Dokumen tersebut merupakan solusi soal UKK Fisika tentang momentum, gaya, energi kinetik, dan hukum-hukum mekanika. Di antaranya membahas tentang konsep seimbang gaya dan momen gaya, tegangan tali, energi kinetik silinder berputar, dan momentum sudut bola berputar. Juga membahas aplikasi hukum Bernoulli pada pesawat terbang dan aliran cairan melalui pipa.

1. Solusi UKK Fisika XI 2013-2014
Page 1 of 13
1. Benda dalam keadaan seimbang jika resultan gaya dan resultan
momen gaya =0
resultan gaya arah x 0;
resultan garya arah y 0;
resultan momengaya 0
x
y
F
F

 
 
 
2. Tegangan tali akibat Momen gaya
1
2
1
2
0,6 0,6 0,8
tan sin ;cos
0,8 1,0 1,0
0
0
.L sin .L 0
.L sin .L
20 0,8
AB PN Ty
AB AB PN AB AB
AB PN AB AB
Syarat setimbang
W L W T
W W T
  

  


   
 
  
  
 
   50 0,8   0,6 0,8T   
10 50 60
100
0,6 0,6
T N

  
3. Bola dengan berat Wb=30N diameter d=2R disandarkan pada
dinding licin yang disanggah batang homogeny yang beratnya
Wp=80N dan panjang 43R seperi gambar: Maka tegangan
tali=…
W=50NWAB=20N
A B
LAB=0,8m
T
LAC=0,6m
T sin θ
T cos θ
Solusi UKK Fisika XI 2013-2014
Page 2 of 13
      
1 1
2 2
1
2
1
2
1 1
2 2
sin ;cos 3
0
cos 0
30
20 3
cos 3
0 0
. cos
. sin30 . tan 60 cos30
4 3 0,5 20 3 3 80 3 4 3
2 60
y
D
D b
B
D
T B P
T B P
D p
D p
Syarat setimbang
F
gaya normal bola pada papan N
N W
W
N
T AC N AD W AP
T AB N OD W AB
T R R R
T
 


   
  

 
 
 
  
     
 
 
 
     
 


240
2 300 150T T N  
4. Besar gaya F pada Katrol yang memiliki momen inersia I=
seperti pada bamar adalah…
5. Sebuah tongkat yang panjangnya 20 cm diberi gaya yang sama
besar soerti pada gambar jika dipurar pada titik b maka momen
gaya totalnya adalah….
F
R

F1
5cm 5cm 5cm 5cm
F2
F3
300
O
T
A
θ=300
Nb cosθ
Nb sinθ
BC
Wp
P
D Wpcosθ
1
I
FR
F R
R
 


 


 

2. Solusi UKK Fisika XI 2013-2014
Page 3 of 13
     
1 2 3
1 2 3
2
2
3
sin
5 5 5 5 5 0,5 15 10
37,5 10 0,0375
AB BC EBF l F l F l
Nm
searah jarum jamatau F
   



   
  
         
  
6. Sebuah batan AB bermassa m=2kg diputar pada ujungnya meiliki
momen inersia I=16kg.m2
jika diputar pada tengahnya momen
inersia mejadi…
 21
3
21
12
2
2
2
batang diputar pada ujung
diputar pada poros
1
16 2
3
24
1
2 24
12
4
A
p
p
p
I mr
I mr
R
R
I
I kgm


  

  

7. Silinder pejal dengan massa m berjari-jari r bergerak pada
kelajuan v sambil berputar. Total energy kinetiknya adalah:
 
2
2 21 1
2 2
2
2 21 1 1
2 2 22
2 2 231 1
4 2 4
1
silinder pejal ;
2
r t
I mr
Ek Ek Ek
I mv
v
mr mv
r
mv mv mr

 
 
 
 
 
 
