Pesawat Sederhana Kelas VIII SMP

contoh soal dan pembahasan jawaban pesawat sederhana, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), tercakup katrol, bidang miring, dan pengungkit atau tuas, besar gaya / kuasa dan beban.




Soal No. 1
Seorang pekerja hendak menaikkan sebuah almari besi ke bak belakang truk dengan menggunakan bidang miring seperti gambar di atas. Jika massa almari 120 kg, dan percepatan gravitasi 10 m/s², tentukan:
a) gaya minimal yang diperlukan pekerja untuk menaikkan almari
b) keuntungan mekanik bidang miring

Pembahasan
a) gaya minimal yang diperlukan pekerja untuk menaikkan almari
F = ^h/_S x W
dimana
h = tinggi bidang miring
S = panjang sisi miring
W = berat beban (Newton)

Temukan berat almari lebih dulu W = m x g = 120 x 10 = 1200 N
Sehingga
F = ^h/_S x W
F = ¹/₂ x 1200 = 600 Newton

b) keuntungan mekanik bidang miring
KM = ^W/_F = ¹²⁰⁰/₆₀₀ = 2
atau bisa juga
KM = ^S/_h = ²/₁ = 2

Soal No. 2
Cermati gambar bidang miring berikut ini.



Jika besar gaya F dalah 60 Newton, tentukan:
a) keuntungan mekanik bidang miring
b) berat beban

Pembahasan
a) keuntungan mekanik bidang miring
KM = ^S/_h
S belum diketahui, temukan dengan phytagoras

S =√(4² + 3²) = √25 = 5 meter

sehingga

KM = ⁵/₃ = 1,67

b) berat beban
W = KM x F = 60 x ⁵/₃ = 100 Newton

Soal No. 3
Seorang anak memodifikasi sebuah katrol dan bidang miring untuk menaikkan sebuah balok seperti terlihat pada gambar berikut



Tentukan:
a) gaya yang diperlukan anak untuk menaikkan balok
b) keuntungan mekanik sistem katrol dan bidang miring

Pembahasan
a) gaya yang diperlukan anak untuk menaikkan balok
F = ^h/_S x W
F = ³/₅ x 1200 = 720 Newton

Gaya F kemudian dibagi ke dua buah tali, satu dipegang anak dan satu lagi terikat pada tonggak, sehingga F untuk anak saja adalah:
F_anak = F : 2 =720 : 2 = 360 Newton

b) keuntungan mekanik sistem katrol dan bidang miring
KM = W : F_anak = 1200 : 360 = 3,33

Soal No. 4
Seorang pekerja pada bangunan menaikkan pasir dengan cara seperti terlihat pada gambar berikut:




Tentukan gaya yang dikeluarkan oleh pekerja untuk beban seberat 50 N, dan keuntungan mekanik dari katrol!

Pembahasan
Katrol tetap seperti gambar diatas mempunyai KM = 1, sehingga
F = W
F = 50 N
Keterangan : Kalo gaya yang diperlukan sama saja dengan berat benda yang diangkat,  lantas dimana untungnya menggunakan katrol tetap? Katrol tetap seperti gambar diatas berfungsi untuk mengubah arah gaya, sehingga beban bisa naik ke atas dengan tarikan ke arah bawah. Di lapangan,  menarik beban ke arah bawah melalui katrol terasa lebih mudah dari menarik beban langsung ke arah atas.

Soal No. 5
Sistem katrol digunakan pada suatu proyek bangunan seperti gambar berikut



Tentukan gaya yang diperlukan untuk menaikkan beban seberat 120 Newton!

Pembahasan
Perhatikan beban (katrol warna merah), 2 tali yang menariknya, sehingga
F = W : 2 = 120 : 2 = 60 Newton

Soal No. 6
Seorang anak sedang mengungkit sebuah batu.



Tentukan gaya yang diperlukan anak!

Pembahasan
Rumus untuk pengungkit atau tuas:

F x L_k = W x L_b

Dimana:
L_k = panjang lengan kuasa atau lengan gaya, dihitung dari titik kerja gaya ke tumpu
L_b = panjang lengan beban, dihitung dari titik beban hingga tumpu

sehingga:

F x L_k = W x L_b

F x 180 = 360 x 20
F = 40 Newton

Soal No. 7
Perhatikan tuas di bawah ini.



