LATIHAN 3
1.
Jawab :
Pt = 19.300
1 + ( 3 x 1,43 x10-5/oC ) x 75
= 19.300
1,0032175
= 19238,10141
=19.238 kg/m3
2. Sepotong tembaga dijatuhkan dari ketinggian 490 meter di atas lantai. Kalor yang terjadi pada tumbukan dengan lantai, sebanyak 60%-nya diserap oleh tembaga untuk kenaikan temperaturnya. Jika kalor jenis tembaga = 420 J/kgoC, percepatan gravitasi bumi 10 ms-2, kenaikan suhu tembaga adalah (dalamoC)…
Jawab :
Dik : h = 490 m
ċ = 420 J/kgoC
g = 10 m/s
Dit : ∆T =…?
Jawab : Rumus : Ep = Q 60%.Ep = Q
60%.m.g.h = m.c.∆T
∆T = 60%.g.h
∆T = 60% . 10 .490
420
= 7oC
3. Pada keadaan normal ( T=0oC dan P-1 atm ), 4 gram gas oksigen ( Mr O2=32 ) memiliki volume sebesar ( R=8314 J/k.mol oK ; 1 atm = 105 N/m2 ) =…
Jawab :
Dik : m = 4 gram = 4 x 10-3kg Tnormal = 27o
R = 8314 J/k.moloK = 27 + 273
Mr O2 = 32 = 300 K
Dit : V =….?
Jawab : PV = n R T
V = n R T
P
V = m R T
Mr P
V = (4. 10-3) (8314) (300)
(32) (103)
V = 2,8 . 10-3 m3
4. Oleh karena suhunya ditingkatkan dari 0oC menjadi 100oC, sebatang baja yang panjangnya 1 m bertambah panjang 1 mm. Berapakah pertambahan panjang batang baja yang panjangnya 60 cm bila dipanaskan dari 10oC – 130oC?
Jawab : lo1 Δl1=1mm
Lo = 1 m
lo1= 0o6 T1=100oc
lo2=60cm= 0,6m lo2 Δl2= ?
lo2=10° c T2 =130° c
Dik : ℓ01 = 1 m ℓo2 = 0,6 m
ℓo1 = 0oC ℓ2 = 10oC
∆ℓ= 1 mm T2 = 130oC
T1 = 100oC
Dit : ∆ℓ2 =….?
Jawab : Rumus : ∆ℓ1 = αL01 ∆T1 dengan ∆T1 = 100oC – 0oC = 100oC
L = ∆ℓ1
ℓo1 . ∆T1
L = 1 mm
(1m) (100oC)
∆ℓ2 = Lℓ02 ∆T2 dengan ∆T2 = 130oC – 10oC = 120oC
∆ℓ2 = 1 mm . (60 cm) ( 120oC)
(1m) (100oC)
= 0,72 mm.
Jadi pertambahan panjang baja adalah 0,72 mm.
5. Drajat panas suatu benda jika dinyatakan dalam oC, oR, oF ternyata berjumlah 212o. suhu benda tersebut adalah ….
Jawab :
Dik : oC + oR + oF =212o
Dit : ToC =….?
Jawab : ToC + ToR + ToF = 212o
ToC + ToR + ToF =212o
ToC + (4/5 . ToC) + {(9/5 . ToC) = 32o} = 212o
ToC + 4/5 . ToC + 9/5 ToC = 212o-32o
5/5ToC + 4/5ToC +9/5ToC = 180o
18/5 ToC = 180o
ToC = 180o : 18/5
ToC = 180o x 5/18
ToC = 50o
6. Sebuah tabung yang memilki volume 1 liter, mempunyai lubang yang memungkinkan udara keluar dari tabung. Mula-mula temperatur udara di dalam tabung adalah 27oC. Tabung dipanaskan hingga temperaturnya 127oC. Perbandingan antara masa gas yang keluar dari tabung dan massa awalnya….
Jawab :
Dik : T = 27oC = 300oK , T2 =127oC = 400oK
Dit : Perbandingan massa gas yang keluar dari tabung
dengan massa awalnya
Jawab : Rumus = PV = m . RT
Mr
m = P . V . Mr → m ~ I
R .T T
m2 T1
=
m1 T2
m2 300 3
= → m2 = m1
m1 400 4
Massa gas yang kluar :
∆m = m1 – m2
∆m = m1 – 3 m, = 1 m1
4 4
∆m ¼ m1 1
= =
m1 m1 4
Jadi perbandingannya adalah 1 : 4
7. Sebuah benda hitam memancarkan energi dalam bentuk kalor sebesar X J/s pada suhu 27oC. Bila suhunya meningkat menjadi 327oC, maka besar energi yang dipancarkan benda hitam tersebut adalah…
Jawab :
Dik : T1 = 27oC = 300oK
T2 = 327oC = 600oK
Q
= X J/s
t1
Dit : Q
= ….?
t2
Jawab : Rumus Q Q
=
t1 t2
σ AT1 = σ AT2
Q
T1
t1
=
Q
T2
t2
X 300
=
Q/t2 600
Q 600X
=
T2 300
Q
= 2X
T2
8. Energi yang diradiasikan perdetik oleh benda hitam pada suhu T1, besarnya 16 kali energi yang diradiasikan perdetik pada suhu To. Maka, T1=….
Pembahasan :
P = еσT14 P ~ T4
P T14 16Po T1
= [ ]4
Po To4 Po To
T1
16 = [ ]4
To
T1
2 = T1 =2 To
To
9. Dua batang logam A dan B yang mempunyai ukuran sama disambung satu sama lain pada salah satu ujungnya. Jika temperatur ujung bebas logam A dan ujung bebas logam B berturut-turut adalah 210oC dan 30oC, serta koefisien konduksi kalor logam B, temperatur pada sambungan kedua logam tersebut adalah…
Pembahasan :
A C B
TA=210oC TB=30oC
TA=210oC
TB=30oC
Untuk ukuran logam yang sama :
KAA . ∆T KBA . ∆T
=
L L
KA . ∆T = KB . ∆T
2KB(210-Tc) = KB(Tc-30)
420-2Tc = Tc-30
450 = 3Tc Tc = 150oC
10. Sumber utama masuknya kalor ke dalam ruang yang suhunya lebih rendah dari bagian luar ruang yang suhunya lebih tinggi adalah melalui jendela kaca. Sebuah ruang dengan pendingin ruang (AC) memiliki kaca jendela yang luasnya 2,0 m x 1,5 m dan tebalnya 3,2 mm. Jika suhu pada permukaan dalam kaca 25oC dan suhu pada permukaan luar kaca 30oC, berapa laju konduksi kalor yang masuk ke ruang itu?
Jawab :
Luas permukaan jendela kaca A = (2,0 m) (1,5 m) = 3,0 m2
Tebal kaca d 3,2 mm = 3,2 x 10-3 m
Konduktivitas termal kaca k = 0.8 W/m K
Beda suhu ∆T = T2 - T1
= 30oC – 25oC =5Co atau 5 K
Laju konduksi kalor dihitung dengan persamaan
Q/t = kA∆T
= (0,8 W/m K)(3,0 m2)(5K)
(3,2 x 10-3 m)
= 3 750 W atau 3 750Js-1
Jadi, laju konduksi kalor adalah 3750 W dalam 1 sekon ada 3750 J kalor yang masuk ke dalam ruang.
11. Permukaan dalam suatu dinding rumah dijaga bersuhu tetap 20oC pada saat suhu udara luar adalah 10oC. Berapa banyak kalor yang hilang karena konveksi alami pada dinding yang berukuran 8,00 m x 4,00 m selama sehari? Anggap koefisien konveksi rata-rata3,5 J s-1m-2 K-1.
Jawab :
Selisih suhu ∆T = 20oC –10oC
= 10oC atau 10 K
Luas permukaan dinding A = 8 m x 4 m
= 32 m2
Selang waktu t = 24 jam
=24 x 3 600 s =86 400 s
Banyaknya kalor Q yang hilang (keluar dari rumah) karena konveksi alami dapat dihitung dengan persamaan
Q/t = h A ∆T
Q = h A ∆T t
= (3,5 J s-1 m-2 K-1)(32 m2)(10 K)(986 400 s)
= 9,68 x 107 J
12. Seutas kawat spiral lampu pijar memiliki luas pemukaan kira-kira 50 mm2 dan suhu 1127oC. Jika kawat pijar dianggap sebagai benda hitam sempurna, berapa kalor yang diradiasikan oleh kawat tersebut?
Jawab :
Luas permukaan A = 50 mm2 = 50 x 10-6 m2
Suhu mutlak T = (1127 + 273) K = 1 400 K
Emisivitas e = 1 (dianggap benda hitam sempurna)
σ = 5,67 x 10-8 W m-2 K-4
Kalor radiasi kawat dihitung dengan persamaan
Q/t = e σ A T4
= (1)(5,67 x 10-8 W m-2 K-4)(50 x 10-6 m2)(1400 K)4
Jadi, kalor radiasi yang dipancarkan adalah 10,89 J tiap sekon.
13. Seorang anak laki-laki berdiri diam di depan sebuah cermin datar. Cermin digerakkan mendekati anak tersebut dengan kecepatan 1,5 m/s. Pada suatu saat jarak anak laki-laki dan bayangannya adalah 10 m. Berapa jauh jarak anak laki-laki dan bayangannya 2 detik kemudian?
Karena kecepatan cermin adalah v =1,5 m/s, maka sesuai persamaan , kecepatan bayangan v` adalah
v` = 2v = 2(1,5) = 3,0 m/s
Arah kecepatan v` searah dengan arah v, yaitu mendekati ank laki-laki.
Dalam waktu t = 2 sekon, jarak yang telah ditempuh bayangan, x`, adalah
x` = v` t = (3,0)(2) = 6,0 m.
Karena jarak bayangan mula-mula terhadap anak yang diam adalah 10 m, dan bayangan bergerak mendekati anak, maka jarak anak laki-laki dan bayangannya adalah
10 m – 6,0 m = 4,0 m.
14. Sebuah cermin cekung memiliki jari-jari kelengkungan 18 m. Berapa jauhkah letak benda di depan cermin jika bayangan yang dibentuk oleh cermin cekung itu , nyata dan diperbesar 3 kali?
Jawab :
Jari-jari lengkung cermin R = 18 cm
Jarak fokus f = ½ R = ½ (18 cm) = 9 cm
Bayangan nyata dan diperbesar 3x artinya :
M = -3
Tanda negatif menunjukkan bahwa bayangan dari benda yang diletakkan didepan cermin adalah bayangan nyata.
M = -s`
s =-3
s` = 3s
Gunakan persamaan untuk menghitung jarak benda (s) :
1 1 1
+ =
s s` f
1 1 1
+ =
s 3s 9
9 + 3 = s atau s = 12cm
Jadi, benda diletakkan 12 cm di depan cermin.
15. Pengertian Persamaan Snellius
Suatu lapisan air berada di atas lapisan karbon disulfida. Misalkan cahaya datang dari air menuju bidang batas antara air dan karbon disulfida dengan sudut datang 25o. Berapakah sudut biasnya ? Indeks bias air = 1,33; indeks bias karbon disulfida =1,63.
Jawab :
Kita tetapkan indeks 1 untuk air dan indeks 2 untuk karbon disulfida, sehingga dari soal diketahui :
Sudut datang dalam air θ1 25o, sudut bias dalam karbon disulfida θ2 =…?