  
Solusi UKK Fisika XI 2013-2014
Page 4 of 13
8. Bola pejal bermassa m=5kg berjari-jari r=10cm berotasi dengan
kecepatan ω=300rpm. Jika diputar pada porosnya maka besar
momentum anguler L=…
2
2
2
1
2
5
300
300 2 10
60
2
5
2
5 0,1 10
5
0,2 . .
Bola pejal I mr
rad
rpm rad
s s
L I
L mr
L rad
L kg m s
  



 

   


   

9. Sebuah bola pejar berjari-jari 2R pada bagian dalam terdapat
rongga berupa bola berjari-berjari R. titik berat bola adalah
 
 
 
33 3
1 1
33 3
2 2
1 1 2 2
0
1 2
3
0
4 4 32
2 ; 0
3 3 3
4 4 4
;
3 3 3
32
0
3
bolabesar
bolakecil
V V R R R x
V V R R R x R
x V x V
x
V V
R
x
  
  

    
     




  34
3
R R
 
 
 
332
3
R
 
 
 
34
3
R
4
4 13
32 4 28 7
3
R
R R  


3. Solusi UKK Fisika XI 2013-2014
Page 5 of 13
10. Koordinat titik berat bidang seperti gambar
   
   
2
1 1 1
2
2 2 2
1 1 2 2
0
1 2
1 1 2 2
0
1 2
2 8 16 ;x 1 ; 4
2 4 8 ;x 4 ; 1
16 1 8 4 4 8
2
16 8 4 2
16 4 8 1 8 1
3
16 8 2 1
A cm cm y cm
A cm cm y cm
A x A x
x
A A
A y A y
y
A A
    
    
   
   
  
   
   
  
11. Pada pesawat terbang berlaku kecepatan vatas>vbwh; tekanan
Patas<Pbwh
12. Sebuah benda dicelupkan ke dalam ari shingga 25% dari benda
terapung diata permukaan air. Maka massa jeni benda tersebut
adalah
 
3
3 3
100% 25% 75%
.
berat
75%V
1 .
100%
0,75 . 750 .
f b b
A f f
b
b A
b b f f
f b
b f
b b
b
V V V
gaya angkat air
F V g
benda W
W F
V g V g
V
g cm
V V
g cm kg m

 
 



  



  
 
ingat volume benda tercelup sama
dengan volume fluida
8
x cm0
2
2
y cm
6
II
I
Solusi UKK Fisika XI 2013-2014
Page 6 of 13
13. Seekor ikan yang berada didalam air tenang maka tekanan yang
dialami ika tergantung pada
Massa jenis air, massa jenis ikan, kedalaman ikan
14. Kempa hidrolik memiliki perbandingan jejari pengisap kecil dan
besar r1:r2=1:1000 jika beban pada pengisap kecil F2=2N maka
Gaya maksimum F1=…
 
2
22
1 1 1
2
2 22
2
1
1 2
2
2
6
1
1000
2 2 10
1
F
P F A r
A
F r r
F rr
r
F F
r
F N
   
 
   
 
 
  
 
  
15. Suatu pesawat massanya m=2ton=2000kg, lua penampang
sayap dan bodi A=20m2. Pada keadaan terbang kecepatan di
bawah saya vb=60m/s di atas sayap va=80 m/s Jika masa jenis
udara 1 kg.m-3
maka percepatan vertical ke atas a yang dialami
pesawat adalah…
21
2a a aP v gh   21
2b b bP v gh   
 
   
2 21
2
2 21
2
2
1 80 60 0,5 6400 3600 0,5 2800
1400
20 1400 2000 10
2000
14 10 4
b a a b
a
a
P P P v v
P
P
F ma F mg ma
F mg A P mg
a
m m
a ms


    
       
 
    
     
  
  
Penerapan hokum Bernauli

4. Solusi UKK Fisika XI 2013-2014
Page 7 of 13
16. Sebuah bejana dengan pancuran pada ketinggian h1=2m disi
penuh pada ketinggian h2=3,25m. kecepatan alir pada pancuran
adalah
 
 
2 1
1
2
2 10 3,25 2
25 5 .
v g h h
v
v m s
 
   
 
