Dinamika Rotasi dan Keseimbangan Benda Tegar

Transkripsi

1

2 Setelah mempelajari bab ini, peserta didik mampu:. menjelaskan konsep dinamika rotasi dan keseimbangan benda tegar;. menerapkan konsep dinamika rotasi dan keseimbangan benda tegar dalam kehidupan sehari-hari. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, peserta didik:. mensyukuri nikmat Tuhan atas diciptakannya keseimbangan pada setiap makhluk di bumi;. cermat dan memiliki perhitungan yang matang pada setiap kegiatan. Dinamika Rotasi dan Keseimbangan Benda Tegar Dinamika Rotasi Keseimbangan Benda Tegar Mendeskripsikan torsi atau momen gaya. Menemukan faktor-faktor yang memengaruhi jenis gerak benda melalui percobaan. Mendiskusikan peran jarijari terhadap momen inersia benda. Mendiskusikan faktor yang memengaruhi keseimbangan benda tegar. Menemukan peran momen gaya dalam memengaruhi keseimbangan benda tegar melalui percobaan. Menentukan titik berat suatu benda. Mengagumi ciptaan Tuhan atas adanya konsep titik berat dan keseimbangan benda tegar yang mempermudah kehidupan manusia. Cermat dan teliti dalam melakukan setiap kegiatan. Memiliki sikap cermat serta memiliki perhitungan matang dalam menerapkan konsep keseimbangan dalam kehidupan. Bekerja sama dan saling menghargai kerja antarindividu dalam melaksanakan setiap percobaan. Mampu menjelaskan konsep torsi dan momen gaya. Mampu menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi jenis gerak suatu benda. Mampu menjelaskan peran jari-jari terhadap momen inersi benda yang berotasi. Mampu menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi keseimbangan benda tegar. Mampu menerapkan konsep momen gaya pada kehidupan. Mampu menentukan titik berat suatu benda yang tidak beraturan morfologinya. Fisika XI

3 A. Pilihan Ganda. Jawaban: b m 3 g kg R 0,75 cm 7,5 0 3 m Ditanyakan: I I mr (3 0 3 kg)(7,5 0 3 m) (3 0 3 kg)(5, m ), kg m Jadi, momen inersia cincin sebesar, kg m.. Jawaban: a Putaran benda berlawanan arah jarum jam. τ F R (F)( ) F Putaran enda searah jarum jam. τ F R (F sin 30 )( ) (F)( )( ) F Momen gaya total τ + τ F + F 0. Jadi, momen gaya total yang bekerja pada benda sebesar nol. 3. Jawaban: e m 0, kg R 30 cm 0,3 m Ditanyakan: I I mr (0, kg)(0,3 m) (0, kg)(0,09 m ) 0,08 kg m Jadi, momen kelembaman partikel sebesar 0,08 kg m. 4. Jawaban: c m kg R R Ditanyakan: F supaya sistem seimbang w mg ( kg)(0 m/s ) 0 N τ F R (0 N)( ) 80 N τ τ τ F R 80 N F F 80 N Jadi, supaya sistem seimbang gaya F yang harus diberikan sebesar 80 N. 5. Jawaban: e F 0 N 0 kg m/s m 4 kg R 0 cm 0, m Ditanyakan: α τ Iα FR mr α F mrα 0 kg m/s ( )(4 kg)(0, m) α α 00 rad/s Jadi, percepatan sudut katrol sebesar 00 rad/s. 6. Jawaban: b m kg m 3 kg Ditanyakan: a F ma w T + T w (m + m )a T T w w (m + m )a (m m )g (m + m )a w a + g + (0 m/s ) (0 m/s ) m/s Jadi, benda B mengalami percepatan sebesar m/s. 7. Jawaban: b Ditanyakan: m kg h,5 m s 4 m 30 cm 0,3 m R 5 cm 0,05 m v w Dinamika Rotasi dan Keseimbangan Benda Tegar

4 E m E m E p + E k Trans + E k rot E p + E k Trans + E k rot mgh mv + Iω mgh mv + ( mr )( mgh mv + mv gh v v v ) v m/s Jadi, kecepatan silinder saat menyentuh lantai sebesar m/s. 8. Jawaban: d Ditanyakan: ω m 0, kg R m T 0,34 s R 0,5 m mr I ω I ω π mr ω (0, kg)( m) (0, kg)(0,5 m) ω kg m /s 0,05 ω kg m ω ω 80 rad/s Jadi, kecepatan sudut putaran menjadi 80 rad/s. 9. Jawaban: a Berdasarkan persamaan τ R F sin θ, maka besar momen gaya dipengaruhi oleh panjang lengan gaya dan gaya yang diberikan. Sudut yang dibentuk oleh gaya dan lengan gaya memengaruhi besar gaya yang mengenai benda atau besar gaya yang bekerja, sedangkan letak titik tumpu memengaruhi panjang lengan gaya. 0. Jawaban: b I bola berongga mr I cincin mr I silinder pejal mr I bola pejal mr I cincin > I bola berongga > I silinder pejal > I bola pejal B. Uraian. a. 0,8 m τ FR (5 N)(0,8 m) Nm b. 0,8 m 5 N τ F sin 53 R (5 N)(0,8)(0,8) 9,6 Nm Jadi, torsi yang diberikan Novita terhadap daun pintu dengan dua cara secara berturut-turut adalah Nm dan 9,6 Nm.. m 00 gram 0, kg m 300 gram 0,3 kg R 0 cm 0, m R 30 cm 0,3 m Ditanyakan: I I m R + m R (0, kg)(0, m) + (0,3 kg)(0,3 m) (0, kg)(0,0 m ) + (0,3 kg)(0,09 m ) 0,00 kg m + 0,07 kg m 0,08 kg m Jadi, momen inersia sistem sebesar 0,08 kg m. 3. d 6 cm r 8 cm 0,08 m m 0,5 kg L,6 kg m /s Ditanyakan: a. I b. ω a. I mr ( )(0,5 kg)(0,08 m) ( )(0,5 kg)(0,0064 m ) 0,006 kg m,6 0 3 kg m b. L Iω,6 kg m /s,6 0 3 kg m ω ω 53 5N.000 rad/s Jadi, momen inersia dan kecepatan sudut roda penggiling secara berturut-turut adalah,6 0 3 kg/m dan.000 rad/s. 4. m 5 kg s,5 m θ 37 Ditanyakan: v Fisika XI 3

5 sin θ sin 37 v 0,6 h 0,9 m E m E m E p + E k E p + E k mgh mv + Iω mgh mv + mr mgh mv + mv mgh mv v v 3 m/s Jadi, kecepatan bola saat di dasar bidang miring sebesar 3 m/s. 5. m 5 kg R m m 8 kg Ditanyakan: R τ τ m R m R (5 kg)( m) (8 kg)(r ) R 0,83 m Jadi, benda bermassa 8 kg harus diletakkan sejauh 0,83 m dari titik tumpu. A. Pilihlan Ganda. Jawaban: e m 0 kg 5 m h 4 m g 0 m/s cos α cos α 0,8 α arc cos 0,8 α 37 Ditanyakan: f Gaya normal dinding pada ujung atas tangga α N x N W α N y Στ 0 N xw 0 (5 m) N (4 m)(0 kg)(0 m/s ) N N 60 N Gaya gesek lantai dengan tangga ΣF x 0 f N x 0 f N cos α (60 N) cos 37 (60 N)(0,8) 8 N Jadi, gaya gesek lantai dengan tangga 8 N.. Jawaban: c m j 5 kg m A 0 kg m B 5 kg R A m Ditanyakan: R B supaya seimbang Στ 0 w A R A + w j R j w B R B 0 4 Dinamika Rotasi dan Keseimbangan Benda Tegar

6 (0 kg)(0 m/s )( m) + (5 kg)(0 m/s )(0) (5 kg)(0 m/s )(R B ) 0 00 kg m /s 50 kg m/s R B R B,33 m Jadi, B diletakkan,33 m dari titik tumpu supaya jungkat-jungkit seimbang. 3. Jawaban: a Gaya-gaya horizontal T T ΣF x 0 T x T x T cos θ T cos θ θ θ θ T x T T x θ Gaya-gaya vertikal W ΣF y 0 T y + T y w 0 T sin θ + T sin θ w 0 θ θ θ θ θ + θ θ θ T sin θ + Jadi, nilai T 4. Jawaban: c Ditanyakan: T Tegangan kawat w 0 0 T sin (θ + θ ) w cos θ θ θ + θ m L 0,5 kg m B kg B 0,5 m N T. T T y θ θ + θ 0,5 T y m 0,5 kg m /s T y A II at T y 0 kg m/s 0 N Jadi, tegangan kawat sebesar 0 N. 5. Jawaban: b A I s (4 cm) II 6 cm ( )(4 cm)(3 cm) 6 cm I (x pm, y pm ) (, ) II (x pm, y pm ) (; 5,5) + x pm (x pm, y pm ) (;,95) + y pm ,95 Jadi, letak titik berat benda pad akoordinat (;,95). 6. Jawaban: e x pma r x pmb r L A πr A πr L B πr B π( r A ) πr A I B T x 37 x pm π π π π W B Στ 0 B T y B w L B w B 0 (0,5 m)t y (0,5 m)(0,5 kg)(0 m/s ) ( )(0,5 m) ( kg)(0 m/s ) 0 0,5 T y m,5 kg m /s,5 kg m /s 0 W L π π π π π π r,05 r Jadi, letak titik berat sejauh,05 r. Fisika XI 5

7 7. Jawaban: c V kubus s 3 V limas L A t ( )(s) ( )s s3 (x pm, y pm ) kubus ( s, s) (x pm, y pm ) limas ( s, s) x pm y pm s s + + (x pm, y pm ) ( s, s) y pm (x pm, y pm ) (, ) B. Uraian. ΣF y 0 T y w 0 T y w T sin 37 w T m g 3T 5m g T m g ΣF x 0 T x f ges 8. Jawaban: a Keseimbangan stabil adalah keseimbangan benda yang mantap, artinya jika gangguan dihilangkan benda akan kembali ke posisi semula. Pada kasus tersebut titik berat benda berada pada (s, s) dan kembali ke (s, s) sehingga benda memiliki keseimbangan stabil. 9. Jawaban: b Keseimbangan labil adalah keseimbangan benda jika gangguan yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan, titik beratnya tidak kembali ke posisi semula. Saat koin diputar titik keseimbangan terletak di jari-jari koin, saat berhenti dan jatuh titik keseimbangan turun di ketebalannya.. T cos 37 µn T µn 4T 5µN 4( m g) 5µN 0 m g 5µ(m g) µ µ Jadi, besar koefisien gesekan antara m, dengan meja sebesar T. Y y T 0. Jawaban: e (x pm, y pm ) A (, ) (x pm, y pm ) B (,5; ) L A p (4)() 8 L B p ()() x pm 4 A B T T x w ΣF x 0 T x + T T x T 0 ΣF y 0 T y w T y w T x X 6 Dinamika Rotasi dan Keseimbangan Benda Tegar

8 T cos 30 mg T (5 kg)(0 m/s ) T 50 N T N Jadi, besar tegangan tali adalah N. 3. Y (x pm, y pm ) A (, 4) (x pm, y pm ) B (, ) L A (4)() 8 L B ()(3) 6 X y pm Jadi, koordinat titik berat bangun adalah (, ). 4. Jawaban: Sebuah benda dikatakan memiliki keseimbangan indiferen jika titik berat atau titik pusat massa benda ketika sebelum, saat, dan setelah diberi gangguan tidak berubah kedudukannya dalam hal ini ketinggiannya. Contohnya adalah kelereng yang menggelinding pada bidang datar. 5. x pm Ketika koin masih di atas meja, koin memiliki keseimbangan indiferen. Saat koin mencapai titik meja, koin memiliki keseimbangan labil akibatnya koin meluncur melewati bidang miring. Setelah koin mencapai dasar bidang miring, koin kembali memiliki keseimbangan indiferen/netral. Namun, ketika energi kinetik habis dan koin ambruk, keseimbangan yang dimilikinya adalah keseimbangan stabil. A. Pilihlan Ganda. Jawaban: a F 8 N F 5 N R (, m) 0,6 m R, m Ditanyakan: arah dan besar τ Putaran pintu keluar atau berlawanan arah putaran jarum jam. τ F R (8 N)(0,6 m) 4,8 Nm Putaran pintu masuk atau searah putaran jarum jam. τ F R (5 N)(, m) 6 Nm τ τ + τ 4,8 Nm + 6 Nm, Nm Jadi, pintu terdorong masuk dengan momen gaya sebesar, Nm.. Jawaban: a m 400 g 0,4 kg Ditanyakan: I mr R ( )(0,4 kg)(0,35 m) I 35 cm 0,35 m ( )(0,4 kg)(0,5 m) 0,033 kg m Jadi, momen inersia bola sebesar 0,033 kg m. Fisika XI 7

9 3. Jawaban: b Ditanyakan: v m 50 gram 0,05 kg h 0,4 m r cm 0,0 m E m E m mgh + mv + Iω mgh + mv + Iω Ketika di puncak energi kinetik nol dan ketika di dasar bidang miring energi potensial mol. Oleh karena itu, persamaan hukum Kekekalan Energi Mekanik menjadi: mgh mv + Iω (0,05 kg)(0 m/s )(0,4 m) ( )(0,05 kg)v + ( )mr 0, kg m /s 0,05 kg v + ( )(0,05 kg)v 0, kg m /s 0,05 kg v + 0,05 kgv 0, kg m /s 0,05 kg v v v 4 m /s v m/s Jadi, kecepatan bola bekel saat menyentuh tanah sebesar m/s. 4. Jawaban: c Ditanyakan: I I m R + m R mr + m(3r) m m m R R R 3R mr + 9mR 0mR Jadi, momen kelembaman sistem sebesar 0mR. 5. Jawaban: b w 00 N w 40 N R m Ditanyakan: R τ τ w R w R (00 N)( m) (40 N)(R ) R R,67 m Jadi, gaya 40 N harus diberikan pada jarak,67 dari titik tumpu. 6. Jawaban: e Ditanyakan: m A kg m B kg g 0 m/s θ 90 a A w A w A m A g ( kg)(0 m/s ) 0 N w B m B g ( kg)(0 m/s ) 0 N ΣF ma w B cos θ T + T w A cos θ (m A + m B )a (0 N)(cos 45 ) (0 N)(cos 45 ) ( kg + kg)a (0 N)( ) (0 N)( T ) (3 kg)a N 3 kg a a a m/s Jadi, percepatan yang dialami beban B sebesar m/s. 7. Jawaban: e m 4 kg, m T 0,68 s l,5 m 0,9 m Ditanyakan: ω I m ( )(4 kg)(, m) 0,8 kg m I m ( )(4 kg)(0,9 m) 0,7 kg m ω π I ω I ω w A cos θ 0 rad/s (0,48 kg m )(0 rad/s) (0,7 kg m )(ω ) ω ω 7,8 rad/s Jadi, kecepatan sudutnya menjadi 7,8 rad/s. T w B cos θ B w B w B cos θ 8 Dinamika Rotasi dan Keseimbangan Benda Tegar

10 8. Jawaban: a Gaya yang menyebabkan benda berputar adalah gaya pada arah vertikal. F y F sin 30 F 4y F 4 sin 30 (30 N)( ) (40 N)( ) 5 N 0 N Benda berputar Benda berputar berlawanan arah berlawanan arah jarum jam jarum jam τ F y R τ F R (5 N)( m) (0 N)(0 m) 5 Nm 0 Nm Benda berputar Benda berputar berlawanan arah berlawanan arah jarum jam jarum jam τ 3 F 3 R 3 τ 4 F 4y R 4 (5 N)( m) (0 N)( m) 5 Nm 40 Nm Semua komponen momen gaya menyebabkan benda berputar berlawanan arah jarum jam. τ τ + τ + τ 3 + τ 4 5 Nm + 0 Nm + 5 Nm + 40 Nm 60 Nm Jadi, momen gaya total pada benda sebesar 60 Nm. 9. Jawaban: a I 8 kg m I I ( ) (8 kg m ) 6 kg m ω 6 rad/s Ditanyakan: ω I ω I ω (8 kg m )(ω ) (6 kg m )(6 rad/s) ω ω rad/s Jadi, pada atraksi pertama pemain sirkus dapat berputar putaran per detik. 0. Jawaban: a Ketika diberi gangguan bola akan bergerak, tetapi setelah energi habis bola kembali pada posisi semula. Keadaan semacam ini disebut keseimbangan stabil.. Jawaban: c L ABCD (AB)(AE) (0 cm)( cm) 0 cm (x pm, y pm ) ABCD (5,6) cm L ABE ( )(AB)(EF) ( )(0 cm)(6 cm) 30 cm (x pm, y pm ) ABE (5,4) cm x pm 5 cm y pm 6,67 cm Jadi, letak titik berat bangun (5; 6,67) cm.. Jawaban: b m kg R 0 cm 0, m F 4 N Ditanyakan: α Roda dianggap silinder pejal tipis τ Iα FR Iα FR mr α (4 N)(0, m) ( kg)(0, m) α 4 N (0, kg m ) α α 40 rad/s Jadi, percepatan sudut yang dialami roda sebesar 40 rad/s. 3. Jawaban: c T w A m A g (3 kg)(0 m/s ) 30 N w B m B g (4 kg)(0 m/s ) 60 T T 40 N x A f f ges µn ges A T (0,)(30 N) 6 N W A ΣF 0 w B T + T T x f ges 0 W 40 N T x 6 N 0 B 34 N T x 0 T x 34 N Fisika XI 9

11 T x T cos 60 T 68 N Jadi, tegangan tali sebesar 68 N. 4. Jawaban: e Ditanyakan: m 3 kg m/s θ 37 h E m E m mgh + mv + ( mr ) mgh + mv + ( mr ) mv mgh gh ( m/s) ( )(0 m/s ) h 4 m /s 7 m/s h h h 0,57 m Jadi, ketinggian yang mampu dicapai bola 0,57 m. 5. Jawaban: a m A kg m B kg M 4 kg a Ditanyakan: a g + 0 m/s + + (0 m/s ) m/s Jadi, sistem mendapat percepatan sebesar m/s. 6. Jawaban: a ) τ a F a R a (40 N)(0,3 m) Nm ) τ b F b R b (50 N)(0, m) 0 Nm 3) τ c F c R c (30 N)(0,5 m) 7,5 Nm Momen gaya semakin besar, mur semakin cepat kencang sehingga urutannya adalah a), b), dan c). 7. Jawaban: d Ditanyakan: V T πr T (x pm, y pm ) T (7, 5) cm (x pm, y pm ) B (7; 3,5) cm y pm ( )(7 cm) (0 cm).540 cm 3 V B ( πr3 ) y pm ( )( )(7 cm3 ) ( ) ( )(7 cm)3 78,67 cm ,70 cm Jadi, jarak titik berat dari alat tabung 7,70 cm. 8. Jawaban: d 4, (x, y ) (, ) 4, (x, y ) (, 4) 3 4, (x 3, y 3 ) (3, 4) x y Jadi, koordinat titik berat sistsem (, 3 ). 9. Jawaban: a Ditanyakan: m kg m 4 kg R R 0 cm 0, m I 0 Dinamika Rotasi dan Keseimbangan Benda Tegar

12 I m R + m R ( kg)(0, m) + (4 kg)(0, m) 0,08 kg m + 0,6 kg m 0,4 kg m Jadi, momen inersia sistem 0,4 kg m. 0. Jawaban: d F 30 N F 0 N F 3 5 N θ 3 53 R 0 m R m R 3 m Ditanyakan: τ terhadap P τ searah putaran jarum jam τ F R (30 N)(0 m) 0 Nm τ berlawanan arah putaran jarum jam τ F R (0 N)( m) 0 Nm τ berlawanan arah putaran jarum jam τ 3 F 3 sin θ 3 R 3 (5 N)( )( m) 40 Nm τ τ + τ + τ 3 0 Nm + ( 0 Nm) + ( 40 Nm) 50 Nm Jadi, resultan momen gaya yang bekerja 50 N berlawanan arah putaran jarum jam.. Jawaban: a F N F 5 N F 3 N R 3 m R m R 3 m Ditanyakan: τ terhadap D Berlawanan putaran jarum jam τ F R ( N)(3 m) 6 Nm Searah putaran jarum jam τ F R (5 N)( m) 0 Nm Berlawanan putaran jarum jam τ 3 F 3 sin θ 3 R 3 ( N)(sin 30 )( m) ( N)( )( m) Nm τ τ + τ + τ 3 6 Nm + 0 Nm Nm Nm Jadi, momen inersia batang terhadap titik D sebesar Nm searah putaran jarum jam.. Jawaban: e ) τ FR (F cos 60 )( ) ( F)( ) F ) τ FR (F)( ) F 3) τ FR (F)() F τ c > τ b > τ a 3. Jawaban: c m 3 kg,5 m Ditanyakan: I I m ( )(3 kg)(,5 m) ( )(3 kg)(,5 m ) 0,56 kg m Jadi, momen inersia tersebut 0,56 kg m. 4. Jawaban: d I I I I ω 0 rad/s Ditanyakan: ω I ω I ω (I)(0 rad/s) ( I)(ω ) ω 0 rad/s Jadi, kecepatan sudut bandul menjadi 0 rad/s. Fisika XI

13 5. Jawaban: a m kg R 50 cm 0,5 m θ 37 m T Ditanyakan: ΣT 0 T sin 37 wr T (0,6) m g R ( m)(t)(0,6) ( kg)(0 m/s )(0,5 m) 0,6 m T 60 kg m /s T T 0 kg m/s 0 N Jadi, besar tegangan tali T adalah 0 N. B. Uraian. M 3 kg m 6 kg g 0 m/s R 5 cm 0,5 m Ditanyakan: a. I b. a a. I MR b. α (3 kg)(0,5 m) (3 kg)(0,05 m ) 0,03375 kg m 66,67 rad/s a Rα (0,5 m)( 66,67 rad/s ) 40 m/s Jadi, momen inersia katrol sebesar 66,67 rad/s dan ember mengalami perlambatan sebesar 40 m/s.. F 0 N R 0 cm 0, m Ditanyakan: τ τ FR (0 N)(0, m) 4 Nm Jadi, besar momen gaya yang dikerjakan montir sebesar 4 Nm. 3. x A 7 cm x B 4,5 cm x C cm Ditanyakan: (x, y) L A πr ( )(7 cm)(7 cm) 54 cm L B πr ( )(3,5 cm)(3,5 cm) 38,5 cm L C p (4 cm)(7 cm) 98 cm x ,04 cm Letak titik berat bangun dari pusat A adalah 4,04 cm 7 cm 7,04 cm. 4. m,5 g,5 0 kg R 5,5 mm 5,5 0 3 m h 0 cm 0, m Ditanyakan: I dan v I mr ( )(,5 0 kg)(5,5 0 3 m) ( )(,5 0 kg)(, m ), kg m E m E m mgh + mv + Iω mgh + mv + Iω mgh mv + mr mgh mv + mv mgh mv v v v m/s Jadi, momen inersia baterai, kg m dan kecepatan baterai saat mencapai dasar bidang miring sebesar m/s. Dinamika Rotasi dan Keseimbangan Benda Tegar

14 5. Keseimbangan yang dimiliki oleh bola adalah keseimbangan labil. Ketika bola masih berada di puncak terowongan, titik berat bola berada pada h + R dari dasar terowongan. Namun, ketika bola diberi gangguan, bola akan jatuh dan berubah kedudukannya setelah gangguan dihilangkan. Titik berat bola setelah diberi gangguan berada pada R dari dasar terowongan. 6., m AB : BC : m 0 kg Ditanyakan: F AB, m 0,4 m BC, m 0,8 m w mg (0 kg)(0 m/s ) 00 N τ τ (w)(ab) F(BC) (00 N)(0,4 m) F(0,8 m) 40 Nm 0,8 Fm F 50 N Jadi, gaya F yang harus diberikan sebesar 50 N. 7. Y T Substitusikan persamaan dan T T sin 53 T (33,33 N)(0,8) 6,67 N Jadi, tegangan tali T dan T berturut-turut adalah 33,3 N dan 6,67 N. 8. Titik pusat massa benda tidak selalu di dalam benda. Letak titik pusat massa tergantung morfologi benda tersebut. Sebagai contoh donat. Pusat massa donat berada di pusat lingkaran dalamnya. 9. Putaran balerina semakin cepat. Hal ini terjadi berdasarkan hukum Kekekalan Momentum Sudut. Ketika tangan ditekuk maka akan memperkecil jarijari. Supaya momentum sudut akhir sama dengan nilai momentum sudut awal, kecepatan sudut menjadi lebih besar yang ditandai dengan putaran lebih cepat. 0. F N F 0 N θ 30 R, m Ditanyakan: besar dan arah τ F N T T y 53 T x X 30 F 0 N W ΣF x 0 T T x 0 T T x T T sin () ΣF y 0 T y w 0 T y w T cos 53 mg T (0,6) kg (0 m/s ) T 33, 33 N... () Arah τ masuk (searah putaran jarum jam) τ F R ( N)(, m) 4,4 Nm Arah τ keluar (berlawanan arah putaran jarum jam) τ F sin θ R F sin 30 R (0 N)( )(, m) Nm τ τ τ 4,4 Nm ( Nm),4 Nm Jadi, pintu bergerak masuk dengan torsi atau momen gaya sebesar,4 Nm. Fisika XI 3

15 Setelah mempelajari bab ini, peserta didik mampu: menjelaskan konsep fluida dinamis dan penerapannya dalam kehidupan. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, peserta didik:. menyadari keteraturan gerak fluida sehingga meningkatkan keimanan kepada Tuhan Yang Maha Esa;. bersikap teliti, cermat, dan penuh tanggung jawab dalam melakukan kegiatan. Fluida Dinamis Konsep Fluida Dinamis Penerapan Fluida Dinamis Mengamati perbedaan antara gerak pesawat dan roket. Mengamai aliran laminer dan turbulen. Mengukur debit dan kecepatan aliran fluida. Mengamati perubahan bentuk sayap pada pesawat terbang. Membuktikan teorema Toricelli. Membuat tiruan pesawat dengan sayap yang sesuai konsep hukum Bernoulli. Menyadari keteraturan gerak fluida sehingga meningkatkan keimanan terhadap Tuhan Yang Maha Esa. Bersikap teliti, cermat, dan penuh tanggung jawab dalam melakukan kegiatan. Menjelaskan konsep fluida dinamis. Menjelaskan jenis aliran fluida. Menjelaskan prinsip Kontinuitas. Menjelaskan hukum Bernoulli Menjelaskan penerapan persamaan Kontinuitas. Menjelaskan penerapan hukum Bernoulli. Menyajikan laporan tentang fluida dinamis. 4 Fluida Dinamis

16 A. Pilihan Ganda. Jawaban: e Fluida ideal memiliki ciri-ciri berikut. ) Nonkompresibel (tidak termampatkan): tidak mengalami perubahan volume (massa jenis) ketika ditekan. ) Nonviscous (tidak kental) sehingga dapat mengalir tanpa gesekan. 3) Stasioner, yaitu partikel-partikel yang mengalir menurut garis alir.. Jawaban: a Debit yaitu suatu besaran yang menunjukkan volume air yang mengalir tiap satuan waktu tertentu. Q A v konstan Oleh karena nilai perkalian antara luas penampang dan laju alir konstan. Meskipun luas penampang berubah, debit tidak mengalami perubahan. 3. Jawaban: d d 6 cm 0,06 m r 0,03 m d 8 cm 0,08 m r 0,04 m 4 m/s Ditanyakan: kecepatan (v ) A A v v π π m/s Jadi, kecepatan fluida sebesar m/s. 4. Jawaban: b Aliran stasioner memiliki garis alir yang teratur, dan tidak pernah berpotongan, walaupun menumbuk rintangan. Gambar yang sesuai terdapat pada pilihan b. 5. Jawaban: d A 4 cm m A 8 m m Q 6 L/s m 3 /s Ditanyakan: dan v Q A v v 5 m/s 7,5 m/s Jadi, kecepatan di A sebesar 5 m/s dan kecepatan A sebesar 7,5 m/s. 6. Jawaban: b penampang II < I < III < IV < V. Dengan demikian, air mengalir paling cepat pada pipa berpenampang paling kecil. 7. Jawaban: b : v 9 : 5 Ditanyakan: d : d Q Q (A )( ) (A )(v ) ( πd )(9) ( πd )(5) Jadi, perbandingan d : d 5 : Jawaban: e Q 600 π L/menit 8 m/s v,5 m/s Ditanyakan: r dan r Q A v 600 π L/menit 0 π L/s 0 π m 3 /s A π πr A r A π,5 0 3 π m π π π m m πm Fisika Kelas XI 5 heru

17 πr A r π π π m r m dan r m Jadi, jari-jari pipa di A, dan A berturut-turut sebesar m dan r m. 9. Jawaban: d d A 4d B Ditanyakan: v B Kelajuan aliran fluida yang nonkompresibel berbanding terbalik dengan luas penampang atau kuadrat diameternya. v B v A v A 6 v A Jadi, kecepatan aliran B sebesar 6 kali kecepatan aliran A. 0. Jawaban: c A 0 cm Ditanyakan: p A 5 cm m/s p 40 kpa h 60 cm 0,6 m p + ρ g h + ρ p + ρ g h + ρ v p p + ρ g (h h ) + ρ ( v ) v 4 m/s ( m/s) p 40 kpa + (0 3 )(0)(0 0,6) Pa + (03 ) ( 4 ) Pa 40 kpa 6 kpa 6 kpa 8 kpa Jadi, tekanan pada pipa kecil adalah 8 kpa. B. Uraian. d cm r 6 cm d 8 m r 4 cm 0 cm/s Ditanyakan: v A A v (r )(0 cm/s) (r ) v v (0 cm/s),5 cm/s Jadi, kecepatan aliran di ujung yang kecil sebesar,5 cm/s.. d 0 cm r 5 cm 0,05 cm v m/s Ditanyakan: Q Q A v (π r )v (3,4)(0,05 m) ( m/s) 0,0057 m 3 /s Jadi, debit air yang mengalir sebesar 0,057 m 3 /s. 3. d 8 mm m r m v 540 cm 3 t menit Ditanyakan: v Q m 3 /det A π (r ) 3,4 (4 0 3 m) 5, m Q A v (5, ) v v 0,8 Jadi, kecepatan rata-rata aliran sebesar 0,8 m/s. 4. d 0 cm 0, m d 6 cm 0,06 m 5 m/s Ditanyakan: a. v b. v jika diameter A 4 cm 6 Fluida Dinamis

