MODUL SUKSES UJIAN NASIONAL (SUKUN) - MGMP Fisika SMA 9

MODUL SUKSES UJIAN NASIONAL (SUKUN) SMA NEGERI 9 KOTA TANGERANG SELATAN SEKOLAH MODEL BERBASIS PBKL

Disusun Oleh Tim MGMP Fisika

MATA PELAJARAN

: FISIKA

NAMA SISWA

: ……………………………................................

KELAS

: …………………………................................…

TAHUN PELAJARAN

: .............................................................

PEMERINTAH KOTA TANGERANG SELATAN DINAS PENDIDIKAN

SMA NEGERI 9 KOTA TANGERANG SELATAN Jl. Hidup Baru Serua Raya No.31, Ciputat‐Kota Tangerang Selatan 15414

Telp. (021) 74638445 Fax. (021) 74638445 E‐mail: [email protected]

Modul Fisika SMA ‐ Persiapan Sukses Ujian Nasional

Halaman: i

Kata Pengantar Puji syukur ke hadirat Allah SWT, karena atas karunia, rahmat dan hidayah‐Nya kami dapat menyelesaikan Modul Fisika SMA Sukses UN.

Modul ini berupa ringkasan materi dan soal‐soal UN yang dibuat sebagai bahan bagi siswa dalam

mengulang materi yang sudah dipelajari di kelas X sampai kelas XII untuk menempuh Ujian Nasional. Semoga modul ini dapat memudahkan dalam proses persiapan siswa menuju Sukses Ujian Nasional dan bermanfaat bagi kita semua.

Terima kasih kami ucapkan kepada seluruh pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan

modul ini, terutama Ibu Kepala SMA Negeri 9 Kota Tangerang Selatan yakni Ibu Neng Nurhemah, M.Pd. Kami mengetahui modul ini jauh dari kesempurnaan, dan tak lupa kami memohon maaf atas segala kekurangan dan kekeliruan yang ada. Kritik dan saran yang membangun kami harapkan demi sempurnanya modul ini. Tangerang Selatan, Januari 2011

Tim Penyusun

Tim Penyusun: Rudinanto, S.Pd . – Ida Farida Mutia, S.Pd. ‐ Reny Rosmiati, S.Pd.

MGMP Fisika SMA Negeri 9 Kota Tangerang Selatan


Halaman: ii

Daftar Isi Kata Pengantar............................................................................................................................................. i Daftar Isi...................................................................................................................................................... ii Standar Kompetensi Lulusan Mata Pelajaran IPA SMA.............................................................................. iii Uraian Materi Fisika SMA............................................................................................................................ 1 Soal Ujian Nasional Fisika SMA tahun 2003............................................................................................... 79 Soal Ujian Nasional Fisika SMA tahun 2004............................................................................................... 91 Soal Ujian Nasional Fisika SMA tahun 2005............................................................................................. 101 Soal Ujian Nasional Fisika SMA tahun 2006............................................................................................. 112 Soal Ujian Nasional Fisika SMA tahun 2007............................................................................................. 121 Kunci Jawaban Soal Ujian Nasional Fisika SMA tahun 2003 s/d 2007..................................................... 129 Pembahasan Soal Ujian Nasional Fisika SMA tahun 2005....................................................................... 130 Daftar Pustaka......................................................................................................................................... 152 Tim Penyusun: Rudinanto, S.Pd . – Ida Farida Mutia, S.Pd. ‐ Reny Rosmiati, S.Pd.



Halaman: iii

Standar Kompetensi Lulusan Mata Pelajaran IPA SMA

a. Fisika SMA/MA 1. Melakukan percobaan, antara lain merumuskan masalah, mengajukan dan menguji hipotesis, menentukan variabel, merancang dan merakit instrumen, mengumpulkan, mengolah dan menafsirkan data, menarik kesimpulan, serta mengkomunikasikan hasil percobaan secara lisan dan tertulis 2. Memahami prinsip‐prinsip pengukuran dan melakukan pengukuran besaran fisika secara langsung dan tidak langsung secara cermat, teliti, dan obyektif 3. Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik, kekekalan energi, impuls, dan momentum 4. Mendeskripsikan prinsip dan konsep konservasi kalor sifat gas ideal, fluida dan perubahannya yang menyangkut hukum termodinamika serta penerapannya dalam mesin kalor 5. Menerapkan konsep dan prinsip optik dan gelombang dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi 6. Menerapkan konsep dan prinsip kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai masalah dan produk teknologi

b. Biologi SMA/MA 1. Merumuskan masalah, mengajukan dan menguji hipotesis, menentukan variabel, merancang dan merakit instrumen, menggunakan berbagai peralatan untuk melakukan pengamatan dan pengukuran yang tepat dan teliti, mengumpulkan, mengolah, menafsirkan dan menyajikan data secara sistematis, dan menarik kesimpulan sesuai dengan bukti yang diperoleh, serta berkomunikasi ilmiah hasil percobaan secara lisan dan tertulis 2. Memahami keanekaragaman hayati dan klasifikasinya, peranan keanekaragaman hayati bagi kehidupan dan upaya pelestariannya. 3. Menganalisis hubungan antar komponen ekosistem, perubahan materi dan energi, serta peranan manusia dalam keseimbangan ekosistem 4. Memahami konsep sel dan jaringan, keterkaitan antara struktur dan fungsi organ, kelainan dan penyakit yang mungkin terjadi pada sistem organ, serta implikasinya pada sains, lingkungan, teknologi dan masyarakat 5. Memahami faktor‐faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan, proses metabolisme dan hereditas, evolusi dan implikasinya dengan sains, lingkungan, teknologi dan masyarakat 6. Memahami prinsip‐prinsip dasar bioteknologi serta implikasinya pada sains, lingkungan, teknologi dan masyarakat

c. Kimia SMA/MA 1. Melakukan percobaan, antara lain merumuskan masalah, mengajukan dan menguji hipotesis, menentukan variabel, merancang dan merakit instrumen, mengumpulkan, mengolah dan menafsirkan data, menarik kesimpulan, serta mengkomunikasikan hasil percobaan secara lisan dan tertulis 2. Memahami hukum dasar dan penerapannya, cara perhitungan dan pengukuran, fenomena reaksi kimia yang terkait dengan kinetika, kesetimbangan, kekekalan masa dan kekekalan energi 3. Memahami sifat berbagai larutan asam‐basa, larutan koloid, larutan elektrolit‐non elektrolit, termasuk cara pengukuran dan kegunaannya 4. Memahami konsep reaksi oksidasi‐reduksi dan elektrokimia serta penerapannya dalam fenomena pembentukan energi listrik, korosi logam, dan pemisahan bahan (elektrolisis) 5. Memahami struktur molekul dan reaksi senyawa organik yang meliputi benzena dan turunannya, lemak, karbohidrat, protein, dan polimer serta kegunaannya dalam kehidupan sehari‐hari. Tim Penyusun: Rudinanto, S.Pd . – Ida Farida Mutia, S.Pd. ‐ Reny Rosmiati, S.Pd.


Halaman : 1 Modul Fisika SMA ‐ Persiapan Sukses Ujian Nasional

1 Dalam kehidupan sehari‐hari kita sering berhubungan dengan alat ukur seperti alat ukur berat, alat ukur volume, alat ukur waktu, alat ukur panjang dll. Semua alat ukur yang ada pasti berkaitan dengan besaran, satuan dan dimensi berikut penjelasan singkat mengenai besaran, satuan dan dimensi. Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka. Besaran dibagi menjadi dua besaran pokok dan besaran turunan Besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetatapkan terlebih dahulu dan tidak bergantung pada besaran‐besaran lain seperti panjang, massa, dan waktu. Besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari besaran pokok seperti kecepatan gaya, percepatan, luas, volume, dll. Besaran Pokok

Satuan

Lambang dimensi

Panjang

Meter

[L]

Massa

Kilogram

[M]

Waktu

Sekon

[T]

Suhu

Kelvin

[Θ]

Kuat arus

Ampere

[I]

Intensitas cahaya

Kandela

[J]

Jumlah zat

Mol

[N] Tabel 1.2 (Besaran, satuan, dan lambang dimensi)

Dimensi suatu besaran menunjukkan cara besaran itu tersusun dari besaran‐besaran pokok. Contoh soal (Menentukan Satuan dan dimensi dari besaran turunan) 1. Tentukan satuan dan Dimensi dari Gaya ∑F = m.a Gaya = massa x percepatan Gaya = massa x jarak/ waktu2 Satuan gaya = kg x m / s2 Dimensi Gaya = [M].[L].[T]‐2 MGMP Fisika SMA Negeri 9 Kota Tangerang Selatan Tim Penyusun: Rudinanto, S.Pd. ‐ Ida Farida Mutia, S.Pd. ‐ Reny Rosmiati, S.Pd.


ALAT UKUR Jangka Sorong Jangka sorong digunaka untukmengukur panjang dengan ketelitian 0,1 mm atau 0,01cm. Contoh dibawah ini jangka sorong digunakan untuk mengukur benda dengan ukuran 3,57 cm. Bagian skala utama menunjukkan 3,5 cm, bagian skala nonius menunjukkan 0,07 cm jadi hasil pengukuran adalah 3,57 cm.

Gambar 1.1 (Jangka sorong digunaka mengukur panjang benda 3,57cm)

Mikrometer Skrup Mikrometer skrup digunakan untuk mengukur panjang denga ketelitian sampai 0,01mm atau 0,001cm.

MGMP Fisika SMA Negeri 9 Kota Tangerang Selatan Tim Penyusun: Rudinanto, S.Pd. ‐ Ida Farida Mutia, S.Pd. ‐ Reny Rosmiati, S.Pd.


Angka Penting Angka penting adalah semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran, termasuk angka trakhir yang ditaksirkan. Aturan – aturan angka penting 1. 2. 3.

Semua angka bukan nol adalah angka penting Angka nol yang terletak diantara dua angka bukan nol termasuk angka peting Angka nol di sebelah kanan angka bukan nol termasuk angka penting, kecuali jika ada penjelasan lain berupa garis bawahangka terakhir yang masih dianggap angka penting. 4. Angk nol yang terletak disebelah kiri angka bukan nol, baikyang terletak disebelah kiri maupun disebelah kanan koma desimal, bukan angka penting. Contoh : 298,6 gram mengandung empat angka penting 78,007 meter mengandung lima angka penting 78940 detik mengandung empat angka penting 0,004 meter mengandung satu angka penting MGMP Fisika SMA Negeri 9 Kota Tangerang Selatan Tim Penyusun: Rudinanto, S.Pd. ‐ Ida Farida Mutia, S.Pd. ‐ Reny Rosmiati, S.Pd.


Besaran Vektor adalah besaran yang ditentukan arah dan nilainya. Contoh : Gaya, Kecepatan, percepatan. Besaran Skalar adalah Besaran yang hanya ditentukan nilainya saja. Contoh : Waktu, Panjang, Suhu. Vektor biasanya dinotasikan sebagai berikut Vektor a 1. Penjumlahan Vektor 1.a Cara jajaran Genjang

R

B B

A

A

Vektor R disebut resultan dari A dan B, yang merupakan diagonal dari jajaran genjang dengan sisi A dan B. Resultan Vektornya ditulis : R = A + B Sedangkan besarnya (panjangnya) resultan vektor ditulis :

R = A 2 + B 2 + 2 A B cos θ



Cara segi banyak (poligon) R Di dalam menjumlahkan vektor secara segi banyak, dapat dilakukan dengan cara:

C

C

B

B

A

A

Hasil dari penjumlahan vektor diatas adalah Uraian vektor Y Ay

A

Ax = A cos θ

R = A 2 + B 2

Ay = A sin θ

θ Besar resultannya

Ax

X

Perkalian Dua Buah Vektor Pada vektor ada dua macam perkalian 1. Perkalian skalar (titik) Dot Product Pada metode perkalian titik antara dua buah vektor akan menghasilkan besaran skalar. A . B = A . B cos θ 2. Perkalian Vektor/Silang (cross product) Perkalian vektor/silang antara dua buah vektor akan menghasilkan besaran vektor.

