SPFI4101 — Mekanika Dan Kalor

1. Besaran fisika yang termasuk besaran pokok adalah…

A. Kecepatan
B. Massa
C. Gaya
D. Usaha

Jawaban: B. Massa adalah salah satu dari tujuh besaran pokok dalam Sistem Internasional (SI). Kecepatan, gaya, dan usaha merupakan besaran turunan.

2. Dua buah vektor A = 3i + 4j dan B = 5i – 2j. Resultan vektor A + B adalah…

A. 8i + 2j
B. 8i – 2j
C. 2i + 6j
D. -2i + 6j

Jawaban: A. Penjumlahan vektor: (3+5)i + (4-2)j = 8i + 2j.

3. Seorang atlet berlari sejauh 100 meter ke timur, lalu berbalik ke barat sejauh 40 meter. Perpindahan total atlet tersebut adalah…

A. 140 m
B. 60 m
C. 100 m
D. 40 m

Jawaban: B. Perpindahan adalah jarak dari titik awal ke titik akhir. Atlet bergerak 100 m ke timur lalu 40 m ke barat, sehingga perpindahan = 100 – 40 = 60 m ke timur.

4. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan awal 10 m/s dan percepatan 2 m/s². Jarak yang ditempuh setelah 5 detik adalah…

A. 50 m
B. 75 m
C. 100 m
D. 125 m

Jawaban: B. Gunakan rumus s = v0·t + ½·a·t² = 10·5 + ½·2·5² = 50 + 25 = 75 m.

5. Dalam gerak parabola, besaran yang selalu tetap (konstan) adalah…

A. Kecepatan vertikal
B. Kecepatan horizontal
C. Percepatan total
D. Kecepatan total

Jawaban: B. Kecepatan horizontal pada gerak parabola tetap konstan karena tidak ada percepatan horizontal (mengabaikan hambatan udara). Percepatan vertikal adalah gravitasi yang tetap.

6. Sebuah benda bergerak melingkar beraturan dengan kecepatan sudut 4 rad/s dan jari-jari lintasan 0,5 m. Percepatan sentripetal benda tersebut adalah…

A. 4 m/s²
B. 8 m/s²
C. 2 m/s²
D. 16 m/s²

Jawaban: B. Percepatan sentripetal a = ω²·r = (4)²·0,5 = 16·0,5 = 8 m/s².

7. Bunyi Hukum I Newton adalah…

A. Percepatan sebanding dengan gaya total dan berbanding terbalik dengan massa
B. Setiap aksi ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah
C. Benda akan tetap diam atau bergerak lurus beraturan jika tidak ada gaya luar yang bekerja
D. Gaya gravitasi antara dua benda berbanding lurus dengan massa masing-masing

Jawaban: C. Hukum I Newton menyatakan bahwa benda cenderung mempertahankan keadaannya (diam atau bergerak lurus beraturan) jika resultan gaya yang bekerja sama dengan nol.

8. Sebuah balok bermassa 2 kg ditarik dengan gaya 10 N pada bidang datar licin. Percepatan balok adalah…

A. 2 m/s²
B. 5 m/s²
C. 10 m/s²
D. 20 m/s²

Jawaban: B. Hukum II Newton: a = F/m = 10/2 = 5 m/s².

9. Usaha yang dilakukan oleh gaya 20 N yang menyebabkan perpindahan 5 meter searah dengan gaya adalah…

A. 4 J
B. 25 J
C. 100 J
D. 200 J

Jawaban: C. Usaha W = F·s = 20·5 = 100 J.

10. Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 20 m. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², energi kinetik benda saat mencapai tanah adalah… (massa benda 1 kg)

A. 100 J
B. 200 J
C. 20 J
D. 400 J

Jawaban: B. Energi kinetik di tanah sama dengan energi potensial awal: EP = m·g·h = 1·10·20 = 200 J.

11. Dalam tumbukan lenting sempurna, besaran yang kekal adalah…

A. Energi kinetik saja
B. Momentum saja
C. Momentum dan energi kinetik
D. Energi potensial

Jawaban: C. Pada tumbukan lenting sempurna, baik momentum maupun energi kinetik total sistem kekal.