18 a. A A v v v (5 m/s) 3,9 m/s Jadi, kecepatan aliran air di A sebesar 3,9 m/s. b. Diameter A 4 cm 0,04 m A A v v v (5 m/s) 3,5 m/s Jadi, kecepatan aliran air di A sebesar 3,5 m/s. 5. A 0 cm Ditanyakan: Q Q A 4 cm v 4 ms A A v (0 cm )( ) (4 cm )(4 ms ),6 ms Jadi, sebesar,6 ms. A. Pilihan Ganda. Jawaban: b Ditanyakan: v h 0 cm 0, m h 00 cm m h h h 00 cm 0 cm 80 cm,8 m v 6 ms Jadi, kecepatan air di lubang A sebesar 6 m/s.. Jawaban: b Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan yang melalui sayap bagian sisi atas lebih besar daripada bagian sisi bawah (v A > v B ) sehingga tekanan yang dihasilkan bagian atas lebih kecil daripada tekanan bagian bawah (p A < p B ). 3. Jawaban: d ρ raksa 3,6 g/cm 3 3,6 0 3 kg/m 3 ρ udara 0,004 g/cm 3 4 kg/m 3 h,5 cm,5 0 m g 0 m/s Ditanyakan: v gas Selisih tekanan (p p ) sama dengan tekanan hidrostatik zat cair setinggi h, maka p p ρ' g h p p ρ v v v ρ v ρ' g h ρ m/s m/s Jadi, kelajuan aliran gas sebesar m/s. 4. Jawaban: e Ditanyakan: h AC 4 cm h A m h B 4 m x A : x B x A 4 m Fisika Kelas XI 7 heru

19 x B 4 m x A : x B 4 : 4 : Jadi, perbandingan x A : x B :. 5. Jawaban: b h 45 cm 45 0 m A 5 cm A 4 cm g 0 m/s Ditanyakan: m/s m/s 4 m/s Jadi, kecepatan air yang memasuki venturimeter sebesar 4 m/s. 6. Jawaban: a A 40 cm A 5 cm 3 m/s p Pa Ditanyakan: p A A v v 8 m/s Aliran pada pipa horizontal, p p + ρ ( v ) 3 m/s (5 0 4 Pa) + (.000 kg/m3 )((3 m/s) (8 m/s) ).500 Pa,5 kpa Jadi, tekanan di penampang sempit sebesar,5 kpa. 7. Jawaban: b A 3 A 3 m/s Ditanyakan: p p p p ρ( v ) (.000 kg/m3 )((3 m/s) ( m/s) ) N/m N/m Jadi, selisih tekanannya sebesar N/m. 8. Jawaban: a A Pada fluida tak bergerak h v 0, menurut persamaan Bernoulli: B p + ρ g h + m p + ρ g h + m v p + ρ g h + 0 p + ρ g h + 0 p p ρ g (h h ) 9. Jawaban: e h 50 cm,5 m h 5 cm,5 m Q 30 L/menit Ditanyakan: A v 5 ms Q A v h A A,0 0 4 m Jadi, luas penampang kebocoran yaitu 0 4 m. 0. Jawaban: c A m Ditanyakan: F A 4 m F F F F ρ(v ) A Oleh karena hanya variabel A yang diubah dan variabel lain dianggap tetap, berlaku: A m F A 4 m 4F Jadi, gaya angkat pesawat menjadi 4F. p A A v p 8 Fluida Dinamis

20 B. Uraian. A 00 cm A 0 cm ρ gram/cm 3 ρ 3,6 gram/cm 3 h 3 cm g 9,80 m/s 980 cm/s Ditanyakan: v ρ ρ v A ρ 0 4. p p 0 5 N/m h h 0 (tangki air besar, jadi kecepatan air yang mengalir melalui kecil sekali/diabaikan ρ gram/cm kg/m 3 Ditanyakan: v p + ρ + ρ g h p + ρv + ρ g h p + 0 p + ρ v p p ρ v 0 m/s v ρ 0 m/s 7,4 m/s Jadi, kecepatan fluida yang masuk sebesar 7,4 m/s.. F N A 40 m v 80 m/s ρ,5 kg/m 3 Ditanyakan: kecepatan aliran udara pada bagian bawah sayap ( ) F F ρ (v ) A Oleh karena pesawat terbang horizontal dengan kecepatan konstan, berlaku: gaya angkat gaya berat pesawat F F m g m g ρ(v ) A (8.000 N) (,5 kg/m3 )(((80 m/s) )(40 m )) ,65 v m/s 75,4 m/s Jadi, kecepatan aliran udara di bagian bawah sayap pesawat sebesar 75,4 m/s. 3. h Ditanyakan: v v ( ) 0 cm 0 m ( ) 0,6 m/s Jadi, kelajuan aliran air yang melewati A sebesar 0,6m/s. m/s 0 m/s Jadi, kecepatan air di titik sebesar 0 m/s. 5. (h h ) 8 m Q 50 cm 3 /s m 3 /s (p p ) 0,4 0 5 Pa Ditanyakan: debit air yang mengalir (Q ) p + ρv + ρgh p + ρv + ρgh p p + ρgh ρv + ρgh v v + ρ ρ + 40 m /s 5,49 m/s Keadaan mula-mula, A A m/s,65 m/s Q A A 3, m Q A v A (3, m ) (5,49 m/s) 6, 0 5 m 3 /s 6, cm 3 /s Jadi, debit air yang mengalir 6, cm 3 /s. Fisika Kelas XI 9 heru

21 A. Pilihan Ganda. Jawaban: a m/s h 3 cm 0,03 m g 0 m/s ρ.000 kg/m 3 Ditanyakan: v Selisih tekanan (p p ) sama dengan tekanan hidrostatis zat cair setinggi h. p p ρg h (.000 kg/m 3 )(0 m/s )(0,03 m) 300 N/m Oleh karena ketinggian pada titik dan sama, berlaku persamaan: p p ρ (v ) v ρ 0,6 m /s v 0,6 m/s v 0,6 m /s + v 0,6 m /s + ( m/s) 4,6 m /s v m/s Jadi, kecepatan di penampang sebesar m/s.. Jawaban: d A 40 m Ditanyakan: Jawab 60 m/s v 80 m/s ρ udara, kg/m 3 w F F ρ A (v ) Pesawat terbang horizontal dengan kecepatan konstan maka F F m g. m g ρ A (v ) (, kg/m3 )(40 m )((80 m/s) (60 m/s) ) N Berat pesawat sebesar N. 3. Jawaban: c Ditanyakan: h,5 m h 0,8 m g 0 m/s x h h h (,5 0,8) m 0,45 m x ()(0,6 m), m Jadi, air memancar sejauh, m dari tangki. 4. Jawaban: d Daerah aliran fluida yang penampangnya besar mempunyai tekanan besar, sedang daerah aliran fluida yang penampangnya kecil mempunyai tekanan yang kecil. Hal ini sesuai dengan asas Bernoulli tekanan yang paling kecil terdapat pada bagian yang kelajuannya paling besar. 5. Jawaban: e Kelajuan aliran fluida yang tidak kompresibel (tak termampatkan) berbanding terbalik dengan luas penampang. Oleh karena luas penampang B dan D sama besar, kecepatan fluida yang melaluinya juga sama besar. 6. Jawaban: e 0 m/s d 0 cm 0, m d 40 cm 0,4 m p 0 4 N/m h h m ρ.000 kg/m 3 g 0 m/s Ditanyakan: p v ( ) v ( ) 0 m/s,5 m/s p + ρ g h + ρ v p + ρ g h + ρ p p + ρ g (h h ) + ρ ( v ) ( 0 4 ) + (.000 ) (0)() + (.000) ((0 ),5) ) Jadi, tekanan di d sebesar N/m. 0 Fluida Dinamis

22 7. Jawaban: c h,5 m h,5 m Ditanyakan: v v 5 ms Jadi, kecepatan pancaran air saat keran dibuka sebesar 5 ms. 8. Jawaban: b 60 m/s p p 0 N/m Ditanyakan: v p p ρ(v v ) v + ρ ud,9 kg/m 3 g 0 m/s ρ (60 m/s) ,5 m /s v 60,3 m/s Jadi, kecepatan aliran udara di bagian atas sayap sebesar 60,3 m/s. 9. Jawaban: c p,4 0 5 N/m m/s d cm r 6 cm 0,06 m p 0 5 N/m Ditanyakan: d p + ρgh + ρv p + ρgh + ρv, (.000)() (.000) v, v 0, v v v 9 A A v π (0,06 m) ( m/s) πr (9 m/s) r 0,0004 m r 0,0 m d 0,04 m 4 cm Jadi, penampang kecil diameternya 4 cm. 0. Jawaban: c Ditanyakan: h A A v v 4 m/s 8 m/s A 0 cm A 40 cm p N/m p N/m p + ρgh + ρ p + ρgh + ρv ρgh ρgh (p p ) + ( ρv ρ ) ρg ( h) (p p ) + ρ (v ) (.000)(0)( h) (( )) + (.000)((4) (8) ) (0 4 ) h (6 0 4 ) + (500) ( 48) (0 4 ) h 6 0 4,4 0 4 (0 4 ) h 3,6 0 4 h 3,6 Jadi, perbedaan ketinggian pipa setinggi 3,6 m.. Jawaban: a A A : A B : A C 4 : : 3 v A 6 m/s Ditanyakan: a. v B b. v C a. A A v A A B v B (4)(6 m/s) ()v B v B 4 m/s b. A A v A A C v C (4)(6 m/s) (3)v C v C v C 8 m/s Jadi, kecepatan aliran air di B dan C adalah 4 m/s dan 8 m/s.. Jawaban: a d 0 cm d 4 cm 7,5 m/s Ditanyakan: v A A v π d π d v d d v Fisika Kelas XI heru

23 (0 cm) (7,5 m/s) (4 cm) v (00 cm )(7,5 m/s) (6 cm )v v 46,875 m/s Jadi, laju fluida di dalam pipa sebesar 46,875 m/s. 3. Jawaban: c A 40 cm m/s A 0 cm p Pa ρ.000 kg/m 3 Ditanyakan: p A A v (40 cm )(3 m/s) (0 cm )v v v 4 m/s h h p + ρ + ρ g h p + ρ v + ρ g h p + ρ + ρ g h p + ρ v + ρ g h p + ρ p + ρ v (5 0 4 ) + (.000)() p + (.000)(4) (5 0 4 ) p p p Pa p 44 kpa Jadi, tekanan pada pipa bagian kecil sebesar 44 kpa. 4. Jawaban: a Ditanyakan: v h H 3 m h 3 m 30 cm 300 cm 30 cm 70 cm,7 m v 7,7 m/s 7,3 m/s Jadi, kecepatan air yang mengalir melalui lubang A sebesar 7,3 m/s. 5. Jawaban: d H 00 cm m h 00 cm 5 cm 75 cm 0,75 cm Ditanyakan: jarak BC Jawab x 0,86 m Jadi, jarak BC kira-kira 0,86 m. 6. Jawaban: e Ditanyakan: x : x h A 30 cm (H h) A 90 cm h B 90 cm (H h) B 30 cm x : x : Jadi, perbandingan lokasi pancuran air mengenai tanah dari titik C untuk pancuran lubang A dan B yaitu x : x adalah :. 7. Jawaban: b A A m (F F ) F A B m Ditanyakan: (F F ) B F F (P P ) B (F F ) ~ A (F F ) B (F F ) B F Jadi, besar gaya angkat pesawat sebesar F. 8. Jawaban: e Ditanyakan: p 0 m/s d 0 cm d 3 0 cm p N/m h m Fluida Dinamis

24 A A v π d π d v d d v (0 cm) (0 m/s) (0 cm) v v ( ) v,5 m/s (0 m/s) p + ρ g h + ρ p + ρ g h + ρ v p + ρ g (h h )+ ρ p + ρ v (3 0 4 ) + (.000)(9,8)() + (.000)(0) p + (.000)( ) (3 0 4 ) p (0.000) p p p Jadi, tekanan di D sebesar N/m. 9. Jawaban: e Ditanyakan: v 3 m/s g 0 m/s h 6 cm 6 0 m ( ) ( ) (3 m/s) ( ) + Jadi, kelajuan fluida di penampang adalah m/s. 0. Jawaban: a ρ r 3,6 gram/cm 3 ρ g 0,004 gram/cm 3 h cm 0 m g 0 m/s Ditanyakan: v v ρ ρ 6 Jadi, kelajuan aliran gas sebesar 6 m/s. B. Uraian. h 50 cm,5 m h 5 cm,5 m g 0 m/s ρ.000 kg/m 3 Q 5 L/menit 0,5 0 3 m 3 /s Ditanyakan: a. tekanan hirostatis (p hid ) b. kecepatan air yang keluar dari lubang (v ) c. luas lubang kebocoran (v ) a. p h ρ g h (.000 kg/m 3 )(0 m/s )(,50 m) N/m Jadi, tekanan air pada dasar bejana sebesar,5 0 4 N/m. b. Kecepatan air dari lubang pengeluaran (v ) v 5 m/s Jadi, kecepatan air yang keluar dari lubang pengeluaran sebesar 5 m/s. Fisika Kelas XI 3 heru

25 c. Luas penampang kebocoran (A ) Q A v A 0,00005 m 0,5 cm Jadi, luas penampang lubang yaitu 0,5 cm.. d 6 cm r 3 cm v 3 m/s Ditanyakan: Q Q debit A v π r v 3,4(3 0 m) (3 m/s) 8, m 3 /s Jadi, debit aliran minyak sebanyak 8, m 3 /s. 3. g 0 m/s h 90 cm h 0 cm Ditanyakan: v v 4 m/s Jadi, kecepatan air yang keluar sebesar 4 m/s. 4. h 4 m h 3, m A 0,8 m Ditanyakan: a. v b. Q c. x a. v 8 m/s Jadi, kelajuan air yang keluar dari keran sebesar 8 m/s. b. Q A v (0,8 m )(8 m/s),4 m 3 /s Jadi, debit air yang keluar dari keran sebanyak,4 m 3 /s. c. x m 3, m Jadi, jarak pancaran air diukur dari dasar tangki sejauh 3, m. 5. h 0, m A 0 cm 0 3 m A 5 cm m ρ.000 kg/m 3 g 0 m/s Ditanyakan: p p ρgh (.000 kg/m 3 )(0 m/s )(0, m).000 N/m p p ρ(v ).000 N/m (.000 kg/m3 ) (v v ) 4 v A A v ( 0 3 ) (5 0 4 )v 0,5v v 4 0,065v 0,9375 v 4 v 4,67 v,07 0,5 Jadi, laju aliran air yang melalui penampang A sebesar 0,5 m/s. 6. d 0 cm d cm 0,8 m/s Ditanyakan: a. v b. v jika d 5 cm a. A A v π d π d v d d v v 5(0,8 m/s) 0 m/s Jadi, kelajuan air di A sebesar 0 m/s. 4 Fluida Dinamis

26 b. Diameter A 5 cm 5 0 m v 4(0,8 m/s) 3, m/s Jadi, kelajuan aliran air di A sebesar 3, m/s. 7. h h ρ.000 kg/m 3 d 5 cm 5 0 m d cm 0 m p N/m 4 m/s Ditanyakan: a. v b. p A A v π d π d v d d v v 5 m/s (4 m/s) p + ρ g h + ρ p + ρ g h + ρ v p p + ρ g (h h ) + ρ ( v ) (6 0 5 ) (.000)(4 5 ) (6 0 5 ) + (500)( 609) (6 0 5 ) + ( 3, ), N/m Jadi, kelajuan dan tekanan air di penampang B adalah 5 m/s dan, N/m. 8. A A 00 cm 0 m A B 50 cm m A C 00 cm 0 m v A 5 m/s Ditanyakan: a. v B dan v C b. Q B dan Q C a. A A v A A B v B v B 0 m/s Jadi, kecepatan aliran di B sebesar 0 m/s. b. Q A v Q A A A v A (0 m )(5 m/s) 5 0 m 3 /s Volume air yang melalui A, B, dan C tiap menit sama besar, yaitu: V Q t (5 0 m 3 /s)(60 s) 3,0 m 3 Jadi, volume zat cair yang mengalir per menit 3,0 m ρ udara, kg/m 3 ρ alkohol 800 kg/m 3 h cm 0 m g 0 m/s Ditanyakan: v v ρ ρ 40 Jadi, kelajuan aliran udara sebesar 40 m/s. 0. H 5 m h m A 0,4 m Ditanyakan: a. v b. Q c. x a. v Jadi, kelajuan air yang keluar dari keran sebesar m/s. b. Q A v (0,4 m )( m/s) 0,8 m 3 /s Jadi, debit air yang keluar dari keran sebesar 0,8 m 3 /s. c. x m m m Jadi, jarak batas air diukur dari dasar tangki sebesar m. Fisika Kelas XI 5 heru

27 Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu:. menjelaskan hukum dan persamaan gas ideal serta menerapkannya dalam kehidupan;. menjelaskan besaran-besaran teori kinetik gas dan teorema ekipartisi energi gas. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, siswa:. mengagumi keteraturan sifat gas ideal yang diciptakan Tuhan dalam kehidupan;. bersikap teliti, cermat, penuh rasa ingin tahu, bekerja sama, dan penuh tanggung jawab dalam melakukan setiap kegiatan. Teori Kinetik Gas Hukum dan Persamaan Gas Ideal Besaran-Besaran Teori Kinetik Gas dan Teorema Ekipartisi Energi Gas Menentukan molekul udara yang ditiupkan dalam plastik. Membuktikan persamaan hukum Charles dan hukum Gay-Lussac. Menurunkan persamaan umum gas ideal. Mengamati gerak bola yang diberi tekanan dari pompa udara. Mengamati simulasi tentang tumbukan partikel gas, pengaruh suhu terhadap gerak partikel, dan energi dalam. Menguraikan persamaan kecepatan efektif. Mengagumi keteraturan sifat gas ideal yang diciptakan Tuhan dalam kehidupan. Menyadari bukti kebesaran Tuhan yang mengatur gerakan gas di bumi. Bersikap teliti, cermat, penuh rasa ingin tahu, bekerja sama, dan penuh tanggung jawab. Menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari. Mampu menentukan molekul udara dalam plastik. Mampu membuktikan persamaan hukum Charles dan hukum Gay-Lussac. Mampu menemukan persamaan umum gas ideal. Mampu menyimpulkan hubungan antara energi kinetik dengan tekanan. Mampu menjelaskan tentang tumbukan partikel dan energi dalam. Mampu menguraikan persamaan kecepatan efektif. 6 Teori Kinetik Gas

28 A. Pilihan Ganda. Jawaban: a p p V V T T V V T 3 T Ditanyakan: p : p pv pv T p p T V V T T V V 3 T T 3 Jadi, p : p : 3.. Jawaban: a V 3 V Ditanyakan: p p V p V p V p ( 3 V ) p 3p Jadi, tekanan gas sekarang menjadi 3 kali semula. 3. Jawaban: b Ditanyakan: V pv T (atm)(0,5 liter) (300 K) T 7 C 300 K p atm V 0,5 liter T 37 C 600 K p atm p V T ( atm)( V ) (600 K) V 0,5 liter Jadi, volume gas tetap 0,5 liter. 4. Jawaban: b p 3 atm 3, Pa V L 0 3 m 3 T 97 C 370 K Ditanyakan: N pv nrt n pv RT 5 3 (3,03 0 Pa)( 0 m) (8,34 J/mol K)(370 K) 0,96 mol N n N A (0,96 mol)(6,0 0 3 molekul/mol),8 0 3 molekul Jadi, jumlah partikel H sebanyak,8 0 3 molekul. 5. Jawaban: c V m 3 Ditanyakan: N M H O g/mol + 6 g/mol 8 g/mol m air ρ air V air (0 3 kg/m 3 )(5 0 3 m 3 ) 5 kg g n m M g 77,8 mol 8 g/mol N n N A (77,8 mol)(6,0 0 3 molekul/mol), molekul Jadi, molekul air dalam tabung sebanyak, molekul. 6. Jawaban: d ρ 0 g/cm 3 p 3p T 4 5 T Ditanyakan: ρ ρ pm RT ρ p T p ρ ρ T pt p pt T 3p T ρ (0 4 p T g/cm3 ) 5 3 (3)(5)(0 g/cm ) 75 g/cm 3 4 Jadi, massa jenis gas menjadi 75 g/cm Jawaban: c N, molekul T 67 C 340 K V 6 L m 3 Ditanyakan: p Fisika Kelas XI 7

29 pv NkT 4 3 (,04 0 molekul)(,38 0 J/K)(340 K) p m 9, Pa Jadi, tekanan gas ideal sebesar 9, Pa. 8. Jawaban: c Ditanyakan: m pv nrt pv m (R T) M m m pt pt m 5 kg p 9,7 atm T 7 C 300 K T 47 C 30 K p 0 atm (0 atm)(300 K) m (5 kg) 4,5 kg (9,7 atm)(30 K) Jadi, massa gas sekarang menjadi 4,5 kg. 9. Jawaban: a Ditanyakan: ρ ρ Mp RT M 0 kg/kmol T 7 C 300 K p atm,0 0 5 Pa (0 kg/kmol)(,0 0 Pa) (8.34 J/kmol K)(300 K) 8,8 kg/m 3 Jadi, massa jenis raksa sebesar 8,8 kg/m Jawaban: e V 0 L 0 m 3 p 0 5 Pa n 3 mol Ditanyakan: E k N n N A 3 mol(6,0 0 3 molekul/mol) 8, molekul pv NkT T pv Nk ( 0 Pa)( 0 m ) (8,06 0 )(,38 0 J/K) 60,5 K Jadi, suhu gas saat itu sebesar 60,5 K. 5 B. Uraian. m kg p 9,8 atm T 7 C 300 K T 77 C 350 K p 0 atm Ditanyakan: m m m pt pt (0 atm)(300 K) m ( kg) 8,4 kg (9,8 atm)(350 K) m m m kg 8,4 kg,6 kg Jadi, massa gas yang dibebaskan saat tekanan 0 atm sebesar,6 kg.. r 0,3 mm 0,3 0 3 m M 00 kg/kmol ρ 3,6 0 3 kg/m 3 Ditanyakan: N V 4 3 πr (3,4)(0,3 0 3 m) 3 0,3 0 9 m 3 m ρ V (3,6 0 3 kg/m 3 )(0,3 0 9 m 3 ), kg N n m M NA N m M (N A ) 6, 54 0 kg 00 kg/kmol (6,0 0 6 molekul/kmol) 4,6 0 8 molekul Jadi, atom raksa dalam tetesan sebanyak 4,6 0 8 molekul. 3. r 0 cm t 5 cm p 00 kpa 0 5 Pa T (7 + 73) K 300 K Ditanyakan: n V πr t (3,4)(0, m) (0,5 m) 4,7 0 3 m 3 pv nrt n pv RT n ( 0 Pa)(4,7 0 m ) (8,34 J/mol K)(300 K) 0, mol 0,377 mol Jadi, di dalam silinder terdapat 0,377 mol. 8 Teori Kinetik Gas

30 4. p 0 5 N/m T 57 C 330 K N 8,06 0 molekul Ditanyakan: a. V b. m a. pv NkT V NkT p 3 (8,06 0 )(,38 0 J/K)(330 K) 5 ( 0 N/m ) m 3 4, 0 3 m 3 4, L Jadi, volume gas CO sebesar 4, L. N b. n N 8,06 0 molekul 3 0,3 mol A 6,0 0 molekul/mol n m M m n M CO (0,3 mol)( g/mol + 3 g/mol) (0,3 mol)(44 g/mol) 3, g Jadi, massa gas CO sebesar 3, g. 5. T 77 C 350 K V 0 cm 70 cm 0 cm cm m 3 p 0 5 N/m Ditanyakan: a. ρ CO b. m CO a. ρ CO MCO p RT 5 (44kg/kmol)( 0 N/m ) (8.34 J/kmol K)(350 K) 3,0 kg/m 3 Jadi, massa jenis CO dalam wadah sebesar 3,0 kg/m 3. b. ρ m V m CO ρ CO V CO (3,0 kg/m 3 )(4 0 3 m 3 ) 4,8 0 3 kg 4,8 gram Jadi, massa CO dalam wadah sebesar 4,8 gram. A. Pilihan Ganda. Jawaban: e Persamaan energi kinetik gas: E k 3 kt Berdasarkan persamaan di atas, faktor yang memengaruhi energi kinetik gas adalah tetapan Boltzman (k) dan suhu (T). Jadi, jawaban yang tepat adalah e.. Jawaban: b Ditanyakan: (v ) rt N Nv i i (v i ) rt N kecepatan 8 molekul berturut-turut: 8,, 5, 6, 3, 5, 7, dan 4 m/s (8) + () + (5) + (6) + (3) + (5) + (7) + (4) ,5 m /s Jadi, kelajuan kuadrat rata-rata molekul-molekul tersebut sebesar 8,5 m /s. 3. Jawaban: e V 5 m 6 m 8 m 40 m N n N A (0 mol)(6,0 0 3 molekul/mol), molekul (E k ) rt 6 0 J Ditanyakan: p p 3 ( N V )(E k ) rt 5 (,04 0 molekul)(6 0 J) 3 3 (40 m ) 00 Pa Jadi, tekanan udara dalam ruangan tersebut sebesar 00 Pa. 4. Jawaban: e M O 3 g/mol T O 7 C 300 K M He 4 g/mol Ditanyakan: T He Fisika Kelas XI 9

31 v T M 3RT M v O O O 300 K 3 g/mol 300 K 3 g/mol v v He T He MHe THe 4g/mol THe 4g/mol T M T He.00 K 37,5 K 3 Jadi, gas O mempunyai kelajuan efektif yang sama dengan gas He pada suhu 37,5 K. 5. Jawaban: b E k 4E k Ditanyakan: v ef E k m 0 (v ) rt v ef ( v ) rt v ef (v ) rt E k v ef E E k k vef v ef v ef 4E k E k v v ef v v ef v Jadi, kecepatan efektifnya menjadi kali kecepatan awal supaya energi kinetiknya empat kali dari energi kinetik awal. 6. Jawaban: b T 47 C 30 K Ditanyakan: (E m ) rt (E m ) rt (E k ) rt 3 kt 3 (, J/K)(30 K) 6,64 0 J Jadi, gas diatomik pada suhu 47 C memiliki energi mekanik rata-rata sebesar 6,64 0 J. 7. Jawaban: d T.700 K Ditanyakan: U Gas poliatomik melakukan 3 translasi, 4 rotasi, dan vibrasi sehingga df df 9 U N(E k ) rt NkT NkT Jadi, energi internal gas poliatomik sebesar 9 NkT. 8. Jawaban: b (E k ) rt J n mol Ditanyakan: U U N(E k ) rt (n N A )(E k ) rt ( mol)(6,0 0 3 molekul/mol)(3 0 5 joule) 3,6 0 9 joule Jadi, dua mol gas diatomik memiliki energi internal sebesar 3,6 0 9 joule. 9. Jawaban: d T 37 C 600 K Ditanyakan: U Suhu 37 C sama dengan 600 K, berarti termasuk suhu sedang sehingga derajat kebebasannya 5. df U nrt 5 ( mol)(8,34 J/mol K)(600 K).47 J Jadi, gas diatomik tersebut memiliki energi dalam sebesar.47 J. 0. Jawaban: a Ditanyakan: df U df NkT df U NkT U 6,56 kj 6, J N 0 3 T.000 K (6,56 0 J) ( 0 )(,38 0 J/K)(.000 K) Jadi, gas poliatomik tersebut memiliki derajat kebebasan.. Jawaban: e df T 87 C.00 K N 3, 0 3 Ditanyakan: U 30 Teori Kinetik Gas

32 U df NkT 8 (3, 03 )(, J/K)(.00 K) 9,4 0 3 J 9,4 kj Jadi, energi internal gas tersebut sebesar 9,4 kj.. Jawaban: a Ditanyakan: U T 77 C.000 K n 3 mol U 7 nrt 7 (3 mol)(8,34 J/mol K)(.000 K) J Jadi, gas diatomik tersebut mempunyai energi dalam sebesar J. 3. Jawaban: c U,7 0 5 J (E k ) rt 3 0 J Ditanyakan: n U N(E k ) rt N 5,7 0 J N 3 0 J molekul n molekul 6 0 molekul/mol U ( E ) 50 mol Jadi, gas monoatomik itu sebesar 50 mol. 4. Jawaban: d T 500 K U,5 0 8 J Ditanyakan: N U df NkT, J N(, J/K)(500 K) J N 0 3,45 0 J k rt, Jadi, jumlah partikel gas sebanyak, partikel. 5. Jawaban: c n 5 mol U 74,594 kj J Ditanyakan: T U 7 nrt J 7 (5 mol)(8,34 J/mol K)(T) T J 90,99 J/K.00 K 97 C Jadi, gas dalam keadaan tersebut sebesar 97 C. B. Uraian. M CO 44 g/mol kg/mol T K Ditanyakan: v ef v ef 3RT M CO 3(8,34 J/mol K)(300 K) kg/mol 4,4 m/s Jadi, kelajuan efektif mol gas CO sebesar 4,4 m/s.. d tabung 0 cm 0, m t tabung 0 cm, m n mol (E k ) rt 6 0 joule Ditanyakan: p V tabung πr t (3,4)(0, m) (, m) 37, m 3 N n N A ( mol)(6,0 0 3 molekul/mol), molekul p 3 ( N V )(E k ) rt 3, ,68 0 m 0 joule),8 0 5 N/m Jadi, tekanan gas sebesar,8 0 5 N/m. 3. T (7 + 73) K 300 K v v v Ditanyakan: a. T b. T Fisika Kelas XI 3