Indeks bias air n1 = 1,33; indeks bias karbon disulfida n2 = 1,63.
Untuk menyelesaikan soal ini kita gunakan persamaan yang mudah diingat, yaitu Persamaan
n1 sin θ = n2 sin θ2
(1,33) sin 25o = (1,63) sin θ2
1,33
sin θ2 = sin 25o = 0,345
1,63
θ2 = 20,2o
Jadi, sudut bias adalah 20,2o
16. Diketahui indeks bias karbon disulfida 1,62, Hitung cepat rambat cahaya pada karbon disulfida!
Dik : n = 1,62
c = 3 x 108 m/s
Dit : n ?
Jawab : c
n =
V
1,62 = 3 x108 m/s
v
3 x 108 m/s
v =
1,62
= 1,85 x 108 m/s.
17. Hitunglah berapa sudut bias dari sebuah berkas sinar yang masuk dari udara kedalam air dengan sudut datang 30o. indeks bias udara air adalah 4/3 ?
Dik : n = 4/3
i = 30o
Dit : r =……?
Jawab :
sin i
n =
Sin r
4 sin 30o
=
3 sin r
4 0,5
=
3 sin r
0,5 x 3
sin r =
4
1,5
=
4
= 0,375
= 22o.
18. Bayangan dari foto sebuah gedung yang tercetak pada film memiliki tinggi 92,0 mm. Foto ini dihasilkan oleh sebuah kamera yang memilki jarak fokus 52, mm. Jika lensa kamera berada 100 m dari gedung ketika foto itu diambil, tentukan tinggi gedung.
Jawab :
Lensa sebuah kamera adalah lensa cembung. Tinggi bayangan h` = -92,0 mm (negatif, karena bayangan terbalik). Jarak fikus f = 52,0 mm; jarak benda s = 100 m =100 000 mm; jarak bayangan s` bisa dihitung dari persamaan lensa tipis.
1 1 1 1 1 100 000 - 52,0
= = = - =
s` f s 52,0 100 000 52,0 (100 000)
52,0 (100 000)
s = = 52,0 mm.
100 000 – 52,0
Tinggi gedung, h, dapat dihitung dari rumus perbesaran.
h` -s`
M = =
h s
h`s (-92,0 mm) (100 m)
h = = = 177 m
-s` -52,0 mm
19. Sebuah lup memiliki lensa dengan kekuatan 20 dioptri. Seorang pengamat dengan jarak titik dekat 30 cm menggunakan lup tersebut. Tentukan letak benda dan perbesaran lup untuk mata berakomodasi pada jarak 20,0 cm.
Jawab :
Mata berakomodasi pada jarak 20 cm. Ini berarti x = 20 cm dan jarak bayangan s` adalah s` = -x = -20 cm. Letak benda s dapat dihitung dengan rumus lensa tipis.
1 1 1 1 1 4 1
= - = - = +
s f s` 5 -20 20 20
20
= = 4,00 cm.
5
Jadi, benda terletak sejauh 4,00 cm di depan lensa.
Perbesaran lup untuk mata berakomodasi pada jarak x = 20 cm dapat dihitung dengan persamaan
Sn Sn
Mά = +
f x
30 30
= + = 6 + 1,5 = 7,50
4 20
20. Sebuah teropong bintang memiliki lensa objektif dengan jarak focus 150 cm dan lensa okuler dengan jarak fokus 10,0 cm. Teropong ini digunakan untuk melihat benda-benda langit yang sangat jauh. Tentukan panjang dan perbesaran teropong untuk mata berakomodasi maksimum.
Jawab :
Karena tidak diketahui, maka kita anggap jarak titik dekat mata Sn = 25 cm. Dengan demikian jarak bayangan okuler, S`ok, adalah
S`ok = -sn = -25 cm
Untuk kasus ini, baik panjang maupun perbesaran teropong hanya bisa anda hitung jika jarak benda okuler, Sok, diberikan. Oleh karena itu, kita terlebih dahulu menghitung Sok dengan menggunakan rumus lensa tipis.
1 1 1 1 1 5 2 7
= - = - = + =
Sok fok s`ok 10 -25 50 50 50
50
Sok = = 7,14 cm.
7
Panjang teropong, d, dihitung dengan persamaan
D = fob + Sok
= 150 + 7,14 = 157 cm
Perbesaran teropong, Mα, dihitung dengan persamaan
Fob 150
Mα = = = 21,0
Sok 7,14
21. Sebuah teropong panggung memiliki lensa objektif dengan jarak fokus 120 cm. Jika perbesaran teropong untuk mata tidak berakomodasi adalah 15 kali, berapa panjang teropong?
Jawab :
fob =120 cm; Mα = 15 kali
Dengan menggunakan rumus perbesaran anguler teropong untuk penggunaan normal kita dapat menghitung jarak fokus okuler, fok.
Fob
Mα
Sok
120 120
15 = ↔ fok = = 8 cm
fok 15
Lensa okuler adalah lensa cekung, karena itu fok harus dimasukkan dengan tanda negatif.
d = fob + fok
d = 120 + (-8) =112 cm
Jadi, panjang teropong adalah 112 cm.
22. Sebuah radar memancarkan gelombang mikro yang mengenai pesawat terbang musuh dan kembali dalam waktu 4 μs. Berapa jauh pesawat terbang musuh tersebut dari radar ?
Jawab :
Waktu pergi-pulang gelombang mikro Δt = 4μ = 4 x 10-6 s
Cepat rambat gelombang mikro c = 3 x 108 m/s
Jauh pesawat terbang dari radar s di hitungdengan persamaan
c Δt
s =
2
(3 x 108 m/s)(4 x 10-6 s)
= = 600 m
2
23. Lebar frekuensi sinar violet dan hijau.
Berapakah lebar frekuensi sinar-sinar di bawah ini:
(a) Violet 400-450 nm,
(b) Hijau 500-550 nm.
Jawab :
Frekuensi gelombang, f, kita hitng dengan menggunakan Persamaan
c = λ f ↔ f = c / λ dengan c = 3 x 108 m/s
(a) Violet 400-450 nm
λ = 500 nm = 400 x 10-9 m = 4 x 10-7 m
c 3 x 108 m/s
f = = = 7,5 x 1014 Hz
λ 4 x 10-7 m/s
λ = 450 n = 450 x 10-9 m = 4,5 x 10-7 m
c 3 x 108 m/s
f = = = 6,7 x1014 Hz
λ 4,5 x 10-7 m
Jadi, lebar frekuensi sinar violet : 6,7 x 1014 sampai 7,5 x 1014 Hz
(b) Hijau 500- 550 nm
λ = 500 nm = 500 x10-9 m = 5 x 10-7 m
c 3 x 108 m/s
f = = = 6,0 x 1014 Hz
λ 5 x 10-7 m
c 3 x 10-8 m/s
λ = = = 5,5 x 1014 Hz
λ 5,5 x 10-7 m
Jadi, lebar frekuensi sinar hijau : 5,5, x 1014 sampai 6,0 x 1014Hz
24. Panjang gelombang dari gelombang radio.
Tentukan panjang gelombang dari suatu gelombang radio yang dipancarkan dengan frekuensi 5 MHz.
Jawab :
Frekuensi gelombang f = 5 MHz = 5 x 106 Hz
cepat rambat c = 3 x 108 m/s
panjang gelombang , λ, dihitung dengan persamaan
c = λ f
c 3 x 108 m/s
λ = = = 60 m
f 5 x 106 Hz
25. Jarak sebuah titik terhadap radiasi gelombang elektromagnetik adalah 0,5 m.
Bila daya rata-rata 400 watt, kuat medan listrik maksimumnya sebesar….V/m
Jawab :
Dik : r = 0,5 m
P = 400 w
Dit : Em =……?
Jawab :
Rumus = p = 4 π r2 I
400
I =
4π (0,5)2
= 127,39 W/m2
Em = √I. 2 μo C
= √127.39 . 2 12,56 x 10-7 . 3 x108
= 309,84 = 310 V/m
26. Sebuah penghambat 3 ohm dihubungkan seri dengan penghambat 6 ohm. Susunan penghambat itu dihubungkan dengan sumber tegangan 18 volt, berapa besarnya kuat arus?
Jawab :
Dik : R1 = 3 ogm
R2 = 6 ohm
V = 18 volt
Dit : I =…?
Jawab : Rs = R1 + R2
= 3 ohm + 6 ohm
= 9 ohm
V = I . R
I = V / R
= 18 volt / 9 ohm
= 2 ampere.
27. Setrika listrik bertuliskan 220 volt/ 2 A. jika dipasang selama 5 menit, berapa energi kalor yang timbul?
Jawab :
Dik : V = 220 volt
I = 2 A
t = 5 menit = 300 sekon
Dit : W =….?
Jawab : W = V x I x t
= 220 volt x 2 A x 300 s
= 132 000 joule
28. Harga energi listrik yang harus dibayarkan kepada PLN per kilowatt = Rp 150,00. Berapakah yang harus dibayar untuk menghidupkan 10 lampu masing-masing 100 watt dalam waktu 5 jam?
Jawab :
Dik : Harga per kwh = Rp 150,00
Daya P 1 lampu = 100 watt
Daya P 10 lampu = 1000 watt
= 1 kilowatt
t = 5 jam
Dit : Biaya=….?
Jawb : Biaya = E x harga per kwh
= P x t x harga per kwh
= 1 kilowatt x 5 jam x Rp 150,00 = Rp 750,00.
29. Sebuah pesawat televisi menggunakan tegangan dan arus sebesar 220 V/2 A. Berapa daya televisi itu?
Jawab :
Dik : V = 220 volt
I = 2 A
Dit : P =…?
Jawab : P = V x I
= 220 watt x 2 A
= 440 watt.
30. Sebuah keluarga menyewa listrik PLN sebesar 2000 W dengan tegangan 240 V. Jika keluarga tiu menggunakan lampu 200 V 50 W unuk penerangan, tentukan jumlah maksimum lampu yang dapat dipasang keluarga itu.
Jawab :
Tegangan spesifikasi lampu V1 = 200 V → daya P1 = 50 W
Tegangan kerja V2 = 240 V
Daya disipasi nyata satu lampu P2 dapat dihitung dengan persamaan :
V2
P2 = [ ] 2 x P1
V1
240 12 x 12
= [ ] 2 x 50 = x 50 = 72 W
200 100
Daya total yang disewa adalah Ptotal = 2000 W, sehingga jumlah maksimam lampu yang dapat dipasang adalah :
Ptotal 2000
n = = = 27,8
P1 lampu 72
Karena n harus dibulatkan kebawah, maka n = 27 lampu.
KONSEP DAN TEORI ATOM
Susunan atom terdiri dari : partikel proton, neutron dan elektron.
1. Teori atom menurut Leokippos dan Demokratos
Atom adalah suatu partikel yang paling kecil yang tidak dapat dibagi-bagi lagi.
2. Teori atom menurut Aristoteles
Atom adalah suatu materi yang dapat dibagi-bagi secara terus-menerus atau sekecil-kecilnya tanpa batas.
