kumpulan contoh soal fisika kelas 10 kurikulum 2013

Contoh Soal

1. Seorang anak dengan massa 35kg bergelantungan pada ujung sebuah pegas. Pegas tersebut bertambah panjang 10cm. Tentukan tetapan pegas tersebut!

      Alternatif Penyelesaian

      Dik : masssa (m) = 35kg dan pertambahan panjang (Δx)= 10cm

      Permasalahan: menentukan tetapan pegas

      Strategi: menggunakan persamaan F = k ∆x

      Penerapan: F = k ∆x

      m g = k ∆x

      k = m g/∆x

      ∆x = 10 cm = 0,1 m

      k = m g/∆x = 35 x 10/0,1 = 3.500 N/m

      Jadi, tetapan pegas tersebut adalah 3.500 N/m. 

1. Samsul mempunyai sebuah kawat dengan luas penampang 4mm², kemudian Samsul menariknya dengan gaya 7 N, sehingga bertambah panjang sebesar 1,05 cm. Bila, panjang kawat mula-mula adalah 40 cm, berapakah modulus elastisitas kawat tersebut?

2. Diketahui panjang sebuah pegas 25cm. Sebuah balok bermassa 20gram digantungkan pada pegas bertambah panjang 5 cm. Tentukanlah modulus elastisitas jika luas penampang pegas 100 cm²

Seutas tali mempunyai panjang mula-mula 100cm ditarik hinga tali tersebut mengalami pertambahan panjang 2mm. Tentukan regangan tali!

Diketahui : Panjang tali = 100 cm = 1 m  , Pertambahan panjang = 2 mm = 0,002 m

Jawab :

 

  Tali nilon berdiameter 2mm ditarik dengan gaya 100 N. Tentukan tegangannya.

Penyelesaian :

dik :  F = 100 N  ,  d = 2 mm = 0,002m  ,  r = 1 mm = 0,001m

 dit :  Tegangan tali

Jawab :

Luas penampang tali :

A =  p r^2

A = (3,14) (0,001m)^2 = 0,00000314m^2

A = 3,14 x 10^-6 m^2

Tegangan tali :

Tegangan = F/A

                   = 100 N/3,14 x 10^-6 m^2

                   = 31,5 x 10^6 N/m^2

Contoh 1

Sebuah pegas bila ditarik dengan gaya 10N, panjangnya bertambah 2 cm. Berapakah pertambahan panjang pegas jika ditarik dengan gaya 12 N?

Penyelesaian :

Diketahui :  F1 = 10 N                         k =  F1  =   10

                     x1 = 2 cm                                          x1      0,02

                     F2 = 12 N                                   x2 dapat dicari dengan persamaan:

Ditanyaan : x2                                                 x2 =  F2  =   12    =  0,024m  = 2,4cm

Jawab :                                                                       k        500                                           Untuk mencari x2, terlebih dahulu

Kita mencari konstanta pegas (k)                     Jadi, pertambahan panjang pegas

dari F1 dan x1.                                                adalah 2,4 cm.

Contoh 1

Aminah mempunyai tiga buah pegas dengan konstanta 100 N/m, dan        300 N/m. Berapakah konstanta gabungan ketiga pegas tersebut jika :

a.disusun seri

Penyelesaian :

Diketahui :  K1 = 100 N/m  ,  k2 = 150 N/m  ,  K3 = 300 N/m

Ditanyakan :    a. ks

Jawab :

1. 1  =  1  +  1  +  1

     ks     k1    k2    k3

          =   1   +   1   +   1

             100    150    300

          =   3   +   2   +   1

             300    300    300

          =   6    =   300   = 50 N/m

             300         6

     Jadi, konstanta pegas rangkaian seri adalah 50 N/m

Enam buah pegas identik disusun sehingga terbentuk seperti gambar dibawah. Bebas kemudian digantungi beban bermassa M.