Untuk menahan beban 600 Newton agar berada pada posisi seimbang, tentukan besar gaya F yang harus diberikan!

Pembahasan
Data dari soal:
L_b = ¹/₂ meter
L_k = 2 meter, perhatikan bukan  1 ¹/₂ meter

F x L_k = W x L_b
F x (2) = 600 x (¹/₂)
F = 150 Newton

Soal No. 8
Lihat gambar disamping!



Berapakah gaya yang diperlukan untuyk menarik beban?
A. 10
B. 20 N
C. 30 N
D. 40 N
(Sumber soal: EBTANAS SMP Tahun 1995)

Pembahasan
Perhatikan katrol warna merah tepat di atas beban, ada 3 tali yang menarik beban, sehingga
F = W : 3
F = 60 : 3
F = 20 Newton

Soal No. 9
Perhatikan gambar di samping!



Besar kuasa (F) adalah....
A. 200 N
B. 250 N
C. 500 N
D. 2000 N
(Sumber soal: EBTANAS SMP Tahun 1994-Modificated)

Pembahasan
F x L_k = W x L_b
F x (2) = 1000 x (0,5)
F = 500 : 2 = 250 Newton

Read More

Kemagnetan 9 SMP

Belajar Kemagnetan, Contoh soal dan pembahasan fisika Kelas 9 SMP (IX) mencakup sifat-sifat bahan magnet, cara membuat magnet dan menghilangkan sifat kemagnetan dan  menentukan kutub-kutub magnet dari beberapa cara membuat magnet akan didiskusikan melalui  metode soal dan penyelesaian.

Soal no. 1
1. Jelaskan istilah-istilah yang berhubungan dengan kemagnetan berikut ini:
a) ferromagnetik
b) diamagnetik
c) paramagnetik
Alternatif Jawaban
a) ferromagnetik
Ferromagnetik adalah bahan-bahan atau material yang ditarik dengan kuat jika didekatkan pada sebuah magnet.
b) diamagnetik
Diamagnetik adalah bahan atau material yang hampir-hampir tidak dapat ditarik sama sekali oleh magnet.
c) paramagnetik
Paramagnetik adalah material atau bahan yang ditarik lemah jika dekatkan sebuah magnet.

Soal no. 2
Sebutkan beberapa cara yang biasa digunakan untuk membuat magnet tanpa penjelasan!

Alternatif Jawaban
Cara-cara untuk membuat magnet:
-dengan penggosokan
-dengan induksi kemagnetan
-dengan memotong sebuah magnet
-dengan arus listrik / elektromagnet

Soal no. 3
Amir memiliki sebuah magnet batang yang cukup panjang. Dia ingin memotong magnet tersebut menjadi dua bagian. Bantu si Amir ini untuk menentukan kutub-kutub magnet baru yang dihasilkan dari proses pemotongan tadi!



Alternatif Jawaban
Pemotongan sebuah magnet akan memberikan hasil kutub-kutub yang sama dengan magnet induknya, lebih jelasnya :
A→ Utara
B→ Selatan
C→ Utara
D→ Selatan

Soal no. 4
Budi meminjam magnet dari Amir untuk menggosok baja yang dimilikinya agar menjadi sebuah magnet batang. Arah penggosokan yang dilakukan Budi seperti ilustrasi gambar berikut! Bantu si Budi menentukan kutub-kutub magnet yang dihasilkan dari proses menggosok tadi!



Alternatif Jawaban
Kutub-kutub baru hasil penggosokan dengan sebuah magnet batang ditentukan dengan aturan berikut:
Ujung yang terakhir kena gosok, akan berlawanan kutub dengan kutub penggosoknya, terlihat pada gambar yang terakhir digosok adalah ujung Q, dimana penggosoknya adalah kutub S, sehingga ujung Q akan menjadi kutub U, tentu saja ujung P menjadi kutub S.

