gelombang EM yang menjalar dalam vakum dengan laju rambat 3x108 m/s adalah Ē(z,t) = 2 sin(ky-1015πt)i V/m. Tentukan:

a) Frekuensi gelombangb) Panjang gelombangc) Amplitudo komponen medan magnet

Jawab :a) Dari persamaan ω = 1015π

2πf = 1015πf = 5 x 1014 Hz

b) Panjang gelombang EMc = λf

λ = cf = 3 x108

5x 1014 = 6 x 10-7 m

c) Amplitudo komponen medan magnet gelombang EM di dalam komponen persamaan medan magnet yang menjadi amplitudo adalah Bm

c = Em

Bm

Bm = Em

c =

23x 108 = 6,667 x 10-9 T

Komponen medan magnet dari gelombang elektromagnetik memiliki amplitudo B m = 3 x 10-3 T dan frekuensi 1,5 x 1015 Hz. Pada t = 0, medan magnet nol dan gelombang merambat ke arah sumbu y positif. Tentukan :

a) Em

b) Intensitas rata-rata gelombangJawab :

a) Em = c x Bm = 3 x 108 x 3 x 10-3 = 9 x 105 V/m

b) I = Em x Bm

2 μo = 9 x105 x3 x10−3

2 x 4π x 10−7 = 1,07 x 109 W/m5.

CAHAYA & OPTIKASeberkas sinar datang dari udara ke lapisan minyak yang terapung di air dengan sudut datang 30o. Bila indeks bias minyak 1,45 dan indeks bias air 1,33. Berapakah sudut sinar tersebut di dalam air?

Penyelesaian :Pada kasus ini, mula-mula berkas sinar merambat di udara lalu masuk ke lapisan minyak yang terapung di permukaan air, baru kemudian sinar masuk ke dalam air. Jadi, sebelum sampai ke dalam air sinar mengalami dua kali pembiasan.

sin i1

sin r1=n2

n1

sin 30o

sin r1=1,45

1

sin r1=1×sin 30o

1,45

¿ 0,51,45

=0,345

sin i2sin r2

=n2

n1

sin r1

sin r2=1,33

1,45

sin r2=1,45×0,345

1,33=0,375

r2=22o

spotlight on a boat is y = 2.9 m above the water, and the light strikes the waterat a point that is x = 7.7 mhorizontally displaced from the spotlight (see the drawing). Thedepth of the water is 4.0 m. Determine the distance d,which locates the point where the light strikes the bottom

A coin with a diameter of d cm is placed in front of a thin lens. The planes of both the lens and the coin are parallel to one another and perpendicular to the x-axis. They are located at xcoin = 2 times xlens in cm. The image is formed at ximage = 0 cm. 1. What is the focal length of the lens, in cm ? (Remember the answer may be negative.)

2. What is the lateral magnification due to this lens? (Remember the answer may be negative.)

The figure below shows a thin-lens representation of a compound microscope (not to scale). The objective produces a real image I of object O just inside the focal point F1 of the eyepiece. Image I then acts as an object for the eyepiece, which produces a virtual final image I that is seen by the observer. Assume that in such a microscope the objective has focal length fob = 4 cm and the eyepiece has focal length fey = 8 cm. The distance between the lenses is 25.0 cm. (Assume a near point of 25cm.)

Questions:(a) What is the tube length s?(b) If image I is to be just inside focal point F'1, how far from the objective should the object be?(c) What then is the lateral magnification m of the objective?(d) What then is the angular magnification m? of the eyepiece?(e) What then is the overall magnification M of the microscope?