Jumat, 29 April 2011

SOAL DAN PEMBAHASAN GAYA

TUGAS FISIKA
SOAL DAN PEMBAHASAN
GAYA
Oleh : Nova Nurul Mustopa
Kelas : XI IPA 7
  



1.    Seorang astronot di bumi memiliki berat 800 N. Kemudian astronot itu naik pesawat meninggalkan bumi hingga mengorbit pada ketinggian R (R = jari-jari bumi = 6.380 km). G = 6,67.10-11 Nm2kg-2. Berapakah berat astronot tersebut pada orbit tersebut?
a.       100 N
b.      200 N
c.       300 N
d.      400 N
e.       500 N
Pembahasan
R1       = R = 6.380 km = 6,38.106m
F1        = 800 N
R2       = R + R = 2 x 6,38.106 = 1,276x107 m
F2        = ?
Berat astronot merupakan gaya gravitasi bumi. Sehingga
sebanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua
F ~
     =
     =
F2        = . 800 = 200 N

2.    Dua buah benda A dan B berjarak 30 cm. Massa A sebesar 24 kg dan massa B sebesar 54 kg berjarak 30 cm. Dimanakah tempat suatu titik yang memiliki kuat medan gravitasi sama dengan nol?
a.    12 cm dari A
b.    10 cm dari A
c.    18 cm dari A
d.    12 cm dari B
e.    10 cm dari B

Penyelesaian
mA = 24 kg           mB = 54 kg
R = 30 cm
Dengan melihat arah kuat medan gravitasi maka kemungkinan titiknya adalah diantara kedua massa .
Di titik C kuat medan gravitasi nol jika gA sama dengan gB.
gB  = gA
G    = G
       =
Kedua ruas di bagi 6 kemudian diakar dapat diperoleh:
       =
3x   = 60 − 2x
5x   = 60 berarti x = 12 cm
Berarti titik C berjarak 12 cm dari A atau 18 cm dari B.
Soal Untuk no. 3 dan4!.
Tiga buah massa berada dititik-titik sudut segitiga seperti pada Gambar 2.5(a). mA = 20 kg, mB =27 kg dan mC = 64 kg.
G = 6,67.10-11 Nm2kg-2.:
3.    Berapakah  gaya yang dirasakan massa A!
a.    4,67.10-5 N
b.    5,67.10-5 N
c.    6,67.10-5 N
d.    7,67.10-5 N
e.    8,67.10-5 N
Penyelesaian
mA = 20 kg
mB = 27 kg
mC = 64 kg
RB = 3 cm = 3.10-2 m
RC = 4 cm = 4.10-2 m
Gaya yang bekerja massa A dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.5.(b).
FB         = G
     = G = 6 G.105
FC         = G
     = G = 8G.105
FB tegak lurus FC sehingga gaya yang bekerja pada massa A merupakan resultan dari keduanya dan berlaku dalil Pythagoras.
Ftot =
     =
     = = G.106
     = 6,67.10-11. 106 = 6,67.10-5 N
4.    Berapakah  percepatan gravitasi dititik A?
a.    1,34.10-6 N/kg
b.    2,34.10-6 N/kg
c.    3,34.10-6 N/kg
d.    4,34.10-6 N/kg
e.    5,34.10-6 N/kg
Penyelesaian
Percepatan gravitasi yang dirasakan massa mA memenuhi:
g =
= = 3,34.10-6 N/kg