12. Momentum sudut suatu benda yang berotasi dinyatakan dengan…

A. L = m·v
B. L = I·ω
C. L = m·r²
D. L = F·r

Jawaban: B. Momentum sudut L = I·ω, dengan I adalah momen inersia dan ω kecepatan sudut.

13. Sebuah benda tegar dikatakan setimbang jika memenuhi syarat…

A. Resultan gaya sama dengan nol dan resultan torsi tidak nol
B. Resultan gaya tidak nol dan resultan torsi sama dengan nol
C. Resultan gaya sama dengan nol dan resultan torsi sama dengan nol
D. Resultan gaya dan torsi sembarang

Jawaban: C. Kesetimbangan benda tegar memerlukan jumlah gaya dan jumlah torsi sama dengan nol.

14. Sebuah kawat dengan panjang awal 2 m ditarik hingga bertambah panjang 0,01 m. Regangan (strain) kawat tersebut adalah…

A. 0,005
B. 0,01
C. 0,02
D. 0,05

Jawaban: A. Regangan = ΔL/L₀ = 0,01/2 = 0,005.

15. Tekanan hidrostatis pada kedalaman 10 m di bawah permukaan air (ρ = 1000 kg/m³, g = 10 m/s²) adalah…

A. 10⁴ Pa
B. 10⁵ Pa
C. 10⁶ Pa
D. 10³ Pa

Jawaban: B. Tekanan hidrostatis P = ρ·g·h = 1000·10·10 = 100000 Pa = 10⁵ Pa.

16. Debit air yang mengalir dalam pipa dengan luas penampang 0,02 m² dan kecepatan aliran 3 m/s adalah…

A. 0,006 m³/s
B. 0,06 m³/s
C. 0,6 m³/s
D. 6 m³/s

Jawaban: B. Debit Q = A·v = 0,02·3 = 0,06 m³/s.

17. Proses termodinamika yang terjadi pada tekanan tetap disebut…

A. Isokhorik
B. Isotermal
C. Isobarik
D. Adiabatik

Jawaban: C. Proses isobarik adalah proses termodinamika yang berlangsung pada tekanan konstan.

18. Dalam proses pengukuran, besaran yang dijadikan sebagai dasar untuk mendefinisikan besaran lain disebut besaran pokok. Manakah dari kelompok berikut yang semuanya merupakan besaran pokok dalam Sistem Internasional (SI)?

A. Panjang, massa, waktu, suhu, dan kuat arus listrik
B. Panjang, kecepatan, massa, waktu, dan jumlah zat
C. Massa, berat, waktu, suhu, dan intensitas cahaya
D. Panjang, luas, volume, massa, dan waktu

Jawaban: A. Besaran pokok SI terdiri dari panjang (m), massa (kg), waktu (s), suhu (K), kuat arus listrik (A), intensitas cahaya (cd), dan jumlah zat (mol). Pilihan A tepat karena semua termasuk besaran pokok.

19. Dua vektor gaya masing-masing F1 = 4 N ke timur dan F2 = 3 N ke utara. Besar resultan kedua vektor tersebut adalah …

A. 5 N
B. 7 N
C. 12 N
D. 1 N

Jawaban: A. Karena F1 dan F2 saling tegak lurus, resultan dihitung dengan R = √(F1² + F2²) = √(4² + 3²) = √25 = 5 N.

20. Seorang pelari bergerak dari titik A ke titik B sejauh 100 meter dalam waktu 20 detik, kemudian berbalik ke titik C sejauh 40 meter dari B dalam waktu 10 detik. Kelajuan rata-rata pelari tersebut adalah …

A. 4,67 m/s
B. 2 m/s
C. 7 m/s
D. 3 m/s

Jawaban: A. Jarak total = 100 m + 40 m = 140 m. Waktu total = 20 s + 10 s = 30 s. Kelajuan rata-rata = 140/30 ≈ 4,67 m/s.

21. Sebuah benda bergerak lurus berubah beraturan dengan kecepatan awal 2 m/s dan percepatan tetap 4 m/s². Jarak yang ditempuh benda setelah 3 detik adalah …

A. 24 m
B. 18 m
C. 30 m
D. 42 m

Jawaban: A. Gunakan s = v₀t + ½at² = 2(3) + ½(4)(9) = 6 + 18 = 24 m.

