Asas Black: Pengertian, Contoh Soal, dan Penerapannya dalam Kehidupan Sehari-hari

 Asas Black, atau yang dikenal juga sebagai Hukum Pertukaran Kalor, merupakan salah satu prinsip dasar dalam termodinamika. Asas ini menyatakan bahwa ketika dua benda dengan suhu yang berbeda dihubungkan secara termal, maka kalor akan mengalir dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah. Dalam penerapannya, Asas Black sering digunakan untuk menghitung jumlah kalor yang dilepaskan atau diterima oleh suatu benda. Contoh soal yang sering muncul adalah perhitungan suhu campuran antara dua zat yang suhunya berbeda menggunakan Asas Black. Pembahasan soal tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan rumus-rumus termodinamika yang berhubungan dengan Asas Black.

Dalam kehidupan sehari-hari, Asas Black juga sering diaplikasikan pada berbagai peralatan seperti kalorimeter dan termometer. Selain itu, prinsip ini juga digunakan dalam proses pemanasan dan pendinginan bahan, seperti dalam proses pendinginan mesin dan pemanasan makanan. Dengan memahami Asas Black, kita dapat lebih memahami fenomena perpindahan kalor dan menghitung jumlah kalor yang diperlukan atau dilepaskan oleh suatu benda.

Contoh soal dan pembahasan asas black

Contoh Soal Nomor 1

Es sebanyak m gram bersuhu 0 ^oC dimasukkan ke dalam air bermassa 340 g dan bersuhu 20 ^oC yang diletakkan pada sebuah bejana. Bejana dianggap tidak menyerap/melepas kalor dan semua es mencair serta suhu kesetimbangan termal dicapai pada suhu 5 ^oC. Massa seluruh es adalah ....(L_es = 80 kal/g dan C_air = 1 kal/g ^oC) 

A. 60 g 

B. 68 g 

C. 75 g 

D. 80 g 

E. 170 g 

Pembahasan :

\begin{align*} Q_1 + Q_2 &= Q_3 \\ mL + mc\Delta T &= m_3c\Delta T\\ m\cdot 80 + m\cdot 1\cdot (5-0) &= 340\cdot 1\cdot (20-5) \\ 80m + 5m &= 5100 \\ 85m &= 5100 \\ m &= 60 \quad \textrm{g} \end{align*}

Jawaban : A

Contoh Soal Nomor 2

Teh panas yang massanya 20 g pada suhu T dituangkan ke dalam cangkir bermassa 290 g dan bersuhu 20 ^oC. Jika suhu kesetimbangan termal 36 ^oC dan panas jenis air teh 8 kali panas jenis cangkir, suhu air teh mula-mula adalah ....

A. 50 ^oC

B. 55 ^oC

C. 65 ^oC

D. 75 ^oC

E. 80 ^oC

Pembahasan :

\begin{align*} Q_1 &= Q_2 \\ m_1c_{cangkir}\Delta T &= m_2c_{teh}\Delta T\\ 290\cdot c_{cangkir}\cdot (36-20) &= 20\cdot 8c_{cangkir}\cdot (T-36) \\ 4640c_{cangkir} &= 160c_{cangkir}\cdot (T-36) \\ 29 &= T-36 \\ T &= 65 \quad ^o\textrm{C} \end{align*}

Jawaban : C

Contoh Soal Asas Black Nomor 3

Air sebanyak 60 g bersuhu 90 ^oC dicampurkan dengan 40 g air bersuhu 25 ^oC. Jika tidak ada faktor lain yang memengaruhi proses tersebut, suhu akhir campurannya adalah ....

A. 15,4 ^oC 

B. 23,0 ^oC 

C. 46,0 ^oC 

D. 64,0 ^oC

E. 77,0 ^oC

Pembahasan :

Perhatikan diagram berikut :

\begin{align*} Q_1 &= Q_2 \\ m_1c\Delta T &= m_2c\Delta T\\ 40\cdot 1\cdot (T-25) &= 60\cdot 1\cdot (90-T) \\ 40T - 1000 &= 5400 - 60T \\ 100T &= 6400 \\ T &= 64,0 \quad ^o\textrm{C} \end{align*}

Jawaban : D

Contoh soal asas black mencari suhu campuran

Contoh Soal Nomor 4

Ke dalam kalorimeter yang berisi es sebanyak 36 g pada suhu -6 ^oC, dituangkan alkohol bersuhu 50 ^oC sehingga menyebabkan suhu akhir menjadi 8 ^oC. Jika kapasitas kalor kalorimeter 27 kal/K kalor jenis 0,5 es kal/g ^oC, kalor lebur es 80 kal/g, dan kalor jenis alkohol 0,58 kal/g^oC, massa alkohol yang dituangkan adalah ....