Soal untuk no 5 dan 6!
Sebuah pesawat antariksa bermassa 1 ton akan diluncurkan dari permukaan bumi. Jari-jari bumi R = 6,38.106 m dan massa bumi 5,98.1024kg.
5.    Energi potensial pesawat saat di permukaan bumi adalah …
a.    −5,38.1010 joule
b.    −6,38.1010 joule
c.    −7,38.1010 joule
d.    −8,38.1010 joule
e.    −9,38.1010 joule
Penyelesaian
m = 1 ton = 103kg
R = 6,38.106m
M = 5,98.1024 kg
Energi potensial pesawat sebesar:
Ep = − G
= −6,67.10-11.
= −6,38.1010 joule
6.    kecepatan awal pesawat agar tidak kembali lagi ke bumi!
a.    8.103 m/s
b.    1.803 m/s
c.    3.108 m/s
d.    1.308 m/s
e.    8.130 m/s
Penyelesaian
Pada gerak pesawat berlaku hukum kekekalan
energi mekanik. Karena tidak kembali berarti
energi akhirnya nol.
Ep1 + Ek1 = Em (~)
− G + mv0
2     = 0
v0
2     =
v0   =
       = 8.103 m/s
7.      Planet jupiter memiliki jarak orbit ke matahari yang diperkirakan sama dengan empat kali jarak orbit bumi ke matahari. Periode revolusi bumi mengelilingi matahari 1 tahun. Berapakah periode jupiter tersebut mengelilingi matahari?
a.    2 tahun
b.    5 tahun
c.    8 tahun
d.    10 tahun
e.    20 tahun

Penyelesaian
RB         = R TB = 1 th
RJ  = 4 R TJ = ?
Berdasarkan hukum III Kepler maka periode planet
dapat ditentukan sebagai berikut.
       = 23 = 8
TP = 8 x 1 = 8 tahun




8.    Matahari memiliki massa MB = 2.1030 kg dan jarak orbit bumi adalah 1,5.1011 m.
G = 6,67.10-11 Nm2kg-2. Berapakah kecepatan bumi mengelilingi matahari?
a.    2,98.104 m/s
b.    3,98.104 m/s
c.    4,98.104 m/s
d.    5,98.104 m/s
e.    6,98.104 m/s
Penyelesaian
MB = 2.1030 kg
R    = 1,5.1011 m
G    = 6,67.10-11nm2 kg-2
Kecepatan bumi mengelilingi matahari memenuhi persamaan 2.6.
v     =
       =  = 2,98.104 m/s
9.    Dua benda mengalami gaya tarik gravitasi 400 N. Tentu kan gaya gravitasinya jika jarak kedua benda dijadikan kali semula!
a.    1000 N
b.    1200 N
c.    1400 N
d.    1600 N
e.    1800 N
Penyelesaian:
Diketahui:
F1 = 400 N
r2    = r1
Ditanyakan: F2 = . . . ?
Jawab:
     =     
     =
   =
F2   =  4 × 400
F2   = 1.600 N
10. Dua benda masing-masing bermassa 2.500 kg dan 900 kg berada pada jarak 10 m. Tentukan letak benda ketiga di antara benda pertama dankedua, jika benda ketiga yang bermassa 4.500 kg mengalami gaya gravi- tasi nol!
a.    1,25 m
b.    2,25 m
c.    3,75 m
d.    4,25 m
e.    6,55 m

Penyelesaian:
Diketahui:
m1 = 2.500 kg
m2 = 900 kg
m3 = 4.500 kg
r = 10 m
Ditanyakan: x = . . . ?
Jawab:
Langkah 1:
Menggambarkan posisi atau uraian gayanya.
F13 = gaya tarik menarik antara benda 1 dan 3
F23 = gaya tarik menarik antara benda 2 dan 3
Jika gaya yang dialami benda ketiga = nol maka besar F13 = F23
Langkah 2:
Analisis perhitungan
F13 = F23
          =
          =
          =
          =
          =
50 x  = 300 – 30 x
80 x  = 300
x        = 3,75 m




11. Kala revolusi suatu planet terhadap matahari adalah 4 tahun. Tentukan jarak planet tersebut terhadap matahari!
a.    1,25 sa
b.    2 sa
c.    2,5 sa
d.    3 sa
e.    5 sa

Penyelesaian:
Diketahui:
T = 4 tahun
Ditanyakan: R = . . .?
Jawab:
Jika nilai pembanding dari planet lain tidak diketahui, gunakan nilai
yang dimiliki bumi.
       =
       =
R2 =
R2 = 2,5 sa