A . B = A . B sin θ



Perkalian vektor (cross product) dapat menggunakan kaidah skrup putar kanan

i x j = k

k

j x i = ‐k

i x k = ‐j

j

k x i = j

i

Proyeksi vektor a pada vektor b

Panjang proyeksi vector a pada vector b

a

|c| = a.b

c

b

|b| Proyeksi vektor a pada vektor b c = a.b |b|2. b



Gerak adalah perubahan posisi atau tempat terhadap suatu titik acuan. Benda dikatakan bergerak jika benda mempunyai kecepatan. 1. Gerak Lurus Syarat benda bergerak Lurus Beraturan 1. 2. 3.

Lintasan benda berupa garis lurus Kecepatan benda tetap Dalam selang waktu yang sama menempuh jarak sama

r = ro + ∫v dt

Kecepatan sesaat

Syarat benda bergerak lurus berubah beraturan 1. 2. 3.

Lintasan benda berupa garis lurus Dalam selang waktu sama, perubahan kecepatannya tetap Mempunyai percepatan tetap

V = Vo + ∫a dt MGMP Fisika SMA Negeri 9 Kota Tangerang Selatan Tim Penyusun: Rudinanto, S.Pd. ‐ Ida Farida Mutia, S.Pd. ‐ Reny Rosmiati, S.Pd.


Persamaan Umum GLBB St = Vo.t + ½ at2 Vt = Vo + a.t Vt2 = Vo2 + 2 as 2. Gerak Melingkar beraturan Gerak melingkar beraturan adalah gerak melingkar dengan besar kecepatan tetap, arah kecepatan selalu berubah.

ar = v2/R atau ar = ώ2R

ώ

ar = kecepatan sebtripental (putaran / det2)

ώ = kecepatan sudut (putaran/det) /rpm (rotasi per menit)

Tinjauan Gerak Melingkar pada banyak roda

ώA = ώB

VA = VB

1 putaran = 2П radian.

R = jari‐jari

B B

A

A

VA = VB

B

A 3.Gerak Parabola Gerak parabola gerak dengan lintasan berbentuk parabola. Gerak ini adalah perpaduan GLB dan GLBB.

Persamaan gerak sumbu x Untuk mencapai titik tertinggi Y

vo

H

h

ά

X

Vx = Vo cos ά

Vy = 0, tH = (Vo sin ά)/g

Sx = Vx.t

Persamaa gerak sumbu y

Untuk mencapai titik terjauh

Vy = vo sin ά ‐ gt

t = 2 tH = (2 Vo sin ά)/g 2

Sy = vo sin ά.t – ½ gt

2

2

h = (Vo sin ά)/2g

2

x = (V0 sin 2 ά)/g



Hukum‐hukum pemantulan 1. sinar datang, sinar normal dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar. Sinar Normal

Sinar datang

Sinar pantul

α

Sinar bias

β

2. sudut datang (α) = sudut pantul (β) Pemantulan pada Cermin Datar Sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin datar 1. 2. 3.

jarak bayangan ke cermin = jarak benda ke cermin tinggi bayangan = tinggi benda bayangannya tegak dan selalu maya

Pemantulan pada Permukaa Seferis Cermin Lengkung terdiri dari cermin cekung dan cermin cembung. Persamaan cermin lengkung :

S = Jarak benda ke cermin

Benda nyata (didepan cermin) : S positif

S1 = Jarak Bayangan ke cermin

Benda maya (dibelakang cermin) : S negative

R = jari‐jari kelengkungan lensa

Bayangan Nyata (didepan cermin) : S1 positif

f = ½ Benda dikatakan benda nyata jika membentuk bayangan nyata, maka bayangannya selalu terbalik. Jika membentuk bayangan maya, maka bayangannya selalu tegak.



Pembiasan Cahaya Pembiasan cahaya ialah pembelokan cahaya yang disebabkan kecepatan cahaya yang melalui dua medium yang berbeda.

Kecepatan cahaya diruang hampa adalah 3 x 108 selain dipantulkan jika cahaya melalui medium chaya juga dibelokkan. Persamaan snellius menjelaskan teoritis pembiasan sbb : Sinar Normal

n1 sin i = n2 sin r Sinar datang

Sinar pantul

i

Sinar bias

r

Sudut kritis adalah sudut yang terbentuk karena sudut datang dan sudut bias = 90o hal ini terjadi jika sinar datang dari zat optik lebih rapat ke optik kurang rapat. Pembiasan Pada Dua bidang Batas Lensa terletak diudara

1/f = (n‐1) ( 1 / R1 + 1 / R2 ) indek bias lensa Lensa(indek bias = n1) terletak dimedium yang indek biasnya = nm

1/f = (n1 / nm‐1) ( 1 / R1 + 1 / R2 )

Sifat cermin cekung (konkaf) F dan R positif, bersifat mengumpulkan sinar Sifat cermin cembung (konveks) F dan R negatif, bersifat menyebarkan sinar, jika benda nyata bayangan selalu nyata(di belakang cermin), tegak dan diperkecil. Contoh kaca spion. Kekuatan lensa (daya lensa) D (Dioptri) = 1/f(m) MGMP Fisika SMA Negeri 9 Kota Tangerang Selatan Tim Penyusun: Rudinanto, S.Pd. ‐ Ida Farida Mutia, S.Pd. ‐ Reny Rosmiati, S.Pd.


Interferensi dan Difraksi Cahaya Percobaan ini dilakukan oleh Young kisi Dari percobaan didapat bahwa garis‐garis terang didapat dari interferensi 2 gelombang yang fasanya sama. Garis‐garis gelap didapat dari interferensi 2 gelombang yang fasanya berbeda. Difraksi adalah pembelokkan gelombang melalui rintangan atau celah sempit. kisi

Cahaya yang melewati kisi difraksi, akan mengalami interferensi pada layar, interferensi yang berbeda‐beda menyebabkan warna‐warna. Warna‐warna membuat garis terang yang berbeda‐beda di layar.