A. 108 g 

B. 150 g 

C. 200 g 

D. 288 g 

E. 300 g 

Pembahasan : 

Diketahui :

m₃ = m₄ = m₅ = 36 g

Ditanyakan :

m₂ = ?

\begin{align*} Q_1 + Q_3 + Q_4 + Q_5 &= Q_2 \\ C\Delta T + m_3c\Delta T + m_4 L + m_5 c \Delta T&= m_2c\Delta T\\ 27\cdot (8 - (-6)) + 36\cdot 0,5 \cdot (0 - (-6)) + 36\cdot 80 + 36\cdot 1 \cdot (8-0)&= m_2\cdot 0,58 \cdot (50 - 8)\\ 378 + 108 + 2880 + 288 &= 24,36m_2 \\ 3654 &= 24,36m_2 \\ m_2 &= 150 \quad \textrm{g} \end{align*}

Jawaban : B

Contoh Soal Nomor 5

Air bertemperatur 20 ^oC dan bermassa a gram dicampur dengan es bertemperatur -10 ^oC dan bermassa b gram. Kesetimbangan temperatur tercapai tanpa adanya kehilangan kalor dan sebagian es melebur. Diketahui kalor jenis air dan es berturut-turut adalah 1 kal/g^oC dan 0,5 kal/g^oC serta kalor lebur es adalah 80 kal/g. Berapa gram massa es yang melebur?

A. (4a + b)/16  

B. (4a - b)/16  

C. (4b + a)/16

D. (4b – a)/16

E. (4a + 4b)/16

Pembahasan :

\begin{align*} Q_1 &= Q_2 + Q_3 \\ m_1c\Delta T &= m_2c\Delta T + m_3L\\ a\cdot 1\cdot (20-0) &= b\cdot 0,5\cdot (0-(-10)) + m_3\cdot 80\\ 20a &= 5b + 80m_3 \\ 4a &= b+16m_3 \\ 16m_3 &= 4a - b \\ m_3 &= \frac{4a - b}{16} \end{align*}

Jawaban contoh soal asal black nomor 5 : B

Contoh Soal Nomor 6

Es bersuhu -8 ^oC dan bermassa m₁ gram dicampur dengan air bersuhu 12 ^oC dan bermassa m₂ gram. Pada saat terjadi kesetimbangan suhu, sebagian massa es melebur. Jika diketahui kalor lebur es = 80 kalori/g, maka massa es yang melebur adalah ....

A.  \(\frac{1}{20}(3m_2-m_1) \)

B.  \( \frac{1}{20}(3m_1+m_2) \)

C.  \( \frac{1}{20}(3m_1- 3m_2) \)

D. \( \frac{1}{20}(m_1+m_2) \)

E.  \( \frac{1}{20}m_1 \)

Pembahasan soal asas black Nomor 6 :

\begin{align*} Q_1 + Q &= Q_2 \\ m_1c\Delta T + m_L&= m_2c\Delta T \\ m_1\cdot 0,5\cdot (0-(-8)) + m\cdot 80 &= m_2\cdot 1 \cdot (12-0)\\ 4m_1 + 80m &= 12m_2 \\ m_1 + 20m &= 3m_2 \\ 20m &= 3m_2 - m_1 \\ m &= \frac{1}{20}(3m_2 - m_1) \end{align*}

Jawaban soal asas black Nomor 6 : A

Asas black mencari suhu campuran

Contoh Soal Asas Black Nomor 7

Kalor sebesar 1000 J yang diserap es bersuhu 0^oC menyebabkan es sepenuhnya mencair dengan suhu akhir 10^oC. Jika kalor lebur es sama dengan 340 kJ/kg dan kalor jenis air sama dengan 4200 J/kg^oC, maka massa es sama dengan  ....

A.  2,61 g  

B.  2,22 g  

C.  1,24 g  

D.  0,09 g  

E.  0,40 g

Pembahasan soal :

\begin{align*} Q &= Q_{es} + Q_{air} \\ Q &= mL + mc\Delta T\\ 1000 &= m\cdot 340.000 + m\cdot 4200 \cdot (10-0)\\ 1000 &= 340.000m + 42.000m \\ 1000 &= 382.000m \\ m &= 0,0026178 \quad \textrm{kg} \\ &= 2,61 \quad \textrm{g} \end{align*}

Jawaban contoh Soal Asas Black Nomor 7 : A

Contoh Asas Black Soal Nomor 8

Sebanyak 100 g es pada suhu 0 ^oC dicampur dengan 200 g air yang suhunya 50 ^oC. Berapa suhu akhir campuran jika diketahui kalor jenis es 0,5 kal/g ^oC, kalor lebur es 80 kal/g, dan kalor jenis air 1 kal/g ^oC? 

Pembahasan :

\begin{align*} Q_1 &= Q_2 + Q_3 \\ m_1c\Delta T &= m_2c\Delta T + m_3L\\ 200\cdot 1\cdot (50-T) &= 100\cdot 1\cdot (T-0) + 100\cdot 80 \\ 1000 - 200T &= 100T - 8000 \\ 9000 &= 300T \\ T &= 30 \quad ^o\textrm{C} \end{align*}

Jadi suhu setimbangnya T = 30 ^oC

Contoh Soal Uraian Asas Black Nomor 9

Ke dalam bejana yang mempunyai kapasitas kalor 5 kal/^oC dimasukkan 300 g air yang bersuhu 20 ^oC, kemudian dimasukkan 100 g es yang bersuhu -4 ^oC. Setelah diaduk, berapa gram es yang belum melebur? 

Pembahasan :

\begin{align*} Q_1 + Q_2 &= Q_3 + Q_4 \\ mL &= m_2c\Delta T + m_3L\\ 200\cdot 1\cdot (50-T) &= 100\cdot 1\cdot (T-0) + 100\cdot 80 \\ 1000 - 200T &= 100T - 8000 \\ 9000 &= 300T \\ T &= 30 \quad ^o\textrm{C} \end{align*}

Jadi suhunya T = 30 ^oC

20+ Contoh soal gerak lurus dan pembahasannya

Pada artikel kali ini fokusfisika.com akan menyajikan tentang contoh soal gerak lurus dan pemahasannya secara lengkap agar memudahkan dalam belajar fisika. Silahkan dipelajari sampai selesai agar menambah pemahaman anda.

Contoh soal dan pembahasan gerak lurus

Soal gerak lurus nomor 1

Setelah 2 s dari keadaan diam, kecepatan benda menjadi 4 m/s. Kemudian, benda bergerak dengan kecepatan konstan. Waktu total dari waktu diam, yang dibutuhkan benda untuk mencapai jarak total 10 m adalah …..

A. 7,5 s

B. 6,0 s

C. 5,5 s

D. 4,5 s

D. 3,5 s

Pembahasan :

Percepatan benda selama t₁ = 2 sekon pertama adalah :

\begin{align*} a &= \frac{v}{t} \\ &= \frac{4}{2} \\ &= 2 \quad \textrm{m/s}^2 \end{align*} 

Jarak tempuh benda saat 2 s pertama adalah :

\begin{align*} s &= v_ot + \frac{1}{2}at^2 \\ &= 0\cdot 2 + \frac{1}{2}\cdot 2\cdot 2^2 \\ &= 0 + 4 \\ &= 4 \quad \textrm{m} \end{align*}

Sisa jarak tempuh = 10 m – 4 m = 6 m

Sepanjang 6 m, kecepatan konstan 4 m/s, sehingga membutuhkan waktu :

\begin{align*} v &= \frac{s}{t} \\ 4 &= \frac{6}{t} \\ t &= 1,5 \quad \textrm{s} \end{align*}

Waktu total yang dibutuhkan benda : t = t₁ + t₂ = 2 + 1,5 = 3,5 s

Jawaban : E

Soal gerak lurus nomor 2

Sebuah kereta mendapat percepatan 2 m/s² selama 10 s dari keadaan diam, lalu diperlambat dengan perlambatan 4 m/s² sampai berhenti. Jarak total yang ditempuh kereta tersebut adalah ….

