contoh soal fisika tentang sifat elatis bahan

Soal sifat elastis bahan

Diketahui lampu bermassa 31,4kg 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/m²1. Seutas kawat berdiameter 2 cm digunakan untuk menggantungkan lampu 31,4

D. 10 kN/m²

E. 100 kN/m²

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 =

σ =

σ =100. 10⁴

σ = 10⁶ N/m²

σ = 10³ 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)

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)

     

Gerak harmonik sederhana

3. Sebuah benda bergetar hingga membentuk suatu gerak harmonis dengan persamaan    

  y = 0,04 sin 20π t

dengan y adalah simpangan dalam satuan meter, t adalah waktu dalam satuan sekon. Tentukan beberapa besaran dari persamaan getaran harmonis tersebut:
a) amplitudo
b) frekuensi
c) periode
d) simpangan maksimum
e) simpangan saat t = 1/60 sekon
f) simpangan saat sudut fasenya 45°
g) sudut fase saat simpangannya 0,02 meter

Pembahasan
Pola persamaan simpangan gerak harmonik diatas adalah

y = A sin ωt

ω = 2π f atau          2π ω = _____           T

a) amplitudo atau A
y = 0,04 sin 20π t
        ↓
     A = 0,04 meter

b) frekuensi atau f
y = 0,04 sin 20π t
                   ↓
               ω = 20π

2πf = 20π
f = 10 Hz

c) periode atau T
T = 1/f
T = 1/10 = 0,1 s

d) simpangan maksimum atau y_maks

y = A sin ωt

y = ymaks sin ωt

y = 0,04 sin 20π t
        ↓
y = y_maks sin ωt

y_maks = 0,04 m

(Simpangan maksimum tidak lain adalah amplitudo)

e) simpangan saat t = 1/60 sekon
y = 0,04 sin 20π t
y = 0,04 sin 20π (1/60)
y = 0,04 sin 1/3 π
y = 0,04 sin 60° = 0,04 × 1/2√3 = 0,02 √3 m

f) simpangan saat sudut fasenya 45°

y = A sin ωt

y = A sin θ

dimana θ adalah sudut fase, θ = ωt

y = 0,04 sin θ
y = 0,04 sin 45° = 0,04 (0,5√2) = 0,02√2 m

g) sudut fase saat simpangannya 0,02 meter
y = 0,04 sin 20π t
y = 0,04 sin θ
0,02 = 0,04 sin θ
sin θ = 1/2
θ = 30°

4. Sebuah beban bermassa 250 gram digantung dengan sebuah pegas yang memiliki kontanta 100 N/m kemudian disimpangkan hingga terjadi getaran selaras. Tentukan periode getarannya!
a. 0.1

b. 0.2

c. 0.3

d. 0.4

e. 0.5
Pembahasan
Data:
k = 100 N/m
m = 250 g = 0,25 kg
T = .....

Dari rumus periode getaran sistem pegas:


Sehingga: