FISIKA

  : IRCHAS ISKANDAR

Kelas          : XI IPA 7

Tugas         : Fisika (Gerak Harmonik Sederhana)

Soal

1. Seutas kawat berdiameter 2 cm digunakan untuk menggantungkan lampu 31,4 kg pada langit-langit kamar. Tegangan (stress) yang dialami kawat sekitar … (g=10 m/s²)

A. 0,01 kN/m²

B. 0,1 kN/m²

C. 1 kN/m²

D. 10³ kN/m²

E. 100 kN/m²

2. Sebuah pegas digantungkan pada langit-langit sebuah lift. Di ujung bawah pegas tergantung beban 50 g. Ketika lift diam, pertambahan panjang pegas 5 cm. Pertambahan panjang pegas jika lift bergerak ke bawah dengan percepatan 3 m/s² adalah … (g=10 m/s²)

A. 2,5 cm

B. 3,5 cm

C. 4,5 cm

D. 5,0 cm

E. 6,0 cm

3.         Sebuah mobil yang massanya 1000 kg bergerak dengan kecepatan 15 m/s. Berapa energi kinetik yang dimiliki mobil tersebut ?

A.  112500 kg m²/s²

B. 11000kg m²/s²

C. 11200kg m²/s²

D. 110500 kg m²/s²

E. 12500 kg m²/s²

4. Sebuah benda bermassa 50 gram bergerak harmonic sederhana dengan amplitude 10 cm dan periode 0,2 s. Besar gaya yang bekerja pada system saat simpangannya setengah amplituo adalah sekitar …

A. 1,0 N

B. 2,5 N

C. 4,8 N

D. 6,9 N

E. 8,4 N

5. Dua buah osilator bergetar dengan fase sama pada t=0. Frekuensi getaran 10 Hz dan 40 Hz. Setelah 5/4 sekon, kedua getaran itu berselisih sudut fase …

A. 0˚

B. 30˚

C. 45˚

D. 90˚

E. 180˚

6.  Sebuah pegas yang panjangnya 20 cm digantungkan vertical. Kemudian ujung di bawahnya diberi beban 200 gram sehingga panjangnya bertambah 10 cm. Beban ditarik 5 cm ke bawah kemudian dilepas hingga  beban bergetar harmonic. Jika g=10 m/s². Maka frekuenzi getaran adalah …

A. 0,5 Hz

B. 1,6 Hz

C. 5,0 Hz

D. 18,8 Hz

E. 62,8 Hz

k= ∆x 7.         Bandul bermassa 250 gram digantungkan pada tali sepanjang 20 cm. Bandul disimpangkan sejauh 4 cm dari titik seimbangnya, kemudian dilepaskan. Apabila percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s2, gaya pemulih yang bekerja pada bandul adalah...

A. 0,49 N

B. 0,98 N

C. 1,38 N

D. 2,45 N

E. 4,90 N

8.         Sebuah ayunan bergetar dengan periode 1,5 sekon. Apabila amplitudo ayunan sebesar 10 cm, simpangan ayunan setelah bergetar selama 4 sekon adalah...

A. 5,0 cm

B. 5 √2 cm
C. 5 √3 cmD. 10 cm
E. 10 √3 cm

9.         Persamaan gerak harmonik sederhana sebuah benda Y = 0,10 sin 20πt. Besarnya frekuensi benda itu adalah...

A. 0,1 Hz
B. 1,0 Hz
C. 10 Hz

D. 20 Hz
E. 200 Hz

10.       Sebuah ayunan sederhana, panjang tali 100 cm, massa 100 gram, percepatan gravitasi 10 m/s2. Kedudukan tertinggi adalah 20 cm dari titik terendah. Maka kecepatan berayunnya dari titik terendah adalah...

A. 40 m/s
B. 20 m/s
C. 4 m/s
D. 2 m/sE. 0,2 m/s

11.       Suatu osilator harmonik bergetar dengan persamaan y = 4 sin 6 t, dengan y dalam cm dan t dalam sekon. Percepatan maksimum getaran tersebut adalah...

A. 0,24 m/s2

B. 0,36 m/s2

C. 0,72 m/s2

D. 0,96 m/s2

E. 1,44 m/s2

12.       Seorang anak bermain ayunan dengan tali penggantung sepanjang 2,45 m. Apabila percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s2, periode ayunan sebesar....

A. π / 2 s

B. π s

C. 1,5 π s

D. 2π s

E. 3 π s

13.       Sebuah benda bermassa 50 gram digetarkan dengan persamaan y = 0,1 sin 100t, dengan y dalam meter dan t dalam sekon. Energi total yang dimiliki benda sebesar ...