A. 80 m

B. 100 m

C. 150 m

D. 200 m

E. 250 m

Pembahasan :

Jarak tempuh kereta selama dipercepat :

\begin{align*} s_1 &= v_o t + \frac{1}{2}at^2 \\ &= 0\cdot 10 + \frac{1}{2}\cdot 2 \cdot 10^2 \\ &= 100 \quad \textrm{m} \end{align*}

Kecepatan kereta selama 10 sekon pertama :

\begin{align*} v_1 &= at \\ &= 2\cdot 10 \\ &= 20 \quad \textrm{m/s} \end{align*}

Jarak tempuh kereta selama diperlambat :

\begin{align*} v_t^2 &= v_1^2 + 2as_2 \\ 0 &= 20^2 + 2\cdot (-4) \cdot s_2 \\ 8s_2 &= 400 \\ s_2 &= 50 \quad \textrm{m} \end{align*}

Jarak total kereta : 

s_tot = s₁ + s₂ = 100 + 50 = 150 m

Jawaban : C

Soal Nomor 3 ( UN 2011 )

Sebuah benda bergerak dengan lintasan seperti pada grafik berikut.

Perpindahan yang dialami benda sebesar ….

A. 23 m

B. 21 m

C. 19 m

D. 17 m

E. 15 m

Pembahasan :

AB = 15 m

BC = 8 m

Besar perpindahan benda :

...\begin{align*} AC^2 &=AB^2 + BC^2 \\ &= 15^2 + 8^2 \\ &= 225 + 64 \\ &= 289 \\ AC &= \sqrt{289} \\ &= 17 \quad \textrm{m} \end{align*}

Jawaban : D

Gerak lurus dan contohnya

Soal gerak lurus nomor 4

Seseorang memacu sepeda motor dari rumahnya ke arah utara sejauh 6 km, lalu berbelok ke timur sejauh 8 km. Posisi orang tersebut dari rumahnya setelah melakukan perjalanan tersebut adalah ….

A. 2 km ke arah timur

B. 14 km ke arah timur laut

C. 14 km ke arah barat daya

D. 10 km ke arah timur laut

E. 10 km ke arah barat daya

Pembahasan gerak lurus fisika :

Perhatikan ilustrasi berikut :

Berdasarkan ilustrasi di atas besar perpindahan sepeda motor :

\begin{align*} r^2 &=6^2 + 8^2 \\ &= 36 + 64 \\ &= 100 \\ r &= \sqrt{100} \\ &= 10 \quad \textrm{m} \end{align*}

Jadi perpindahan sepeda motor sejauh 10 m ke arah timur laut.

Jawaban : D

Soal gerak lurus nomor 5

Perhatikan grafik kecepatan terhadap waktu dari kereta yang bergerak menurut garis lurus dalam waktu 4 s.

Dari grafik ini dapat ditentukan jarak yang ditempuh dalam waktu 4 s, yaitu ….

A. 260 m

B. 200 m

C. 140 m

D. 70 m

E. 60 m

Pembahasan :

Untuk t = 0 sampai t = 2 sekon, jarak yang ditempuh = luas segitiga

\begin{align*} s_1 &=\frac{1}{2}\cdot \textrm{alas} \cdot \textrm{tinggi} \\ &= \frac{1}{2}\cdot 2 \cdot 60 \\ &= 60 \quad \textrm{m} \end{align*}

Untuk t = 2 sampai t = 4, jarak yang ditempuh = luas trapesium

\begin{align*} s_2 &=\frac{a+b}{2}\cdot t \\ &= \frac{60+80}{2}\cdot 2 \\ &=140 \quad \textrm{m} \end{align*}

Total jarak yang ditempuh selama 4 s :

s_tot = s₁ + s₂ = 60 + 140 = 200 m

Jawaban : B

Soal Soal Gerak lurus berubah beraturan nomor 6 ( Soal SNMPTN 2010 )

Sebuah batu kecil dilempar ke atas dan mendarat di sebuah papan yang terletak 2 m di atas titik pelemparan. Jika kecepatan awal batu dilempar ke atas adalah 7 m/s, kecepatan batu ketika mengenai sasaran adalah ….