Alat‐alat Optik Mata dan Kacamata Jika bayangan tepat jatuh diretina, maka mata dapat melihat benda dengan jelas Apabila mata melihat benda‐benda dekat maka lensa mata dibuat lebih cembung dan sebaliknya untuk benda jauh lensa mata dibuat lebih cekung. Hal ini dapat terjadi dengan mengubah fokus lensa. MGMP Fisika SMA Negeri 9 Kota Tangerang Selatan Tim Penyusun: Rudinanto, S.Pd. ‐ Ida Farida Mutia, S.Pd. ‐ Reny Rosmiati, S.Pd.


Mata normal titik dekatnya 25 cm Penyakit rabun dekat titik dekatnya lebih besar dari 25cm untuk mengatasinya harus menggunakan kacamata cembung. Penyakit rabun dekat. titik jauh : tidak di ~ hal ini disebabkan mata terlalu cembung untuk mengatasinya diperlukan lensa cekung. Lup Berbentuk lensa cembung tunggal. Cara pengamatan dengan lup 1. pengamatan tanpa akomodasi (mata mengamati benda dalam keadaan relax tanpa akomodasi) (perbesaran) M = Sn / f Sn = jarak baca normal si pengamat f = panjang titik api lup 2. Pengamat dengan akomodasi maximum. Dalam hal ini bayangan terakhir berjarak sejauh jarak baca normal dari mata 1 / S + 1 / S1 = i / f ; S1 = ‐ Sn ; Sn : jarak baca normal si pengamat Mikroskop Terdiri dari dua lensa cembung yaitu lensa obyektif (dekat dengan mata) dan okuler (dekat dengan benda) (Perbesaran ) M = (S1Ob / Sob) x (Sn / fok) MGMP Fisika SMA Negeri 9 Kota Tangerang Selatan Tim Penyusun: Rudinanto, S.Pd. ‐ Ida Farida Mutia, S.Pd. ‐ Reny Rosmiati, S.Pd.


Kalor (panas) : adalah bentuk energi yang dipindahkan melalui perbedaan temperatur. Panas akan berpindah dari suhu yang lebih panas ke suhu yang lebih dingin. Satuan kalor adalah kalori, joule, erg. Satu kalori adalah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 10C

Q = m c ∆t

C = m c

Q = kalor yang diserap (joule) m = massa benda (kg) ∆t = perubahan temperature yang terjadi (oC) c = kalor jenis benda (joule/kg0C) C = kapasitas kalor (kal/oC) Perubahan Zat

melenyap

melebur

menguap

Wujud Padat

membeku

Wujud Cair

mengembun

Wujud gas

menyublin

Kalor Laten

Kalor yang dibutuhkan untuk merubah bentuk 1 kg zat

Q = m.L L = kalor laten (joul/kg) Kalor lebur : kalor yang dibutuhkan untuk merubah 1 kg zat dari padat menjadi cair



Kalor beku : kalor yang dibutuhkan untuk merubah 1 kg zat dari cair menjadi padat Kalor penguapan : kalor yang dibutuhkan untuk merubah 1 kg zat dari cair menjadi uap Kalor Pengembunan : kalor yang dibutuhkan untuk merubah 1 kg zat dari uap menjadi cair. Kalor penguapan = kalor pengembunan Q1 = mc1∆t = mc1(t1‐0) c1 : panas jenis es

Q5

Q4 Q3

Q1

Q2

Q2 = m.c2 = mc2 c2 : panas peleburan Q3 = mc3 (100‐0) c3 :panas jenis air

Perpindahan Kalor 1. Konduksi Perpindahan kalor tanpa disertai perpindahan partikel cth : besi yang dipanaskan H = K.A. (∆t / L) H : Jumlah kalor yang merambat persatuan waktu K : Daya hantar kalor (koeffisien konduksi termal) A : Luas penampang L : Panjang ∆t : Beda temperature di ujung‐ujung benda 2. konveksi Perpindahan kalor disertai dengan perpindahan parikel contoh : air yang mendidih karena dimasak H = h. A. ∆t h : suatu konstanta yang tergantung pada dimensi dan jenis konveksi 3. Radiasi Perpindahan kalor tanpa medium, setiap benda panas mengeluarkan radiasi. Contoh : Sinar matahari. W = eσT4 MGMP Fisika SMA Negeri 9 Kota Tangerang Selatan Tim Penyusun: Rudinanto, S.Pd. ‐ Ida Farida Mutia, S.Pd. ‐ Reny Rosmiati, S.Pd.


W : energi yang dipancarkan persatuan waktu, persatuan luas watt/m2 σ : tetapan Stepan – Boltzman, yang harganya (5,672.10‐8 watt/m2K4 T : Suhu mutlak (dalam Kelvin) e : koefisien pancaran emisi (o gerak periodik yang berulang setiap selang waktu tertentu. Contohnya : gerang berayun bandul jam dinding , putaran bumi pada porosnya dalam waktu 1 hari, dan gerak vertikal teratur pada pegas yang diberi beban. T (periodik) => waktu yang dibutuhkan untuk melakukan 1 putaran (detik) f (frekuensi) => jumlah putaran yang dapat dilakukan dalam 1 detik (detik‐1 atau Hz)

1 Hubungan T dan f : T =

f

2Л Sudut yang ditempuh dalam waktu t : θ = t = 2Л f T Besar simpangan sumbu x dan y : y = A sin ω t atau x = A cos ω t

= A ω cas (ωt + θ0) a = – A ω2 sin (ωt + θ0) Periodik pada gerak harmonik pegas: T = 2Л

m Æ m = massa benda; k = tetapan pegas k

Periodik pada gerak harmonik benda berayun: T = 2Л

l

g

Æ l = panjang tali ; g = gaya gravitasi.



