I. Pilihlah jawaban yang tepat dari soal berikut!

Transkripsi

1 I. Pilihlah jawaban yang tepat dari soal berikut!. Sebuah pegas tak bermassa dengan konstanta pegas k melontarkan sebuah bola bermassa m secara horizontal di lantai yang licin. Agar bola bergerak dengan kecepatan v, berapakah besar simpangan pegas s yang diperlukan untuk melontarkan bola tersebut? A. s = v k m D. s = v m k B. s = v m k E. s = v m k C. s = v k m. Pada gambar dibawah, balok A memiliki massa m A = 5 kg dan balok B memiliki massa m B = 0 kg. Kedua balok bergerak dengan kecepatan konstan a = ms ke kanan. Jika koefisien statik antara kedua balok adalah μ s = 0,8, tentukan gaya gesek statik antara kedua balok tersebut. A. 0 N B. 50 N a C. 78 N B D. 96 N A E. 74 N 3. Bandul fisis sederhana berbentuk sebuah massa yang diikat dengan seutas tali sepanjang l digantungkan diatas langit-langit sebuah elevator. Jika elevator bergerak keatas dengan percepatan a dan bandul diosilasikan dengan sudut kecil, periode T bandul tersebut adalah A. T = π l g D. T = π la g(g+a) B. T = π l g a E. T = π l(g+a) ga C. T = π l g+a

2 4. Dua buah bola dilemparkan pada arah vertikal ke atas secara serentak. Jika kecepatan awal kedua bola adalah v = 0 ms dan v = 4 ms, tentukan jarak antara keduanya saat salah satu bola terlebih dahulu mencapai titik tertingginya. A. 5,6 m D. 6,5 m B. 6,9 m E. 8,8 m C. 9,6 m 5. Sebuah cakram dengan jejari R berada diatas bidang miring dan ditahan oleh seutas tali seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah. Jika cakram tersebut ada dalam keadaan setimbang (diam) dan gaya gesek statik antara cakram dan lantai bidang miring adalah μ, tentukan tegangan tali yang menahan cakram A. T = mg sin θ B. T = mg cos θ C. T = mg sin θ /( + cos θ) R D. T = mg sin θ /( + sin θ) θ E. T = mg( + cos θ)/ sin θ 6. Sebuah massa m = kg posisinya dinyatakan oleh vektor r = (3t + 5t )x. Hitung kerja yang dilakukan paa pertikel pada interval 0 hingga s A. 78 J B. 57 J C. 35 J D. 35 J E. 393 J 7. Jika x dan p masing masing adalah operator posisi dan momentum dalam arah x, maka berapakah nilai dari [x, p ]? A. 0 D. iħ B. ħ E. iħ C. ħ 8. Energi terendah (energi keadaan dasar) dari system osilator harmonik kuantum yang berosilasi dengan frekuensi sudut sebesar ω adalah...

3 A. 0 B. ħω/4 C. ħω/ D. 3ħω/4 E. 3ħω/ 9. Fungsi gelombang suatu keadaan kuantum dinyatakan oleh untuk daerah a x a Ψ(x) = a { 0 untuk daerah selainnya di sini a adalah suatu konstanta yang berupa bilangan real. Tentukanlah konstanta normalisasi dari fungsi gelombang di atas! A. B. C Suatu sistem kuantum berupa sebuah partikel bermassa m yang terperangkap dalam kotak potensial tak-hingga satu dimensi memiliki keadaan yang dinyatakan oleh fungsi gelombang berikut Ψ(x, 0) = sin (πx 0a a ) + sin (πx 0a a ) + 3 sin (3πx 5a a ) di sini a adalah lebar kotak potensial dan 0 x a. Berapakah probabilitas untuk menemukan partikel berada dalam keadaan dasar? A. /0 B. /0 C. /30 D. E. 7 D. /40 E. /50. Pemisahan sebuah garis spectrum atomik menjadi beberapa komponen akibat adanya medan magnet luar di sebut? A. Efek Stark D. Efek Zeeman Anomali B. Efek Zeeman E. Efek Hall C. Efek Stark Anomali 3