                                                                                             Jawab :

Jika konstanta masing-masing pe         1   =  1   +    1    +    1    =  11

gas adalah 100N/m,dan massa M         K     300    200      100     600

Adalah 5 kg, tentukan :                                         = 600/11

Nilai konstanta susunan pegas              Jadi, nilai konstanta pegasnya adalah 600/11 N/m.

            Untuk meregangkan sebuah pegas sejauh 10 cm diperlukan gaya sebesar 50 N. Energi potensial elastias yang dibutuhkan untuk meregangkan pegas sejauh 12 cm adalah ...

            Dik : x =10 cm = 0,1 m

                        F = 50 N

            Dit : energi potensial                meregangkan pegas se

            Jawab :                                                jauh 12 cm = 0,12 m

            Konstanta pegas adalah :         Ep  =  ½ k x2 = ½ (500)

            k =F / X = 50 / 0,1 = 500                     (0,12)2 =(250)(0,0114)

            N/m                                                     =  3,6 Joule

   1. Untuk meregangkan sebuah pegas sejauh 10 cm diperlukan gaya sebesar 50 N. Energi potensial elastias yang dibutuhkan untuk meregangkan pegas sejauh 12 cm adalah

   2. Seutas kawat dengan luas penampang 4mm2 ditarik oleh gaya 3,2 N hingga panjangnya bertambah, dari 80cm menjadi 80,04cm. Hitunglah tegangan, regangan, dan modulus elastis kawat

 

Andi punya sebuah kawat dengan luas penampang 2 mm², kemudian diregangkan oleh gaya sebesar 5,4 N sehingga bertambah panjang sebesar 5 cm. Bila panjang kawat mula-mula adalah 30 cm, berpakah modulus elastisitas dari kawat tersebut?

Jawab
Diketahui
A = 2 mm² = 2.10⁶ m
F = 5,4 N
Δl = 5 cm = 5.10² m
lo = 30 cm = 3.10¹ m

Modulus young = [5,4 x 3.10¹]/[2.10⁶ x 5.10²] = 1,62.10⁷ N/m²

             Tali nilon berdiameter 2 mm ditarik dengan gaya 100 Newton. Tentukan tegangan tali!
Pembahasan
Diketahui :
Gaya tarik (F) = 100 Newton
Diameter tali (d) = 2 mm = 0,002 meter
Jari-jari tali (r) = 1 mm = 0,001 meter
Ditanya : Tegangan tali
Jawab :
Luas penampang tali :

Seutas tali mempunyai panjang mula-mula 100 cm ditarik hingga tali tersebut mengalami pertambahan panjang 2 mm. Tentukan regangan tali!
Pembahasan
Diketahui :

Ditanya :Regangan tali?

Jawab :
Regangan tali :

1.      Sebuah keluarga yang terdiri dari empat orang yang total massanya 200kg masuk ke dalam mobil sehingga pegas mobil tertekan ke bawah sejauh 3 cm. Dengan menganggap pegasnya tunggal, berapakah tetapan pegas mobil itu?

Gaya berat w=m.g

                   = (200 kg)(9,8 m/s²)

                   = 1.960 N (menyebabkan pegas tertekan sejauh x = 3 cm = 0,03 m)

Oleh karena itu,di peroleh :

k = F/ x

= 1960 N/0,03 m

= 6,5 ×10⁴ N/m (a)

 

    Seutas tali mempunyai panjang mula-mula 100 cm ditarik hingga tali tersebut mengalami pertambahan panjang 2 mm. Tentukan regangan tali!