22. Sebuah bola dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Ketinggian maksimum yang dicapai bola adalah (g = 10 m/s²) …

A. 20 m
B. 40 m
C. 10 m
D. 30 m

Jawaban: A. Di titik tertinggi, v = 0. Gunakan v² = v₀² – 2g h → 0 = 400 – 20h → h = 20 m.

23. Sebuah benda bermassa 5 kg ditarik dengan gaya horizontal 20 N di atas lantai licin. Percepatan yang dialami benda adalah …

A. 4 m/s²
B. 0,25 m/s²
C. 100 m/s²
D. 15 m/s²

Jawaban: A. Hukum II Newton: a = F/m = 20/5 = 4 m/s².

24. Dua benda masing-masing 2 kg dan 3 kg dihubungkan dengan tali dan diletakkan di lantai licin. Benda 2 kg ditarik dengan gaya 10 N. Jika percepatan sistem 2 m/s², gaya tegangan tali penghubung adalah …

A. 6 N
B. 4 N
C. 10 N
D. 8 N

Jawaban: A. Tinjau benda 3 kg: T = m²a = 3 × 2 = 6 N. Atau tinjau total: 10 – T = 2 × 2 → T = 6 N.

25. Gaya 50 N bekerja pada benda sehingga benda berpindah sejauh 4 meter searah gaya. Besar usaha yang dilakukan adalah …

A. 200 J
B. 12,5 J
C. 54 J
D. 46 J

Jawaban: A. Usaha W = F × s = 50 × 4 = 200 J.

26. Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 20 meter. Kecepatan benda saat menyentuh tanah adalah (g = 10 m/s²) …

A. 20 m/s
B. 400 m/s
C. 200 m/s
D. 2 m/s

Jawaban: A. Gunakan kekekalan energi mekanik: mgh = ½mv² → v = √(2gh) = √(2×10×20) = √400 = 20 m/s.

27. Benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 3 m/s. Momentum benda tersebut adalah …

A. 6 kg m/s
B. 1,5 kg m/s
C. 5 kg m/s
D. 2,3 kg m/s

Jawaban: A. Momentum p = m × v = 2 × 3 = 6 kg m/s.

28. Dua buah bola identik, satu bergerak dengan kecepatan 4 m/s dan yang lain diam. Kedua bola mengalami tumbukan lenting sempurna. Kecepatan bola pertama setelah tumbukan adalah …

A. 0 m/s
B. 4 m/s
C. 2 m/s
D. 8 m/s

Jawaban: A. Pada tumbukan lenting sempurna dengan massa sama dan salah satu diam, bola pertama akan berhenti dan bola kedua bergerak dengan kecepatan awal bola pertama.

29. Sebuah roda berputar dengan kecepatan sudut 10 rad/s. Frekuensi putaran roda tersebut adalah …

A. 1,59 Hz
B. 62,8 Hz
C. 0,1 Hz
D. 10 Hz

Jawaban: A. ω = 2πf → f = ω/(2π) = 10/(2×3,14) ≈ 1,59 Hz.

30. Momen inersia sebuah partikel bermassa 0,5 kg yang berjarak 2 meter dari sumbu rotasi adalah …

A. 2 kg m²
B. 1 kg m²
C. 0,25 kg m²
D. 4 kg m²

Jawaban: A. Momen inersia I = m × r² = 0,5 × (2)² = 0,5 × 4 = 2 kg m².

31. Sebuah balok bermassa 10 kg diletakkan di atas lantai. Koefisien gesek statis antara balok dan lantai 0,4. Gaya minimum yang diperlukan untuk menggerakkan balok adalah (g = 10 m/s²) …

A. 40 N
B. 4 N
C. 100 N
D. 25 N

Jawaban: A. Gaya gesek statis maksimum fs = μs × N = μs × mg = 0,4 × 10 × 10 = 40 N.

32. Sebuah benda tercelup sebagian dalam air dengan volume benda yang tercelup 0,002 m³. Massa jenis air 1000 kg/m³ dan g = 10 m/s². Gaya apung yang dialami benda adalah …

A. 20 N
B. 0,2 N
C. 200 N
D. 2 N

Jawaban: A. Gaya apung Fa = ρ × g × V = 1000 × 10 × 0,002 = 20 N.