12. Dua buah benda masing-masing massanya 10 kg dan 20 kg terpisahkan pada jarak     2 meter satu  dengan yang lain. Tentukan gaya grafitasi antara kedua benda itu.
a.    1,34 x 10-19 N
b.    2,34 x 10-19 N
c.    3,34 x 10-19 N
d.    4,34 x 10-19 N
e.    5,34 x 10-19 N
13. Gaya tarik grafitasi antara du buah benda bermassa adalah 2,001 x 10-10 N.  Bila massa benda adalah 3 kg dan 9kg. Tentukanlah jarak antara kedua benda itu.
a.    0 meter
b.    1 meter
c.    2 meter
d.    3 meter
e.    7 meter


14. Massa sebesar 5 kg terpisah pada jarak 2 meter dari massa yang lain. Gaya grafitasi antara kedua benda adalah sebesar 2,5 x 10-10. Tentukan massa benda yang lain.
a.    1 kg
b.    3 kg
c.    5 kg
d.    7 kg
e.    9 kg
15. Tiga buah bola bermassa masing-masing 1kg, 2kg dan 3kg diletakkan pada titik sudut segitiga sama sisi dengan sisi 1 meter. Tentukanlah gaya yang dialami oleh bola bermassa 1 kg dalam susunan ini.
a.    4,36 GN
b.    5,46 GN
c.    7,76 GN
d.    8,86 GN
e.    9,43 GN
16. Sebuah bola bermassa 3 kg terletak pada titik pusat sistem sumbu koordinat. Bola lainya yang masing-masing bermassa sebesar 16 kg, 36 kg dan 25 kg terletak pada titik-titik ( 4,0 ), ( 4,5 ) dan ( 0,5 ). Satuan koordinat dalam meter. Tentukanlah gaya yang dialami oleh bola bermassa 3 kg itu
a.    2,56 GN
b.    7,43 GN
c.    23,45 GN
d.    3,76 GN
e.    8 GN
17. Dua massa masing-masing dari 2kg dan 8 kg terpisah sejauh 1,2 meter. Tentukanlah gaya grafitasi pada massa 1 kg yang terletak pada suatu titik 0,4 meter dari massa 2 kg dan 0,8 meter dari massa 8 kg.
a.    -2
b.    -1
c.    0
d.    1
e.    2

18. Dua buah bermassa 2 kg dan 12,5 kg terpisah pada jarak 7 meter. Tentukanlah letak bola bermassa 6 kg sehingga gaya tarik grafitasi yang dialaminya sama dengan nol.
a.    2 meter dari bola bermassa 2 kg
b.    3 meter dari bola bermasa 2 kg
c.    5 meter dari bola bermasa 2 kg
d.    6 meter dari bola bermasa 2 kg
e.    7 meter dari bola bermasa 2 kg
19. Massa bulan ialah satu perdelapan puluh satu dari massa bumi dan jari-jarinya seperempat jari-jari bumi. Tentukanlah perbandingan  periode sebuah ayunan di permukaan bumi dengan permukaan bulan.
a.    2 : 4
b.    3 : 2
c.    3 : 5
d.    1 : 5
e.    4 : 9


20. Berapakah kecepatan penembakkan keatas sebuah benda dari permukaan bumi agar benda itu dapat mencapai tinggi 640 Km. Percepatan grafitasi di anggap konstan dan besarnya sama dengan 10 m/det2. Jari-jari bumi 6.400 Km.
a.    3,4 x 103 m/s
b.    4,4 x 103 m/s
c.    5,4 x 103 m/s
d.    6,4 x 103 m/s
e.    7,4 x 103 m/s




7 comment :

  1. makasih membantu banget :)

    BalasHapus
  2. Sama Sama :), Share kepada rekan-rekan lain yang membutuhkan...

    BalasHapus
  3. Soal yg no.1 bisa dpt 200 N caranya gmn min?

    BalasHapus
  4. ada yang tau crnya nm 14 sm nmr 12

    BalasHapus

 
Design by Free WordPress Themes | Bloggerized by Lasantha - Premium Blogger Themes | Blogger Templates