17. Sebatang pipa kaca ujung tertutup berisi udara dan dibawah
tertutup raksa yang tingginya h=10 cm (tekanan di h
Ph=10cmHg). jika tekanan udara luar P0 = 76cmHg maka tekanan
pada kolom udara Pu=
0
0
76 10 66
u h
u h
u
P P P
P P P
P cmHg
 
 
  
satuan tekanan dalam cmHg ingat
76cmHg=1atm
18. Sebuah pipa silindris yang lurus mempunyai penampan besar
A1=200mm2
dan penampang kecil A2=100mm2
. Jika pada
penampang besar kecepatan v1=2m/s maka kecepatan alir di
penampang kecil
1 2
1 1 2 2
21
2 1
2
200
2 4 .
100
Q Q
v A v A
A
v v m s
A



   
19. Sebatang besi W=2N bermassa jenis b=7,9 g/cm3
diikat dengan
tali dan dimasukan ke dalam minyak bermassa jenis f=0,8
g/cm3
. Maka tegangab tali adalah
Solusi UKK Fisika XI 2013-2014
Page 8 of 13
2
7,9
2
2 0,8
7,9
1,6 15,8 1,6 14,2
2 1,8
7,9 7,9 7,9
b
A f
m A
m A
m
W mg V g
W
gV
F gV
W W F
T W W F
T W gV
T
T N




 
 

 
  
 
  

    
20. Sebatang jarum dengan massa m panjang L diletakan perlaha di
atas air. Bila tegangan permukaan ϒ maka massa jarum
maksimum agar tidak tenggelama adalah
2 2
2
F mg
l l
l
m
g


 

21. Perhatikan gambar jika luas penampang A1=5cm2
dan A2=4cm2
maka kecepatan alir v yang masuk ke venturimeter adalah
1
2 2
1
2
2 2 10 0,45 9 9
16 4 .
25 19 95
1611 164
gh
v m s
A
A
 
     
   
   
  
22. Dalam wadah tertutup terdapat V1=2L gas pada sutuh
T=270
+273=300K bertekanan P1=2atm. Jika tekanan
P2=P1+2atm=4atm pada pproses isokhorik V1=V2 maka suhunya T2
menjadi:
v
h=45 cm
A1 A2

5. Solusi UKK Fisika XI 2013-2014
Page 9 of 13
1 2 2
2 1
1 2 1
0
2
4
300 273 600 273 327
2
P P P
T T
T T P
T C
  
     
23. Tekanan gas ideal pada ruang tertutup
2
3
N
P Ek
V

berdasarkan persamaan tersebut
Tekanan (P) sebanding dengan umlah molekul (N) dan energi
kinetic rata-rata ( Ek ) dan berbanding terbalik dengan volum
(V) artinya tekanan bergantung dengan jumlah molekul
persatuan vomum dan bergantung pula terhadap energy kinetic
rata-ratanya
24. Berdasarkan grafik Ek -T maka konstanta Boltzman (k) dapat
ditulis sebagai :
3
2
2
3
2
3
Ek kT
Ek
k
T
p
k
q



25. Suatu molekul gas idela mempunyai inergi kinetic Ek pada suhu
T=127+273=400K, Jika Ek menjadi 2kali semula maka suhunya
menjadi …
2 1
2 1
0
2
3
2
2
2 2 400 800
800 273 527
Ek kT Ek T
Ek Ek
T T K
t C
  

   
  
0
p
q
Ek
T
Solusi UKK Fisika XI 2013-2014
Page 10 of 13
26. Gas helium dngan volume V1=2,5L pada suhu
T1=270
C+273=300K dipanaskan secara isobaric (P konstan)
sampai pada suhu T2=87+273=360K. Jika tekanan gas Helium
2x105
N.m-2
melakukan usaha luar sebesar….
 