SEJARAH
Di awal abad 20, percobaan oleh Ernest Rutherford telah dapat menunjukkan bahwa atom terdiri dari sebentuk awan difus elektron bermuatan negatif mengelilingi inti yang kecil, padat, dan bermuatan positif. Berdasarkan data percobaan ini, sangat wajar jika fisikawan kemudian membayangkan sebuah model sistem keplanetan yang diterapkan pada atom, model Rutherford tahun 1911, dengan elektron-elektron mengorbit inti seperti layaknya planet mengorbit matahari. Namun demikian, model sistem keplanetan untuk atom menemui beberapa kesulitan. Sebagai contoh, hukum mekanika klasik (Newtonian) memprediksi bahwa elektron akan melepas radiasi elektromagnetik ketika sedang mengorbit inti. Karena dalam pelepasan tersebut elektron kehilangan energi, maka lama-kelamaan akan jatuh secara spiral menuju ke inti. Ketika ini terjadi, frekuensi radiasi elektromagnetik yang dipancarkan akan berubah. Namun percobaan pada akhir abad 19 menunjukkan bahwa loncatan bunga api listrik yang dilalukan dalam suatu gas bertekanan rendah di dalam sebuah tabung hampa akan membuat atom-atom gas memancarkan cahaya (yang berarti radiasi elektromagnetik) dalam frekuensi-frekuensi tetap yang diskret.
Untuk mengatasi hal ini dan kesulitan-kesulitan lainnya dalam menjelaskan gerak elektron di dalam atom, Niels Bohr mengusulkan, pada 1913, apa yang sekarang disebut model atom Bohr. Dua gagasan kunci adalah:
1. Elektron-elektron bergerak di dalam orbit-orbit dan memiliki momenta yang terkuantisasi, dan dengan demikian energi yang terkuantisasi. Ini berarti tidak setiap orbit, melainkan hanya beberapa orbit spesifik yang dimungkinkan ada yang berada pada jarak yang spesifik dari inti.
2. Elektron-elektron tidak akan kehilangan energi secara perlahan-lahan sebagaimana mereka bergerak di dalam orbit, melainkan akan tetap stabil di dalam sebuah orbit yang tidak meluruh.
Arti penting model ini terletak pada pernyataan bahwa hukum mekanika klasik tidak berlaku pada gerak elektron di sekitar inti. Bohr mengusulkan bahwa satu bentuk mekanika baru, atau mekanika kuantum, menggambarkan gerak elektron di sekitar inti. Namun demikian, model elektron yang bergerak dalam orbit yang terkuantisasi mengelilingi inti ini kemudian digantikan oleh model gerak elektron yang lebih akurat sekitar sepuluh tahun kemudian oleh fisikawan Austria Erwin Schrödinger dan fisikawan Jerman Werner Heisenberg.
Point-point penting lainnya adalah:
1. Ketika sebuah elektron meloncat dari satu orbit ke orbit lainnya, perbedaan energi dibawa (atau dipasok) oleh sebuah kuantum tunggal cahaya (disebut sebagai foton) yang memiliki energi sama dengan perbedaan energi antara kedua orbit.
2. Orbit-orbit yang diperkenankan bergantung pada harga-harga terkuantisasi (diskret) dari momentum sudut orbital, L menurut persamaan
dimana n = 1,2,3,… dan disebut sebagai bilangan kuantum utama, dan h adalah konstanta Planck.
KONSEP DAN TEORI ATOM
Susunan atom terdiri dari : partikel proton, neutron dan elektron.
1. Teori atom menurut Leokippos dan Demokratos
Atom adalah suatu partikel yang paling kecil yang tidak dapat dibagi-bagi lagi.
2. Teori atom menurut Aristoteles
Atom adalah suatu materi yang dapat dibagi-bagi secara terus-menerus atau sekecil-kecilnya tanpa batas.
3. Teori atom menurut Dalton
> Senyawa terbentuk dari gabungan dua atau lebih atom yang berbeda
> Atom adalah materi yang tersusun dari partikel-partikel yang terkecil
> Atom tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan serta tidak dapat dipecah atau diperkecil lagi dengan sifat yang sama
> Unsur disusun oleh dua atau lebih atom yang sama, di mana setiap unsur memiliki sifat dan bentuk yang berbeda
> Reaksi kimia adalah penggabungan yang disertai pemisahan atom-atom dari unsur atau senyawa pada pereaksian tersebut.
MODEL ATOM DALTON
John Dalton
John Dalton mengemukakan hipotesa tentang atom berdasarkan hukum kekekalan massa (Lavoisier) dan hukum perbandingan tetap (Proust).
Teori yang diusulkan Dalton:
a. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi.
b. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda.
c. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen.
d. Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.
Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti ada tolak peluru.
Model atom Dalton, seperti bola pejal
Teori atom Dalton tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan listrik. Bagaimana mungkin suatu bola pejal dapat menghantarkan listrik, padahal listrik adalah elektron yang bergerak. Berarti ada partikel lain yang dapat menyebabkan terjadinya daya hantar listrik.
MODEL ATOM THOMSON
JJ. Thomson
Kelemahan dari Dalton diperbaiki oleh JJ. Thomson, eksperimen yang dilakukannya tabung sinar kotoda. Hasil eksperimennya menyatakan ada partikel bermuatan negatif dalam atom yang disebut elektron.
Thomson mengusulkan model atom seperti roti kismis atau kue onde-onde. Suatu bola pejal yang permukaannya dikelilingi elektron dan partikel lain yang bermuatan positif sehingga atom bersifat netral.
Model atom Thomson seperti roti kismis
Kelemahan model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.
MODEL ATOM RUTHERFORD
Rutherford Eksperimen yang dilakukan Rutherford adalah penembakan lempeng tipis dengan partikel alpha. Ternyata partikel itu ada yang diteruskan, dibelokkan atau dipantulkan. Berarti di dalam atom terdapat susunan-susunan partikel bermuatan positif dan negatif.
Hipotesa dari Rutherford adalah atom yang tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilinginya. Inti atom bermuatan positif dan massa atom terpusat pada inti atom.
Model atom Rutherford seperti tata surya
Kelemahan dari Rutherford tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama - kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti
Ambilah seutas tali dan salah satu ujungnya Anda ikatkan sepotong kayu sedangkan ujung yang lain Anda pegang. Putarkan tali tersebut di atas kepala Anda. Apa yang terjadi? Benar.
Lama kelamaan putarannya akan pelan dan akan mengenai kepala Anda karena putarannya lemah dan Anda pegal memegang tali tersebut.
Karena Rutherford adalah telah dikenalkan lintasan/kedudukan elektron yang nanti disebut dengan kulit.
MODEL ATOM BOHR
Model Atom Bohr dari atom hidrogen menggambarkan elektron-elektron bermuatan negatif mengorbit pada kulit atom dalam lintasan tertentu mengelilingi inti atom yang bermuatan positif. Ketika elektron meloncat dari satu orbit ke orbit lainnya selalu disertai dengan pemancaran atau penyerapan sejumlah energi elektromagnetik hf.
Di dalam fisika atom, model atom Bohr adalah model atom yang diperkenalkan oleh Niels Bohr pada 1913. Model ini menggambarkan atom sebagai sebuah inti kecil bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron yang bergerak dalam orbit sirkular mengelilingi inti yang mirip sistem tata surya, tetapi peran gaya gravitasi digantikan oleh gaya elektrostatik. Model ini adalah pengembangan dari model puding prem (1904), model Saturnian (1904), dan model Rutherford (1911). Karena model Bohr adalah pengembangan dari model Rutherford, banyak sumber mengkombinasikan kedua nama dalam penyebutannya menjadi model Rutherford-Bohr.
Kunci sukses model ini adalah dalam menjelaskan formula Rydberg mengenai garis-garis emisi spektral atom hidrogen; walaupun formula Rydberg sudah dikenal secara eksperimental, tetapi tidak pernah mendapatkan landasan teoretis sebelum model Bohr diperkenalkan. Tidak hanya karena model Bohr menjelaskan alasan untuk struktur formula Rydberg, ia juga memberikan justifikasi hasil empirisnya dalam hal suku-suku konstanta fisika fundamental.
Model Bohr adalah sebuah model primitif mengenai atom hidrogen. Sebagai sebuah teori, model Bohr dapat dianggap sebagai sebuah pendekatan orde pertama dari atom hidrogen menggunakan mekanika kuantum yang lebih umum dan akurat, dan dengan demikian dapat dianggap sebagai model yang telah usang. Namun demikian, karena kesederhanaannya, dan hasil yang tepat untuk sebuah sistem tertentu, model Bohr tetap diajarkan sebagai pengenalan pada mekanika kuantum.
BILANGAN KUANTUM
Untuk menentukan kedudukan suatu elektron dalam atom, digunakan 4 bilangan kuantum.
1. Bilangan kuantum utama (n): mewujudkan lintasan elektron dalam atom.
n mempunyai harga 1, 2, 3, .....
- n = 1 sesuai dengan kulit K
- n = 2 sesuai dengan kulit L
- n = 3 sesuai dengan kulit M
- dan seterusnya
Tiap kulit atau setiap tingkat energi ditempati oleh sejumlah elektron. Jumlah elektron maksimmm yang dapat menempati tingkat energi itu harus memenuhi rumus Pauli = 2n2.
Contoh:
kulit ke-4 (n=4) dapat ditempati maksimum= 2 x 42 elektron = 32 elektron
2. Bilangan kuantum azimuth (l) : menunjukkan sub kulit dimana elektron itu bergerak sekaligus menunjukkan sub kulit yang merupakan penyusun suatu kulit.
Bilangan kuantum azimuth mempunyai harga dari 0 sampai dengan (n-1).
n = 1 ; l = 0 ; sesuai kulit K
n = 2 ; l = 0, 1 ; sesuai kulit L
n = 3 ; l = 0, 1, 2 ; sesuai kulit M
n = 4 ; l = 0, 1, 2, 3 ; sesuai kulit N
dan seterusnya
Sub kulit yang harganya berbeda-beda ini diberi nama khusus:
l = 0 ; sesuai sub kulit s (s = sharp)
l = 1 ; sesuai sub kulit p (p = principle)
l = 2 ; sesuai sub kulit d (d = diffuse)
l = 3 ; sesuai sub kulit f (f = fundamental)
Bilangan kuantum magnetik (m): mewujudkan adanya satu atau beberapa tingkatan energi di dalam satu sub kulit. Bilangan kuantum magnetik (m) mempunyai harga (-l) sampai harga (+l).
Untuk:
l = 0 (sub kulit s), harga m = 0 (mempunyai 1 orbital)
l = 1 (sub kulit p), harga m = -1, O, +1 (mempunyai 3 orbital)
l = 2 (sub kulit d), harga m = -2, -1, O, +1, +2 (mempunyai 5 orbital)
l = 3 (sub kwit f) , harga m = -3, -2, O, +1, +2, +3 (mempunyai 7 orbital)
4. Bilangan kuantum spin (s): menunjukkan arah perputaran elektron pada sumbunya.
Dalam satu orbital, maksimum dapat beredar 2 elektron dan kedua elektron ini berputar melalui sumbu dengan arah yang berlawanan, dan masing-masing diberi harga spin +1/2 atau -1/2.
Pertanyaan:
Bagaimana menyatakan keempat bilangan kuantum dari elektron 3s1 ?
Jawab:
Keempat bilangan kuantum dari kedudukan elektron 3s1 dapat dinyatakan sebagai,
n= 3 ; l = 0 ; m = 0 ; s = +1/2 ; atau -1/2
KONFIGURASI ELEKTRON
Dalam setiap atom telah tersedia orbital-orbital, akan tetapi belum tentu semua orbital ini terisi penuh. Bagaimanakah pengisian elektron dalam orbital-orbital tersebut ?
