Fisika kelas X semester 1 adalah fondasi penting untuk memahami konsep-konsep fisika yang lebih kompleks di masa depan. Artikel ini menyajikan 20 soal pilihan yang mencakup bab-bab awal, yaitu:
- Bab 1: Pengukuran
- Bab 2: Vektor
- Bab 3: Gerak Lurus
- Bab 4: Hukum Newton tentang Gerak
- Bab 5: Usaha dan Energi
Setiap soal akan disertai dengan pembahasan yang mendalam, rumus yang relevan, dan tips untuk memecahkan masalah serupa. Mari kita mulai!
Bab 1: Pengukuran
-
Soal: Sebuah balok diukur panjangnya menggunakan jangka sorong. Skala utama menunjukkan 12,7 cm, dan skala nonius menunjukkan angka 6 yang segaris dengan skala utama. Jika ketelitian jangka sorong adalah 0,01 cm, berapakah panjang balok tersebut?
Pembahasan:
- Panjang pada skala utama = 12,7 cm
- Panjang pada skala nonius = 6 x 0,01 cm = 0,06 cm
- Panjang total = 12,7 cm + 0,06 cm = 12,76 cm
Rumus: Panjang total = Skala Utama + (Skala Nonius x Ketelitian)
-
Soal: Nyatakan hasil pengukuran 0,0000456 kg dalam notasi ilmiah dengan dua angka signifikan.
Pembahasan:
- Notasi ilmiah: 4,56 x 10^-5 kg
- Dua angka signifikan: 4,6 x 10^-5 kg
-
Soal: Konversikan 72 km/jam menjadi m/s.
Pembahasan:
- 1 km = 1000 m
- 1 jam = 3600 s
- 72 km/jam = 72 x (1000 m / 3600 s) = 20 m/s
Bab 2: Vektor
-
Soal: Dua buah vektor, A dan B, memiliki besar masing-masing 8 satuan dan 6 satuan. Jika sudut antara kedua vektor adalah 60°, hitunglah besar resultan vektor tersebut.
Pembahasan:
- |R| = √(A² + B² + 2AB cos θ)
- |R| = √(8² + 6² + 2(8)(6) cos 60°)
- |R| = √(64 + 36 + 48) = √148 ≈ 12,17 satuan
Rumus: Resultan Vektor |R| = √(A² + B² + 2AB cos θ)
-
Soal: Sebuah perahu menyeberangi sungai dengan kecepatan 4 m/s tegak lurus terhadap arus sungai. Jika kecepatan arus sungai adalah 3 m/s, tentukan kecepatan resultan perahu.
Pembahasan:
- Kecepatan resultan = √(4² + 3²) = √25 = 5 m/s
-
Soal: Vektor A = 2i + 3j dan vektor B = -i + 5j. Tentukan vektor A + B dan A – B.
Pembahasan:
- A + B = (2i + 3j) + (-i + 5j) = i + 8j
- A – B = (2i + 3j) – (-i + 5j) = 3i – 2j
Bab 3: Gerak Lurus
-
Soal: Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan awal 10 m/s. Setelah 5 detik, kecepatannya menjadi 25 m/s. Hitunglah percepatan mobil tersebut.
Pembahasan:
- a = (v_t – v_0) / t
- a = (25 m/s – 10 m/s) / 5 s = 3 m/s²
Rumus: Percepatan a = (v_t – v_0) / t
-
Soal: Sebuah bola dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Hitunglah tinggi maksimum yang dicapai bola (g = 10 m/s²).
Pembahasan:
- v_t² = v_0² – 2gh (di titik tertinggi, v_t = 0)
- 0 = 20² – 2(10)h
- h = 400 / 20 = 20 m
Rumus: Tinggi Maksimum h = v_0² / (2g)
-
Soal: Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 45 meter. Hitunglah waktu yang diperlukan benda untuk mencapai tanah (g = 10 m/s²).
Pembahasan:
- h = ½ gt²
- 45 = ½ (10) t²
- t² = 9
- t = 3 s
Rumus: Waktu Jatuh Bebas t = √(2h/g)
Bab 4: Hukum Newton tentang Gerak
-
Soal: Sebuah balok bermassa 5 kg ditarik dengan gaya 20 N. Jika permukaan licin, hitunglah percepatan balok.
Pembahasan:
- F = ma
- 20 N = 5 kg x a
- a = 4 m/s²
Rumus: Hukum II Newton F = ma
-
Soal: Dua buah balok dengan massa masing-masing 2 kg dan 3 kg dihubungkan dengan tali dan ditarik dengan gaya 10 N. Hitunglah tegangan tali antara kedua balok jika sistem bergerak pada permukaan licin.
