Contoh Soal Mesin Carnot

Ketika hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa tidak semua panas yang disertakan dalam mesin kalor dapat digunakan untuk melakukan usaha, efisiensi Carnot menetapkan nilai batas pada sebagian kecil dari panas yang dapat digunakan begitu.

Dalam rangka untuk mendekati efisiensi Carnot, proses yang terlibat dalam siklus mesin kalor harus reversibel dan tidak melibatkan perubahan entropi. Ini berarti bahwa siklus Carnot adalah idealisasi, karena tidak ada proses mesin nyata reversibel dan semua proses fisik yang nyata melibatkan beberapa peningkatan entropi. [adsense1]

Suatu mesin carnot mempunyai efisiensi sebesar 40%. Pernyataan di bawah ini yang benar adalah ….

1) Selisih suhu kalor masuk terhadap suhu kalor keluar dibanding suhu kalor masuk =2/5

2) Perbandingan kalor keluar dengan kalor masuk = 3/5

3) Perbandingan usaha dengan kalor masuk = 2/5

4) Perbandingan usaha dengan kalor masuk = 2/3

Jawaban : E

Bahasan :

carnot1

Mesin Carnot menyerap kalor dari suhu 127 0C dan mengeluarkan pada suhu 770C. Efisiensi mesin tersebut adalah ….

a. 12,5%

b. 19,5%

c. 39,4%

d. 64,4%

e. 81,4%

Jawaban : A

Bahasan :         T1 = 127 + 273 = 400 K

T2 = 77 + 273 = 350 K

Efisiensi mesin Carnot :

carnot2

Soal jawaban Energi dan Usaha

2. Sebutkan bentuk-bentuk energi!
Jawab:
a. Energi kimia : Gas, bensin, solar, batu bara dan minyak tanah.
b. Energi listrik : Televisi, radio, dan alat elektronik lainnya.
c. Energi panas (energi kalor) : berasal dari partikel-partikel penyusun suatu benda.
d. Energi bunyi : dihasilkan oleh getaran partikel udara disekitar sumber bunyi.
e. Energi nuklir : terjadi karena reaksi inti didalam inti radio aktif.

3. Sebutkan dan beri contoh macam-macam perubahan energi ! [adsense1]
Jawab:
a. Energi listrik menjadi energi panas : setrika, kompor listrik, solder listrik.
b. Energi listrik menjadi energi cahaya : lampu, televisi, computer.
c. Energi listrik menjadi energi kimia :penyetruman.
d. Energi cahaya menjadi energi kimia : fotosintesis.
e. Energi listrik menjadi energi bunyi : radio, televise, telefon.
f. Energi listrik menjadi energi gerak : mesincuci, kipas angin.

4. Apa yang disebut dengan energi mekanik?
Jawab: Energi mekanik adalah energi yang memiliki suatu benda yang berkaitan dengan gerak. Energi mekanik terbagi menjadi 2, yaitu:
a. Energi potensial adalah energi yang disebabkan oleh posisi benda.
b. Energi kinetic adalah energi yang dimiliki benda karena kelajuannya.

5. Jelaskan hukum kekekalan energi !
Jawab: energi tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan, tetapi energi dapat diubah dari suatu bentuk kebentuk lainnya.

6. Sebuah benda massa 2 kg bergerak dengan kecepatan 2 ms-1. Beberapa saat kemudian benda itu bergerak dengan kecepatan 5 ms-1. Usaha total yang dikerjakan pada benda selama beberapa saat tersebut adalah ……

A. 4 joule

B. 9 joule

C. 15 joule

D. 21 joule

E. 25 joule

Picture6

 

m=2kg; v1 = 2m/s; v2 = 5m/s

usaha yang dikerjakan oleh benda

W = F.s = Δek = ½ mv22 – ½ mv12 = ½ .2 (52 – 22) = 21 Joule

Soal Jawaban Kemagnetan

2. Jelaskan 3 cara untuk membuat sebatang besi menjadi magnet!
Jawab:
a. Cara menggosok, dilakukan dengan cara menggosokkan ujung magnet kepada batang besi secara berkali-kali dengan arah gosok yang sama.
b. Induksi magnetik, dilakukan dengan membuat magnet dengan cara mendekatkan batang besi kepada magnet. Batang besi akan terinduksi oleh magnet sehingga batang besi menjadi magnet. [adsense1]
c. Arus listrik, caranya dengan membuat lilitan kawat pada sebatang besi, kemudian mengalirkan arus listrik melewati kawat tersebut. Dengan cara ini, selama arus listrik mengalir, batang besi akan bersifat magnetic.