Pengisian elektron dalam orbital-orbital memenuhi beberapa peraturan. antara lain:
1. Prinsip Aufbau : elektron-elektron mulai mengisi orbital dengan tingkat energi terendah dan seterusnya.
Orbital yang memenuhi tingkat energi yang paling rendah adalah 1s dilanjutkan dengan 2s, 2p, 3s, 3p, dan seterusnya dan untuk mempermudah dibuat diagram sebagai berikut:
Contoh pengisian elektron-elektron dalam orbital beberapa unsur:
Atom H : mempunyai 1 elektron, konfigurasinya 1s1
Atom C : mempunyai 6 elektron, konfigurasinya 1s2 2s2 2p2
Atom K : mempunyai 19 elektron, konfigurasinya 1s2 2s2 2p6 3S2 3p6 4s1
2. Prinsip Pauli : tidak mungkin di dalam atom terdapat 2 elektron dengan keempat bilangan kuantum yang sama.
Hal ini berarti, bila ada dua elektron yang mempunyai bilangan kuantum utama, azimuth dan magnetik yang sama, maka bilangan kuantum spinnya harus berlawanan.
3. Prinsip Hund : cara pengisian elektron dalam orbital pada suatu sub kulit ialah bahwa elektron-elektron tidak membentuk pasangan elektron sebelum masing-masing orbital terisi dengan sebuah elektron.
Berdasarkan prinsip Hund, maka 1 elektron dari lintasan 2s akan berpindah ke lintasan 2pz, sehingga sekarang ada 4 elektron yang tidak berpasangan. Oleh karena itu agar semua orbitalnya penuh, maka atom karbon berikatan dengan unsur yang dapat memberikan 4 elektron. Sehingga di alam terdapat senyawa CH4 atau CCl4, tetapi tidak terdapat senyawa CCl3 atau CCl5.
MACAM-MACAM SISTEM PERIODIK
1. TRIADE DOBEREINER DAN HUKUM OKTAF NEWLANDS
TRIADE DOBEREINER
Dobereiner menemukan adanya beberapa kelompok tiga unsur yang memiliki kemiripan sifat, yang ada hubungannya dengan massa atom.
Contoh kelompok-kelompok triade: - Cl, Br dan I
- Ca, Sr dan Ba
- S, Se dan Te
HUKUM OKTAF NEWLANDS
Apabila unsur disusun berdasarkan kenaikan massa atom, maka unsur kesembilan mempunyai sifat-sifat yang mirip dengan unsur pertama, unsur kesepuluh mirip dengan unsur kedua dan seterusnya. Karena setelah unsur kedelapan sifat-sifatnya selalu terulang, maka dinamakan hukum Oktaf.
(+8)
Contoh: Li (nomor atom 3) akan mirip sifatnya dengan Na (nomor atom 11) 3 ® 11
2. SISTEM PERIODIK MENDELEYEV
- Disusun berdasarkan massa atomnya dengan tidak mengabaikan sifat-sifat unsurnya.
- Lahirlah hukum periodik unsur yang menyatakan bahwa apabila unsur disusun menurut massa atomnya, maka unsur itu akan menunjukkan sifat-sifat yang berulang secara periodik.
- Beberapa keunggulan sistem periodik Mendeleyev, antara lain:
- Ada tempat bagi unsur transisi.
- Terdapat tempat-tempat kosong yang diramalkan akan diisi dengan unsur yang belum ditemukan pada waktu itu.
- Kekurangan sistem periodik ini:
- Adanya empat pasal anomali, yaitu penyimpangan terhadap hukum perioditas yang disusun berdasarkan kenaikan massa atomnya. Keempat anomali itu adalah: Ar dengan K, Te dengan I, Co dengan Ni dan Th dengan Pa.
3. SISTEM PERIODIK BENTUK PANJANG
Sistem ini merupakan penyempurnaan dari gagasan Mendeleyev, disusun berdasarkan nomor atomnya.
Sistem ini terdiri dari dua deret, deret horisontal disebut periodik dan deret vertikal disebut golongan.
4. SISTEM PERIODIK DAN HUBUNGANNYA DENGAN KONFIGURASI ELEKTRON
A. HUBUNGAN ANTARA PERIODA DENGAN KONFIGURASI ELEKTRON
Dalam sistem periodik, perioda menunjukkan banyaknya kulit yang telah terisi elektron di dalam suatu atom.
Sehingga sesuai dengan banyaknya kulit yaitu K, L, M, N, O, P, Q maka sistem periodik mempunyai 7 perioda.
B. Hubungan Antara Golongan Dengan Konfigurasi Elektron
C. Cara Penentuan Perioda Dan Golongan Suatu Unsur
D. Beberapa Sifat Periodik Unsur-Unsur
BEBERAPA SIFAT PERIODIK UNSUR-UNSUR
1. Jari jari atom adalah jarak dari inti atom ke lintasan elektron terluar.
- Dalam satu perioda, dari kiri ke kanan jari jari atom berkurang.
- Dalam satu golongan, dari atas ke bawah jari-jari atom bertambah.
- Jari-jari atom netral lebih besar daripada jari-jari ion positifnya tetapi lebih kecil dari jari-jari ion negatifnya.
Contoh:
jari-jari atom Cl <> jari-jari ion Ba2+
2. Potensial ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron yang paling lemah/luar dari atom suatu unsur atau ion dalam keadaan gas.
- Dalam satu perioda, dari kiri ke kanan potensial ionisasi bertambah.
- Dalam satu golongan, dari atas ke bawah potensial ionisasi berkurang.
3. Affinitas elektron adalah besarnya energi yang dibebaskan pada saat atom suatu unsur dalam keadaan gas menerima elektron.
- Dalam satu perioda, dari kiri ke kanan affinitas elektron bertambah.
- Dalam satu golongan, dari atas ke bawah affinitas elektron berkurang.
4. Keelektronegatifan adalah kemampuan atom suatu unsur untuk menarik elektron ke arah intinya dan digunakan bersama.
SECARA DIAGRAMATIS SIFAT-SIFAT INI DAPAT DISAJIKAN SEBAGAI BERIKUT
1. Jari-jari atom
2. Sifat logam
3. Sifat elektropositif
4. Reduktor
5. Sifat basa/oksida basa
makin besar/kuat
1. Sifat elektronegatif
2. Oksidator
3. Potensial ionisasi
4. Affinitas elektron
5. Keelektronegatifan
Keterangan: tanda-tanda panah di atas mempunyai arti sebagai berikut
: artinya, dalam satu periode dari kiri ke kanan
: artinya, dalam satu periode dari kanan ke kiri
: artinya, dalam satu golongan dari atas ke bawah
: artinya, dalam satu golongan dari bawah ke atas
Unsur dengan nomor atom 11, konfigurasinya : 1s2 2s2 2p6 3s1
- n = 3, berarti periode 3 (kulit M).
- elektron valensi (terluar) 3s sebanyak 1 elektron, berarti termasuk golongan IA.
Unsur Ga dengan nomor atom 31, konfigurasinya : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p1
- n = 4, berarti perioda 4 (kulit N).
- elektronvalensi 4s2 4p1, berarti golongan IIIA.
Unsur Sc dengan nomor atom 21, konfigurasinya : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
- n = 4, berarti perioda 4 (kulit N).
- 3d1 4s2 berarti golongan IIIB.
Unsur Fe dengan nomor atom 26, konfigurasinya : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10
- n = 4, berarti perioda 4 (kulit N).
- 3d6 4s2 , berarti golongan VIII.
CARA PENENTUAN PERIODE DAN GOLONGAN SUATU UNSUR
HUBUNGAN ANTARA GOLONGAN DENGAN KONFIGURASI ELEKTRON
Unsur yang terletak pada satu golongan mempunyai sifat-sifat kimia yang mirip (hampir sama).
Unsur-unsur golongan A disebut golongan utama, sedangkan unsur-unsur golongan B disebut unsur transisi (peralihan), semua unsur transisi diberi simbol B kecuali untuk triade besi, paladium dan platina disebut "golongan VIII''.
- LAMBANG UNSUR-UNSUR GOLONGAN A
Lambang Golongan Nama Golongan Konfigurasi Elektron Orbital Terluar
I - A Alkali ns1
II - A Alkali tanah ns2
III - A Boron ns2 - np1
IV - A Karbon - Silikon ns2 - np2
V - A Nitogen - Posphor ns2 - np3
VI - A Oksigen ns2 - np4
VII - A Halogen ns2 - np5
VIII - A Gas mulia ns2 - np6
- LAMBANG UNSUR-UNSUR GOLONGAN B
Konfigurasi Elektron Lambang Golongan
(n - 1) d1 ns2 III - B
(n - 1) d2 ns2 IV - B
(n - 1) d3 ns2 V - B
(n - 1) d4 ns2 VI - B
(n - 1) d5 ns2 VII - B
(n - 1) d6-8 ns2 VIII
(n - 1) d9 ns2 I - B
(n - 1) d10 ns2 II - B
- GOLONGAN LANTANIDA DAN AKTINIDA, DIBERI LAMBANG
nS2 (n-2)f1-14
Jika :
n = 6 adalah lantanida
n = 7 adalah aktinida
Paket Soal latihan 2
1. Besara-besaran di bawah ini yang merupakan kelompk besaran vektor adalah ….
A. gaya, luas, daya, kuat arus D. energi, usaha, momentum, luas
B. kecepatan, gaya, impuls, luas E. tekanan, gaya, jarak, waktu
C. percepatan, perpindahan, gaya, kelajuan
2. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 15 m/s, lalu meningkat sebsar 2 m/s setiap sekon. Jarak yan g ditemph mobil dalam waktu 6 sekon adalah ….
A. 126 m D. 146 m
B. 132 m E. 162 m
C. 142 m
3. Benda bermassa 50 kg bergerak dengan kecepatan 4 m/s. Besar gaya yang diperlukan untuk menghentikan benda tersebut tepat 10 meter dari tempat di mana gaya mulai beraksi adalah ….
A. 0,8 N D. 40 N
B. 10 N E. 80 N
C. 20 N
4. Sebuah bola dilempar sedemikian rupa, sehingga jarak jarak tembaknya sama dengan tiga kali tinggi maksimum. Jika sudut elevasi α, maka besar tan α adalah ….
A. 2 D. ½
B. E. ¼
C.
5. Sebuah benda di bumi memiliki berat w1, dan berat di suatu planet w2. Jika massa planet tiga kali massa bumi dan jri-jari planet dua kali jari-jari bumi, maka perbandingan berat benda di bumi dengan di planet adalah ,,,,
A. 3 : 4 D. 1 : 2
B. 4 : 3 E. 3 : 2
C. 2 : 1
6. Sebuah bole menggelinding dari puncak bidang miring tanpa kecepatan awal, sampai di dasar bidang dengan kecepatan 4 m/s. Jika kecepatan awal bola 3 m/s maka bola akan sampai di dasar bidang miring dengan kecepatan ….
A. 12 m/s D. 5 m/s
B. 7 m/s E. 4 m/s
C. 6 m/s
7. Sepotong kawat tembaga dengan luas penampang 2 mm2 dan modulus elastisitas 12 x 1011 dyne/cm2 . Kawat tersebut diregangkan oleh gaya 16 x 106 dyne. Jika panjang mula-mula 30 cm, maka pertambahan panjang kawat adalah ….