33 a. v ef T v T v T v 300 K T v 300 K 4 T T 75 K 98 C Jadi, kecepatan efektif molekul-molekul oksigen menjadi setengah kali kecepatan awalnya saat suhu T sebesar 98 C. b. T T T 98 C 7 C 5 C Jadi, selisih suhu antara kondisi awal dan kondisi akhir sebesar 5 C. 4. T He T O Ditanyakan: a. E k He : E k O b. v ef He : v ef O a. E k T EkHe THe karena T EkO T He T maka: O O EkHe EkO E k O E k He Jadi, perbandingan energi kinetik helium dan oksigen sebesar :. b. Oleh karena T He T O, maka: v ef M v v ef He ef O MHe MO M M O He vef He v vef O ef He v ef O Jadi, perbandingan kecepatan efektif helium dan oksigen sebesar :. 5. T He 3 C 60 K T CO 7 C 46 K Ditanyakan: a. a. v ef 3RT M v ef He b. v ef CO He He 3(8,34 J/mol K)(60 K) 4 0 kg/mol 3.73 m/s Jadi, kecepatan efektif gas helium sebesar.73 m/s. 3RT M b. v ef CO CO 3(8,34 J/mol K)(46 K) 8 0 kg/mol m/s Jadi, kecepatan efektif gas CO sebesar 468 m/s. 6. T 3 C 50 K Ditanyakan: a. df b. E m a. Derajat kebebasan gas monoatomik pada semua suhu adalah 3. b. E m df( kt) 3( (, J/K)(50 kj)) 5,75 0 J Jadi, energi mekanik gas monoatomik sebesar 5,75 0 J. 7. m 0,6 gram M 4,57 g/mol T 7 C 300 K Ditanyakan: U U 3 nrt 3 ( m M )RT 3 0,6 g (8,34 J/mol K)(300 K) 4,57 g/mol 44 J Jadi, energi internal gas sebesar 44 J. 8. n 4 mol T 500 K Ditanyakan: a. U gas monoatomik b. U gas diatomik a. gas monoatomik U 3 nrt 3 (4 mol)(8,34 J/mol K)(500 K) 4.94 J Jadi, energi internal gas monoatomik sebesar 4.94 J. 3 Teori Kinetik Gas

34 b. gas diatomik Suhu 500 K termasuk suhu sedang sehingga df 5 U df nrt 5 nrt 5 (4 mol)(8,34 J/mol K)(500 K) J Jadi, energi internal gas diatomik sebesar J. 9. T.500 K df n 4 mol Ditanyakan: (E k ) rt dan U (E k ) rt df ( kt ) 0( (, J/K)(.500 K)), J N n N A (4 mol)(6,0 0 3 molekul/mol) 4, molekul U N(E k ) rt (4, )(, J) 49.8 J Jadi, energi kinetik raa-rata dan energi internal berturut-turut sebesar, J dan 49.8 J. 0. U.39 joule T.00 K n,5 mol Ditanyakan: df U df nrt df U nrt (.39 J) (,5 mol)(8,34 J/mol K)(.00 K) 5 Jadi, gas poliatomik tersebut memiliki 5 derajat kebebasan. A. Pilihan Ganda. Jawaban: b DItanyakan: p p V p V pv ( V + L) p ( atm )(8 L) (8 L + L) p atm V 8 L V V + L 6 atm L 0 L 0,8 atm Jadi, tekanan di dalam ruangan menjadi 0,8 atm.. Jawaban: e p p V V V 3 V T T T Ditanyakan: p : p pv T pv p V p V T 3 T T V V Jadi, p : p 3 :. 3. Jawaban: a Ditanyakan: V pv nrt V nrt p T T 3 T 47 C 30 K p N/m n 0,5 mol (0,5 mol)(8,34 J/mol K)(30 K) N/m 9, m 3 Jadi, volume ruangan sebesar 9, m 3. Fisika Kelas XI 33

35 4. Jawaban: d Ditanyakan: p ρ Mp RT M g/mol p N/m T 7 C 300 K 3 7 ( 0 kg/mol)(6 0 N/m ) (8,34 J/mol K)(300 K) 59 kg/m 3 Jadi, massa jenis gas sebesar 59 kg/m Jawaban: c N V m 4 m 5 m 40 m 3 T 37 C 30 K Ditanyakan: p pv NkT p NkT V 3 3 (8 0 )(,38 0 J/K)(30 K) ( m 4 m 5 m) 3.4,4 J 3 40 m 85,56 N/m Jadi, tekanan pada ruangan sebesar 85,56 N/m. 6. Jawaban: a Ditanyakan: n pv n p 0 5 Pa T 7 C 400 K V 8 L m 3 nrt n pv RT ( 0 Pa)(8 0 m ) (8,34 J/mol K)(400 K) 0,48 mol Jadi, jumlah zat gas sebesar 0,48 mol. 7. Jawaban: e Ditanyakan: T pv p V T T p p V V T T p p p V 5 V 5 V pv T p 5 T ( )( V) T 0 T 0,T Jadi, suhu gas tersebut menjadi 0, kali suhu awal. 8. Jawaban: d n 6 mol M CO 8 g/mol kg/mol V.000 ml 0 3 m 3 v ef Ditanyakan: p m 0 N M N A 00 m/s (n N A ) M n v rt v ef (00 m/s) m /s p 3 m 0 ( N V )(v rt ) rt ( MCO )( n)( v ) 3V (8 0 kg/mol)(6 mol)(4 0 m /s ) 3( 0 m ) 0 4 Pa.0 kpa Jadi, tekanan dalam tabung sebesar.0 kpa. 9. Jawaban: a Ditanyakan: v ef v rt Nv i N i kecepatan partikel 4 m/s, 6 m/s, 8 m/s, 9 m/s, dan 0 m/s (4) + (6) + (8) + (9) + (0) ,4 m /s v ef v rt 59,4 m /s 7,7 m/s Jadi, kecepatan efektif 5 partikel sebesar 7,7 m/s. 0. Jawaban: d m 0, kg T 35 C 308 K Ditanyakan: v rt 34 Teori Kinetik Gas

36 v ef 3kT m 0 v ef 3p ρ 3 3(,38 0 J/K)(308 K) 3 (,38 0 kg) 3p m V 8 9,4 0 m /s m/s Jadi, kecepatan rata-rata partikel sebesar m/s.. Jawaban: d Ditanyakan: v rt 3RT v rt M 3 R(440) (44 0 ) R 0 3R M CO 44 g/mol kg/mol T 67 C 440 K 00 3R Jadi, kecepatan rata-rata gas CO sebesar 00 3R.. Jawaban: c V 0 cm 0 cm 0 cm.000 cm m 3 N,4 0 3 (E k ) rt 4,5 0 J Ditanyakan: p p 3 ( N V )(E k ) rt 3, m (4,5 0 J) 3,6 0 5 N/m 3,6 atm Jadi, tekanan gas dalam kotak sebesar 3,6 atm. 3. Jawaban: d V L 0 3 m 3 m 3,6 kg p 5,4 0 5 Pa Ditanyakan: v ef 3pV m (5,4 0 Pa)( 0 m ) 3,6 kg m 900 s 30 m/s Jadi, gas itu memiliki kecepatan efektif sebesar 30 m/s. 4. Jawaban: c Ditanyakan: m 0 (E k ) rt m 0 v rt (E k ) rt 4,8 0 joule v rt 4 0 m/s 4,8 0 J m 0 (4 0 m/s) 4,8 0 J m 0 (6 04 m /s ) 9,6 0 J m m /s 0,6 0 5 kg kg Jadi, massa partikelnya sebesar kg. 5. Jawaban: a Ditanyakan: (E m ) rt (E m ) rt (E k ) rt 3 kt Keadaan standar adalah saat tekanan atm dan suhu 73 K ( 3 )(, J/K)(73 K) 5,65 0 J Jadi, energi mekanik rata-rata gas ideal pada keadaan standar sebesar 5,65 0 J. 6. Jawaban: c m 0 g 0 kg T 36 C 409 K M H g/mol 0 3 kg/mol Ditanyakan: U Fisika Kelas XI 35

37 U 5 nrt 5 m M RT 5 (0 kg)(8,34 J/mol K)(409 K) 3 ( 0 kg/mol) 4,5 0 4 J Jadi, gas hidrogen akan memiliki energi internal sebesar 4,5 0 4 J. 7. Jawaban: b Ditanyakan: U U U U m 64 g M 3 g/mol T 47 C 50 K T 0 K 5 nrt 5 nrt 5 nr T 5 64 g (8,34 J/mol K)(0 K) 3 g/mol 5 ( mol)(8,34 J/mol K)(0 K) 83,4 J Jadi, untuk menaikkan suhu gas sebesar 0 K diperlukan energi dalam sebesar 83,4 J. 8. Jawaban: c T.800 K df n 0,5 mol Ditanyakan: U df 0 U (nrt ) (0,5 mol)(8,34 J/mol K)(.800 K) 3,7 0 4 J Jadi, energi internal gas poliatomik sebesar 3,7 0 4 J. 9. Jawaban: b Ditanyakan: E E k ~ T Ek T E T k E k 47 K + 94 K 47 K T 47 K T T + 94 K E k E E E 4K 47 K E 3E Jadi, energi kinetik sekarang sebesar 3E. 0. Jawaban: d n 0,4 mol T 83 C 90 K Ditanyakan: U U 3 (nrt ) 3 (0,4 mol)(8,34 J/mol K)(90 K) 448,956 J 0,45 kj Jadi, Energi dalam gas monoatomik sejumlah 0,4 mol pada suhu 83 C sebesar 0,45 kj.. Jawaban: c Ditanyakan: ρ pv p V T T m ρ T p p ρ p m ρ T p T ρ T ρ p atm T (0 + 73) K 73 K p 0,8 atm T ( ) 33 K ρ kg/m 3 p ρ T pt ρ 3 (0,8 atm)( kg/m )(73 K) (atm)(33 K),4 kg/m 3 Jadi, massa jenis gas pada suhu 40 C dan tekanan 0,8 atm kira-kira sebesar,4 kg/m 3.. Jawaban: d T 7 C 300K p 4p Ditanyakan: T p T p T p T p 4p 300 T T.00 K 97 C Jadi, suhu ruangan tersebut sebesar 97 C. 3. Jawaban: b V 300 ml m 3 M H g/mol + 6 g/mol O 8 g/mol kg/mol Ditanyakan: N 36 Teori Kinetik Gas

38 ρ m V N n N A m M m ρ V (0 3 kg/mol)(3 0 4 ) 0,3 kg N A 0,3 kg 8 kg/mol (6 03 molekul/mol) 0 molekul Jadi, air 300 ml memiliki sejumlah 0 molekul. 4. Jawaban: a Ditanyakan: N m M N N A N m M N A 3 M kg/mol m 800 g 0,8 kg 0,8 kg (6,0 0 3 molekul/mol) 3 0 kg/mol, molekul Jadi, jumlah atom dalam 800 gram oksigen sebanyak, molekul. 5. Jawaban: b E k 4,4 0 J Ditanyakan: T E k 4,4 0 J 3 kt 3 (, J/K)(T ) 3 8,8 0 J/K T 0 K 53 C 4,4 0 J/K Jadi, gas monoatomik memiliki suhu sebesar 53 C. 6. Jawaban: c Ditanyakan: m 0 MCH 3 8 m 0 N A M C3 44 g/mol H 8 (3)( g/mol) + (8)(g/mol) 3 6,0 0 molekul/mol 44 g/mol 3 6,0 0 molekul/mol 7,3 0 3 Jadi, sebuah molekul propana memiliki massa 7, Jawaban: e Ditanyakan: T pv p V T T T 33 K V V ( p)( V ) (00 p)( V) 0 33 K T T V 0 V 0 V p p 00p p 00 p (33 K)(0) 6.60 K Jadi, suhu udara setelah pemampatan sebesar 6.60 K. 8. Jawaban: b Ditanyakan: E k E k 5 kt Pada kisaran suhu 500 K, suatu gas dapat melakukan translasi dan rotasi. Derajat kebebasannya 5. 5 (, J/K)(500 K), J Jadi, energi kinetik yang dihasilkan setiap molekul sebesar, J. 9. Jawaban: b m 0,8 ton 800 kg p 0 5 N/m T 47 C 30 K M kg/mol Ditanyakan: V pv nrt V nrt p V m M RT p 800 kg kg/mol 5 (8,34 J/mol K)(30 K) 5 0 N/m ( 0 mol)(8,34 J/mol K)(30 K) 5 0 N/m.660,48 m 3 Jadi, volume gas helium dalam balon udara pada suhu 47 C sebesar.660,48 m 3. Fisika Kelas XI 37

39 30. Jawaban: c N T.000 K Ditanyakan: U U 7 NkT 7 ()(, J/K)(.000 K) 9, J Jadi, energi dalam yang dihasilkan sebesar 9, J. B. Uraian. t 5 s N 0 3 A 4 cm m v 400 m/s m 4, kg Ditanyakan: p (tekanan) p F t p menyatakan perubahan momentum nitrogen sebelum dan sesudah tumbukan, sedangkan t adalah waktu antara tumbukan. Perubahan momentum untuk molekul adalah: p m (mv) akhir (mv) awal mv Perubahan momentum tembok adalah minus dari perubahan momentum molekul. Jika ada N buah molekul yang menumbuk tembok, perubahan momentum tembok adalah: p N N mv Tekanan yang dialami tembok: p F A N p A t N mv A t ( 0 ) (4,65 0 kg)(400 m/s) (4 0 m )(5 s) 3.70 N/m Jadi, tekanan yang dialami tembok sebesar 3.70 N/m.. r d Ditanyakan: N 0,8 mm 0,4 mm m M 00 kg/kmol 0, kg/mol ρ 3,6 g/cm 3 3,6 0 3 kg/m 3 V 4 3 πr (3,4)(4 0 4 m) 3, m 3 ρ m V m ρ V m (3,6 0 3 kg/m 3 )(, m 3 ) 36, kg m N n N A M (N A ) 7 36,448 0 kg 0, kg/mol (6,0 0 3 molekul/mol), molekul Jadi, dalam tetesan raksa terdapat, molekul. 3. m 8,8 g M 44 g/mol r 7 cm t 0 cm T 35 C 308 K Ditanyakan: p V πr t ( 7 )(7 cm) (0 cm) cm 3 3, m 3 n m M 8,8 g 0, mol 44 g/mol pv nrt p nrt V (0, mol)(8,34 J/mol K)(308 K) 3 3 3,08 0 m 66,8 0 3 N/m Jadi, tekanan gas dalam tabung sebesar 66,8 0 3 N/m. 4. V 8 L m 3 p atm,0 0 5 N/m v 300 m/s Ditanyakan: m v ρ 3p ρ 3p ρ v 5 5 3(,0 0 N/m ) 6,06 0 N/m 4 (3 0 m/s) 9 0 m /s 6,73 kg/m 3 m ρ V (6,73 kg/m 3 )(8 0 3 m 3 ) 53, kg 53,84 gram Jadi, massa gas ideal sebesar 53,84 gram. 38 Teori Kinetik Gas