3. Jelaskan cara untuk menentukan jenis kutub magnet!
Jawab: Ujung magnet yang menunjuk kea rah utara disebut kutub utara, dan ujung magnet yang menunjuk kea rah selatan disebut kutub selatan.

4. Jelaskan 2 gaya yang bekerja jika dua buah gaya magnet didekatkan!
a. Gaya tolak menolak, terjadi jika 2 kutub yang sama didekatkan.
b. Gaya tarik menarik, terjadi jika 2 kutub yang berlawanan didekatkan.

5. Jelaskan apa yang dimaksud dengan medan magnet!
Jawab: Medan magnet yaitu ruang disekitar magnet sehingga benda yang berada dalam ruang tersebut akan terpengaruh oleh magnet itu. Biasanya digambarkan dengan bantuan garis-garis gaya magnet atau garis khayal, namun keberadaannya ditunjukkan dengan serbuk besi.

6. Jelaskan percobaan yang dilakukan Hans Christian Oersted !
Jawab: Percobaan yang dilakukan Hans Christian Oersted dengan mengalirkan arus listrik melalui sebuah kawat penghantar, kemudian meletakkan sebuah kompas disekitarnya. Ternyata setelah arus listrik mengalir jarum kompas menyimpang. Ini berarti kawat yang dialiri listrik menyebabkan medan magnet disekitarnya. Medan magnet inilah yang membuat jarum kompas menyimpang.

7. Jelaskan pola medan magnet disekitar arus listrik dengan kaidah tangan kanan menggenggam!
Jawab: Bentuklah genggaman tangan kanan! Ibu jari lurus ke atas.
a. Arah ibu jari menunjukkan arah arus listrik
b. Arah jari-jari lain menunjukkan arah garis gaya magnet.

8. Sebutkan 3 faktor yang mempengaruhi besar gaya magnetik ( Gaya Lorentz ) !
Jawab: 3 faktor yang mempengaruhi besar gaya magnetic ( Gaya Lorentz ),
Ditemukan oleh Hendrik Antoon Lorentz
a. Kuat medan magnet
b. Kuat arus listrik yang mengalir pada kawat.
c. Panjang kawat.

9. Tentukan arah gaya Lorentz dengan kaidah tangan kanan !
Jawab:
Caranya : Letakan tangan kanan menengadah ke atas dengan ibu jari tegak lurus terhadap 4 jari lain. Arah yang ditunjukkan ibu jari menyatakan arah arus listrik, arah yang ditunjukan 4 hari lainnya menyatakan arah medan magnet, dan arah gaya Lorentz ditunjukkan arah telapak tangan.

10. Sebutkan alat-alat yang menerapkan gaya Lorentz atau alat-alat yang menggunakan prinsip kemagnetan !
a. Kipas angin
b. Kompas
c. Tape recorder
d. Komputer
e. Alat ukur listrik

Soal Pembahasan Polarisasi Cahaya

 

a. 22,50

b. 300

c. 450

d. 600

e. 67,50

Jawaban : D

Bahasan :

I = I0 . cos2 θ

¼ = I . cos2 θ

q = 600

Suatu berkas cahaya tak terpolarisasi merambat pada arah sumbu x menuju ke sebuah polarisator yang mampu memisahkan berkas datang menjadi dua berkas yaitu berkas A terpolarisasi hanya searah sumbu z dan berkas B yang terpolarisasi pada arah sumbu y. Berkas cahaya kemudian dilewatkan lagi ke polarisator kedua dengan orientasi yang sama dengan polarisator pertama. Berapa persen perubahan intensitas berkas B setelah lewat polarisator kedua ?

a. 0%

b. 25%

c. 50%

d. 75%

e. 100%

Jawaban : C

Bahasan : Cahaya terpolarisasi dirambatkan ke polarisator kedua dengan orientasi yang sama dengan polarisator pertama (q = 0)

I1 = ½ I2

I2 = I1 cos2 θ

I2 = ½ . I0 . cos2 θ

= ½ I0

Jadi prosentase perubahan intensitasnya 50%.