Dik: panjang awal tali  = 100 cm = 1 meter

        pertambahan panjang = 2 mm = 0,002 m

Dit: regangan tali

Jawab:  regangan = perubahan panjang / panjang awal

               regangan = 0,002 m

                                      1 m

               regangan = 0,002 N/m

Sebuah pegas dalam keadaan tergantung bebas mempunyai panjang 10 cm. Pada ujung bebas digantungkan beban 200 gr hingga panjang pegas menjadi 11 cm. Jika g=10 m/s2, berapakah konstanta gaya pegas tersebut?

dik: x0 = 10 cm = 0,1 m  ,  m = 200 gr = 0,2 kg  ,  Xt= 11 cm = 0,11 m  ,  g =  10 m/s2

dit: K

Jawab: DX = Xt-Xo

             DX = 0,11-0,1=0,01 m

             K = F

                   DX

                 = m.g

                     DX

             K =   2

                    0,01

               = 200 N/m

1. Sebuah pegas panjangnya 20cm . Jika modulus elastis pegas 40N/       dan luas ketapel 1       . Tentukan besar gaya yang diperlukan agar pegas bertambah panjang 5cm!

  Diketahui : Panjang awal = 20cm  ,  E   = 40 N/  ,  A = 1   ,  𝜟𝓁 = 5 cm

  Ditanyakan :  F........???

 Jawab :
E = 𝞼/e
E = (F/A) (𝜟𝓁 / Lₒ)
40 N/        : (F/1 m²) /(5m/20cm)
40N/        : (F/1 m² ) 1/4  
160 N/        : F/1 
F : 160 N

Tiga buah pegas masing-masing memiliki konstanta pegas 100 N/m, 200 N/m, dan 400 N/m. Jika ketiga pegas tersebut dirangkai secara seri, maka tentukanlah konstanta pegas penggantinya.

Diketahui : k1 = 100 N/m;  k2 = 200 N/m;  k3 = 400 N/m. 1/ks = 1/k1 + 1/k2 + 1/k3

⇒ 1/ks = 1/100 + 1/200 + 1/400

⇒ 1/ks = (4 + 2 + 1) / 400

⇒ 1/ks = 7/400

⇒ ks = 400/7

⇒ ks = 57,1 N/m.

2. Empat buah pegas identik disusun secara seri-paralel seperti gambar di bawah ini. Jika konstanta masing-masing pegas adalah 500 N/m dan beban 40 N, tentukanlah pertambahan panjang sistem pegas tersebut.

Diketahui : k1 = k2 = k3 = k4 = 500 N/m; F = W = 40 N. kp = k1 + k2 + k3

⇒ kp = 500 + 500 + 500

⇒ kp = 1500 N/m. 1/ks = 1/kp + 1/k4

⇒ 1/ks = 1/1500 + 1/500 

⇒ 1/ks = (1 + 3)/1500

⇒ 1/ks = 4/1500

⇒ ks = 1500/4

⇒ ks =  375 N/m. F = ks ΔL ⇒ ΔL = F/ks

⇒ ΔL = 40/375

⇒ ΔL = 0,106 m

⇒ ΔL = 10,6 cm.

• Tiga buah pegas masing-masing dengan konstanta gaya 200 N/m, 400N/m, 800N/m disusun seri dan diberi beban 30N tentukan pertambahan panjang susunan pegas tersebut!

   Dik: K₁ = 200N/m

            K₂ = 400N/m

            K₃ = 800N/m

            F = 30N

    Dit: Menentukan panjang susunan pegas!

Jawaban :       

:       

 

• Sebuah pegas yang panjangnya 20cm tergantung bebas. Ketetapan pegas tersebut 2000N/m, ternyata panjangnya menjadi 40,5cm. Tentukan gaya pegas tersebut!

   Penyelesaian:

   Dik : X₀ = 20cm = 0,2m

           X_t = 40,5cm = 0,405m

           k = 2000N/m

    Dit : F ?

    Jawab : F = k . x

               F = 2000 . (0,405-0,2)

               F = 2000 . 0,205

               F = 410N

1. Tiga buah pegas memiliki konstanta sama disusun secara seri dan pada ujung bawahnya digantung beban 6 kg, pegs memanjang 5cm. Tentukanlah perpanjangan susunan pegas itu jika diberi beban 8kg?
2. Perhatikan gambar berikut.

Pegas-pegas dalam sususnan adalah identik dan masing-masing memiliki konstanta sebesar 200N/m. tentukan nilai total konstanta susunan pegas pada gambar tersebut!