A. 2 x 10-4 cm D. 2 x 10-1 cm
B. 2 x 10-3 cm E. 2 cm
C. 2 x 10-2 cm
8. Gelombang longitudinal tidak dapt menunujukkan peristiwa ….
A. pembiasan D. polarisasi
B. pemantulan E. difraksi
C. interferensi
9. Grafik di bawah menunjukkan hubungan antara kenaikan suhu (T) dengan kalor (Q) yang diserap oleh suatu zat padat yang memiliki kalor lebur 80 kal/gram. Massa zat tersebut adalah ….
A. 80 gram
B. 75 gram
C. 60 gram
D. 58 gram
E. 45 gram
10. Semkin dekat jarak suatu planet ke matahari, kecepatan gerak revolusinya semakin besar, dan semakin jauh jaraknya keceptannya semakin kecil, sehingga dalam waktu yang sama bidang tempuhnya sama luas. Pernyataan ini dikenal sebagai ….
A. Hukum I Keppler D. Hukum Titius Bode
B. Hukum II Keppler E. Hukum II newton
C. Hukum III Keppler
11. Dua buah muatan listrik q1 dan q2 terpisah sejauh 2 meter. Agar kuat medan listrik di titik P yang berjarak 2/3 m dari q1= sama dengan nol, maka perbandingan q1 dengan q2 adalah ….
A. 2 :3 D. 1 : 3
B. 1 : 9 E. 1 : 2
C. 1 : 4
12. Kuat arus yang mengalir pada hambatan 10 ohm adalah ….
A. 4 ampere menuju A
B. 0,4 ampere menuju B
C. 0,4 ampere menuju A
D. 0,25 ampere menunju B
E. 0,25 ampere menuju A
13. Air terjun setinggi 8 meter dengan debit 50 m3/s digunakan untuk memutar generator listrik. Jika 7,5% energi air berubah menjadi energi listrik dan g = 10 m/s2, serta kecepatan awal air terjun diabaikan, maka daya keluaran generator adalah ….
A. 0,3 kWatt D. 0,3 Mwatt
B. 4,0 kWatt E. 4,0 Mwatt
C. 30,0 kWatt
14. Induksi magnet di sebuah titik yang berada di tengah-tengah sumbu solenoida yang berarus listrik :
(1) berbanding lurus dengan jumlah lilitan
(2) berbanding lurus dengan kuat arus
(3) berbanding lurus dengan permeabilitas zat di dalm solenoida
(4) berbanding terbalik dengan panjang solenoida
Pernyataan yang benar adalah ….
A. (1), (2), (3), dan (4) D. (2) dan (3)
B. (1), (2), dan (30 E. (2) dan (4)
C. (1) dan (2)
15. Batang PQ digerakkan memotong tegak lurus medan magnet homogen B dengan kecepatan v. Titik yang memiliki potensial lebih kecil pada batang PQ adalah ….
A. Q, bila B keluar dan v ke kiri
B. Q, bila B masuk dan v ke kanan
C. P, bila B masuk dan v ke kanan
D. P , bila B keluar dan v ke kanan
E. P, bila B masuk dan v ke kiri
16. Benda ditempatkan di muka cermin cekung, membentuk bayangan tegak 5 kali lebih besar dari bendanya. Jika jari-jari cermin cekung 120 cm, maka jarak benda terhadap cermin adalah ….
A. 36 cm D. 55 cm
B. 45 cm E. 64 cm
C. 48 cm
17. Sebuah teropong dipakai untuk melihat bintang yang menghasilkan perbesaran anguler 6 kali. Jarak lensa obyektif terhadap lensa okuler 35 cm. Teropong digunakan dengan mata tidak berakomodasi. Jarak fokus lensa okulernya adalah …
A. 3,5 cm D. 10 cm
B. 5 cm E. 30 cm
C. 7 cm
18. Berikut adalah beberapa sifat sinar X :
(1) dapat menghitamkan plat film
(2) dapat dibelokkan oleh medan listrik
(3) bergerak menurut garis lurus
(4) dapat dibelokkan oleh medan magnet
Pernyataa yang benar adalah ….
A. (1), (2), dan (3) D. (2) dan (4)
B. (1) dan (3) E. (4) saja
C. (2) dan (4)
19. Pernyataan berikut yang menunjukkan model atom Rutherford adalah ….
A. lintasan elektron merupakan kelipatan bilangan bulat panjang gelombang
B. pada reaksi kimia elektron lintasan terluar saling mempengaruhi
C. pada rekasi kimia, inti atom mengalami perubahan menjadi energi
D. elektro bergerak mengelilingi inti dengan momentum sudut tertentu
E. massa atom terkonsentrasi di inti atom
20. Detektor sinar radioaktif yang menggunakan prinsip ionisasi uap sebagai inti pengembunan adalah ….
A. elektroskop D. emulsi film
B. pencacah geiger Muller E. kamar kabut Wilson
C. detektor sintilasi
21. Sebuah partikel bergerak sepanjang garis lurus denga persamaan posisi : S = t3 + 24 t + 6 , S dalam meter dan t dalam sekon. Percepatan partikel pada saat kecepatannya 36 m/s adalah … m/s2.
A. 6 D. 20
B. 12 E. 24
C. 16
22. Sebuah bola pejal berputar dengan kecepatan sudut yang dinyatakan dengan persamaan : ω = 8t + 4t2 , ω dalam rad/s dan t dalam sekon. Jika massa bola 2 kg dan jari-jarinya 20 cm, maka momen gaya yang bekerja pada bola saat t = 0,5 sekon adalah … N.m.
A. 0,864 D. 0,384
B. 0,644 E. 0,256
C. 0,435
23. Simpangan getaran harmonis dari sebuah pegas dengan amplitudo √2 cm saat memiliki energi kinetik dua kali energi potensial adalah … cm.
A. D. √2
B. 1 E. √6
C.
24. Periode sebuah ayunan yang memiliki panjang tali x adalah T. Agar periode ayunan menjadi dua kali semula, maka panjang tali yang dugunakan adalah ….
A. 2x D. 12x
B. 4x E. 16x
C. 8x
25. Dawai piano sepanjang 0,5 cm bermassa 10 gram ditegangkan oleh gaya 200 N, maka frekuensi nada dasarnya adalah ….
A. 800 Hz D. 200 Hz
B. 600 Hz E. 100 Hz
C. 400 Hz
26. Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 918 Hz bergerak mendekati seorang pengamat dengan kecepatan 34 m/s. Kecepatan rambat bunyi di udara 340 m/s.Jika pengamat bergerak dengan kecepatan 17 m/s searah dengan gerak sumber bunyi, mak frekuensi yang didengar oleh pengamat adalah ….
A. 920 Hz D. 1194 Hz
B. 934 Hz E. 1220 Hz
C. 969 Hz
27. Besar momen kopel pada gambar di bawah adalah ….
A. 10 N.m
B. 50√3 N.m
C. 100 N.m
D. 100√2 N.m
E. 200 N.m
28. Gambar di samping adalah benda bidang homogen.
Koordinat titik berat benda adalah ….
A. (15, 11) D. ( 15, 7 )
B. ( 17, 11 ) E. (11, 7 )
C. ( 17, 15 )
29. 6,9 liter gas ideal memiliki suhu 27 0C dan tekanan 60 N.m-2 . Jika k = 1,38 x 10-23 J.K-1, maka jumlah partikel gas tersebut adalah ….
A. 1016 D. 1020
B. 1018 E. 1022
C. 1019
30. Suatu gas menjalani sebuah proses, dimana energi dalamnya tidak mengalami perubahan. Proses yang dialami gas adalah ….
(1) isobarik
(2) isotermik
(3) isokhorik
(4) siklus
Pernyataan yang benar adalah ….
A. (1), (2), dan (3) D. (4) saja
B. (1) dan (3) E. (1), (2), (3), dan (4)
C. (2) dan (4)
31. Dua kawat lurus sejajar masing-masing dialiri arus listrik 6 A dan 9 A, kedua kawat terpisah sejauh 15 cm. Letak titik dari kawat 6 A yang memiliki induksi magnet bernilai nol adalah …. cm.
A. 10 D. 5
B. 8 E. 3
C. 6
32. Solenoida 500 lilitan memiliki induktansi 0,4 H, dihubungkan sumberarus sehingga menghasilkan fluks magnet 2 mT. Kuat arus yag mengalir dalam solenoida adalah … A.
A. 0,25 D. 2,00
B. 1,25 E. 2,50
C. 1,50
33. Sebuah kapasitor dengan kapasitas 5 μF dipasang pada sumber tegangan AC 110 volt , 50 Hz. Besar impedansi yang ditimbulkan adalah ….
A. 0,0016 Ω D. 3670 Ω
B. 0,24 Ω E. 7630 Ω
C. 637 Ω
34. Rangkaian di samping mengalami resonansi (π2 = 10), maka nilai nilai kapasitas kapasitor C adalah … μF.
A. 1000
B. 100
C. 10
D. 1
E. 0,1
35. Yang merupakan sifat gelombang elektromagnetik adalah ….
A. perambatannya memerlukan medium
B. dapat dibelokkan dalam medan magnet maupun medan listrik
C. dapat didfraksikan tetapi tidak dapat dipolarisasikan
D. dapat dipolarisasikan tetapi tidak dapat mengalami interferensi
E. dapat mengalami polarisasi
36. Pada percobaan Young, dua buah celah berjarak 4 mm terletak pada jarak 2 m dari layar. Bila letak garis terang ke-3 adalah 0,6 mm, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah … Å.
A. 3000 D. 6000
B. 4000 E. 1200
C. 5000
37. Bila laju partikel 0,6 c, maka perbandingan massa relativistik partikel itu terhadap massa diamnya adalah ….
A. 5 : 3 D. 25 : 4
B. 25 : 9 E. 8 : 5
c. 56 : 4
38. Logam ( dianggap hitam sempurna) yang memiliki luas permukaan 200 cm2 dipanaskan hingga 1000 K . Jika konstanta Stefan Boltzman= 5,67 x 10-8 W.m-2K-4,
maka daya yang diradiasikan logam tersebut adalah … watt.
A. 5,67 x 108 D. 1,134 x 103
B. 1,134 x 105 E. 2,84 x 102
C. 5,67 x 103
39. Logam tembaga memiliki fungsi kerja 4,4 eV disinari dengan sinar yang memiliki panjang gelombang λ= 400 nm, maka ….
A. terjadi efek fotolistrik
B. tidak terjadi fotolistrik
C. terjadi efek fotolistrik tanpa energi kinetik
D. terjadi efek fotolistrik dengan jumlah sangat sedikit
E. energi fotoelektron bergantung pada intensitas sinar yang digunakan
40. Setiap atom memiliki beberapa jenis bilangan kuantum. Bilangan kuantum utama n= 5, terdapat bilangan kuantum orbital sebanyak ….
A. 5 D. 2
B. 4 E. 1
C. 3
41. Atom-atom yang kulit terluarnya sudah penuh dapat berikatan dengan gaya tarik berjangkauan pendek membentuk molekul. Jenis ikatan ini dinamakan ikatan ….