Bab 2. GAYA GAYA

A. Hukum-Hukum Newton o

Hukum I Newton (Hukum Inersia): Ö Jika gaya total pada subuah benda adalah nol, benda akan selalu diam atau selalu bergerak pada garis lurus dengan kecepatan konstan.

ΣF = 0

o

Ö Inersia/kelembaman : kecenderungan sebuah benda mempertahankan keadaan diam atau geraknya. Hukum II Newton: Ö Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja dan berbandik terbalik dengan massanya.

ΣF = m a

o

Hukum III Newton: Ö Jika benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua selalu memberikan gaya yang sama besar dengan gaya yang diterima kepada benda pertama. Ö Æ Hukum aksi – reaksi : “ setiep aksi ada reaksi yang sam dan berlawanan arah”

F12 = – F21

B. Gaya Gravitasi Hukum Gravitasi : “Setiap partikel di alam semesta selalu menarik partiklel lain dengan gaya yang besarnya berbanding lurus dengan massa partikeltersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya “. F = G Dengan

m1 .m 2 r2

F = gaya tarik‐menarik antara massa m1 dan m2 (N) m1, m2 = massa setiap benda (kg) G = tetapan grafitasi umum (6,673 10‐11 Nm2kg‐2) r = jarak antara kedua benda (m)

w = mg

w = gaya berat benda (N) m = massa benda (kg) g = percepatan gravitasi (ms‐2) M = massa bumi (kg) r = jarak benda ke pusat bumi (m) MGMP Fisika SMA Negeri 9 Kota Tangerang Selatan Tim Penyusun: Rudinanto, S.Pd. ‐ Ida Farida Mutia, S.Pd. ‐ Reny Rosmiati, S.Pd.


C. Gaya Pemulih pada Pegas 1.

Elastisitas pegas

L

ΔL

A

Tegangan : σ

F

=

F A Modus elastisitas (modulus Young)

∆L Regangan : e = L E =

σ e

=

F .L A.∆L

F = – k . ∆x Gaya pemulih pegas : 2.

k = tetapan pegas

Pemanfaatan Pegas a. susunan seri pegas Saat tersusun seri gaya tarik pegas tetap : F = F1 = F2 = F3 ; dan Penambahan panjang nya (Δx) = Δx1 + Δx2 + Δx3 Sehingga :

b.

1 1 1 = + k k1 k 2

susunan paralel pegas Saat tersusun paralel gaya tarik pegas (F) = F1 + F2 + F3 ; dan Penambahan panjang tetap: Δx = Δx1 = Δx2 = Δx3 Sehingga : k1 + k2 + k3

C. Gaya Gesek => gesekan muncul antara dua benda yang saling bersentuhan. => besar gaya gesek tergantung pada kekasaran permukaan dan gaya normal. => ada 2 jenis gaya gesek : ♦

gaya gesek statis (fS) Æ gaya gesek yang dibutuhkan untuk mempertahankan benda agar tetap diam.

fS = gaya gesek statis

μS = koefisien gesek statis

fS = μS N



N = gaya normal benda

Æ koefisien gesek pada benda miring dengan sudut α : μS =

sin α

= tan α

α

♦

gaya gesek kinetis (fK) Æ gaya gesek yang berlaku saat benda mulai bergerak. Æ nilainya tetap walau gaya F berubah.

fS = gaya gesek statis

μS = koefisien gesek statis

N = gaya normal benda

fK = μK N

Æ pada benda miring : fK = F cos α (gaya yang timbul arah sumbu x) N + F sin α = mg (gaya yang timbul arah sumbu y) Æ dan jarak hingga benda berhenti dapat ditentukan dari besar koefisien gesek :

– m a = μK g

s =

v2

..

2 μK g

Æ menentukan percepatandari koefisien gesek pada dua balok yang terhubung dengan katrol T

a =

(m1 – μKm2) g

m1

m1 + m2

fK

T

a

m2



USAHA, ENERGI DAN DAYA

A. Usaha => hasil kali antara gaya dan besarnya perpindahan.

W = F s

F

untuk gaya F dengan sudut α

W= f.s cos α

s

=> Usaha total : Jumlah seluruh gaya yang bekerja pada benda : Σ F Gaya => besaran vektor (berlawanan arah tanda negatif) Contohnya : Gaya gesek yang berlawanan arah dengan gaya yang bekerja pada benda (F) Maka

Wtotal = F s – f s = (F – f ) s

=> Usaha oleh Gaya Konservatif Î gaya konserfatif tergantung pada posisi awal dan akhir saja (tidak dipengaruhi jarak) Î Contoh gaya konserfatif => gaya pegas yang kembali ke kedudukan semula setelah ditekan

W = m g h

Usahanya :

h = jarak kedudukan awal dan akhir = tinggi (m)

m = massa benda (kg)

Wtotal = W1 + W2 = –m1g1h1 + m2g2h2



B. Energi => kemampuan untuk melakukan suatu usaha. ♦

Energi Kinetik Î energi yang dimiliki benda bermassa m saat bergerak dengan kecepatan v.

EK = ½ mv2 ♦

Hubungan Usaha dan Energi Kinetik Î Usaha total yang dilakukan benda (oleh gaya total) = perubahan energi kinetik benda.

Wtotal = ΔEK = ½ mv2 2 – ½ mv1 2

♦

Energi Potensial Î energi yang dihubungkan dengan gaya dan tergantung pada posisi benda

EP = m g h

W = ΔEP = mg ( h2 – h1 )

Î Energi Potensial pegas :

EP = ½ k Δx2

♦

Hukum Kekekalan Energi Mekanik Î Jumlah kedua jenis energi (Energi kinetik dan potensial) disebut Energi Mekanik. Hukumnya : “Energi mekanik total dari suatu sistem adalah tetap/konstan.

Em1 = Em2 EP1 + EP1 = EP2 + EP2

Î pada bidang miring, kecepatan benda saat mencapai ujung bidang dapat ditentukan :

v = 2 gh

C. Daya Ö Usaha (W) yang dilakuka per satuan waktu (t) disebut daya. Ö Satuan daya : Js‐1 MGMP Fisika SMA Negeri 9 Kota Tangerang Selatan Tim Penyusun: Rudinanto, S.Pd. ‐ Ida Farida Mutia, S.Pd. ‐ Reny Rosmiati, S.Pd.


