Soal PAT Fisika Kelas 11 Semester 2

SOAL PENILAIAN AKHIR TAHUN (PAT)
FISIKA KELAS XI
A3S-22

TERMODINAMIKA

Temperatur di dalam ruangan pendingin sebuah kulkas $-3^{\circ} \ C$ sedangkan suhu diluar 27° C. Setiap jam kalor yang dikeluarkan ruangan pendingin $3,888 \times 10^6 \ J$. Besar daya listrik yang digunakan kulkas adalah…
a. 100 watt
b. 240 watt
c. 140 watt
d. 360 watt
e. 120 watt

Diketahui :
$T_2 = -3^{\circ} \ C = 270 \ K$
$T_1 = 27^{\circ} \ C = 300 \ K$
$t = 1 \ jam = 3600 \ detik$
$Q_2 = 3,888 \times 10^6 \ J$
 
Ditanya :
$P$ = ...?

Jawab : e. 120 watt
Menghitung besar usaha (W)
$$\begin{aligned} 1 - \frac{Q_2}{Q_1} &= 1 - \frac{T_2}{T_1} \\ \frac{Q_2}{Q_1} &= \frac{T_2}{T_1} \\ \frac{3,888 \times 10^6 }{Q_1} &= \frac{270}{300} \\ Q_1 &= \frac{300 \cdot (3,888 \times 10^6)}{270} \\ &= 4,32 \times 10^6 \ J\\ \\ W &= Q_1-Q_2 \\ &= (4,32 \times 10^6) -(3,888 \times 10^6) \\ &= 4,32 \times 10^5 \ J   \end{aligned}$$

Menghitung besar daya listrik yang digunakan kulkas
$$\begin{aligned} P &= \frac{W}{t} \\ &= \frac{4,32 \times 10^5}{3600} \\ &= 120 \ Watt \end{aligned}$$

Download soal PAT Fisika Kelas 11 Semester 2 pdf di sini

Suatu gas dalam ruang tertutup menerima kalor sebanyak 5.000 kalori dan menghasilkan usaha sebesar 7.000 J. Besar perubahan energi dalam gas sebesar…kJ. (1 kalori = 4,2 Joule)
a. 2,4
b. 35
c. 12
d. 14
e. 2

Diketahui :
$Q = 5.000 kalori = 5.000 kalori \times \frac{4,2 \ J}{1 \ kalori} = 21.000 \ J$
$W = 7.000 \ J$

Ditanya :
$\Delta U$ = ...?

Jawab : d. 14
$$\begin{aligned} \Delta U &= Q-W \\ &= 21.000 - 7.000 \\ &= 14.000 \ J \\ &= 14 \ kJ \end{aligned}$$

PERSAMAAN GELOMBANG

Suatu gelombang transversal memiliki persamaan $y = 0,25 \ sin(6 \pi t+0,4 \pi x)$ dengan x dan y dalam meter, t dalam sekon. Sudut fase dan fase gelombang di titik x = 0,5 m pada saat ujung kawat telah bergerak 0,1 sekon adalah….
a. 108° dan 0,3
b. 144° dan 0,4
c.  72° dan 0,2
d.  36° dan 0,1
e. 180° dan 0,5

Diketahui :
$y = 0,25 \ sin(6 \pi t+0,4 \pi x)$
$x = 0,5 \ m$
$t = 0,1 \ sekon$

Ditanya :
$\theta dan \psi$ = ...?

Jawab : b. 144° dan 0,4
Menghitung sudut fase
$$\begin{aligned} \theta &= (6 \pi t + 0,4 \pi x) \\ &= (6 \pi \cdot 0,1 + 0,4 \pi \cdot 0,5) \\ &= 0,6 \pi + 0,2 \pi \\ &= 0,8 \pi \\ &= 144^{\circ} \end{aligned}$$

Menghitung fase gelombang
$$\begin{aligned} \psi &= \frac{\theta}{2 \pi} \\ &= \frac{0,8 \pi}{2 \pi} \\ &= \frac{2}{5} \\ &= 0,4 \end{aligned}$$

Suatu gelombang transversal memiliki persamaan $y = 0,4 \ sin \ \pi(2,5t-0,5x)$ mempunyai persamaan kecepatan…
a. $v = -\pi \ cos(2,5 \pi t-0,5 \pi x)$
b. $v = \pi \ sin \pi (2,5t-0,5x)$
c. $v = -0,4 \ sin \pi(2,5t-0,5x)$
d. $v = 0,4 \ sin \pi (2,5t-0,5x)$
e. $v = \pi \ cos(2,5 \pi t-0,5 \pi x)$

Diketahui :
$y = 0,4 \ sin \ \pi(2,5t-0,5x)$

Ditanya :
persamaan kecepatan = ...?

Jawab : e. $v = \pi \ cos(2,5 \pi t-0,5 \pi x)$
$$\begin{aligned} y &= A \ sin (\omega t - k x) \\ y &= 0,4 \ sin \ \pi(2,5t-0,5x) \\ &= 0,4 \ sin (2,5 \pi t-0,5 \pi x) \\  \\ v &= \omega \cdot A \ cos (\omega t - k x) \\ &= 2,5 \pi \cdot 0,4 \ cos (2,5 \pi t-0,5 \pi x) \\ &= \pi \ cos (2,5 \pi t-0,5 \pi x) \\ \end{aligned}$$

GELOMBANG BUNYI

Taraf intensitas bunyi suatu ledakan pada jarak 2 m dari sumbernya adalah 90 dB. Pada jarak 20 m dari sumber ledakan, taraf intensitasnya adalah…
a. 110 dB
b. 360 dB
c. 180 dB
d.  90 dB
e.  70 dB

Diketahui :
$r_1 = 2 \ m$
$TI_1 = 90 \ dB$
$r_2 = 20 \ m$

Ditanya :
$TI_2$ = ...?