4 . Dalam Fisika Kuantum, manakah diantara pernyataan berikut ini yang tidak tepat? A. Fungsi gelombang harus memenuhi persamaan Schrodinger B. Fungsi gelombang dapat mendeskripsikan suatu sistem fisis secara lengkap C. Fungsi gelombang, turunan pertamanya dan turunan keduanya harus bernilai tunggal, berhingga dan kontinyu D. Fungsi gelombang harus merupakan fungsi fungsi yang bersifat square integrable E. Fungsi gelombang merupakan suatu besaran yang selalu bernilai real 3. Menggunakan persamaan Maxwell ke-3 (Hukum Faraday) tentukan besar dan arah medan magnet suatu gelombang elektromagnetik jika diketahui komponen medan listriknya berbentuk E = E 0x sin(ωt kz + φ) x A. B = E 0x (k/ω) sin(ωt kz + φ) pada arah y B. B = E 0x (k/ω) sin(ωt kz + φ) pada arah y C. B = E 0x (k/ω) cos(ωt kz + φ) pada arah x D. B = E 0x (k/ω) cos(ωt kz + φ) pada arah y E. B = E 0x (k/ω) sin(ωt kz + φ) pada arah x 4. Dua plat isolator tak hinggadisusun parallel pada jarak d. Plat and memiliki rapat muatan positif σ and σ seperti yang ditunjukkan pada gambar.hitung medan listrik pada titik P, yang terletak pada(/3)ddari kanan plat. A. E P = σ ε 0 x B. E P = 3σ 3ε 0 x C. E P = σ 3ε 0 x D. E P = σ ε 0 x E. E P = 0 σ 3 d P d σ plat plat y x 4

5 5. Gunakan hukum Ampere untuk menghitung medan magnetik pada sebuah toroida dengan jejari dalam a dan jejari luar b pada jarak r yang terletak di tengah a dan b μ A. 0 NI π(a+b) μ B. 0 NI π(a+b) C. μ 0NI πb D. E. μ 0 I π(a+b) 4 μ 0 NI π(a+b) 6. Dua buah kawat dibengkokkan sehingga membentuk setengah lingkaran dan digabungkan hingga membentuk lingkaran dengan jejari a sperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah. Jika setenagh lingkaran atas memiliki resistansi R Ω dan setenah lingkaran bawah memiliki resistansi RΩ, tentukan medan magnetik pada pusat lingkaran RΩ A. (μ 0 I/a)z B. (μ 0 I/a)z a I C. (μ 0 I/6a)z D. (μ 0 I/4a)z E. (μ 0 I/4a)z 7. Sepasang muatan dengan besar identik q dan berlawanan tanda, terpisah pada jarak l sebagaimana yang ditunjukkan gambar dibawah. Manakah dari pernyataan dibawah ini yang benar jika r >> l y A. F B. F C. F D. F E. F q q q ql ql pada arah +y pada arah +x, pada arah y 3 pada arah +x 3 pada arah x q ( l, 0) RΩ r b (0, r) +q ( l, 0) a x 5

6 8. Sebuah partikel bermassa m dan muatan q bergerak dengan kecepatan v, memasuki daerah dengan medan magnet seragam B, sebagaimana yang ditunjukkan pada gambar. Partikel tersebut menumbuk dinding pada jarak d dari celah masuk. Jika kecepatan partikel tetap namun rasio muatan terhadap massa partikel dibuat dua kalinya, pada jarak berapa dari celah masuk partikel tersebut akan menumbuk dinding? A. d B. d C. d D. E. d d 9. Tentukan temperatur fluida ketika termometer skala Fahrenheit dan termometer skala Celsius sama-sama dicelupkan dalam fluida dengan kondisi penunjukan skala Fahrenheit kali penunjukan scala Celsius (ekspresikan dalam nilai 0 Rankine dan 0 Kelvin). A R dan K B R dan 433,3 0 K C R dan 60 0 K D R dan 33,3 0 K E R dan 333,3 0 K 0. Koefisien kompresi dari persamaan gas Van Der Waals adalah A. κ = Rv (v b) D. κ = v (v b) RTv 3 a(v b) RTv 3 a(v b) B. κ = Rv (v b) RTv 3 a(v b) C. κ = Rv (v b) v 3 a(v b) E. κ = Rv RTv 3 a(v b). Liquid helium-4 memiliki titik didih normal pada 4, 0 K. Namun pada tekanan mmhg, helium-4 tersebut mendidih pada, 0 K. Sehingga rata-rata kalor laten penguapan helium pada selang temperatur tersebut adalah... (R = 8,34 J/mol 0 K) A. 4,9J/mol B. 74,8J/mol C. 93 J/mol v d D. 0J/mol E. 35,J/mol 6