P =

W t

P = F v Atau

Contoh soal : Besar usaha untuk menggerakkan mobil dengan massa 1000 kg dari keadaan diam hingga kecepatannya 72 km/jam adalah . . . (gesekan diabaikan) Jawab : W = ∆EK = ½ mv22 – ½ mv12 = ½ m (v12 - v22) = ½ . 1000 (202 – 02) = 2 . 105 J



MOMENTUM DAN IMPULS

A. Momentum => hasil kali massa benda dengan kecepatannya

P = m.v Hukum ke‐2 Newton mwnyatakan : “gaya total yang berkerja pada partikel sama dengan leju perubahan momentum terhadap waktu”.

∆p ΣF =

∆t

B. Hubungan Momentum dan Impuls Î Impuls => gaya rata – rata pada benda yang bekerja selama waktu Δt. F . ∆t = ∆P = m (vt – vo) Impuls =

C. Hukum Kekekalan Momentum “Jumlah momentum total sistem benda adalah konstan /tetap”.

m1v1 + m2v2 = m1v1’ + m2v2’

D. Tumbukan Beberapa jenis Tumbukan: 1) Tumbukan Lenting Sempurna atau Elastis Sempurna Î Jumlah energi Kinetik sebelum dan sesudah tumbukan sama

Berlaku persamaan : e =

(v2 ’ – v1 ’) (v1 – v2)

= 1

Keterangan : e = koefisien restitusi Koefisien restitusi => derajat berkurangnya kecepatan benda setelah terjadi tumbukan. MGMP Fisika SMA Negeri 9 Kota Tangerang Selatan Tim Penyusun: Rudinanto, S.Pd. ‐ Ida Farida Mutia, S.Pd. ‐ Reny Rosmiati, S.Pd.


2) Tumbukan Lenting Sebagian atau Elastis Tak Sempurna Î energi kinetik benda sesudah tumbukan lebih kecil dari sebelum tumbukan Î nilai koefisien restitusi : 0 Hasil kali besarnya momentum linier (p = mv) dan jari‐jari (r). => satuan momentum sudut : kg m2 rad/s

L = m v r

= m (ω r) r

= mr2 ω

Momentum sudut dalam Hukum II Newton:

Σ τ =

∆L ∆t

=

I (ω − ω 0 ) ∆ω = I = I .α ∆t ∆t

C. Hukum Kekekalan Momentum Sudut “Momentum sudut total pada benda yang berotasi adalah konstan/tetap, momen gaya/torsi yang bekerja = 0 ”.

L = I ω

konstan tetap sehingga :

I1 ω1 = I2 ω2

D. Momen Inersia ( I ) => Hasil kali satuan massa (m) dan kuadrat satuan jarak (r)

I = mR2

m = massa benda (m) R = jarak dari pusat rotasi (m)



I = momen inersia (kg m2) Teorema sumbu sejajar

I = Ipm + Mx2

Ipm = momen inersia melalui pusat massa M = massa total benda x = jarak titik ke pusat massa I = momen inersia terhadap sumbu sejajar x.

E. Energi Kinetik Rotasi

Ekrot =

1 2

I ω2 Atau

Ekrot =

L2 2I

Usaha pada gerak rotasi :

W = 12 I ω2 2 –

1 2

I ω1 2

Energi Kinetik rmenggelinding : Ek = 12 mv + 12 I ω 2

2



ROTASI BENDA TEGAR A. Dinamika Rotasi Benda Tegar Hukum II Newton untuk gerak Translasi:

Σ F = m a

Hukum II Newton gerak Rotasi:

Σ τ = I . α

Σ τ = F . d

Rotasi benda tegar pada bidang miring Kelajuan sampai dasar bidanga sebesar : v

Percepatan yang terjadi : a =

=

2 gh k +1

g sin θ k +1

Nilai k adalah : koefisien inersia => I = k mR2 (k cincin =1; k silinder pejal ½ ; k bola pejal 2/5 ; k benda meluncur 0) Dua benda dengan seutas tali melalui katrol 9 Dua katrol dan dua benda Untuk m1 > m2 maka percepatan yang terjadi dapat ditentukan dengan : a =

(m1 − m2 ) g ∑F = ∑ m m1 + m2 + k . 12 M n

n = jumlah katrol 9

Dua benda dengan satu katrol Untuk m1 > m2 maka percepatan nya: a =

(m1 − m2 ) g ∑F = ∑ m m1 + m2 + k . 1 2 M



9

Satu katrol satu benda Percapatannya : a =

m.g I ⎛ ⎞ dan tegangan tali : ⎜ .mg 2 ⎟ m + kM ⎝ I + MR ⎠

Hukum sinus yang dapat digunakan pada gaya yang memiliki titik awal yang sama dengan sudut berbeda :

F F2 F1 = = 3 sin α sin β sin γ B. Keseimbangan Benda Tegar Dua syarat sebuah benda tegar seimbang adalah: 9

Jumlah vektor gaya yang bekerja = 0; ΣFX = 0; ΣFY = 0 (setimbang translasi)

9 Jumlah semua momen gaya harus = 0 Στ = 0 (setimbang rotasi)

Titik Berat (zo) • Adalah titik tangkap resultan dari seluruh bagian – bagian kecil (gaya berat) benda • Untuk benda‐benda yang tingginya Tekanan pada kedalaman h dalam suatu fluida dengan massa jenis ρ dan berhubungan dengan udara luar. P = Pluar + ρ . g . h

P = Patm + ρ . g . h

Hukum Pascal “Tekanan yang diberikan pada suatu cairan yang tertutup diteruskan tanpa berkurang ke tiap titik dalam cairan dan ke dinding bejana”. F1

beban

dapat dirumuskan : P1 = P2

A1

F1 F2 F F = karena A = Лr2 maka 21 = 21 A1 A2 r 1 r 1

A2

fluida

F2



Hukum Pokok Hidrostatika “Semua titik terletak pada suatu bidang datar di dalam zat cair yang sejenis memiliki tekanan yang sama”. dapat dirumuskan : PA = PB

ρ1 h1 = ρ2 h2

A h1 h2

B garis batas

Hukum Archimedes “Sebuah benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dala fluida akan mendapat gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut”.