33. Gas ideal mengalami proses isotermal. Jika volume gas diperbesar dua kali lipat, tekanan gas menjadi …

A. 0,5 kali semula
B. 2 kali semula
C. tetap
D. 4 kali semula

Jawaban: A. Pada proses isotermal berlaku hukum Boyle: PV = konstan, sehingga P1V1 = P2V2 → P2 = P1/2.

34. Kalor sebesar 8400 J diberikan kepada 200 gram air. Jika kalor jenis air 4200 J/kg°C, kenaikan suhu air adalah …

A. 10°C
B. 0,1°C
C. 100°C
D. 1°C

Jawaban: A. Q = m c ΔT → 8400 = 0,2 × 4200 × ΔT → ΔT = 8400 / 840 = 10°C.

35. Besaran yang dapat diukur dan memiliki nilai serta arah disebut…

A. besaran skalar
B. besaran vektor
C. besaran pokok
D. besaran turunan

Jawaban: B. Besaran vektor adalah besaran yang memiliki nilai dan arah, contohnya perpindahan, kecepatan, dan gaya.

36. Seorang siswa mengukur panjang meja menggunakan penggaris dan mendapatkan hasil 120 cm. Ketelitian alat ukur penggaris tersebut adalah…

A. 1 cm
B. 1 mm
C. 0,5 cm
D. 0,5 mm

Jawaban: B. Penggaris umumnya memiliki skala terkecil 1 mm, sehingga ketelitiannya adalah 1 mm.

37. Sebuah mobil bergerak lurus dengan kecepatan awal 10 m/s dan percepatan 2 m/s². Jarak yang ditempuh mobil setelah 5 detik adalah…

A. 50 m
B. 60 m
C. 75 m
D. 100 m

Jawaban: C. s = v0.t + 1/2.a.t² = 10.5 + 1/2.2.25 = 50 + 25 = 75 m.

38. Bola dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan 20 m/s. Tinggi maksimum yang dicapai bola adalah… (g = 10 m/s²)

A. 10 m
B. 20 m
C. 30 m
D. 40 m

Jawaban: B. h_max = v0²/2g = 400/20 = 20 m.

39. Sebuah benda bergerak parabola dengan kecepatan awal 30 m/s dan sudut elevasi 30°. Besar kecepatan awal pada sumbu X adalah…

A. 15 m/s
B. 15√3 m/s
C. 25 m/s
D. 30√3 m/s

Jawaban: B. v0x = v0 cos θ = 30 cos 30° = 30 x 0,5√3 = 15√3 m/s.

40. Menurut Hukum I Newton, jika resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol, maka benda tersebut akan…

A. bergerak melingkar beraturan
B. bergerak lurus beraturan atau diam
C. bergerak lurus berubah beraturan
D. bergerak dengan percepatan tetap

Jawaban: B. Hukum I Newton menyatakan benda akan mempertahankan keadaannya, yaitu diam atau bergerak lurus beraturan jika resultan gaya nol.

41. Sebuah balok bermassa 5 kg ditarik dengan gaya 20 N pada permukaan lantai kasar dengan koefisien gesek kinetis 0,2. Percepatan balok adalah… (g=10 m/s²)

A. 1 m/s²
B. 2 m/s²
C. 3 m/s²
D. 4 m/s²

Jawaban: B. fk = μ.N = 0,2.50 = 10 N. a = (F – fk)/m = (20-10)/5 = 2 m/s².

42. Besar usaha yang dilakukan untuk menarik benda sejauh 10 m dengan gaya 50 N yang membentuk sudut 60° terhadap perpindahan adalah…

A. 250 J
B. 250√3 J
C. 500 J
D. 500√3 J

Jawaban: A. W = F.s.cos θ = 50.10.cos 60° = 500 x 0,5 = 250 J.

43. Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 45 m. Kecepatan benda saat menyentuh tanah adalah… (g=10 m/s²)

A. 15 m/s
B. 20 m/s
C. 30 m/s
D. 45 m/s

Jawaban: C. v = √(2gh) = √(2.10.45) = √900 = 30 m/s.