Soal no. 5
Charli meminjam sebuah magnet batang yang cukup kuat dari Budi. Beberapa hari kemudian magnet tersebut tidak bisa lagi digunakan untuk menarik benda-benda dari logam seperti besi, cobalt maupun nikel. Perkirakan apa yang telah dilakukan Charlie terhadap magnet si Budi!

Alternatif Jawaban
Besi (Fe), cobalt (Co) dan nikel (Ni) adalah contoh bahan ferromagnetik, yang seharusnya ditarik dengan kuat oleh sebuah magnet. Kesimpulannya adalah magnet tersebut telah kehilangan sifat-sifat kemagnetannya. Sebuah magnet dapat kehilangan sifat kemagnetannya jika menerima salah satu dari perlakuan-perlakuan berikut:
a) dipukul-pukul dengan keras
b) dibakar
c) penggosokan ulang yang tidak sempurna
d) dijatuhkan berulang-ulang
e) dialiri arus listrik bolak-balik (listrik AC)

Soal no. 6
Perhatikan gambar!



Kedua paku ini menjadi magnet batang setelah didekatkan dengan magnet, maka kutub-kutub paku AB dan paku CD adalah....UN 2009 P12
A. A = selatan, B = Utara, C = Selatan, D = Selatan
B. A = Utara, B = Selaan, C = Utara, D = Selatan
C. A = Selatan, B = Utara, C = Utara, D = Selatan
D. A = Utara, B = Selatan, C = Selatan, D = Utara

Alternatif Jawaban
A = Utara
B = Selatan
C = Utara
D = Selatan

Read More

Listrik Dinamis Kelas 9 SMP - Part 2

Soal No. 13
Berikut ini adalah sebuah rangkaian listrik sederhana yang terdiri sebuah baterai sebagai sumber tegangan listrik ε dan sebuah beban resistor R.



Jika ε adalah 12 volt dan R adalah 3 Ω tentukan:
a) kuat arus yang mengalir
b) jumlah muatan yang mengalir dalam 1 menit
Pembahasan
a) kuat arus yang mengalir
Untuk rangkaian sederhana seperti di atas cukup gunakan:
I = ε / R
I = 12 / 3
I = 4 A

b) jumlah muatan yang mengalir dalam 1 menit

Q = I x t
Q = 4 A x 60 detik
Q = 240 Coulomb

Soal No. 14
Sebuah rangkaian terdiri dari sebuah sumber tegangan dan sebuah hambatan seperti ditunjukan gambar berikut!



Tentukan:
a) kuat arus I
b) tegangan jepit AB

Pembahasan
a) Berbeda dengan nomor 14, soal ini pada baterai terdapat hambatan dalam yaitu r, sehingga untuk mencari kuat arus rangkaian

I = ε / R + r
I = 12 / (8,5 + 0,5)
I = 12 / 9
I = 4/3 Ampere

b) Tegangan antara titik A dan B bisa ditemukan melalui 2 cara, yaitu
pertama V_AB = I x R = (4/3) x 8,5 = 11,33 volt
kedua V_AB = ε − I x r = 12 − (4/3)x(0,5) = 11,33 volt

Soal No. 15
Sebuah rangkaian listrik arus searah terdiri dari sebuah baterai 12 volt, dan tiga buah hambatan masing-masing:
R₁ = 40 Ω
R₂ = 60 Ω
R₃ = 6 Ω



Tentukan:
a) hambatan total pada rangkaian
b) kuat arus rangkaian (I)
c) kuat arus pada hambatan R₁
d) kuat arus pada hambatan R₂
e) apakah I_total, I₁ dan I₂ memenuhi hukum kirchoff arus?