40 5. m 0,88 kg 880 g M 44 g/mol T.67 C.440 K df Ditanyakan: U df 0 U nrt ( m M )RT 5( 880 mol)(8,34 J/mol K)(.440 K) 44, 0 6 J, MJ Jadi, energi dalam gas CO sebesar, MJ. 6. ρ g/cm kg/m 3 g 9,8 m/s h 5 m p atm atm,0 0 5 N/m T T V,5 mm 3 p p atm,0 0 5 N/m Ditanyakan: V a. p p atm + ρ g h (,0 0 5 ) + {(0 3 kg/m 3 ) (9,8 m/s )(5 m)}, N/m Jadi, tekanan mula-mula gelembung udara sebesar, N/m. pv b. T p V T pvt V p T pv p (,48 0 N/m )(,5 mm ),0 0 N/m 6,4 mm 3 Jadi, volume gelembung setelah mencapai permukaan sebesar 6,4 mm E k E E k 4E T 77 C 350 K Ditanyakan: T E k T Ek ' E T T ' k ' k k E E T (T ) 4E (350 K).400 K E Jadi, suhu gas idealnya menjadi.400 K. 8. v rms 9. rms rms 3RT M v H v HO menyatakan bahwa untuk suhu tertentu, kecepatan efektif sebanding dengan akar dari M. MH MHO M M HO H 8 g/mol g/mol 9 3 Jadi, perbandingan kecepatan efektif gas H dan H O sebesar 3 :. v rt N 4 3 v 4 3 v ( Nv i i ) N 4(6) + (4) + 3(9) + () v ef v rt 0 3,6 m/s Jadi, kecepatan efektif gas sebesar 3,6 m/s. 0. v 00 m/s N A 6,0 0 3 molekul/mol M CO kg/mol Ditanyakan: E k E k m 0 v ( M N )v A kg/mol 3 6,0 0 molekul/mol (00 m/s) 9,3 0 joule Jadi, energi kinetik rata-rata gas karbon monoksida sebesar 9,3 0 joule. Fisika Kelas XI 39

41 A. Pilihlah jawaban yang tepat!. Jawaban: a m 0,5 kg m kg r r 3r r 3 r r 0,75 m 0,50 m 0,75 m 0,50 m Ditanyakan: I I I + I m R + m R (0,5 kg)(0,50 m) + ( kg)(0,5 m) (0,5 kg)(0,5 m ) + ( kg)(0,065 m ) 0,5 kg m + 0,065 kg m 0,875 kg m 0,9 kg m Jadi, momen inersia sistem bola 0,9 kg m.. Jawaban: b m 5,5 kg t 74 cm 0,4 m d 64 mm 0,64 m R 3 mm 0,3 m Ditanyakan: I I mr (5,5 kg)(0,3 m) (5,5 kg)(0,074 m ) 0,697 kg m Jadi, momen inersi tabung sebesar 0,697 kg m. 3. Jawaban: d Ditanyakan: τ τ F R (F )(0,5 m) 0,5 F Nm F F R 0,5 m F F θ 30 R m Menyebabkan batang berputar searah jarum jam. τ F R F sin 30 R (F)( )(0 m) 0 F Nm τ τ + τ 0,5 F Nm + 0 F Nm 0,5 F Nm Jadi, momen gaya total yang bekerja pada batang sebesar 0,5 F Nm. 4. Jawaban: b m 5 gr kg d,5 cm R,5 cm,5 0 m T 0,068 s Ditanyakan: E k E k Iω ( )( mr π )( T ) ( 4 )(5 0 3 kg)(,5 0 m) 4π ( ) T ( 4 )(5 0 3 kg)(, m ) 4(3,4)(3,4) ( ) (0,068 s) ( 4 )(5 0 3 kg)(, m ) 4 0 ( ) s 35,5 0 6 J 35,5 µ J Jadi, energi kinetik cincin sebesar 3,5 µ J. 5. Jawaban: c m A m m B m + m m mb m A m a B m mb + ma + m g 3 m m+ m g + m m g 9 (9,8 m/s ),8 m/s 9 40 Ulangan Tangah Semester

42 6. Jawaban: a h 37 E M E M E p + E ktrans + E krot E p + E ktrans + E krot 0 + m + Iw mgh + mv + Iw mv + 3 mr v R mgh + mv + v R mv + 3 mv mgh + 3 mv m 5 6 mv mgh + 3 mv 3 mr y pm ( y L ) + ( y L ) pm A pm B LA + LB (,5)(3) + (0,5)(4) ,5 +,36 7 Jadi, titik berat bangun di samping adalah (,36;,36). 8. Jawaban: c Keseimbangan stabil adalah keseimbangan benda apabila gangguan yang diberikan kepadanya hilang maka benda kembali ke posisi semula. Keseimbangan indiferen adalah keseimbangan benda yang tidak mengubah posisi titik pusat massa ketika benda diberikan gangguan. Keseimbangan ini disebut juga keseimbangan netral. Keseimbangan labil adalah keseimbangan benda yang apabila gangguan yang diberikan padanya hilang maka benda tidak kembali ke posisi semula. 9. Jawaban: a v 3( 5 6 mv mg 3 h) 5mv mgh v B 3( ) 6 v m(5 v gh) Jadi, kecepatan bola ketika mencapai ketinggian h adalah v 7. Jawaban: d m(5 gh). T T y 53 T 37 y T y T sin N T (x pm, y pm ) A (0,5;,5) (x pm, y pm ) B (; 0,5) L A ()(3) 3 satuan luas L B (4)() 4 satuan luas x pm A B ( x L ) + ( x L ) pm A pm B LA + LB (0,5)(3) + ()(4) 3 + 4, ,36 (T )( 4 5 ) 4 5 T T y T sin 37 (T )( 3 5 ) 3 5 T ΣF y T 3 5 T T 3T 0 0. Jawaban: d R 5 cm Ditanyakan: y pm y pm 4 R 4 3 π 3 5 cm 3,4 6,369 cm 6,4 cm Jadi, letak titik berat dari poros kipas sejauh 6,4 cm. Fisika Kelas XI 4

43 . Jawaban: e Ditanyakan: v v ghρr ρ g h 4 cm 0,04 m ρ g, kg/m 3 ρ raksa 3,6 g/cm kg/m (0 m/s )(0,04 m)(3.600 kg/m ), kg/m 9.066,67 m /s 95, m/s 95 m/s Jadi, kecepatan gas kira-kira sebesar 95 m/s.. Jawaban: b : v : 5 A 0 cm Ditanyakan: A Q Q A A v A A v v 0 cm A 5 (0 cm )() A 5 8 cm Jadi, luas penampang kecil 8 cm. 3. Jawaban: c 0 cm/s A 00 cm A 5 cm Ditanyakan: v A A v v A A (00 cm )(0 cm/s) 5 cm 80 cm/s Jadi, kecepatan air yang keluar dari penampang kecil sebesar 80 cm/s. 4. Jawaban: d : v : 9 Ditanyakan: r : r Q Q A A v πr πr v r r r r r r r r v v v v r r 3 v v 9 r : r 3 : Jadi, perbandingan jari-jari penampang terhadap jari-jari penampang adalah 3 :. 5. Jawaban: d Ditanyakan: h h v h 780 cm 7,8 m g 0 m/s v m/s gh m/s (0m/s )h 44 m /s 0 m/s h h 7, m 70 cm h h h 780 cm 70 cm 60 cm Jadi, lubang berada 60 cm dari lantai. 6. Jawaban: b Ditanyakan: t h h h 0,8 m h m 4 Ulangan Tangah Semester

44 t h g ()(0,8 m) (0 m/s ) 0,6 s 0,4 sekon Jadi, waktu yang dibutuhkan air untuk sampai ke tanah sebesar 0,4 sekon. 7. Jawaban: a Ditanyakan: x x hh h 500 cm h 0 cm g 0 m/s (500 cm)(0 cm) cm (00 cm) 00 cm m Jadi, cairan jatuh pada jarak m dari bak. 8. Jawaban: c Ditanyakan: ρ A raksa ρair ρ h 4 cm 0,04 m A 0, m A 0,005 m ρ air g/cm kg/m 3 ρ raksa 3,6 g/cm kg/m 3 ( ) gh ( ) air A A m 3 (3.600 (.000 kg/m )(0 m/s )(0,04 m)) 3 (.000 kg/m )((0, m ) (0,005 m ) ) kg/ms (.000 kg/m )(0,04 m,5 0 m ) m m ,079 m/s 0,08 m/s Jadi, kecepatan cairan sebesar 0,08 m/s. 9. Jawaban: d A m F F F 8F Ditanyakan: A F (p p )A F ~ A F F A A F 8F m A A 6 m Jadi, agar gaya angkat pesawat menjadi 8 F dibutuhkan luas sayap pesawat sebesar 6 m. 0. Jawaban: b A : A : 5 4 m/s Ditanyakan: p p Kecepatan pada penampang A A v ()(4 m/s) 5v v 8 5 m/s,6 m/s p p ρ( v ) (.000 kg/m3 )((4 m/s) (,6 m/s) ) (500 kg/m 3 )(6 m /s,56 m /s ) 6.70 N/m Jadi, selisih tekanan antara p dan p sebesar 6.70 N/m.. Jawaban: a pv nrt atau p 3 m 0 v ( N V ) Dari dua persamaan di atas maka: ) tekanan gas sebanding dengan suhu gas, massa molekul, kuadrat kelajuan efektif, dan jumlah zat, dan ) tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas.. Jawaban: b Ditanyakan: V pv T V 4 L T 7 C 300 K p atm p 4 atm T 0 C 375 K p V T ( atm)(4 L) (4 atm)( V) (300 K) (375 K) V,5 L Fisika Kelas XI 43

45 Volume berkurang,5 L dari volume awal. Persentasenya adalah:,5 L 00% 37,5% 4,0 L Jadi, volume gas berkurang sebesar 37,5%. 3. Jawaban: d m O 4m He T O 43 K Ditanyakan: T He saat v O v He v O v He 3kT m O O 3kTO mo 43 K 4m He 3kT m 3kT m T m He He He He He He T He 08 K Jadi, suhu gas helium 08 K. 4. Jawaban: d Ditanyakan: ρ ρt ρt p ρ ( T ),5p T T p p ρ.000 kg/m 3 T T p,5p p 3 (.000 kg/m )( T ) p ρ.500 kg/m 3 Jadi, massa jenis gas sekarang.500 kg/m Jawaban: b Ditanyakan: T pv p V T T pv 35 K V V T 35 K p p V 6 V p 54p 6 (54 p)( V) T T 9(35 K).835 K Jadi, setelah pemampatan suhu menjadi.835 K. 6. Jawaban: a p 00 kpa,0 0 5 N/m m mg kg v 600 m/s Ditanyakan: V p 3 m 0 v ( N V ) mv 0 V 3p 4 (4 0 kg)(600 m/s) 5 3(,0 0 N/m ) 0, m 3 0,48 L Jadi, volume wadah 0,48 L. 7. Jawaban: c V 8 L,8 0 m 3 Ditanyakan: E k E k 3 ( V N )p n 3 mol p 40 kpa,4 0 5 Pa N A 6,0 0 3 molekul/mol 3 V p nna 3 3,8 0 m 3 (3 mol)(6,0 0 molekul/mol) (,4 05 Pa) 3,6 0 joule Jadi, energi kinetik molekul gas 3,6 0 J. 8. Jawaban: e df T.000 K n mol Ditanyakan: U df U nrt 6 ( mol)(8,34 J/mol K)(.000 K) 33 kj Jadi, energi dalam gas sebesar 33 kj. 9. Jawaban: b Ditanyakan: ρ p 50 kpa,5 0 5 Pa v 600 m/s v rms 600 m/s 3p ρ 5 3(,5 0 Pa) ρ 44 Ulangan Tangah Semester

46 3,6 0 5 m /s 5 4,5 0 Pa ρ ρ,5 kg/m 3 Jadi, massa jenis gas sebesar,5 kg/m Jawaban: d V 4 liter m 3 p,5 0 5 N/m v 00 m/s Ditanyakan: m p 3 mv ( N V ) p m mv V m 3pV 3 v (,5 0 N/m )(4 0 m ) (00 m/s) kg 0,075 kg 75 g Jadi, massa gas sebesar 75 g. B. Uraian. R 5 cm 0,5 m m 500 kg v 4 m/s Ditanyakan: E k E k E ktrans + E krot mv + Iω mv + mv + 4 mv 3 4 mv mr v R 3 4 (500 kg)(6 m /s ) kg m /s 6 kj Jadi, energi kinetik yang dimiliki tiang listrik sebesar 6 kj.. Bangun A persegi (x pm, y pm ) A (, ) L A 4 satuan luas Bangun B segitiga (x pm, y pm ) B (3,5; ) L A ( )(4)(3) 4 satuan luas 3. x pm y pm ( x L ) + ( x L ) pm A pm B LA + LB ()(4) + (3,5)(6) ,9 ( y L ) + ( y L ) pm A pm B LA + LB ()(4) + ()(6) Jadi, titik berat bangun tersebut pada koordinat (,9; ). A F cos F 0 N F 5 N F 3 5 N F 4 0 N Ditanyakan: τ B τ B τ + τ + τ 3 + τ 4 F l + F l + F 3 l 3 + F 4 l 4 F cos 60 l + F l + ( F 3 l 3 ) + F 4 cos 60 l 4 (0 N)( )( m) + (5 N)(0 m) (5 N)( m) + (0 N)( )(4 m) 0 Nm Nm + 40 Nm 40 Nm Jadi, besar momen gaya yang bekerja pada sumbu putar di titik B sebesar 40 Nm. 4. Jawaban: Ditanyakan: a F 0 N B m m F 5 N m 5 kg m 4 kg m k kg g 0 m/s F 3 5 N C m F 4 0 N D F 4 cos 60 Fisika Kelas XI 45

47 Benda m bergerak turun dan m bergerak naik karena w > w yang bekerja pada katrol Στ Iα T R T R m k R α (T T )R m k R a R η Energi listrik Energi potensial Pt mgh 00% ρ Pt Vgh 00% P ρqgh 00% 00% T T m k a 5 (8 0 W) 3 3 (.000 kg/m )(60 m /s)(0 m/s )( m) 00% T T m k a... () Pada benda ΣF m a w T m a... () Pada benda ΣF m a T w m a... (3) Penjumlahan persamaan () dan (3) w T m a T w m a + w T + T w m a + m a w m k a w m a + m a w w (m + m + m k )a a (5 kg)(0 m/s ) (4 kg)(0 m/s ) ((5 kg) + (4 kg) + ( kg)) (50 N) (40 N) (0 kg) m/s Jadi, percepatan yang dialami m dan m sebesar m/s. 5. h m Q 60 m 3 /s g 0 m/s p 0,8 MW W Ditanyakan: η Energi akhir η 00% Energi awal Energi awal dalam bentuk energi potensial, sedangkan energi akhir dalam bentuk energi listrik. 5 (8 0 W) 5 (7 0 W) 00%,% Jadi, efisiensi generator sebesar,%. 6. g 0 m/s h 0,8 m h, m Ditanyakan: a. v b. x c. t a. Ketinggian dari permukaan air (h) h h h (, m) (0,8 m) 0,4 m v gh ()(0 m/s )(0,4 m) m/s Jadi, kecepatan air yang keluar dari lubang sebesar m/s. b. Jarak mendatar x hh (0,4 m)(0,8 m) 0,3 m 0,8 m Jadi, jarak mendatar air mengenai tanah sejauh 0,8 m. c. Waktu yang dibutuhkan t x v (0,8 m) ( m/s) 0,4 sekon Jadi, waktu yang dibutuhkan air untuk mencapai tanah adalah 0,4 sekon. 46 Ulangan Tangah Semester

48 7. 00 m/s v 75 m/s A 0 m ρ udara, kg/m 3 Ditanyakan: F Untuk fluida dengan ketinggian yang sama berlaku p + ρ p + ρv Oleh karena > v maka p p ρ( v ) Besar gaya angkat pada pesawat F a adalah F a (p p )A ρ A( v ) (, kg/m3 )(0 m )((00 m/s) (75 m/s) ) ( kg/m)(9.375 m /s ).500 N,5 kn Gaya angkat total kedua sayap F F a (,5 kn) 5 kn Jadi, gaya angkat total kedua sayap sebesar 5 kn. 8. b 3,8 0 5 m 3 /mol N A 6,0 0 3 molekul/mol Ditanyakan: r Pertama, kita harus mencari V 0 yaitu volume dari sebuah molekul oksigen. b V 0 4N A 5 3,8 0 3 m 3 4(6,0 0 ),3 0 9 m 3 Diasumsikan bahwa molekul berbentuk bola. Jadi, V πr 3 r 3V 0 4π (,3 0 m ) 4(3,4),5 0 0 m Jadi, panjang jari-jari molekul oksigen kira-kira,5 0 0 m. 9. m 6 kg M kg/mol p 4 atm m 8,8 kg M kg/mol Ditanyakan: p m n M 6 kg kg/mol 500 mol m n M 8,8 kg kg/mol 00 mol Dari persamaan pv nrt, dapat dihasilkan perbandingan antara p dan n pada saat volume dan suhu tetap. p n p n 4atm 500 mol p 00 mol p,6 atm Jadi, tekanan tabung saat diisi gas karbon dioksida sebesar,6 atm. 0. V 30 cm m 3 m mg 0 6 kg T 63 C 336 K M N kg/mol Ditanyakan: p pv nrt ( m ) RT MN p V 6 0 kg (8,34 J/mol K)(336 K) kg/mol m 6.65, N/m 0,065 atm Jadi, tekanan dalam tangki 0,065 atm. Fisika Kelas XI 47

49 Setelah mempelajari bab ini, peserta didik mampu:. menjelaskan gejala-gejala yang menyebabkan terjadinya pemanasan global;. menjelaskan dampak terjadinya pemanasan global. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, peserta didik:. mensyukuri segala kenikmatan Tuhan Yang Maha Esa atas berbagai sumber daya alam dengan cara menjaga dan merawatnya.. menghargai pendapat dan saling bekerja sama dalam melakukan berbagai kegiatan. Pemanasan Global Penyebab Pemanasan Global Dampak dan Penanggulangan Pemanasan Global Mendiskusikan penyebab terjadinya pemanasan global. Mendiskusikan terjadinya efek rumah kaca. Mendiskusikan gas-gas rumah kaca beserta sumbernya. Mendiskusikan terjadinya perubahan iklim akibat pemanasan global. Mendiskusikan kesepakatan-kesepakatan internasional yang membahas tentang pemanasan global. Mendiskusikan dampak terjadinya pemanasan global. Mendiskusikan cara penanggulangan pemanasan global. Membuat kliping yang berhubungan dengan dampak pemanasan global dan perubahan iklim. Berusaha menjaga dan melakukan tindakan pencegahan supaya tidak terjadi pemanasan global sebagai rasa syukur atas pemberian Tuhan Yang Maha Esa. Membiasakan sikap menghargai pendapat dan saling bekerja sama dalam melakukan kegiatan untuk mempelajari materi pemanasan global. Menjelaskan penyebab terjadinya pemanasan global. Menjelaskan terjadinya efek rumah kaca. Menjelaskan gas-gas rumah kaca beserta sumbernya. Menjelaskan akibat pemanasan global terhadap perubahan iklim. Menjelaskan kesepakatan-kesepakatan internasional yang berhubungan dengan pemanasan global. 48 Pemanasan Global

50 A. Pilihlah jawaban yang tepat!. Jawaban: a Tuhan Yang Maha Esa menciptakan fenomena efek rumah kaca dengan tujuan agar suhu bumi hangat sehingga memberikan kenyamanan bagi manusia. Jika Tuhan Yang Maha Esa tidak menciptakan fenomena efek rumah kaca, bumi akan terasa dingin dan suhu bumi mencapai 8 C.. Jawaban: d Banyaknya industri akan memengaruhi suhu pada daerah tersebut. Perubahan suhu akan menyebabkan adanya efek rumah kaca pada daerah tersebut sehingga menyebabkan terjadinya pemanasan global. Kegiatan industri akan menghasilkan gas-gas rumah kaca yang terlepas ke atmosfer jika tidak ada tanaman yang menyerapnya. Hal itulah yang akan menyebabkan terjadinya pemanasan global. 3. Jawaban: c Ketika gunung api meletus akan mengeluarkan debu vulkanik yang menyebabkan terjadinya pemanasan global. Debu vulkanik tersebut akan diterbangkan oleh angin yang memengaruhi letak jatuhnya debu vulkanik tersebut. Apabila debu vulkanik mencapai ketinggian stratosfer maka debu vulkanik akan sulit diprediksi kapan dan di mana debu vulkanik akan jatuh. Oleh karena tidak dapat diprediksi, jatuhan dari debu vulkanik tersebut dikatakan sebagai jatuhan tertunda yang menimbulkan terjadinya pemanasan global. 4. Jawaban: e Ketika letusan gunung api mencapai ketinggian di atas stratosfer, debu vulkanik akan melayang di atmosfer dalam waktu 5 sampai 0 tahun sehingga melapisi atmosfer. Keadaan tersebut menyebabkan terjadinya pemanasan global yang berdampak adanya perubahan iklim. 5. Jawaban: a Perubahan temperatur secara drastis akan mengancam kelangsungan hidup di muka bumi karena memengaruhi perubahan iklim. Faktor terpenting dalam pengatur iklim adalah suhu atmosfer. Suhu atmosfer memengaruhi temperatur di suatu daerah. Jika suhu di atmosfer tinggi akan menyebabkan temperatur naik. Jika makhluk hidup tidak mampu menyesuaikan diri dengan perubahan temperatur tersebut dapat dipastikan akan menyebabkan punahnya makhluk hidup tersebut. 6. Jawaban: c Semakin tebal polutan yang menutupi atmosfer akan semakin efektif menghalangi masuknya sinar matahari ke bumi sehingga suhu di bumi lambat laun akan mendingin. 7. Jawaban: b Metana, uap air, karbon dioksida, sulfur oksida, dan nitrogen oksida merupakan gas rumah kaca. Semua gas yang telah disebutkan tersebut memengaruhi terjadinya pemanasan global kecuali uap air. Meskipun uap air turut bertanggung jawab terhadap efek gas rumah kaca, namun kebanyakan orang menganggap bahwa efek rumah kaca hanya diakibatkan naiknya konsentrasi gas CO dan gas lainnya. 8. Jawaban: b Gas yang menyebabkan polusi udara pada sarana transportasi adalah gas karbon monoksida, gas nitrogen oksida, gas belerang oksida, dan gas hidrokarbon. Adapun gas karbon dioksida merupakan gas yang terbentuk dari gas karbon monoksida dengan gas oksigen sehingga tidak dapat dikatakan sebagai polutan hasil buangan transportasi. 9. Jawaban: a Sampah yang tidak dikelola dengan baik, timbullah proses pembusukan sampah. Sampah organik jika tidak dikelola dengan baik akan menghasilkan gas metana. Gas metana adalah gas yang menyebabkan terjadinya efek rumah kaca dan berpotensi menjadi penyebab terjadinya pemanasan global. 0. Jawaban: e Ozon yang berada di lapisan stratosfer bermanfaat bagi manusia. Hal ini karena ozon akan menahan radiasi ultra violet sinar matahari. Akibatnya, suhu bumi akan terasa hangat. B. Kerjakan soal-soal berikut!. Pemanasan global terjadi akibat adanya emisi gas rumah kaca yang menyelimuti bumi sehingga sinar matahari yang masuk ke dalam bumi tidak bisa dilepaskan ke angkasa sehingga terperangkap dalam bumi. Sinar matahari yang terperangkap akan menyebabkan kenaikan suhu rata-rata di bumi. Padatnya transportasi akan menyebabkan adanya polusi udara. Gas-gas seperti karbon monoksida (CO), nitrogen oksida (NO x ), belerang oksida (SO x ), Fisika Kelas XI 49

51 hidrokarbon (HC), dan partikel lainnya jika bereaksi dengan oksigen akan menghasilkan gas rumah kaca. Gas-gas rumah kaca tersebut jika berada di atmosfer akan menutupi jalannya sinar matahari sehingga kondisi bumi menjadi panas sehingga menyebabkan terjadinya pemanasan global. 3. Efek rumah kaca adalah peristiwa masuknya radiasi matahari dan terperangkap dalam atmosfer sehingga mengakibatkan suhu dipermukaan bumi naik. Efek rumah kaca dapat merugikan manusia apabila gas-gas penyebab efek rumah kaca melebihi batas normal. Dampak yang terjadi yaitu peningkatan suhu bumi sehingga terjadilah pemanasan global. 4. Beberapa aktivitas yang menyebabkan terjadinya efek rumah kaca sebagai berikut. a. Aktivitas industri berupa hasil buangan industri. b. Pembuangan sampah c. Penebangan hutan tidak terkendali d. Hasil pertanian dan peternakan e. Hasil buangan alat-alat transportasi. 5. Protokol Kyoto adalah persetujuan negara-negara perindustrian untuk mengurangi emisi gas rumah kaca secara kolektif sebesar 5,% dibandingkan dengan tahun 990. Tujuannya mengurangi ratarata emisi dari gas rumah kaca yaitu karbon dioksida, metana, nitrous oxide, sulfur heksaflorida, HFC, dan PFC. A. Pilihlah jawaban yang tepat!. Jawaban: c Hujan yang memiliki ph rendah memiliki kandungan sulfur dioksida dan nitrogen oksida sehingga menimbulkan masalah bagi lingkungan.. Jawaban: b Pada peristiwa hujan asam, sulfur dioksida dan nitrogen oksida yang terdifusi di atmosfer akan bereaksi dengan air sehingga membentuk asam sulfat dan asam nitrat. 3. Jawaban: a Tsunami bukanlah dampak langsung terjadinya pemanasan global akibat perubahan suhu udara. Tsunami terjadi diakibatkan adanya gempa bumi di dasar laut, letusan gunung api di dasar laut, dan longsor bawah laut. 4. Jawaban: c Menghindari penggunaan kantong plastik merupakan salah upaya mencegah pemanasan global. Hal ini disebabkan bahan baku pembuatan kantong plastik adalah minyak bumi yang merupakan bahan bakar fosil dan penyebab terjadinya pemanasan global. Dengan mematikan lampu belajar setelah pemakaian selesai merupakan upaya pencegahan pemanasan global. Jika energi listrik yang digunakan sedikit, jumlah bahab bakar yang digunakan juga sedikit sehingga mampu mengurangi terjadinya pemanasan global. Berjalan kaki ke sekolah mampu mengurangi produksi gas rumah kaca terutama CO sehingga efek rumah kaca dapat dikendalikan. Sementara itu, peng- gunaan kertas secara hemat mampu meminimalisisr penebangan hutan sehingga hutan berperan dengan semestinya yaitu menyerap polutan. Adapun pmekaian parfum semprot merupakan contoh penyebab terjadinya pemanasan global. Parfum seprot mengandung gas CFC memengaruhi rusaknya lapisan ozon. Jika lapisan ozon di bumi rusak, sinar ultraviolet masuk ke bumi secara langsung sehingga bumi berasa panas. 5. Jawaban: a Gambar tersebut menjelaskan adanya bencana banjir. Bencana banjir memiliki keterkaitan dengan dampak terjadinya pemanasan global. Hutan selain berguna untuk menyerap karbon dioksida, hutan juga berfungsi sebagai menyerap air hujan. Jika pohon di hutan banyak yang ditebangi akan menyebabkan hutan gundul. Hutan yang gundul tidak akan mampu menyerap air hujan ketika hujan deras. Air yang tidak terserap akan senantiasa mengalir dari dataran tinggi ke dataran rendah sehingga akan menimbulkan banjir. Adapun cara yang harus dilakukan untuk menanggulangi banjir salah satunya yaitu melakukan penanaman kembali hutan yang gundul. 6. Jawaban: d Roni menggunakan kertas bekas untuk melakukan kegiatannya. Kegiatan yang dilakukan Roni adalah kegiatan yang bertujuan untuk mengurangi dampak pemanasan global. Metode yang dia gunakan adalah metode reuse yang artinya menggunakan kembali. Dengan menggunakan kembali sebagian kertas kosong merupakan contoh yang tepat mengurangi dampak pemanasan global. 50 Pemanasan Global

52 7. Jawaban: e Dalam rangka mengurangi terjadinya pemanasan global, hutan berfungsi sebagai penyerap gas CO. Gas karbon dioksida adalah salah satu jenis gas rumah kaca yang menyebabkan terjadinya efek rumah kaca. Terjadinya efek rumah kaca akan menyebabkan suhu di bumi semakin meningkat sehingga terjadi pemanasan global. 8. Jawaban: a Pak Adi membuat pupuk yang digunakan untuk menyuburkan tanaman tomatnya. Pupuk tersebut dibuat dari dedaunan kering yang dibusukkan. Pupuk tersebut dapat dikatakan sebagai pupuk kompos sedangkan metode yang digunakan disebut metode composting. 9. Jawaban: e Apabila es dikutub mencair akibat adanya pemanasan global akan menyebabkan luas daerah kutub berkurang, tinggi permukaan air laut berkurang, permukaan air tanah berubah, dan pulau kecil akan tenggelam. 0. Jawaban: a Perubahan musim yang disebabkan pemanasan global menimbulkan masalah bagi banyak orang. Apabila musim panas berkepanjangan melanda di suatu wilayah maka akan menyebabkan bencana kekeringan, kebakaran hutan, gagalnya panen bagi petani, serta terjadinya bencana kelaparan. B. Kerjakan soal-soal berikut!. Dampak yang kemungkinan terjadi apabila terjadi pemanasan global antara lain: a. hujan asam; b. perubahan iklim; c. mencairnya es di kutub; d. berkurangnya spesies flora dan fauna.. Perubahan iklim akan menyebabkan kematian bahkan terjadinya kepunahan bagi fauna. Sementara itu, fauna yang mampu bertahan hidup akan berusaha bermigrasi ke tempat lain yang lebih sesuai dengan habitatnya. Perpindahan fauna juga berpotensi membawa penyakit baru yang belum dikenal. 3. Kenaikan suhu atmosfer bumi akibat terjadinya pemanasan global akan berpengaruh terhadap mencairnya es di kutub. Ketika es meleleh dan menambah volume air laut akan berakibat terjadinya kenaikan permukaan air laut. Terjadinya kenaikan air laut akan berakibat pada perubahan garis pantai. Selain itu dengan adanya perubahan garis pantai akan berimbas dengan menyempitnya sebuah pulau dan bahkan ada kemungkinan pulau tersebut akan tenggelam. 4. Hal-hal yang dapat dilakukan untuk menanggulangi pemanasan global antara lain: a. penghematan energi; b. penggunaan energi terbarukan; c. pengelolaan sampah dengan tepat; d. pencegahan kerusakan hutan. 5. Manfaat penghijauan lahan gundul sebagai berikut. a. Mengurangi bencana tanah longsor untuk daerah perbukitan dan mengurangi abrasi air laut untuk daerah pantai. b. Menahan dan menyeimbangkan permukaan air tanah, serta menahan instrusi air laut. c. Memelihara keanekaragaman hayati. d. Menaikkan kadar oksigen. A. Pilihlah jawaban yang tepat!. Jawaban: d Peristiwa efek rumah kaca disebabkan adanya gasgas rumah kaca yang menyelimuti bumi sehingga menghalangi sinar matahari yang akan diteruskan dari bumi ke luar angkasa.. Jawaban: a Efek rumah kaca disebabkan adanya penumpukan gas rumah kaca di atmosfer sehingga menyebabkan suhu bumi menjadi meningkat. 3. Jawaban: e Penghijauan di kota bermanfaat untuk mengurangi dampak pemanasan global disebabkan dengan penghijauan gas CO yang dihasilkan akan terserap secara langsung. Selain itu dengan adanya penghijauan akan meningkatkan kadar oksigen di daerah perkotaan sehingga lapisan ozon akan bertambah baik. Jika lapisan ozon bertambah baik, sinar ultraviolet yang dipancarkan oleh sinar matahari tidak langsung mengenai bumi. Fisika Kelas XI 5