A. ionik D. logam
B. kovalen E. elektrovalen
C. van der Waals
42. Pernyataan-pernyataan di bawah ini berkaitan dengan teori pita energi :
(1) pita valensi penuh
(2) pita konduksi kosong
(3) celah energi sempit
(4) celah energi lebar
Pernyataan yang benar untuk semikonduktor adalah ….
A. (1) dan (20 D. (1), (2), dan (3)
B. (1) dan (3) E. (1), (2), dan (4)
C. (2) dan (4)
43. Pernyataan berikut tentang semikonduktor ekstrinsik :
(1) proses penambahan atom-atom asing ke dalam semikonduktor intrinsik disebut doping
(2) semikonduktor Ge disisipi Boron menjadi semikonduktor tipe P
(3) semikonduktor Ge disisipi atom arsen terbentuk semikonduktor tipe P
(4) atom arsen dalam kristal Ge menyumbang elektron disebut atom donor
(5) semikonduktor ekstrinsik memiliki konduktivitas lebih tinggi dibandingkan semikonduktor intrinsik
pernyataan yang tidak benar adalah ….
A. (1) D. (4)
B. (2) E. (3)
C. (3)
44. Suatu isotop yang memiliki waktu paruh 22 tahun dibeli 44 tahun yang lalu. Isotop berubah menjadi , maka yang terbentuk adalah … %.
A. 85 D. 25
B. 75 E. 15
C. 50
45. Sebuah elektron berada dalam orbital 3d, maka konfigurasi bilangan kuantum yang mungkin adalah ….
n l ml ms
A. 3 3 1 ½
B. 3 2 -2 ½
C. 3 -2 0 ½
D. 3 2 3 ½
E. 3 3 3 ½
Soal-soal Essay :
1. Sebuah tikungan jalan datar dirancang untuk dilalui mobil dengan kecepatan tertentu. Diketahui jari-jari kelengkungan jalan 20 m dan koefisien gesekan antara ban dengan jalan 0,5. Tentukan kecepatan maksimum mobil yag diperkenankan agar tetap aman.
Jawab :
2. Dua buah bend terletak pada satu bidag datar dan segaris, masing-masing bermassa m1= 8 kg dan m2=12 kg. Kedua benda bergerak berlawanan arah dengan kecepatan v1 = v2=20 m/s. Tentukan kecepatan masing-masing benda setelah bertumbukan jika tumbuka benda lenting sempurna.
Jawab :
3. Sebuah prisma kaca memiliki sudut pembias 120. Dalam keadaan deviasi minimum, tentukan sudut dispersinya, jika indeks bias kaca flinta untuk warna merah dan biru masing-masing nm=1,644 dan nb = 1,664.
Jawab :
4. Sebuah transformator dalam sebuah radio radio transistor dapat mengubah tegangan dari 220 volt menjadi 9 volt. Kumparan sekunder memiliki 90 lilitan, ternyata kuat arus yang mengalir pada radio 0,4 ampere. Jika efeisiensi trafo 80%, tentukan :
a. jumlah lilitan primer.
b. kuat arus pada kumparan primer.
Jawab :
5. Jika pada rangkaian di samping diperoleh impedansi minimum, tentukan :
a. kuat arus yang mengalir
b. frekuensi resonansi
jawab :
Soal Latihan
1. Suatu besaran memiliki dimensi ML2T -2, besaran yang dimaksud adalah ….
A. Impuls D. Gaya
B. Tekanan E. Usaha
C. Daya
2. Vektor P, Q, dan R pada gambar berikut bertitik tangkap di 0, masing-masing memiliki panjang 10 cm, maka resultan ketiganya adalah ….
A. 0 D. 25 cm
B. 15 cm E. 30 cm
C. 20 cm
3. Grafik berikut menyatakan hubungan antara jarak (s) dengan waktu (t) dari benda yang bergerak, maka kecepatan rata-rata benda adalah … m/s.
A. 4,6 D. 1,67
B. 3,0 E. 0,60
C. 2,50
4. Sebuah rakit menyeberangi sungai dengan kecepatan v tegak lurus terhadap arah arus. Kecepatan arus sungai 0,3 m/s dan lebarnya 60 m. Jika rakit membutuhkan waktu 150 sekon untuk sampai ke seberang maka kecepatan perahu adalah ….
A. 0,1 m/s D. 0,5 m/s
B. 0,25 m/s E. 0,6 m/s
C. 0,4 m/s
5. Sebuah bola ditendang dengan kecepatan awal 20 m/s dan sudut elevasi 300. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s2, jarak mendatar yang dicapai bola adalah ….
A. 20√3 m D. 10 m
B. 20 m E. 5 m
C. 10√3 m
6. Sebuah bola bermassa 0,2 kg diikat dengan tali sepanjang 0,5 m, kemudian diputar sehingga melakukan gerak melingkar beraturan pada bidang vertikal. Jik pada saat mencapai titik terendah laju bola adalah 5 m/s, maka tegangan tali saat itu adalah ….
A. 18 N D. 8N
B. 12 N E. 2 N
C. 10 N
7. Seorang pemain sepak bola melakukan tendangan dengan gaya 150 N. Sesaat setelah ditendang bola melambung denga kecepatan 50 m/s. Jika sepatu menyentuh bola selama 0,3 sekon, massa bola adalah ….
A. 0,5 kg B. 1,0kg
B. 0,7 kg E. 1,2 kg
C. 0,9 kg
8. Dua buah roda A daqn B memiliki perbandingan jari-jari 2 : 1, dihubungkan dengan rantai seperti gambar berikut. Jika roda diputar , maka perbandingan laju linier roda A dan B adalah ….
A. 1 : 1
B. 2 : 1
C. 1 : 2
D. 4 : 1
E. 1 : 4
9. Sebuah batu bermassa 5 kg jatuh bebas dari ketinggian 6 m hinga ketinggiannya 2 m di atas tanah. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 , usaha yang dilakukan oleh gaya berat adalah ….
A. -100 joule D. +200 joule
B. +100 joule E. -400 joule
C. -200 joule
10. Bola A bermassa 2 kg bergerak ke kanan dengan kecepatan 20 m/s menumbuk bola B yang sedang bergerak ke kiri dengan kecepatan 10 m/s. Jika massa B 2 kg dan tumbukan lenting sempurna, maka kecepatan A setelah tumbukan adalah ….
A. 20 m/s ke kiri D. 10 m/s ke kiri
B. 20 m/s ke kanan E. 5 m/s ke kiri
C. 10 m/s ke kanan
11. Sebuah gaya F dikerjakan pada benda A dan B sehingga mengalami perubahan panjang seperti pada gambar berikut. Jika konstanta elastisitas A dan B masing-masing adalah kA dan kB, maka kA : kB adalah ….
A. 3 : 2
B. 2 : 1
C. 1 : 3
D. 1 : 2
E. 1 : 1
12. Seorang siswa mengukur tekanan gas dalam tabung menggunakan manometer raksa terbuka. Hasil pengamatan tampak seperti pada gambar. Jika massa jenis raksa 13,6 gram/cm3 dan tekanan udara saat itu 1 atmosfer, maka tekanan gas dalam tabung tersebut adalah ….
A. 136 cm Hg
B. 121 cmHg
C. 82 cmHg
D. 61 cmHg
E. 16 cmHg
13. Sebuah pipa silindrik lurus memiliki dua macam penampang masing-masing 200 mm2 dan 100 mm2. Pipa tersebut diletakkan horisontal, sedangkan air di dalamnya mengalir dari arah penampang besar ke penampang kecil. Jika kecepatan arus di penampang besar adalah 2 m/s , maka kecepatan arus di penampang yang kecil adalah ….
A. ¼ m/s
B. ½ m/s
C. 1 m/s
D. 2 m/s
E. 4 m/s
14. Sebuah pipa berdiameter 4 cm dialiri air berkecepatan 10 m/s, kemudian terhubung dengan pipa berdiameter 2 cm. Kecepatan air menjadi ….
A. 2,5 m/s D. 40 m/s
B. 10 m/s E. 80 m/s
C. 20 m/s
15. Termometer Z yang telah ditera menunjukkan angka -30 pada titik lebur es dan 90 pada titik didih air. Suhu 600 0 Z sama dengan … 0C.
A. 20 D. 80
B. 50 E. 100
C. 75
16. Bila terkena radiasi matahari kenaikan suhu lautan lebih lamban dibandingkan dengan daratan, karena ….
(1) kalor jenis air lebih besar
(2) warna daratan lebih gelap
(3) air laut selalu dlam keadaan bergerak
(4) air lauat adalah penyerap kalor yang baik
Pernyataan yang benar adalah …
A. 1, 2, dan 3 D. 4 saja
B. 1 dan 3 E. 1, 2, 3, dan 4
C. 2 dan 4
17. Contoh tenaga eksogen yang mempengaruhi bentuk permukaan bumi adalah ….
A. gempa D. naiknya magam dari perut bumi
B. pelapukan E. pergeseran lapisan permukaan bumi
C. vulkanisme
18. Bila pada gambar di samping, diketahui q1=q2= 10 μC dan konstanta Coulomb k = 9 x 109 Nm2/C2, maka nilai dan arah kuat medan listrik di titik P adalah ….
A. 1 x 105 N/C D. 1 x 109 N/C
B. 9 x 105 N/C E. 9 x 109 N/C
C. 1 x 108 N/C
20. Kapasitas sebuah kapasitor keing sejajar bergantung pada ….
(1) luas keping
(2) muatan listrik pada keping
(3) bahan diantara keping
(D) beda potensial antara kedua keping
Pernyataan yang benar adalah ….
A. 1, 2, dan 3 D. 4 saja
B. 1 dan 3 E. 1, 2, 3, dan 4
C. 2 dan 4
21. Sebuah kapasitor dengan kapasitas 10-5 F yan pernah dihubungkan untuk beberapa saat lamanya pada beda potensial 500 volt, kedua ujungnya dihubungkan dengan ujung-ujung kapasitor lain yang berkapasitas 4 x 10-5 F yang tidak bermuatan. Energi yang tersimpan di dalam kedua kapasitor adalah ….
A. 0,25 joule D. 1,25 joule
B. 0,50 joule E. 1,50 joule
C. 1,00 joule
22. Jika dua buah kapasitor yang memiliki kapasitansi sama dihubungkan paralel, maka kapasitansi total akan menjadi ….
A. dua kali kapasitansi salah satu kapasitor
B. setengah kali kapasitansi salah satu kapasitor
C. sama seperti satu kapasitor
D. satu setengah kali satu kapasitor
E. dua setengah kali salah satu kapasitor
23. Pada rangkaian kapasitor C1, C2, dan C3 seperti pada gambar , jika titik A dan B dihubungkan dengan sumber tegangan 9 volt, maka energi potensial listrik pada muatan C2 adalah … μ Joule
A. 9/2
B. 18/4
C. 18/2
D. 81/4
E. 81/2
24. Pada rangkaian di bawah, jika beda potensial antara titik C dan D = 5 volt, maka daya pada hambatan 2 Ω adalah ….
A. 10 watt
B. 16 watt
C. 8 watt
D. 4 watt
E. 2 watt
25. Hubungan antara kuat arus (I) dengan tegangan (V) pada ujung-ujung resistor diperlihatkan pada gambar. Besar hambatan resistor adalah … ohm.