Pembahasan:
- a = F / (m1 + m2) = 10 N / (2 kg + 3 kg) = 2 m/s²
- Tegangan tali T = m1 x a = 2 kg x 2 m/s² = 4 N
-
Soal: Sebuah balok dengan massa 10 kg berada di atas bidang miring dengan sudut kemiringan 30°. Jika koefisien gesek statis antara balok dan bidang miring adalah 0,4, apakah balok akan bergerak? (g = 10 m/s²)
Pembahasan:
- Gaya berat sejajar bidang miring = mg sin θ = 10 kg x 10 m/s² x sin 30° = 50 N
- Gaya normal = mg cos θ = 10 kg x 10 m/s² x cos 30° ≈ 86,6 N
- Gaya gesek statis maksimum = μ_s x N = 0,4 x 86,6 N ≈ 34,64 N
- Karena gaya berat sejajar bidang miring (50 N) lebih besar dari gaya gesek statis maksimum (34,64 N), balok akan bergerak.
Bab 5: Usaha dan Energi
-
Soal: Sebuah balok ditarik dengan gaya 50 N sejauh 2 meter. Hitunglah usaha yang dilakukan gaya tersebut jika gaya membentuk sudut 60° terhadap arah perpindahan.
Pembahasan:
- W = Fd cos θ
- W = 50 N x 2 m x cos 60°
- W = 50 J
Rumus: Usaha W = Fd cos θ
-
Soal: Sebuah benda bermassa 2 kg jatuh dari ketinggian 10 meter. Hitunglah energi potensial gravitasi benda tersebut sebelum jatuh (g = 10 m/s²).
Pembahasan:
- EP = mgh
- EP = 2 kg x 10 m/s² x 10 m
- EP = 200 J
Rumus: Energi Potensial Gravitasi EP = mgh
-
Soal: Sebuah mobil bermassa 1000 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Hitunglah energi kinetik mobil tersebut.
Pembahasan:
- EK = ½ mv²
- EK = ½ x 1000 kg x (20 m/s)²
- EK = 200.000 J
Rumus: Energi Kinetik EK = ½ mv²
-
Soal: Sebuah pegas memiliki konstanta pegas 200 N/m. Jika pegas ditarik sejauh 0,1 meter, hitunglah energi potensial elastis pegas.
Pembahasan:
- EP = ½ kx²
- EP = ½ x 200 N/m x (0,1 m)²
- EP = 1 J
Rumus: Energi Potensial Elastis EP = ½ kx²
-
Soal: Sebuah mesin memiliki daya 1000 watt. Berapa energi yang dihasilkan mesin tersebut dalam waktu 5 menit?
Pembahasan:
- Energi = Daya x Waktu
- Waktu = 5 menit = 300 detik
- Energi = 1000 W x 300 s = 300.000 J
Rumus: Energi = Daya x Waktu
-
Soal: Sebuah bola bermassa 0,5 kg dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 15 m/s. Hitunglah energi mekanik total bola tersebut. (g = 10 m/s²)
Pembahasan:
- EK = ½ mv² = ½ x 0,5 kg x (15 m/s)² = 56,25 J
- EP = mgh (pada saat dilempar, h = 0, sehingga EP = 0)
- Energi Mekanik = EK + EP = 56,25 J + 0 J = 56,25 J
Rumus: Energi Mekanik = Energi Kinetik + Energi Potensial
-
Soal: Sebuah benda dengan massa 2 kg didorong dengan gaya 10 N sehingga berpindah sejauh 5 m. Jika koefisien gesek kinetik antara benda dan lantai adalah 0,2, hitunglah usaha yang dilakukan oleh gaya gesek.
Pembahasan:
- Gaya normal N = mg = 2 kg x 10 m/s² = 20 N
- Gaya gesek F_gesek = μ_k x N = 0,2 x 20 N = 4 N
- Usaha oleh gaya gesek W_gesek = -F_gesek x d = -4 N x 5 m = -20 J (negatif karena gaya gesek berlawanan arah dengan perpindahan)
-
Soal: Sebuah elevator bermassa 500 kg bergerak dari lantai dasar ke lantai 5 yang tingginya 20 meter. Hitunglah usaha yang dilakukan oleh mesin elevator (g = 10 m/s²).
Pembahasan:
- Usaha = Perubahan Energi Potensial = mgh
- Usaha = 500 kg x 10 m/s² x 20 m = 100.000 J
Kesimpulan
Dengan memahami konsep-konsep dasar dan berlatih mengerjakan soal-soal seperti di atas, Anda akan lebih siap menghadapi ujian fisika kelas X semester 1. Ingatlah untuk selalu memahami rumus dan konsep, serta berlatih secara teratur. Selamat belajar!