Jawab : e.  70 dB
$$\begin{aligned} TI_2 &= TI_1 - 10 \ log \ \left( \frac{r_2}{r_1} \right)^2 \\ &= 90 - 10 \ log \ \left( \frac{20}{2} \right)^2 \\ &= 90 - 10 \ log \ 10^2 \\ &= 90 - 20 \\ &= 70 \ dB \end{aligned}$$

GELOMBANG CAHAYA

Cahaya monokromatik diarahkan pada celah tunggal yang lebarnya 3 mm. Terang orde kedua didifraksikan pada sudut 53° terhadap normal. Panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah…
a. $9,6 \times 10^{-4} \ m$
b. $6,1 \times 10^{-4} \ m$
c. $8,7 \times 10^{-4} \ m$
d. $5,0 \times 10^{-4} \ m$
e. $6,5 \times 10^{-4} \ m$

Diketahui :
celah tunggal
$d = 3 \ mm = 3 \times 10^{-3} \ m$
$n = 2$ (terang)
$\theta = 53^{\circ}$

Ditanya :
$\lambda$ = ...?

Jawab : a. $9,6 \times 10^{-4} \ m$
$$\begin{aligned} d \cdot sin \ \theta &= (2n+1) \frac{1}{2} \cdot \lambda \\ (3 \times 10^{-3} )  \cdot sin \ 53^{\circ} &= (2 \cdot 2 + 1) \cdot \frac{1}{2} \cdot \lambda \\ (3 \times 10^{-3} ) \cdot \frac{4}{5} &= \frac{5}{2} \cdot \lambda \\ \lambda &= \frac{(3 \times 10^{-3} ) \cdot 4 \cdot 2}{5 \cdot 5} \\ &= 9,6 \times 10^{-4} \ m \end{aligned}$$

Seberkas cahaya jatuh secara tegak lurus mengenai dua celah yang berjarak 0,4 mm. Garis terang tingkat ke-3 yang dihasilkan pada layar berjarak 0,5 mm dari terang pusat. Jika jarak layar dengan celah 40 cm, panjang gelombang cahaya tersebut adalah ….
a. $2,0 \times 10^{-7} \ m$
b. $1,0 \times 10^{-7} \ m$
c. $1,2 \times 10^{-7} \ m$
d. $1,7 \times 10^{-7} \ m$
e. $2,1 \times 10^{-7} \ m$

Diketahui :
$d = 0,4 \ mm = 4 \times 10^{-4} \ m$
$n = 3$ (terang)
$p = 0,5 \ mm = 5 \times 10^{-5} \ m$
$L = 40 \ cm = 4 \times 10^{-1} \ m$

Ditanya :
$\lambda$ = ...?

Jawab : d. $1,7 \times 10^{-7} \ m$
$$\begin{aligned} \frac{p \cdot d}{L} &= n \cdot \lambda \\ \frac{(5 \times 10^{-5}) \cdot (4 \times 10^{-4})}{4 \times 10^{-1}} &= 3 \cdot \lambda \\ \lambda &= \frac{(5 \times 10^{-5}) \cdot (4 \times 10^{-4})}{(4 \times 10^{-1}) \cdot 3} \\ &= \frac{5}{3} \times 10^{-7} \ m \\ &=1,7 \times 10^{-7} \ m \end{aligned}$$

ALAT-ALAT OPTIK

Mikroskop B diletakkan pada jarak 4 cm di depan lensa obyektif dengan fokus 3 cm. Jika fokus lensa okuler yang digunakan adalah 7,5 cm, maka besar perbesaran saat berakomodasi adalah ….
a.  5,0 kali
b. 15,5 kali
c. 10,8 kali
d. 16,5 kali
e. 13,0 kali

Diketahui :
$s_{ob} = 4 \ cm$
$f_{ob} = 3 \ cm$
$f_{ok} = 7,5 \ cm$

Ditanya :
$\gamma$ saat berakomodasi = ...?

Jawab : e. 13,0 kali
Menghitung jarak bayangan pada lensa obyektif
$$\begin{aligned} \frac{1}{s'_{ob}} &= \frac{1}{f_{ob}} - \frac{1}{s_{ob}} \\ &= \frac{1}{3} - \frac{1}{4} \\ &= \frac{4-1}{12} \\ &= \frac{1}{12} \\ s'_{ob} &= 12 \ cm \end{aligned}$$

Menghitung perbesaran mikroskop saat berakomodasi
$$\begin{aligned}  \gamma &= \frac{s'_{ob}}{s_{ob}} \times \left(\frac{Sn}{f_{ok}} + 1 \right) \\ &= \frac{12}{4} \times \left(\frac{25}{7,5} + 1 \right) \\ &= 3 \times \left( \frac{10}{3} + \frac{3}{3} \right) \\ &= 3 \times \frac{13}{3} \\ &= 13 \ kali  \end{aligned}$$