A. 1,0 joule

B. 1,5 joule

C. 2,0 joule

D. 2,5 joule

E. 5,0 joule

14.       Sebuah pegas sepanjang 20 cm digantung vertikal. Ketika diberi beban 400 gram, panjang pegas menjadi 22,45 cm. Ketika beban ditarik kebawah sejauh 10 cm dan dilepaskan, pegas bergetar dengan frekuensi sebesar ...(g = 9,8 m/s2).

A. 5 Hz

B. 5/π Hz

C. 10 Hz

D. 10/π  Hz

E. 15/π Hz

15.       Sebuah benda melakukan gerak harmonik dengan persamaan y = 20 sin (10πt + π/6), y dalam cm dan t dalam sekon. Kecepatan partikel saat t = 2 s sebesar....

A. π m/s
B. π √2 m/s
C. π √3 m/sD. 2 m/s
E. 2π √3 m/s

16.       Benda bergerak dalam waktu 2 menit membuat 6.000 getaran. Berapa frekuensi dan periodenya?

A. 30 Hz dan 0,01 detik
B. 40 Hz dan 0,02 detik

C. 50 Hz dan 0,03 detik
D. 50 Hz dan 0,02 detik

E.  45 Hz dan 0,05 deik

17.       Sebuah partikel bergetar harmonik dengan periode 0,2 s dan amplitudo 4 cm. Kecepatan maksimum partikel sebesar...

A. 8π  cm/s
B. 20 cm/s
C. 20π  cm/s
D. 40 cm/s
E. 40π  cm/s

18.       Sebuah benda dengan massa 4 gram digetarkan dengan y = 0,05 sin 300t dengan satuan internasional. Tentukan kecepatan dan percepatannya saat t = 2 s.

A. -14,5 m/s dan 198,82 m/s²

B. 12 m/s dan 200 m/s²

C. 10 m/s dan 195 m/s²

D. 20 m/s dan 190m/s²

E. 20 m/s dan 190m/s²

19.       Sebuah benda melakukan gerak harmonik dengan amplitudo 2A. Pada saat kecepatannya sama dengan seperempat kecepatan maksimum, tentukan simpangannya!

A. 0,87 A

B. 2 A

C. 3 A

D. 4 A

E. 5 A

20.       Buah durian tergantung pada tangkai pohonnya setinggi 8 meter, jika massa durian 2 kg dan percepatan gravitasi 10 N/kg, berapa energi potensial yang dimiliki durian tersebut ?

A. 160 J

B.150 J

C. 300 J

D. 100 J

E. 500 J

  

Pembahasan 

1.         Pembahasan:

            Diketahui : d = 2 cm = 2 x 10^-2 m

            r = 1 cm = 1 x 10^-2 m

            m = 31,4 kg

            g = 10 m/s²

            Ditanyakan : Tegangan (σ)

            Jawab :

            F = m . g

            F = 31,4 . 10

            F = 314 N

            A = π.r²

            A= 3,14 . (1 X 10^-2)²

            A= 3,14 . 10^-4

σ= A             

            jawaban : D

2.         Pembahasan :

            Diketahui : m = 50 g

            ∆x₁ (Keadaan lift diam) = 5 cm = 0,05 m

            a= 3 m/s²

            Ditanyakan : ∆x₂ (Keadaan lift bergerak)

            Jawab :

            Keadaan Lift Diam                                        Keadaan Lift Bergerak

            F = k . ∆x₁                                                                                       ΣF = m.a

            m.g = k . 0,05                                                w – Fp = m.a

            0,05 . 10 = 0,05 k                                          mg - k . ∆x₂ = m.a

            K = 10                                                           0,05.10 – 10∆x₂ = 0,05.3

            0,5 - 10∆x₂ = 0,15

            10∆x2 = 0,35

            ∆x2 = 0,035 m = 3, 5 cm

            Jawaban : (B)

3.         Pembahasan :

            Diketahui :
            m = 1000 kg
            v = 15 m/s
            Ditanyakan : Ek = ……… ?

            Jawab :
            E_k = ½ m.v²
            E_k = ½ 1000 kg.(15 m/s)²
            E_k = ½ 1000 kg.225 m²/s²
            E_k = 112500 kg m²/s²

            Jawaban = A

4.         Diketahui : m = 50 g = 0,05 kg

            T = 2 s

            A = 10 cm = 0,1 m

            Ditanyakan : F pada saat Y = 0,5 A

            Jawab :

ω= T = 0,2             =10π rad/s

            Y =0,5     A=0,5.0,1=0,05 m

            

            F   = 0,05.(10 π)².0,05

            F   = 25.10^-4.985,96

            F   = 2,46 N

            F   = 2,5 N

            Jawaban : (B)

5.         Pembahasan :

            Diketahui : t = 5/4 s

            f₂ = 40 Hz

            f₁ = 40 Hz

            Ditanyakan : ∆θ

            Jawab :

            ∆θ = θ₂ – θ₁

                = 2π φ₂-2π φ₁

            =2π (φ₂- φ₁)

            =2π (f2t-f1t)

            =2π  [40(5/4) - 10(5/4)]

            = 2π (50 – 12,5)

            =2π  (37,5)

            = 75 π

            = 180˚

            Jawaban : (E)

6.         Pembahasan :

            Diketahui : m = 200 g = 0,2 kg

            Δx = 10cm = 0,1 m
            g = 10 m/s²

            Ditanyakan : f

            Jawab :

            F=k.∆x

            m.g =k.∆x

            

            

 5π Hz

            Jawaban : (C)

7.         Pembahasan

            Diketahui

            m = 250 g = 0,25 kg

            L = 20 cm = 0,2 m

            A = 4 cm = 0,04 m

            g = 9,8 m/s2

            Ditanya: F

            Untuk menghitung gaya pemulih pada bandul gunakan

            F = m . g . sin θ

            F = 0,25 kg . 9,8 m/s2 . (A / L)

            F = 2,45 N . (0,04 m / 0,2 m) = 0,49 N

            Jawaban: A

8.         Pembahasan
            Diketahui
            T = 1,5 s
            A = 10 cm
            t = 4 s
            Ditanya: y = ....
            Jawab:
            y = A sin ωt
            y = A sin (2π/T) . t
            y = 10 sin (2π/1,5) . 4
            y = 10 sin (16/3)π = 0,1 sin (16/3) . 180^o

            y = 10 sin 960^o

            y = 10 . 1/2 √3 cm = 5√3 cm
            Jawaban: C

9.         Pembahasan

            Diketahui:
            A = 0,10
ω = 20π
Ditanya: f = ...
Jawab:
ω = 2π. f
f = ω / 2π = 20π / 2π = 10 Hz
Jawaban: C

10.       Pembahasan
Menghitung kecepatan bandul dititik terendah menggunakan persamaan glbb.
v = √2 . g . h = √(2 . 10 m/s² . 0,2 m) = 2 m/s
Jawaban: D

11.       Pembahasan

a_m  = - A . ω² =  - 4 . 6² cm/s2 = 144 cm/s2 = 1,44 m/s2

Jawaban: E

12.       Pembahasan

T = 2π √(L/g) = 2π √(2,45 m/ 9,8 m/s2) = 2π . 0,5 s = π s

            Jawaban: B

13.       Pembahasan

Enegi total getaran harmonik adalah sebagai berikut:

E = 1/2 m . ω² . A² = 1/2 . 0,05 . 100² . 0,1² =  2,5 joule

Jawaban: D

14.       Pembahasan:

Hitung terlebih dahulu konstanta pegas k

k = F/x = m . g / x = (0,4 kg . 9,8 m/s2) / 0,0245 m = 160 N/m

Menghitung frekuensi pegas

f = 1/2π . √(k/m) = 1/2π . √(160/0,4) = 1/2π . 20 = 10/π Hz

Jawaban: D

15.       Pembahasan:
Kecepatan partikel getaran harmonis dirumuskan dengan:
v = A . ω cos (ωt + θ₀)
v = 20 . 10π cos (10π . 2 + π/6)

v = 200 π cos (π/6) = 200π . 1/2 √3 = 100 π . √3 cm/s = π√3 m/s

Jawaban: C

16.       Pembahasan
Diketahui:
t = 2 menit = 120 detik
Σgetaran = N = 6.000 getaran
Ditanya:

            F dan T = ...?
Jawab:
F = N : t
   = 6.000 : 120 = 50 Hz
T = 1/f
   = 1 : 50 = 0,02 detik
Jawaban = D

17.       Pembahasan
Kecepatan maksimum getaran harmonis Vm = A . ω
Vm = A . ω = A . (2π/T) = 4 cm . (2π/0,2 s) = 40π cm/s
Jawaban: E

18.

            

            Jawaban = A

19.       

     

            Jawaban = A

20.       Pembahasan  =

            Diketahui :
h = 8 meter
m = 2 kg
g = 10 N/kg
Ditanyakan : Ep = ……… ?

            Jawab :
E_p = m.g.h
E_p = 2 kg. 10 N/kg. 8 m
E_p = 160 Nm
E_p = 160 J

            Jawaban = A

            Sumber :

1.       http://retnomayapada.blogspot.co.id/2013/05/soal-dan-pembahasan-gerak-harmonik.html

2.       http://untukku-saja.blogspot.co.id/2015/03/pembahasan-soal-getaran-harmonis.html

3.       http://www.softilmu.com/2015/11/Pengertian-Jenis-Besaran-Rumus-Simpangan-Energi-Aplikasi-Contoh-GERAK-HARMONIK-SEDERHANA-Adalah.html

4.       http://ariesaftari.blogspot.co.id/2009/12/gerak-harmonic-sederhana.html