44. Dua buah bola masing-masing bermassa 2 kg dan 3 kg bergerak saling mendekat dengan kecepatan 4 m/s dan 2 m/s. Jika tumbukan lenting sempurna, kecepatan bola pertama setelah tumbukan adalah… (asumsi arah positif sesuai kecepatan awal bola pertama)

A. -1 m/s
B. -2 m/s
C. 1 m/s
D. 2 m/s

Jawaban: A. Dengan rumus tumbukan lenting sempurna, v1' = (m1-m2)v1/(m1+m2) + 2m2v2/(m1+m2) = (2-3).4/5 + 2.3.(-2)/5 = -4/5 -12/5 = -16/5 = -3,2 m/s (tidak ada di opsi). Opsi terdekat adalah -1 m/s namun perhitungan menunjukkan -3,2 m/s. Koreksi: gunakan hukum kekekalan momentum dan e=1. Hasil tepat v1' = -3,2 m/s, tetapi karena opsi tidak ada, perlu penyesuaian. Asumsi kesalahan opsi, jawaban diarahkan ke A.

45. Momen inersia sebuah partikel bermassa 2 kg yang berjarak 0,5 m dari sumbu rotasi adalah…

A. 0,5 kg.m²
B. 1 kg.m²
C. 2 kg.m²
D. 4 kg.m²

Jawaban: A. I = m.r² = 2.(0,5)² = 2 x 0,25 = 0,5 kg.m².

46. Sebatang kayu homogen panjang 4 m dan massa 10 kg ditumpu di tengah. Beban 30 N diletakkan 1 m dari ujung kiri. Agar setimbang, beban yang harus diletakkan 0,5 m di kanan tumpuan adalah…

A. 20 N
B. 30 N
C. 40 N
D. 60 N

Jawaban: C. Torsi: 30 N x 1 m (kiri) = F x 0,5 m (kanan). F = 30/0,5 = 60 N. Namun opsi 60 N ada: D. Koreksi: jarak dari tumpuan di tengah (2 m dari ujung), beban kiri 1 m dari ujung berarti jarak ke tumpuan = 1 m. F x 0,5 = 30 x 1, maka F = 60 N. Jawaban D.

47. Sebuah kawat baja memiliki panjang awal 2 m dan luas penampang 10⁻⁶ m². Jika ditarik dengan gaya 500 N sehingga panjangnya menjadi 2,01 m, modulus Young kawat adalah…

A. 5 x 10¹⁰ N/m²
B. 10¹¹ N/m²
C. 2 x 10¹¹ N/m²
D. 5 x 10¹¹ N/m²

Jawaban: B. E = (F/A)/(ΔL/L) = (500/10⁻⁶)/(0,01/2) = 5×10⁸ / 0,005 = 10¹¹ N/m².

48. Sebuah benda dicelupkan ke dalam air (ρ=1000 kg/m³). Jika volume benda yang tercelup adalah 0,2 m³, besar gaya ke atas yang dialami benda adalah… (g=10 m/s²)

A. 200 N
B. 500 N
C. 1000 N
D. 2000 N

Jawaban: D. Fa = ρ.g.V = 1000 x 10 x 0,2 = 2000 N.

49. Sebuah bejana berisi air setinggi 4 m. Jika di dasar bejana terdapat lubang kecil, kecepatan air keluar dari lubang adalah… (g=10 m/s²)

A. 2√10 m/s
B. 4√5 m/s
C. 4√10 m/s
D. 8 m/s

Jawaban: B. v = √(2gh) = √(2x10x4) = √80 = 4√5 m/s.

50. Gas ideal mengalami proses isokhorik. Jika suhu gas dinaikkan menjadi 4 kali semula, tekanan gas menjadi…

A. ¼ kali semula
B. 2 kali semula
C. 4 kali semula
D. 8 kali semula

Jawaban: C. Pada proses isokhorik (volume tetap), tekanan berbanding lurus dengan suhu (P/T = konstan). Jika T menjadi 4 kali, P menjadi 4 kali.

SPFI4101 — Mekanika Dan Kalor

Latihan Tambahan dengan AI