FA = gaya ke atas/gaya Archimedes (N)

FA = Wf

g = percepatan gravitasi (ms )

FA = ρf . g . Vbt

ρf = massa jenis fluida

FA = Wudara – Wfluida

Vbt = volume benda tercelup

Wf = berat fluida yang dipindahkan

‐2

Tenggelam : ρ benda > ρ fluida Melayang : ρ benda = ρ fluida Mengapung : ρ benda peristiwa naik atau turunya zat cair dalam tabung atau pipa yang berlubang kecil yang dimasukkan ke dalam zat cair (pipa kapiler). Bila zat cairnya air maka dalam tingg air dalam pipa lebih tinggi dibandingkan diluarnya (permukaan air melengkung ke bawah. Zat cair beupa raksa akan sebaliknya air



Persamaan yang dapat digunakan dalam peristiwa kapilaritas adalah : y =

2γ cos θ ρ .g.r

Dimana ; γ = tegangan permukaan fluida (N/m)

θ = sudut kontak

r = jari‐jari pipa kapiler

y = naik/turunnya permukaan fluida (m)

B. Fluida Bergerak Ilmu yang mempelajarinya => Hidrodinamika Sifat‐sifat fluida ideal : a. b. c.

Tidak kompresibel : fluida yang tidak mengalami perubahan volume karena pengaruh tekanan Tidak kental/non viskositas : fluida yang tidak mengalami gesekan dengan pipa selama mengalir Aliran stsioner : kecepatan, massa jenis, dan tekanan pada setiap titik dalam fluida tidak berubah karena waktu.

Kontinuitas Debit fluida => banyaknya fluida yang mengalir mellui suatu penampang tertentu dalam selang waktu tertentu. V = volume fluida (m3); t = waktu (s); v = kecepatan aliran (m/s);

Q = A . v

Q = debit aliran (m3/s) ; dan A = luas penampang (m2)

V Q = t

Kontinuitas => A . v = konstan, maka : A1 v1 = A2 v2 Persamaan Bernoulii “Jumlah tekanan (P), energi kinetik persatuan volume ( 12 ρ v2) dan energi potensial persatuan volume (ρgh) mempunyai nilai yang setiap titik sepanjang aliran”.

P+

1 2

ρ v2 + ρ g h = konstan

P1 +

1 2

ρ v12 + ρ g h1 = P2 +

1 2

ρ v22 + ρ g h2

Asas Bernoulli digunakan pada alat‐alat seperti : krburator, venturimeter, tabung pitot, gaya angkat pesawat.

Penerapan hukum bernoulli a.

Tangki bocor h = h1 – h2



v=

Q =v A= x 2 gh

2 gh

x2 = 4 h . h2 b.

Venturi meter

v1 = a c.

Venturi meter dengan Manometer

v1 = a d.

2 gh( ρ '− ρ ) ρ ( A2 − a 2 )

Tabung Pitot

v1 = e.

2 gh (A − a2 ) 2

2 gh.ρ '

ρ

Gaya angkat pesawat terbang v1 ukuran molekul Tidak ada gaya antar partikel kecuali jika bertumbukkan Tumbukan antar partikel atau partikel dan dinding adalah lenting sempurna dalam waktu singkat P V = n RT

Persamaan gas ideal :

R = konstanta gas umum : 8,314 J/)mol K) = 0,082 L atm/(mol K)

k = tetapan Boltzmann : 1,38 J/K

NA = 6,022 x 1023 partikel/mol

P V = N kT

N = jumlah partikel

n = N . NA

R = NA . k

B. Tekanan Gas ideal Energi Kinetik translasi rata – rata suatu mol gas :

EK = ½ mov2

EK = 3/2 kT

Tekanan gas : P =

2 3

N V

EK atau P = 13 mov2

N V

C. Kecepatan Efektif gas

v RMS =

2kT 2 RT atau v RMS = atau v RMS = 3P M m0 ρ

dengan : M = massa molekul gas (kg/K mol)

mo = N/NA = massa 1 molekul gas (kg/molekul)

N = bilangan Avogadro

ρ = massa jenis gas (kg/m3) MGMP Fisika SMA Negeri 9 Kota Tangerang Selatan

Tim Penyusun: Rudinanto, S.Pd. ‐ Ida Farida Mutia, S.Pd. ‐ Reny Rosmiati, S.Pd.


D. Derajat Kebebasan dan Energi Dalam

EK = f ( 12 kT)

Energi Dalam gas :

U x EK = f x N ( 12 kT)

Dejajat kebebasan untuk jenis molekul:

Monoatomik ♦ suhu kurang dari 100ºK ♦ hanya memiliki gerak translasi ♦ punya 3 derajat kebebasan, Emolekul = 3/2 kT Diatomik ♦ suhu ruang (sedang) ♦ memiliki gerak translasi dan rotasi ♦ punya 5 derajat kebebasan, Emolekul = 5/2 kT Poliatomik ♦ suhu lebih dari 100ºK ♦ memiliki gerak translasi, rotasi, dan vibrasi ♦ punya 7 derajat kebebasan, Emolekul = 7/2 kT



TERMODINAMIKA

A. Proses Termodinamika Hukum Pertama Termodinamika

ΔQ (+) = sistem menerima kalor

∆Q = W + ∆U

W (+) = sistem melakukan usaha

ΔU (+) = terjadi perubahan energi dalam sistem

Empat proses termodinamika a.

Isotermik => keadaan gas berubah dengan suhu tetap Î Hukum Boyle

b.

Isobarik => keadaan gas berubah dengan tekanan tetap Î Hukum Charles – Gay Lussac

c.