53 4. Jawaban: b Pada saat terjadi proses pembusukan sampah, bau busuk dihasilkan oleh gas NH Jawaban: c CFC merupakan jenis senyawa yang tidak mudah terurai yang merusak lapisan ozon dan dihasilkan dari industri pendingin ruangan. 6. Jawaban: e Gas yang dihasilkan pada pupuk dengan kadar nitrogen tinggi seperti urea dan NPK yang memengaruhi pemanasan global adalah metana. 7. Jawaban: a Protokol Kyoto membahas pengurangan emisi ratarata gas rumah kaca antara lain CO, N O, CH 4, SF 6, HFC, dan PFC. 8. Jawaban: b Joint Implementation membahas tentang kerja sama antarnegara maju untuk mengurangi emisi gas rumah kaca yang mereka hasilkan. Sementara itu, Clean Development Mechanism (CDM) membahas kerja sama antarnegara maju dan negara berkembang dengan cara negara maju berinvestasi kepada negara berkembang dalam rangka mengurangi emisi gas rumah kaca. Adapun emision trading (ET) membahas kerja sama perdagangan emisi antarsesama negara maju. 9. Jawaban: e IPPC disebut juga Dewan Iklim PBB yang bertugas menganalisis perubahan iklim yang beranggotakan dari 95 negara di dunia dan ilmuwan sukarela. IPCC bertugas meninjau dan menilai informasi ilmiah yang relevan dengan perubahan iklim, dampak perubahan iklim, serta pilihan untuk adaptasi dan mitigasi. 0. Jawaban: e Tujuan dari Asia-Pacific Partnership on Clean Development and Climate (APPCDC) adalah mempercepat pengembangan dan penggunaan bersih, teknologi yang lebih efisien, memenuhi tujuan untuk keamanan energi, dan mengurangi polusi udara nasional dan perubahan iklim.. Jawaban: d Faktor yang memengaruhi penyusutan tanaman bakau adalah reklamasi pantai, pembukaan lahan tambak, dan kenaikan permukaan air laut.. Jawaban: c Penggunaan cerobong asap yang tinggi untuk mengurangi polusi lokal berkontribusi dalam penyebaran hujan asam. Hal ini disebabkan emisi gas yang dikeluarkannya akan masuk ke sirkulasi udara yang memiliki jangkauan lebih luas sehingga hujan asam sering terjadi di daerah yang jauh dari lokasi sumbernya. 3. Jawaban: e Hujan asam akan berdampak pada kerusakan tanaman, mengganggu sistem pernapasan pada manusia, merusak tanaman dan kehidupan hewan air, dan merusak keindahan bangunan. 4. Jawaban: b Barang yang sudah tidak terpakai dapat digunakan kembali untuk keperluan lain yang bermanfaat dinamakan reuse. Contoh lainnya berupa memakai pakaian bekas untuk lap dan membuat kerajinan dari kemasan bekas. 5. Jawaban: c Joni melakukan kegiatan recycle yaitu mendaur ulang dalam barang yang sudah tidak digunakan menjadi barang layak pakai. Sementara itu, contoh lain yang merupakan tindakan reuse berupa penggunaan sedotan dijadikan kerajinan hiasan bunga. 6. Jawaban: e Mencabut stop kontak peralatan listrik yang tidak terpakai merupakan sarana untuk penghematan listrik. Stop kontak yang tidak tercabut pada peralatan listrik yang tidak terpakai akan tetap memberikan energi listrik pada peralatan listrik sehingga energi yang digunakan bertambah. Menggunakan lampu hemat energi merupakan bentuk upaya mengurangi terjadinya pemanasan global. Penggunaan lampu hemat energi dapat mengurangi penggunaan energi yang berlebihan sebab pada lampu tersbut dibutuhkan energi listrik yang tidak besar dibandingkan lampu yang lainnya. Menutup pintu saat pendingin udara dinyalakan merupakan bentuk penghematan energi. Ketika pendingin udara dinyalakan dan pintu rumah dibuka akan menyebabkan pendingin udara membutuhkan energi banyak dalam upaya mendinginkan udara di ruangan tersebut. Mematikan dispenser ketika tidak digunakan merupakan contoh penghematan energi listrik. Dalam dispenser terdapat alat pemanas air yang bekerja jika dialiri arus dan alat otomatis yang digunakan untk menyalakan dan mematikan alat pemanas supaya suhu air tetap stabil. Jika dispenser dimatikan ketika digunakan akan mengurangi arus yang digunakan sehingga energi listrik dapat dikurangi. Adapun menggunakan sakelar otomatis pada pompa air merupakan bentuk penggunaan listrik secara otomatis tetapi hal tersebut berpengaruh terhadap pemakaian energi listrik berlebih. Hal itu disebabkan jika keran dibuka, secara otomatis listrik akan mengalir dan menambah penggunaan energi listrik. 5 Pemanasan Global

54 7. Jawaban: d Alat penyemprot hair spray, alat penyemprot parfum, kulkas, dan pendingin ruangan (AC) merupakan alat penghasil gas CFC. Gas CFC berbahaya bagi lapisan ozon. Dari pilihan di atas yang bukan penghasil gas CFC yaitu hair dryer. 8. Jawaban: a Terumbu karang terancam punah dengan kenaikan suhu air laut. Kenaikan suhu bumi 3 C membuat tumbu karang mati. Kematian terumbu karang melewati proses coral bleaching yang artinya warna terumbu karang berubah menjadi putih. Hal ini terjadi ketika suhu air laut naik. Pada terumbu karang, Zooxanthellae merupakan pemberi warna utama. Jika Zooxanthellae hilang dari karang, warnanya akan memucat dan menjadi transparan sehingga memperlihatkan warna putih kapur. 9. Jawaban: b Penghijauan kembali lahan yang rusak, penertiban perizinan tentang pengusahaan hutan, dan pemberantasan hutan secara ilegal merupakan tindakan yang mencerminkan perwatan hutan. Sementara itu, penanaman kelapa sawit di area hutan termasuk langkah yang keliru karena mengubah lahan hutan sehingga tidak berfungsi dengan semestinya 0. Jawaban: b Ciri-ciri hujan asam antara lain memiliki ph kurang dari 5,7, terjadi akibat peningkatan kadar asam nitrat dan asam sulfat di udara, peningkatan emisi sulfur dioksida dan nitrogen oksida di atmosfer, melarutkan nutrisi yang dibutuhkan tanaman, mengganggu sistem pernapasan manusia, dan merusak keindahan bangunan. Jadi, yang bukan termasuk ciri-ciri hujan asam adalah terjadi akibat peningkatan kadar CO. B. Kerjakan soal-soal berikut!. Macam-macam gas rumah kaca antara lain CO (karbon dioksida), CH 4 (metana), N O (nitrogen oksida), CFC (chloro fluoro carbon), HFC (hidro fluoro karbon), PFC (perfluoro karbon), dan SF 6 (sulfur heksafluoro).. Ketika gunung api meletus akan mengeluarkan debu vulkanik yang melayang dan berada di atmosfer bumi. Debu vulkanik tersebut akan turun ke bumi akibat adanya jatuhan awal dan jatuhan tertunda. Jatuhan awal adalah debu vulkanik yang jatuh setelah gunung berapi meletus. Sebaran jatuhan awal tidak terlalu jauh dari gunung berapi. Jatuhan awal tidak begitu berpengaruh terhadap pemanasan global. Sementara itu pada jatuhan tertunda merupakan debu vulkanik yang jatuh beberapa minggu atau beberapa bulan setelah gunung berapi meletus. Jatuhan tertunda terbagi menjadi jatuhan troposfer dan jatuhan stratosfer. Jatuhan troposfer terjadi pada letusan gunung berapi mencapai ketinggian lapisan troposfer. Jatuhan troposfer dapat menyebar ke seluruh dunia. Jatuhan stratosfer terjadi pada letusan gunung berapi yang sangat kuat letusannya sehingga mencapai ketinggian stratosfer. Debu vulkanik yang tersebar ke seluruh dunia sulit diramalkan waktu dan tempat jatuh. Jatuhan tertunda memengaruhi pemanasan global karena debu vulkanik masih berada di atmosfer bumi akan menyelimuti bumi sehingga panas dari bumi tidak bisa diteruskan ke luar angkasa. 3. Kebanyakan alat transportasi menghasilkan gas karbon monoksida. Apabila gas karbon monoksida bertemu dengan gas oksigen akan menghasilkan gas karbon dioksida. Gas karbon dioksida merupakan gas rumah kaca. Apabila gas tersebut terkumpul banyak di atmosfer maka akan menyelimuti atmosfer sehingga mengganggu jalannya sinar matahari untuk diteruskan ke luar angkasa. 4. Ketika lapisan ozon terdapat lubang maka suhu udara akan terasa lebih hangat dari sebelumnya. Apabila berlubangnya lapisan ozon tersebut berada di daerah kutub maka sebagian es mencair dan banyak pulau es yang menghilang karena mencair. 5. Dalam melakukan peladangan berpindah pada umumnya dilakukan dengan membakar hutan. Hutan yang dibakar sulit untuk dikendalikan sehingga membakar kawasan hutan dalam jumlah kawasan yang luas. Akibat pembakaran, suhu daerah tersebut terasa lebih panas serta banyak pohon yang pada mulanya untuk menyerap karbon dioksida mati karena terbakar. Dengan demikian, banyak gas karbon dioksida menyelimuti atmosfer sehingga sinar matahari yang masuk ke bumi tidak dapat diteruskan ke angkasa. Jika sinar matahari senantiasa dipantulkan ke bumi, suhu bumi akan meningkat sehingga menyebabkan terjadinya pemanasan global. 6. Jika terjadi pemanasan global yang akan terjadi pada musim di Indonesia yaitu adanya perubahan musim sehingga kemungkinan terjadinya musim kemarau maupun musim penghujan dapat lebih panjang maupun lebih pendek daripada waktu normal. 7. Adanya perubahan suhu atmosfer bumi karena pemanasan global akan memengaruhi perubahan musim. Jika musim penghujan lebih panjang daripada waktu normalnya akan menyebabkan adanya banjir maupun tanah longsor. Fisika Kelas XI 53

55 8. Pemanasan global akan meningkatkan suhu atmosfer sehingga kebakaran mudah terjadi yang berakibat meluasnya tanah gunudul dan gersang. Timbulnya tanah gundul dan gersang menyebabkan menurunnya kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air hujan sehingga air permukaan sulit dicapai karena terlalu dalam. 9. Dengan melakukan penghijauan dapat menaikkan kadar oksigen dalam udara akibat adanya proses asimilasi yang terjadi pada pepohonan. Kenaikan kadar oksigen dalam udara menjadikan lapisan ozon di atmosfer akan bertambah baik yang dapat mengatasi permasalahan pemanasan global. 0. Reduce adalah usaha untuk mengurangi pemakaian barang sehingga dapat mengurangi jumlah sampah. Misalnya menggunakan produk minuman yang dapat diisi ulang, membeli sabun cair kemasan isi ulang dibanding membeli botol baru, dan membeli kebutuhan pokok yang kemasannya besar daripada membeli kemasan sachet. 54 Pemanasan Global

56 Setelah mempelajari bab ini, peserta didik mampu menjelaskan karakteristik gelombang, mengidentifikasi gejala gelombang pada peristiwa sehari-hari, serta menerapkan persamaan gelombang berjalan dan gelombang tegak dalam pemecahan masalah. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, peserta didik:. mengagumi dan mensyukuri kebesaran Tuhan yang telah menciptakan keseimbangan dan perubahan alam meliputi gejala gelombang sehingga memungkinkan manusia mengembangkan teknologi gelombang;. menunjukkan perilaku ilmiah, bijaksana, sopan, bertanggung jawab, dan menghargai orang lain dalam aktivitas sehari-hari. Gelombang Mekanik Karakteristik Gelombang Mekanik Persamaan Gelombang Berjalan dan Gelombang Tegak Menyelidiki gelombang transversal dan longitudinal melalui percobaan. Mendiskusikan besaran-besaran pada gelombang. Menyelidiki pemantulan gelombang melalui percobaan. Mendiskusikan pembiasan gelombang. Menyelidiki difraksi gelombang melalui percobaan. Menyelidiki interferensi gelombang melalui percobaan. Menyelidiki gelombang berjalan dan gelombang tegak melalui percobaan. Merumuskan persamaan gelombang berjalan. Mendiskusikan pemantulan gelombang ujung terikat dan ujung bebas. Mendiskusikan pengaruh tegangan tali terhadap kecepatan gelombang pada dawai melalui eksperimen. Mendiskusikan cepat rambat gelombang pada dawai. Mensyukuri dan mengagumi gejala gelombang sehingga memungkinkan manusia mengembangkan teknologi gelombang. Berperilaku teliti, cermat, hati-hati, memiliki rasa ingin tahu, objektif, jujur, dan kritis dalam kehidupan sehari-hari. Menghargai kerja individu dan kelompok serta bertanggung jawab dalam aktivitas sehari-hari. Mampu menjelaskan karakteristik gelombang transversal dan longitudinal. Mampu menjelaskan dan menentukan besaran-besaran pada gelombang. Mampu menjelaskan peristiwa pemantulan dan pembiasan gelombang. Mampu menjelaskan peristiwa difraksi gelombang dan interferensi gelombang. Mampu menjelaskan terjadinya gelombang berjalan dan gelombang tegak. Mampu merumuskan persamaan gelombang berjalan. Mampu merumuskan persamaan gelombang stasioner ujung terikat dan ujung bebas. Mampu menjelaskan pengaruh tegangan tali terhadap kecepatan gelombang pada dawai. Mampu menentukan cepat rambat gelombang pada dawai dan faktor-faktor yang memengaruhinya. Mampu menyajikan laporan hasil penyelidikan karakteristik gelombang transversal dan longitudinal. Mampu menyajikan laporan hasil percobaan pemantulan gelombang. Mampu menyajikan laporan hasil percobaan difraksi gelombang. Mampu menyajikan laporan hasil penyelidikan gelombang berjalan dan gelombang tegak. Mampu menyajikan laporan hasil percobaan gelombang stasioner pada dawai. Fisika Kelas XI 55