Pembahasan
a) seperti nomor 12, adik akan mendapatkan jawaban R_total= 30 Ω
b) Kuat arus rangkaian
I = 12 volt / 30 Ω
I = 0,4 A
c) kuat arus pada hambatan R₁
I₁ = I_total x (^R₂ / (R₁ + R₂)
I₁ = 0,4 x (⁶⁰ / (40 + 60)
I₁ = 0,4 x (⁶⁰ / (100) = 0,24 A
d) kuat arus pada hambatan R₂ I₂ = I_total x (^R₁ / (R₁ + R₂) I₂ = 0,4 x (⁴⁰ / (40 + 60)
I₂ = 0,4 x (⁴⁰ / (100) = 0,16 A
e) apakah I_total, I₁ dan I₂ memenuhi hukum kirchoff arus?
Menurut hukum kirchoff arus,
ΣI_masuk = ΣI_keluar
Jadi jumlah I₁ dan I₂ harus sama dengan I_total = 0,4 A
I_total = I₁ + I₂
I_total = 0,24 + 0,16 = 0,40 A, sesuai hasil perhitungan point b diatas.

Soal No. 16
Sebuah lampu dipasang pada tegangan 220 volt dan menghasilkan kuat arus listrik sebesar 0,25 A. Tentukan :
a) daya lampu
b) energi yang digunakan lampu dalam 12 jam

Pembahasan
Rumus daya listrik:
P = V x I
a) daya lampu
P = V x I = 220 x 0,25 = 55 watt

b) energi dalam 12 jam = 12 x 60 x 60 detik = 43200 detik
W = P x t = 55 x 43200 = 2376000 Joule

Soal No. 17
Budi membeli lampu bertuliskan 220 volt, 100 watt, perkirakan hambatan yang dimiliki lampu tersebut!

Pembahasan
Mencari hambatan dari daya lampu yang diketahui:
P = V²/ R
R = V²/ P
R = 220² / 100
R = 484 Ω

Soal No. 18
Anto membeli lampu dengan spesifikasi 220 volt, 100 watt. Jika lampu dipasang Anto pada tegangan 110 volt, berapakah daya lampu saat menyala?

Pembahasan
Hambatan lampu saat dipasang pada tegangan 220 volt maupun 110 adalah tetap
R₂ = R₁
V2²/ P2 = V1²/ P1
P2 = (V1/V2)² x P1
P2 = (110/220) ² x 100 = 1/4 x 100 watt = 25 watt

Soal No. 19
Pemanas air dengan spesifikasi 200 watt digunakan untuk memasak air bersuhu 30°C sebanyak 0,5 kg. Jika kalor jenis air adalah 4200 J/kg°C tentukan berapa lama waktu yang diperlukan hingga air mencapai suhu 100°C !

Pembahasan
Energi listrik diubah menjadi kalor untuk memanaskan air
Data soal:
P = 200 watt
Δ T = 100 − 30 = 70 °C
m = 0,5 kg
c = 4200 J/kg°C
t = ..........

P x t = m x c x ΔT
200 x t = 0,5 x 4200 x 70
t = 147000 / 200
t = 735 detik
t = 735 / 60 menit = 12,25 menit

Soal No. 20
Sebuah rumah memasang 5 lampu 20 watt dan menyala 12 jam sehari, 2 lampu 60 watt menyala 5 jam sehari, sebuah kulkas 125 watt menyala 24 jam sehari, pesawat TV 200 watt menyala 6 jam sehari dan sebuah setrika listrik 250 watt yang dipakai 2 jam sehari. Jika tarif listrik adalah Rp 750 / kwh, perkirakan biaya listrik rumah tersebut dalam satu hari, satu minggu (7 hari) dan satu bulan (30 hari)!

Pembahasan
Cara menghitung tarif listrik :
Pola:
(watt alat)x(jumlah alat)x(lama pemakaian)

Lampu → 20 watt x 5 x 12 jam = 1200 wh
Lampu → 60 watt x 2 x 5 jam = 600 wh
Kulkas → 125 watt x 1 x 24 jam = 3000 wh
TV 200 → watt x 1 x 6 jam = 1200 wh
Setrika → 250 watt x `1 x 2 jam = 500 wh
---------------------------------------- +
Energi dipakai dalam sehari = 6500 wh = 6,5 kwh
Tarif listrik dalam satu hari = Rp 750 x 6,5 = Rp 4875
Tarif listrik dalam satu minggu = Rp 4875 x 7 = Rp 34125
Tarif listrik dalam satu bulan =Rp 4875 x 30 = 146250

Read More