A. 0,5
B. 5
C. 24
D. 288
E. 500
26. Lampu pijar ( 40 W; 220 V) dipasang pada tegangan 110 volt. Lampu tersebut menyala dengan daya ….
A. 10 watt D. 80 watt
B. 20 watt E. 160 watt
C. 40 watt
27. Diantara faktor –faktor berikut ini :
(1) panjang penghantar
(2) luas penampang penghantar
(3) hambatan jenis
(4) massa jenis
yang mempengaruhi hambatan penghantar adalah ….
A. 1, 2, dan 3 D. 4 saja
B. 1 dan 3 E. 1, 2, 3, dan 4
C. 2 dan 4
28. Sebuah solder listrik 40 watt, 220 volt dipasang pada tegangan 110 volt. Energi yang diserap selama 5 menit adalah … joule.
A. 6000 D. 100
B. 3000 E. 50
C. 200
29. Partikel bermuatan positif 0,4 coulomb bergerak dengan kecepatan 4 m/s dalam medan magnetik 10 webwe/m2. Jika arah gerak partikel tersebut sejajar dengan arah vektor induksi magnet, maka besar gaya yang dialami muatan tersebut adalah … N.
A. 0 D, 4
B. 0,16 E. 16
C. 1
30. Perhatikan gambar di bawah ini!
Kawat PQ sepanjang 50 cm digerakkan ke kanan dengan kecepatan tetap dalam suatu medan magnetik homogen B = 0,05 T. Jika hambatan R= 10 ohm, maka nilai dan arah arus listrik yang melalui R adalah ….
A. 0,05 A ke atas D. 0,25 A ke bawah
B. 0,05 A ke bawah E. 2,50 A ke atas
C. 0,25 A ke atas
31. GGL induksi sebuah generator dapat ditingkatkan dengan cara :
1. menggunakan kumparan yang memiliki banyak lilitan
2. memakai magnet yang lebih kuat
3. melilitkan kumparan pada inti besi lunak
4. memutar kumparan lebih cepat
Pernyataan yang benar adalah ….
A. 1 dan 2 D. 1, 2, dan 3
B. 2 dan 3 E. 1, 2, 3, dan 4
C. 1 dan 4
32. Sebuah proyektor yang menggunakan slide berukuran 5 cm x 5 cm menghasilkan sebuah gambar berukuran 3 m x 3 m pada layar. Jarak layar dari lensa proyeksi adalah 24 m. Perbesaran bayangan dan jarak fokus lensa adalah ….
A. 60 kali dan 0,39 m D. 30 kali dan 0,40 m
B. 60 kali dan 0,40 m E. 30 kali dan 0,60
C. 30 kali dan 0,39 m
33. Sebuah mikroskop memiliki jarak fokus lensa obyektif dan lensa okuleer berturut-turut 10 mm dan 4 cm. Jika sebuah obyek ditempatkan 11 mm di depan lensa obyektif, maka perbesaran yang dihasilkan untuk mata normal tak berakomodasi adalah … kali.
A. 10 D. 65
B. 11 E. 75
C. 62,5
34. Yang merupakan sifat sinar katoda adalah ….
A. dapat menghasilkan sinar x saat menumbuk zat
B. arah sinarnya bergantung pada jenis bahan anoda
C. merupakan gelombang longitudinal
D. terdiri atas partikel bermuatan positif
E. dapat menembus kayu, kertas, dan logam
35. Peluruhan zat radioaktif X seperti pada diagram :
Nomor massa (A) dan nomor atom (Z) inti induknya adalah ….
A. A = 226 dan Z = 86 D. A = 222 dan Z = 87
B. A = 226 dan Z = 87 E. A = 222 dan Z = 86
C. A = 224 dan Z = 86
36. Suatu zat radioaktif memiliki waktu paruh 8 tahun. Pada satu saat bagian zat itu telah meluruh ( berdesintegrasi). Hal ini terjadi setelah ….
A. 8 tahun D. 32 tahun
B. 16 tahun E. 40 tahun
C. 24 tahun
37. percepatan sebuah partikel pada saat t adalah . Mula-mula partikel sedang bergerak dengan kecepatan . Kecepatan partikel ini pada saat t = 2 s adalah ….
A. 30√2 m/s D. 2√11 m/s
B. 11√2 m/s E. 2√61 m/s
C. 2√30 m/s
38. Suatu mesin dengan tenaga listrik tertentu menggerakkan roda gerinda hingga berputar dengan kecepatan sudut 8 rad/s. Kemudian listrik dipadamkan, sehingga suatu gesekan kecil pada poros roda menyebabkan perlambatan sudut tetap hingga roda berhenti setelah 20 sekon. Jika jari-jari roda 10 cm, maka jarak linier yang ditempuh roda mulai saat listrik dipadamkan hingga berhenti adalah ….
A. 40 meter D. 16 meter
B. 32 meter E. 8 meter
C. 24 meter
39. Sebuah titik materi melakukan getaran harmonik sederhana dengan amplitudo A. Pada saat simpangannya ½√2, maka fase getaran terhadap titik seimbangnya adalah ….
A. D.
B. E. √2
C.
40. Sebuah pipa organa terbuka yang memiliki panjang 2 m menghasilkan dua frekuensi nada atas yang berturut-turut adalah 410 Hz dan 492 Hz. Cepat rambat bunyi di udara dalam pipa organa tersebut adalah ….
A. 300 m/s D. 340 m/s
B. 320 m/s E. 370 m/s
C. 328 m/s
41. Pada sebuah batang tak bermassa bekerja tiga buah gaya F1, F2, F3. R adalah resultan ketiga gaya tersebut. Jika F1 = 20 N, F2 = 40 N dan R = 60 N ( lihat gambar), maka besar dan letak F3 adalah ….
A. 40 N dan 0,5 m D. 80 N dan 1 m
B. 60 N dan 0,5 m E. 100 N dan 2 m
C. 80 N dan 0,5 m
42. Perhatikan gambar siklus carnot di bawah ini.
Besar kalor yang dilepas (Q2 ) adalah … joule
A. 7,5 x 103
B. 5,0 x 103
C. 3,5 x 103
D. 2,5 x 103
E. 2,0 x 103
43. Sebuah mesin carnot yang menggunakan reservoir panas bersuhu 800 K memiliki efisiensi 40%. Agar efisiensinya naik menjadi 50%, suhu reservoir panas harus dinaikkan menjadi ….
A. 900 K D. 1180 K
B. 960 K E. 1600 K
C. 1000 K
44. Hukum I termodinamika menyatakan bahwa ….
A. kalor tidak dapat masuk ke dalam dan ke luar dari suatu sistem
B. energi adaah kekal
C. energi dalam adalah kekal
D. suhu adalah tetap
E. sistem tidak mendapat usaha dari luar
45. Sebuah mesin menerima kalor sebesar 2000 kalori dari reservoir bersuhu tinggi dan melepas kalor sebesar 1600 kalori pada reservoir bersuhu rendah. Jika mesin itu adalah mesin ideal maka efisiensi mesin adalah ….
A. 20% D. 60%
B. 30% E. 80%
C. 50%
44. Sebuah mesin pendingin memiliki koefisien daya guna 6,5. Jika suhu reservoir panas adalah 27 0C, maka suhu reservoir dingin adalah ….
A. -14 0C D. -11 0C
B. -13 0C E. -10 0C
C. -12 0C
45. Perhatikan gambar berikut ini.
Jika Vm = 100 volt, Im = 1 ampere, dan R = 80 Ω
Maka tegangan antara ujung-ujung induktor (VBC) adalah ….
A. 120 volt D. 60 volt
B. 100 volt E. 40 volt
C. 80 volt
46. Gambar berikut menunjukkan radiasi gelombang radio dari sumber gelombang dengan daya rata-rata 1000 watt. Kuat medan magnetik maksimum di titik A adalah ….
A. 2,04 x 107 Tesla
B. 2,4 x 10-7 Tesla
C. 4,20 x 10-7 Tesla
D. 4,40 x 10-7 Tesla
E. 6,40 x 10-7 tesla
47. Garis terang pertama hasil interferensi oleh celah ganda terletak sejauh 4,8 m dari terang pusat. Jika jarak antara kedua celah 5 mm, dan jarak celah ke layar 2,4 m, maka panjang gelombang yang digunakan adalah ….
A. 2,33 x 10-5 m D. 5,00 x 10 -5 m
B. 2,50 x 10 -5 m E. 7,56 x 10 -5 m
C. 4,66 x 10 -5 m
48. Pada suatu percobaan Young dipergunakan cahaya hijau. Untuk memperbesar jarak antara dua buah garis terang yang berdekatan pada layar :
(1) menjauhkan layar dari celah
(2) mengganti cahaya hijau dengan cahaya kuning
(3) memperkecil jarak antara kedua celah
(4) mengganti cahaya hijau dengan cahaya merah
Pernyataan yang benar adalah ….
A. 1, 2, dan 3 D. 4 saja
B. 1 dan 3 E. 1, 2, 3, dan 4
C. 2 dan 4
49. Untuk menentukan panjang gelombang sinar monokromatik digunakan percobaan Young yang data-datanya sebagai berikut : jarak antara kedua celahnya = 0,3 mm, jarak celah ke layar 50 cm dan jarak antara garis gelap ke-2 dengan garis gelap ke-3 pada layar = 1 mm. Panjang gelombang sinar monokromatik tersebut adalah ….
A. 400 nm D. 580 nm
B. 480 nm E. 600 nm
C. 500 nm
50. Seberkas sinar monokromatik dengan panjang gelombang 5 x 10-7 m datang tegak lurus pada kisi. Jika spektrum orde ke dua membuat sudut 300 dengan garis normal pada kisi, maka jumlah garis per cm kisi adalah ….
A. 2 x 103 D. 2 x 104
B. 4 x 103 E. 5 x 104
C. 5 x 103
51. Seberkas cahaya jatuh tegak lurus pada kisi yang terdiri dari 5000 garis tiap cm. Sudut bias orde ke dua adalah 300 maka panjang gelombang cahaya yang dipakai adalah … Å
A. 1250 D. 5000
B. 2500 E. 7000
C. 4000
52. Sebuah patikel memiliki massa diam m0, memiliki energi kinetik ¼ energi diamnya. Jika kecepatan cahay c, maka kecepatan partikel adalah ….
A. 0,2 c D. 0,5 c
B. 0,3 c E. 0,6 c
C. 0,4 c
53. Menurut pengamat di sebuah planet ada dua pesawat antariksa yang mendekatinya dari arah berlawanan, masing-masing adalah pesawat A yang memiliki kecepatan 0,5 c dan pesawat B yang memiliki kecepatan 0,4 c. menurut pilot pesawat A besar kecepatan B adalah ….
A. 0,10 c D. 0,75 c
B. 0,25 c E. 0,90 c
C. 0,40 c
54. Seuah roket bergerak dengan kecepatan 0,8 c. Apabila dilihat oleh pengamat yang diam, panjang roket itu akan menyusut sebesar ….
A. 20% D. 60%
B. 36% E. 80%
C. 40%
55. Pernyataan yang benar tentang peristiwa fotolistrik adalah ….
A. seluruh energi foton diberikan pada elektron dan digunakan sebagai energi kinetik elektron
B. seluruh energi foton diberikan pada elektron dan digunakan untuk melepaskan diri dari logam
C. foton lenyap da seluruh energinya diberikan pad elektron
D. makin besar intensitas foton makin besar energi kinetik elektron
E. kecepatan elektron yang lepas dari logam adalah nol jika energi foton lebih kecil dari fungsi kerja logam
56. Gambar berikut adalah grafik hubungan Ek ( energi kinetik maksimum) fotoelektron terhadap f ( frekuensi) yang digunakan pada efek fotolistrik. Nilai p pada grafik tersebut adalah … joule.