  
2
2 1
1
2 1
2
1 1
1
2
1
1
5 3
1
360
2 10 1,5 10 1
300
360 300
300
300
60
T
V V
T
W P V V
T
W P V V
T
T
W PV
T
W
W
W J


 
 
  
 
 
  
 
 
    
 

 

27. Kalor Q 3000J ditambahkan pada system dan dilakukan kerja
W=1200 maka perubahan energy dalam U =…
Karena sisetm menerima kalor Q(+) sedangkan dilalkukan kerja
artinya system dikenai kerja W (-)
3000 1200 4200
U Q W
U J
  
   
28. Usaha yang dilakukan pada Proses seperti grafik berikut adalah
5
2 2 10 400
W Luas daerahdibawahkurva
W kJ

   
29. Sebuah reservoir suhu tinggi T=800K dengan efisiensi 40%. Agar
efisiensi menjadi 50% maka reservoir suhu tinggi memjadi…
P(105
Pa)
V(m3
)
3
1
2 4

6. Solusi UKK Fisika XI 2013-2014
Page 11 of 13
 
2
1
2
2
1
1
1 100%
40% 1 100%
800
1 0,4 800 480
untuk =50%
480
100% 1 50%
100%
480 960
50%
T
T
T
T K
T
T K


 
   
 
 
   
 
   
 
  
 
  
30. Pada grafik P-V mesin Carnot W=6000J banyaknya Energi yang
dilepas mesis setipa siklus adalah…
2
1
1 100%
300
1 100%
800
800 300 5
800 8
5
8
8 8
6000 9600
5 5
T
T
W
Q
Q W J



 
  
 
 
  
 

 

  
31. Momen inersia partikel
P
V(m
3
)
a
b
cd
Q1
Q2
T=800K
T=300K
Solusi UKK Fisika XI 2013-2014
Page 12 of 13
1 1
1 1
1 1
1
1
:
3 3 4
tan sin ;cos
4 5 5
4 4 3
tan sin ;cos
3 5 5
4 40
: w ....
:
syarat setimbang:
0 0
sin sin 0 cos cos 40 0
4 3
T sin sin 40
5 5
sin 4 4 3
40
sin 3 5 5
3
15
4
5
x y
w w
w w
w w w
w
Dik
m kg w N
Dit
Jwb
F F
T T T T
T T T
T T T T
T T
  
  
   
 


   
   
  

   
     
  
  

1
1
4 9
40
15
3 40 15
4 23
4 600
26.09
3 23
w
w w
w w
T
T T T
T T T N
 
 
 

 
  
32. Sebuah bak berbentuk silinder diisi air setinggi 145 cm. pada
ketinggian 125 dibuat lubang. Jika perceptan gravitasi g=10 m/s2
tentukan Kecepatan alir pada lubang; jarak jatuhnya air di lantai!
40N
W

TwTw sinT1 sin
T1 Tw

7. Solusi UKK Fisika XI 2013-2014
Page 13 of 13
 
 
2
1 2
1 2
1
2
2
: h 145 ;h 125 ; 10 .
ditanya a) ; b)
:
2
145 125
2 10
100
4 2 .
1
2
2 2 1,25
0,25 0,5
10
2 0,5 1
Diket cm cm g m s
v x
Jawab
v g h h
v
v m s
h gt
h
t s
g
x vt
x m

  
 

  
 


   

  
33. Sebuah silinder mengandung 20L gas bertekanan 25x105
Pa
keran pada silinder dibuka sehingga tekananya turun menjadi
20x105
Pa dan kemudian ditutup. Suhu dianggap tetap. Berapa
volume yang dibebaskan pada atmosper yang bertekanan
1x105
Pa
2 3 5
1 1
5
2 2
1 1 2 2
5
1
2 2 5
2
2 1
2 3 3
5
2
3 5
3
:
20 2 10 ; 25 10
...; 20 10
Ditanya:
V di udara luar
Jawab:
25 10
20 25
20 10
25 20 5
20 10
5 100
1 10
Diket
V L m P Pa
V P Pa
PV PV
P
V V L
P
V V V L
P V PV
P
V V L
P

    
  



   

     
 

    