7 . Diketahui probabilitas yang memenuhi distribusi Gaussian adalah ( ) / P x Ce x a = Standar deviasi dari distribusi gaussian tersebut adalah... A. a B. a C. a / D. a /3 E. a 3 3. Diasumsikan energi dari sebuah sistem merupakan jumlah dari persamaan kuadratik independen berikut: Boltzmann... A. ½ kbt B. 3n/ kbt C. 5/ kbt e az E = az dan faktor. Maka energi rata-ratanya adalah sebesar D. n/ kbt E. 3/ kbt 4. Gambar dibawah ini adalah sistem yang menggambarkan tentang 5 3 ekspansi Joule, bila diketahui Sawal Nk = b ln ( n th ) dan 5 n 3 Sakhir = Nkb ln th. S dari sistem tersebut adalah... A. N ln N N k b ln B. ( + ) C. Nk b ln D. Nk b ln E. Nk b ln 5. Kelajuan pesawat angkasa bergerak relatif terhadap bumi supaya sehari dalam pesawat sama dengan detik di bumi adalah. A. x 0 8 m/s D.,6 x 0 8 m/s B., x 0 8 m/s E.,8 x 0 8 m/s C.,4 x 0 8 m/s 7

8 6. Sebuah elektron (m = 9, x 0-3 kg) dipercepat sehingga memiliki energi kinetik sebesar 500 MeV. Maka electron tersebut mengalami persentase pertambahan massa sebesar. A. 9 % D. 0,8% B. 93,8 % E. 03,7% C. 97, 8 % 7. Cahaya dengan panjang gelombang 400 nm jatuh pada sel fotolistrik dengan laju,5 mw. Bila efisiensi kuantum sebesar 0-4, maka arus fotolistriknya sebesar A. 0,4 μa B. 0,48 μa C. 0, μa D. 0,36 μa E. 0,6 μa 8. Cahaya hijau memiliki panjang gelombang 550 nm. Melalui beda potensial berapakah elektron harus dipercepat supaya memiliki panjang gelombang seperti ini? A. μv B. μv C. 3 μv D. 4 μv E. 5 μv 9. Energi terendah yang mungkin dimiliki oleh sebuah partikel yang terperangkap dalam kotak adalah ev. Maka energi tingkat berikutnya yang dapat dimiliki oleh partikel tersebut adalah A. 3 ev B. 4 ev C. 6 ev D. 9 ev E. ev 30. Atom Hidrogen memiliki energi ionisasi sebesar 3,6eV. Bila elektron dalam atom tersebut tereksitasi menuju tingkat energi n = 5 kemudian jatuh ke n =, maka panjang gelombang foton yang dipancarkannya adalah sebesar.. A.,34 x 0-7 m B. 3,34 x 0-7 m C. 4,34 x 0-7 m D. 5,34 x 0-7 m E. 6,34 x 0-7 m 8

9 II. ESSAY. Sebuah bandul disimpangkan hingga ketinggian h kemudian dilepaskan. Saat mengayun kebawah, bandul tersebut menumbuk sebuah pegas yang gaya pulihnya nonlinear berbentuk F = kx bx. Hitung berapa besar pegas tertekan, x, akibat tumbukan bandul. Sistem ditunjukkan pada gambar dibawah h. Solusi Persamaan Schrodinnger dari suatu keadaan kuantum sebuah partikel diberikan oleh : A(x x 3 ) exp( iet/ħ) ; x Ψ(x, t) = { 0 ; x < atau x > a. Tentukan nilai A agar Ψ(x, t) ternormalisasi b. Tentukan x c. Tentukan bentuk energi potensial dari sistem kuantum ini 3. Muatan q terdistribusi pada bola yang berjejari R dengan rapat muatan ρ. Potensial pada bola ini adalah φ = ρr /6ε 0 + A/r + B untuk r < R, Tentukan φ dengan menemukan konstanta A dan B 4. Hitunglah fungsi partisi dari sistem osilator harmonik sederhana yang memiliki energi n + di mana n = 0,,,. 5. Gelombang radio dengan frekuensi 0 MHz dipancarkan dengan daya 500 Watt. Jika konstanta Planck diketahui sebesar 6,66 x 0-34 Js, maka jumlah foton gelombang radio yang dipancarkan tiap menit sebanyak. 9