A. 2,64 x 10-33
B. 3,3 x 10-30
C. 6,6 x 10-20
D. 2,64 x 10-19
E. 3,3 x 10-19
57. Aom A dapat membentuk ikatan ionik dengan atom b, jika atom A dan atom B ….
A. saling melepaskan sejumlah elektron terluar yang sama jumlahnya
B. merupakan atom dari suatu unsur yang sejenis
C. memakai sejumlah elektron secara bersama-sama
D. membentuk dipol-dipol listrik
E. melepaskan sejumlah elektron dan menerima elektron tersebut
58. Ikatan antar atom dengan pemakaian bersama sejumlah elektron pada kulit terluar atom-atom penyusun disebut ikatan ….
A. Van der waals D. logam
B. ionik E. hidrogen
C. kovalen
59. Semikonduktor intrinsik pada 0 K bersifat sebagai isolator karena ….
A. jarak celah energi antara rita valensi dan pita konduksi terlalu besar
B. tidak ada tingkat energi akseptor pada pita energi
C. tidak ada tingkat energi donor pada pita energi
D. tidak cukup energi bagi elektron untuk pindah ke pita konduksi
E. tidak ada pembawa muatan yang diberikan dari luar
60. semikonduktor tipe –n memiliki ….
A. tingkat energi akseptor yan terletak di dekat pita konduksi
B. tingkat energi donor yang terletak di dekat pita valensi
C. tingkat energi akseptor yang terletak di dekat pita valensi
D. tingkat energi donor yang terletak di dekat pita konduksi
E. tingkat energi donor ya terletak di bawah pita valensi
61. Dua buah nuklida dilambangkan sebagai berikut : . Pernyataan yang tidak benar adalah ….
A. tiap nuklida memiliki 8 proton
B. nuklida X memiliki 8 netron
C. nuklida Y memiliki 9 neutron
D. kedua nuklida merupakan isotop
E. kedua nuklida memiliki sifat kimia yang berbeda
62. Grafik peluruhan jumlah atom (N) terhadap waktu (t) unsur A dan b seperti pada gambar berikut. Perbandingan jumlah atom A dan B setelah 200 sekon adalah ….
¼
A. ½
B. 1
C. 2
D. 4
63. Massa inti = 9,0121 sma, massa proton 1,0078 sms dan massa neutron 1,0086 sma. Jika 1 sma setara dengan 931,15 mev, maka besar energi ikat atom adalah ….
A. 51,39 Mev D. 90,12 Mev
B. 57,82 Mev E. 90,74 Mev
C. 62,10 mev
64. Massa inti dan masing-masing 4,002603 sma dan 2,014102 sma. Jika 1 sma = 931 Mev, maka energi minimum yang diperlukan untuk memecah partikel alfa menjadi deutron adalah ….
A. 4 Mev D. 34 Mev
B. 14 Mev E. 44 Mev
C. 24 Mev
65. Bila elektron berpindah dari kulit M ke kulit K pada atom hidrogen dan R adalah konstanta Rydberg, maka panjang gelombang yang terjadi besarnya ….
A. D.
B. E.
C.
66. Berikut adalah lapisan –lapisan pada matahari :
1. inti
2. zona konveksi
3. zona radiasi
4. kromosfer
5. korona
6. fotosfer
Urutan yang benar dari lapisan yang terdalam adalah ….
A. 1, 2, 3, 4, 5, 6 D. 1, 3, 2, 6, 4, 5
B. 1, 3, 2, 4, 6, 5 E. 1, 2, 3, 6, 5, 4
C. 1, 3, 2, 4, 5, 6
67. pernyataan yang benar untuk dioda semikonduktor, yaitu :
1. bila diberi tegangan maju, mengalirkan arus dengan baik
2. bila diberi tegangan mundur yang besar, terjadi breakdown
3. pada diode tidak berlaku hukum ohm
4. diode semikonduktor dipakai pada rangkaian penyearah arus
Pernyataan yang benar adalah ….
A. 1, 2, dan 3 D. 2 dan 4
B. 1, 2, dan 4 E. 1, 2, 3, dan 4
C. 1 dan 3
68. Pada rangkaian listrik di samping, lampu L1 dan L2 menyala. Jika kutub baterai dibalik, maka kedua lampu tidak menyala. Benda P adalah ….
A. resistor
B. kapasitor
C. dioda pn
D. dioda np
E. induktor
69. Dari gambar di samping, arus basis dioperasikan pada 40μA dan VBB = 6 volt. Jika VBE = 0,7 volt, maka RB sama dengan
A. 66,25 kΩ D. 150,25 kΩ
B. 120 kΩ E. 160 kΩ
C. 132,5 KΩ
70. Pengotoran (doping) pada bahan semikonduktor intrinsik dimaksudkan untuk ….
A. menurunkan daya hantar listriknya
B. menurunkan resistifnya
C. menurunkan harga jualnya
D. memperbesar celah energinya
Materi 1 : besaran, satuan, dimensi
Besaran Defenisi Satuan Lambang Dimensi
Panjang m L
Massa kg M
Waktu s T
Kecepatan Panjang/waktu
Percepatan Kecepatan/waktu
Gaya Massa x percepatan
Tekanan Gaya/Luas
Usaha Gaya x jarak
Daya Usaha/waktu
Impuls Gaya x waktu
Momentum Massa x kecepatan
Besaran vektor : besaran yang memiliki nilai dan arah ( perpindahan, kecepatan,percepatan, gaya, impuls, momentum ).
Besaran scalar : besaran yang hanya memiliki nilai ( jarak, kelajuan, usaha, energi, daya, tekanan ).
Resultan dua buah vektor A dan B yang mengapit sudut α adalah :
Tiga buah Gaya sebidang :
materi 2 : kinematika gerak lurus
GLB : s = v . t
GLBB : vt = v0 + a.t, S = v0.t + ½ a.t2 , vt2 = v02 + 2.a.S
Gerak melingkar :
Gaya sentripetal : ,
Percepatan sentripetal :
Kecepatan linier : v = ω . r
Kecepatan maksimum mobil menikung :
- jalan datar :
- jalan miring :
Gerak proyektil :
Tinggi maksimum :
Jarak mendatar maksimum :
Hukum I Newton ( hukum kelembaman ) : Jika ΣF = 0, benda diam atau bergerak lurus beraturan .
Hukum II newton :
Hukum III Newton : Faksi = - Freaksi
Gaya gesekan : fg = μ.N
Gaya gravitasi :
Kuat medan gravitasi ( percepatan gravitasi): g =
Impuls : I = F.∆t
Momentum : p = m. v
F.∆t = m ( v2 – v1)
Hukum kekekalan momentum pada tumbukan :
m1.v1 + m2.v2 = m1.v1’ + m2. v2’
koefisien restitusi :
(tumbukan lenting sempurna e =1, lenting sebagian : 0< e =" 0" f =" k." ep =" ½" w =" F" w =" mg" w =" ½" ph =" ρ.g.h" p =" P0" p0 =" tekanan" fa=" ρf" v1 =" A2.v2" v =" Q" q =" debit" h1 =" P2+½.ρ.v22" q =" m.c.∆t" q =" m." h =" k.A" h =" h.A.∆t" w =" e.σ.T4" v =" H.d" f =" q.E" e =" 0," ep =" ½.C.V2" cp =" C1+" v =" I.R" imasuk =" Ikeluar" rs =" R1" w =" I2.R.t" fl=" B.i.L.sin" fl=" q.v.B." ps =" Pp)" ps =" Vs" pp=" Vp.ip" d =" tebal" i1 =" r2" r1 =" i2" m =" δm’)" n =" 1," n =" 0,1," n =" 0," d=" (" d =" diameter" l =" jarak" i2 =" I1" i0 =" intensitas" f =" ½R)" m=" (" m =" (" sn =" 25" mok =" perbesaran" d =" fob" d =" fob" e =" ev" rn =" n2" r0 =" 0,53" r =" konstanta" nb ="1" nb="2" nb="3" nb="4" nb="5" nt =" zat" t =" waktu" e =" ∆m.c" e =" ∆m" q ="∆m" m =" selisih" r =" r2" t =" ω0" y =" A" v =" Aω" y =" A" f=" )" ln =" (n" ln =" (" f =" 0," v =" n.R.T" v =" N" w =" p." q =" W" w =" Q1" vr =" I." vl =" I" xl =" ω.C" vc =" I" xc =" Impedansi" v =" I">XC , Rangkaian bersifat kapasitif : XC > XL)
Rangkaian Resonansi : XL = XC ( Z minimum= R, I maksimum, I dan V sefase)
Frekuensi resonansi :
Daya aktif : P = V.I. cos θ ( cos θ = disebut faktor daya)
Urutan spektrum gelombang elektromagnetik berdasarkan kenaikan frekuensi/energi (penurunan panjang gelombang) :
Gelombang radio , gelombang TV, gelombang radar ( mikro), sinar inframerah, cahaya tampak ( merah, jingga, kuning, hijau, biru, ungu), ultraviolet, sinar-X, sinar gamma
Cepat rambat gelombang elektromagnetik : ( di ruang hampa ( ε=ε0, μ=μ0), kecepatannya c= 3 x 108 m/s)
Intensitas rata-rata ( pointing): , Em = c.Bm
( intensitas= daya/luas, daya= energi/waktu)
Dilatasi waktu :
Kontraksi panjang ( kontraksi Lorentz) :
Massa relativisti :
Kecepatan relativistik :
Energi kinetik :
Energi total : E = m.c2 = m0.c2 + Ek
Energi Partikel cahaya ( foton) menurut Planck : E = h.f
Efek fotolistrik : h.f = h.f0 + Ek , h.f0 = W ( fungsi kerja = energi minimal untuk melepas elektron dari logam)
Efek Compton :
Panjang gelombang de Broglie :
Bilangan kuantum :
Utama (n) = 1, 2, 3,…. (menunjukkan nomor kulit atom)
Orbital/azimut (l) = 0, 1, 2, …, n - l ( s, p, d, f)
Magnetik orbital (ml) = -l, -l+1,-l+2, …,0, 1,2, …, +l
Magnetik spin(ms) = ±½
Momentum sudut orbital :
Energi total elektron :
Jenis-jenis ikatan atom : ionik, kovalen, van der waals, hidrogen, logam
Zat padat : kristal dan amorf
Difraksi sinar-X ( difraksi Bragg ) : 2d.sin θ = n.λ
Pita Energi
Pita Valensi (PV) Pita Konduksi (PK) Celah energi
konduktor Penuh Setengah penuh
Isolator Penuh Kosong Lebar
semikonduktor Penuh kosong Sempit
Dioda semikonduktor
Semikonduktor Pembawa mayoritas Di celah energi terdapat Pengotor
Type p Hole Tingkat energi akseptor( di atas PV) Boron, In
Type N Elektron Tingkat energi donor (di bawah PK) Arsen, P
Simbol Dioda
Karakteristik Dioda semikonduktor :
Transistor Bipolar:
B = Base C = Collector E = Emitter
IE = IB + IC
Penguatan arus :