 

Soal Pembahasan Getaran dan Gelombang

 

1) Frekwensi gelombang air laut adalah 0,125 Hz

2) Laju rambat gelombang air laut adalah 3,125 m/s

3) Jarak yang ditempuh partikel air laut p/2

4) Laju maksimum partkel air laut di permukaan adalah p/4 m/s.

soal gelombang1

2. Sebuah tali digetarkan dengan frekwensi 5 Hz menghasilkan gelombang beramplitudo 12 cm dan kelajuan gelombang 20 m/s. dari pernyataan berikut yang sesuai dengan gelombang yang dihasilkan oleh getaran tali adalah ….

1) frekwensi anguler gelombang 31, 4 rad/s

2) panjang gelombang 6 m

3) persamaan gelombang 0,12 sin 2 p (0,25x – 5t) m

4) angka gelombang adalah 1,57 m-1

Jawaban : E

Bahasan :

 

getaran gelombang1

3. Seberkas gelombang tsunami yang terbentuk di laut dalam arah perjalarannya membentuk sudut f dengan garis pantai. Semakin dekat dengan pantai sudut f ini akan bertambah besar,

SEBAB

Gelombang tsunami merupakan gelombang permukaan air laut. Semakin dangkal dasar laut maka semakin kecil kecepatan gelombangnya, sehingga dalam perjalarannya menuju pantai gelombang ini dibiaskan mendekati garis normal, yaitu garis yang tegak lurus garis pantai.

4. Gambar berikut ini menunjukkan grafik simpangan terhadap waktu suatu gelombang pada tali

img3

Dari data yang tampak pada grafik tersebut, disimpulkan bahwa …..

 

Amplitudo gelombang Periode gelombang Panjang gelombang
A. 2 cm 0,2 s 36 cm
B. 4 cm 0,4 s 32 cm
C. 8 cm 0,6 s 28 cm
D. 12 cm 0,8 s 24 cm

 

Kunci              : B

Pembahasan  :

Jumlah gelombang= 2,25 gelombang, ditempuh dalam waktu 0,8 s + 0,1 s =0,9 s dan menempuh jarak 72 m.

Amplitudo gelombang= simpangan terjauh= 4 cm

Perioda gelombang= waktu tempuh setiap 1 gelombang= 0,9 s : 2,25 gelombang = 0,4 s

Panjang gelombang= jarak setiap 1 gelombang= 72 m: 2,25 gelombang = 32 m/gel.

5. Perhatikan gambar di bawah!

img5

Jika bandul C diayun, maka bandul yang turut berayun adalah….

a. A dan E, karena frekuensinya sama

b. A dan B, berat bebanya sama besar

c. B dan D, panjang tali penggantungnya sama

d. D dan E, keduanya berdekatan

Kunci              : A

Pembahasan  :

Bandul yang ikut berayun adalah bandul yang memiliki panjang tali yang sama, tanpa dipengaruhi oleh besarnya bandul. Hal ini disebabkan karena bandul yang digantung dengan panjang tali yang sama panjang memiliki frekuensi yang sama.

Soal Pembahasan Besaran Satuan

satuan tekanan adalah pascal. Satuan Pascal dilambangkan dengan dua huruf Pa atau Kg m-1 s-2

2. Perhatikan pasangan besaran berikut yang setara adalah
a. daya dan tekanan
b. gaya dan impuls
c. tekanan dan momentum
d. Momentum dan gaya

e. momentum dan impuls
Pembahasan :
besaran turunan dikatan setara jika keduanya memiliki dimensi yang sama. Dari beberapa pilihan di atas kelihatan besaran yang setara adalah momentum dan impuls. Keduanya sama-sama memiliki dimensi besaran kg m s-1

  1. Jika diketahui satuan gaya adalah Kg m/s2 maka gaya ini diturunkan dari besaran

Pembahasan :
Kita melihat satuanya kg = satuan besaran massa , m = satuan besaran panjang, dan s = satuan besaran waktu. Jadi Gaya diturunkan dari besaran masa, panjang dan waktu