Isokhorik => keadaan gas berubah dengan volume tetap Î Hukum Boyle – Gay Lussac

d.

Adiabatik => keadaan gas berubah tanpa adanya perpindahan kalor (ΔQ = 0)

Penjelasan proses termodinamika dapat dilihat pada tabel berikut: Tetap

Proses

Isobarik

Isotermis

W

ΔU

Persamaan

n Cp ΔT

p ΔV

3/2 n R ΔT

Q = ΔU + p ΔV

0

3/2 n R ΔT

Q = ΔU

n RT ln ⎛⎜ V2 ⎞⎟ ⎜V ⎟ ⎝ 1⎠

n RT ln ⎛⎜ V2 ⎞⎟ ⎜V ⎟ ⎝ 1⎠

0

Q = W

0

‐ 3/2 n R ΔT

3/2 n R ΔT

ΔU = ‐ W

V

P (atau ) T

Isokhorik

Q

n Cv ΔT

V (atau )

T (atau PV)

= 3/2 n R ΔT

Adiabatik

PVγ

Kapasitas Panas Gas Cp = Cv + n R

Cp = kapasitas panas pada tekanan konstan MGMP Fisika SMA Negeri 9 Kota Tangerang Selatan

Tim Penyusun: Rudinanto, S.Pd. ‐ Ida Farida Mutia, S.Pd. ‐ Reny Rosmiati, S.Pd.


W = n R (T2 – T1)

Cv = kapasitas panas pada volume konstan

W = Qp – Qv = (Cp – Cv) ΔT B. Efisiensi (Daya Guna) Mesin ¾ Efisiensi sebenarnya sebuah mesin :

η=

Q1 − Q2 Q2 W x 100% = x 100% = 1 ‐ x 100% Q1 Q1 Q1

untuk gas ideal : ¾

Q2 T2 = Q1 T1

Efisiensi mesin Carnot/efisiensi maksimum teoritisnya:

η

= 1 ‐

T2 x 100% T1

Q1 = kalor yang diterima dari reservoir suhu tinggi (T1) Q2 = kalor yang dilepas dari reservoir suhu tinggi (T2) ¾

Efisiensi mesin pendingin :

η=

T1 W x 100% = ‐ 1 x 100% T2 Q1

T1 = suhu di luar ruangan (K) T2 = suhu di dalam ruangan (K) Hukum Kedua Termodinamika “Tidak ada mesin yang memiliki efisiensi 100%”.



BUNYI

Bunyi merupakan gelombang mekanik yang tidak dapat merambat dalam hampa udara dan berupa gelombang longitudinal. Tinggi rendahnya nada bergantung pada frekuensi dan keras lemahnya bunyi bergantung pada amplitudo. Sumber‐Sumber Bunyi Dawai Nada dasar



Resonansi

Layangan

Intensitas Bunyi

Taraf Intensitas



Efek Doppler



OPTIKA FISIS

DISPERSI CAHAYA

INTERFERENSI CAHAYA Merupakan perpaduan dua cahaya yang koheren

Percobaan yang Mengamati Gejala interferensi Cahaya



a.

Celah Ganda Young

b. Interferensi Selaput Tipis



c.

Cincin Newton

DIFRAKSI a. Celah Tunggal

b. Kisi

Maximum

0 = sudut difraksi dan m = orde terang/orde gelap Minimum

POLARISASI CAHAYA





LISTRIK STATIS Hukum Coulomb

Rapat Muatan

Kuat Medan Listrik

Kuat medan listrik adalah besarnya gaya Coulomb untuk tiap satu satuan muatan positif.

Kuat Medan Listrik Pada Bola Konduktor Bila bola konduktor diberi muatan listrik, maka seluruh muatan terkumpul di permukaan bola, sehingga di dalam bola tidak terdapat muatan listrik.



Kuat Medan Listrik Pada Keping Sejajar

Energi Potensial & Potensial Listrik



Potensial Listrik Pada Bola Konduktor

Potensial Listrik pada Keping Sejajar

Kapasitor Kapasitor adalah komponen elektronik yang mampu menyimpan muatan dan energi.Besarnya kapasitas bisa dihitung dengan cara :

Kapasitor pada Keping Sejajar



Kapasitor Gabungan

Susunan Kapasitor Seri/Paralel



MEDAN MAGNET Induksi Magnet Kuat Medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik disebut induksi magnet (B) dengan satuan tesla (satuan lainnya adalah weber/m2). Arah medan magnet ditentukan dengan kaidah tangan kanan, yaitu ibu jari menyatakan arah arus dan lekukan jari tangan menyatakan arah medan magnet (B).

Induksi Magnet Pada Kawat Lurus

Induksi Magnet Pada Kawat Melingkar



Induksi Magnet Pada Solenoida a. Pada Ujung

b. Pada Tengah

Induksi Magnet Pada Toroida

Gaya Lorentz Gaya Lorentz dapat terjadi pada : • kawat berarus listrik dalam medan magnet, • muatan listrik bergerak dalam medan magnet, • kawat sejajar berarus listrik. a. Untuk kawat berarus listrik dalam medan magnet Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan, yaitu: MGMP Fisika SMA Negeri 9 Kota Tangerang Selatan Tim Penyusun: Rudinanto, S.Pd. ‐ Ida Farida Mutia, S.Pd. ‐ Reny Rosmiati, S.Pd.


• empat jari tangan yang terbuka menyatakan arah medan magnet B • telapak tangan menyatakan arah gaya Lorentz F • ibujari menyatakan arah arus i.

B = induksi magnet (T) O = sudut antara I dengan B L = panjang kawat (m)

I = kuat arus (A) F = gayá Lorentz (N)

b. Untuk Muatan listrik bergerak dalam medan magnet



c.

Untuk kawat sejajar berarus listrik



INDUKSI ELEKTROMAGNETIK Gaya Gerak Listrik Induksi (GGL Induksi)

Kuat Arus dan Gaya Lorentz

Fluks Magnet

Penerapan Hukum Faraday 1. Transformator



b.

Transformator step down Vp