  1. Andi mengukur panjang meja 1,5 meter. Tentukan mana yangtermasuk besaran, nilai besaran dan satuanya?

Pembahasan :
Panjang meja 1, 5 meter
=> Panjang = besaran
=>1,5 meter = nilai besaran
=> meter = satuanya

  1. Apa perbedaan Besaran Pokok dan Besaran Turunan!

Pembahasan
Besaran Pokok adalah besaran yang satuannya telah ditentukan lebih dahulu berdasarkan kesepatan Sedangkan besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari besaran pokok

  1. Perhatikan data di bawah ini!
    Massa, volume,
    waktu, massa jenis
    luas,tekanan, panjang
    kuat arus, suhu, gaya
    Berdasarkan data , kelompokkan yang mana termasuk besaran pokok atau besaran turunan

Pembahasan
Besaran pokok adalah massa , waktu, panjang dan kuat arus, suhu
Besaran turuanan adalah luas, volume dan massa jenis, gaya, tekanan

  1. Berikan contoh satuan baku dan satuan tak baku untuk besaran panjang?

Pembahasan
Contoh satuan baku panjang diukur dengan satuan km, m, cm,
Contoh : Panjang diukur dengan satuan depa, hasta, jengkal

  1. Konversikan satun berikut ini!
    a. 1.500 cm = … m
    b. 2000 gram =……..kg

Pembahasan
a. 1.500 cm = 1.500 × 1/100m = 15 m
b. 2.000 g = 2.000 × 1/1.000kg = 2 kg

  1. Konversikan satuan berikut ini!
    a. 1,5 jam = … menit
    b. 30 l = ……. cm3

Pembahasan
a. 1,5 jam = 1,5 × 60 menit = 90 menit
b. 30.000 cm3

10. Andi Bekerja dalam sehari 8, 5 jam jika di konversikan dalam secon maka Andi bekerja selama!

Pembahasan
Andi bekerja selama 8,5 jam x 60 menit x 60 detik = 30600 secon

11. Andi memberikan gaya pada meja sebesar 20 N. yang merupakan besaran dan satuan adalah

Gaya = besaran dan Newton adalah satuannya
Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur sedangkan satuan adalah pemabnding dalam pengukuran

12. Apa yang dimaksud dengan satuan intenasional

Pembahasan

Satuan internasional adalah satuan yang di akui penggunanya secara international serta memiliki standar yang sudah baku

13. Apa yang dimaksud dengan resultan vektor

Pembahasan

Resultan vektor adalah beberapa vektor yang dapat di jumlahkan menjadi sebuah vektor

  1. 5,2 ton = ………………… kg

Pembahasan

5,2 ton = 5,2×1000 kg

5,2 ton = 5200 kg

14. Perhatikan tabel berikut!

No. Besaran Satuan Alat Ukur
 1 kelajuan m/s spidometer
 2 Massa Jenis kg/m3 hidrometer
 3 volume m3 gayung
 4 Berat newton dinamotemer

 

Besaran turunan, satuan dalam SI dengan alat ukur yang benar ditunjukkan oleh ….

  1. (1), (2), dan (3) (3), (4), dan (1)
  2. (2), (3), dan (4) (4), (2), dan (1)

Kunci              : D

Pembahasan  :

Besaran turunan merupakan besaran yang satuannya diturunkan dari besaran pokok. Contoh: kelajuan diturunkan dari besaran pokok panjang dan waktu, masaa jenis diturunkan dari besaran pokok masaa dan panjang (volume diturunkan dari besaran pokok panjang), tekanan diturunkan dari besaran pokok massa, (gaya diturunkan dari besaran pokok dengan satuan panjang.

Soal Pembahasan Interferensi Gelombang

Jika digunakan sinar biru dengan panjang gelombang 400 nm jarak layar terhadap kedua celah agar terbentuk pola terang dengan jarak pisah y adalah ….

a. 0,33 m

b. 0,67 m

c. 0,75 m

d. 1,50 m

e. 8,55 m

Jawaban : D

Bahasan :

interferensi1

Dua puluh pola gelap-terang interferensi menyebar 4 cm pada layar yang letaknya 50 cm dari dua celah yang jaraknya 0,01 cm. Besar panjang gelombang yang melewati celah adalah ….

a. 50 nm

b. 100 nm

c. 300 nm

d. 400 nm

e. 500 nm

Jawaban : D

Bahasan :         P = ½ . 4 cm

= 0,02 m

L = 50 cm = 0,5 m

d = 0,01 cm = 10-4 m

n = ½ . 20 = 10

interferensi2

Soal Pembahasan Mikroskop dan Teropong

Jika jarak lensa obyektif terhadap lensa okuler adalah 27 cm, maka diameter kloroplas sebenarnya saat dilakukan pengamatan dengan akomodasi maksimum adalah ….
a. 1 μm
b. 4 μm
c. 6 μm
d. 10 μm
e. 20 μm
Jawaban : D
Bahasan :

mikroskop1

Sebuah teropong bintang digunakan untuk mengamati gerhana matahari. Jarak fokus objek dan okulernya berturut-turut adalah 70 cm dan 4 cm. Jika sudut diameter matahari dilihat dengan mata telanjang 0,50 maka sudut diameter matahari yang dilihat dengan teropong adalah ….

a. 0,050

b. 7,000

c. 8,750

d. 9,250

e. 9,750

Jawaban : C

teropong1

Soal Pembahasan Suhu dan Kalor

Luka bakar yang diakibatkan oleh tersiram 200 gram air bersuhu 1000C akan lebih parah dibandingkan dengan yang diakibatkan tersentuh 200 gram besi bersuhu 1000C.

SEBAB

Kalor yang tersimpan dalam 200 gram air bersuhu 1000C lebih banyak dibandingkan dengan yang tersimpan dalam 200 gram besi bersuhu 1000C.

Jawaban : A

Bahasan :

Q = m . c . D T

Cair > Cbesi

maka

Qair > Qbesi

Dua buah dinding masing-masing tebalnya 3cm dan 5 cm, koefisien konduksi masing-masing dinding adalah 0,1 g.cal/cms0C dan 0,2 g.cal/cms0C, seperti terlukis pada gambar berikut. Besar temperatur bidang batas antara kedua dinding adalah ….

konduksi1

a. 32 0C

b. 45 0C

c. 59 0C

d. 63 0C

e. 78 0C

Jawaban : C

Bahasan :

konduksi2

Pada ketinggian yang sama diatas permukaan bumi, angin mengalir dari tempat bersuhu tinggi menuju tempat bersuhu rendah.

SEBAB

Makin tinggi suhu udara pada suatu tempat maka semakin rendah massa jenisnya.

 

Kalor akan lepas saat suatu zat berubah wujudnya.

SEBAB

Saat terjadi perubahan wujud, suhu suatu. Zat tidak berubah.

50 gram balok es 00C dicelupkan pada 200 gram air yang bersuhu 300C. Jika kalor jenis air 4200 J/kg 0C dan kalor lebur es 336.000 J/kg, maka suhu akhir campuran adalah ….

a. 00C

b. 40C

c. 60C

d. 80C

e. 130C

Jawaban : D

Bahasan :

Azas Black

Qdilepas = Qditerima

ma . ca . (30 – t) = mes . Les + mes . ca . t

0,2 . 4200 (30 – t) = 0,05 . 336000 + 0,05 . 4200 . t

25200 – 840t = 16.800 + 210 . t

t = 80C

Dua termometer A dan B menunjuk angka yang sama 1000 ketika duigunaka untuk mengukur suhu air saat mendidih. Dalam air yang agak hangat, termometer A menunjukan angka 750 sementara termometer B menunjukan angka 500. Jika termometer B akan menunjukan angka ….

a. -1000

b. -750

c. -500

d. -250

e. 00

Jawaban : C

Bahasan :

suhu1

  1. Ibu mencampur 2 kg air yang suhunya 100ºC dengan 5 kg air yang suhunya 30ºC. Berapa suhu akhir campuran?
  2. 75ºC
  3. 50ºC
  4. 45ºC
  5. 30ºC

 

Kunci              : B

Pembahasan    :

Q1 = Q2

map x Cap x Δt = mad x Cad x Δt

2 kg x (100ºC-ta) = 5 kg x (ta-30ºC)

200 kgºC- 2 kg ta= 5 kg ta – 150 kgºC

200 kgºC+ 150 kgºC= 2 kg ta+ 5 kg ta

7 kg ta = 350 kgºC

ta = 350 kgºC /75kg = 50ºC