A. 0 m/s

B. -3 m/s

C. 3 m/s

D. 3,4 m/s

E. 4 m/s

Pembahasan :

Kecepatan batu ketika mengenai sasaran dapat ditentukan dengan persamaan :

\begin{align*} v_t^2 &=v_o^2 -2gh \\ v_t^2 &=7^2 - 2\cdot 10\cdot 2 \\ v_t^2 &=49 - 40 \\ v_t^2 &= 9 \\ v_t &= 3 \quad \textrm{m/s} \end{align*}

Contoh soal gerak lurus berubah beraturan 

Soal Nomor 7

Dua bola dilempar vertikal ke atas pada saat yang bersamaan. Jika bola memiliki kecepatan awal masing-masing v₁ = 20 m/s dan v₂ = 24 m/s, tentukan jarak antara kedua bola ketika bola pertama mencapai ketinggian maksimumnya?

A. 20 m

B. 28 m

C. 16 m

D. 14 m

E. 8 m

Pembahasan :

Ketinggian maksimum bola pertama :

\begin{align*} h_1 &=\frac{v_1^2}{2g} \\ &=\frac{20^2}{2\cdot 10} \\ &=\frac{400}{20} \\ &= 20 \quad \textrm{m} \end{align*}

Waktu yang dibutuhkan benda pertama untuk mencapai ketinggian maksimum :

\begin{align*} v_1 &=g\cdot t \\ 20&=10t \\ t &=2 \quad \textrm{s} \end{align*}

Ketinggian yang ditempuh bola kedua ketika bola pertama mencapai ketinggian maksimum (t = 2 s) :

\begin{align*} h_2 &=v_2\cdot t -\frac{1}{2}gt^2 \\ &=24\cdot 2 -\frac{1}{2}\cdot 10 \cdot 2^2 \\ &=48 - 20 \\ &=28 \quad \textrm{m} \end{align*}

Jarak antara kedua bola ketika bola pertama mencapai ketinggian maksimumnya :

h=h2–h1=28–20=8m

Jawaban : E

Soal Nomor 8

Sebuah benda yang bergerak lurus mempunyai persamaan posisi terhadap waktu x = 3t³ — 5t² + 7, dengan x dalam meter dan t dalam sekon. Kecepatan rata - rata benda antara t = 2 s dan t = 4 s adalah ....

A. 70 m/s

B. 54 m/s

C. 50 m/s

D. 44 m/s

E. 10 m/s

Pembahasan :

untuk t = 2 s :

x₁ =  3t³ — 5t² + 7 = 3x2³ – 5x2² + 7 = 24 – 20 + 7 = 11 m

untuk t = 4 s :

x₂ =  3t³ — 5t² + 7 = 3x4³ – 5x4² + 7 = 24 – 20 + 7 = 192 – 80 +7 = 119 m 

\begin{align*} \bar{v} &=\frac{\Delta x}{\Delta t} \\ &=\frac{x_2 - x_1}{t_2 - t_1} \\ &=\frac{119 - 11}{4 - 2} \\ &=\frac{108}{2} \\ &=54 \quad \textrm{m/s} \end{align*}

Jawaban : B

Contoh soal gerak lurus 

Soal gerak lurus nomor 9

Jika sebuah benda bergerak lurus beraturan, kecepatannya .... 

A. berubah dan percepatannya tetap 

B. tetap dan percepatannya berubah 

C. tetap dan percepatannya nol 

D. tetap dan percepatannya tetap 

E. berubah dan percepatannya nol 

Pembahasan contoh soal gerak lurus :

benda yang bergerak lurus berubah beraturan kecepatannya berubah dan percepatannya tetap.

Jawaban soal gerak lurus : A

Soal Nomor 10

Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 15 m/s lalu meningkat kelajuannya 2 m/s tiap sekon. Jarak yang ditempuh dalam waktu 6 s adalah ....

A. 162 m 

B. 146 m 

C. 142 m 

D. 132 m 

E. 126 m

Pembahasan contoh soal :

\begin{align*} s &=vt + \frac{1}{2}at^2 \\ &=15\cdot 6 + \frac{1}{2}\cdot 2\cdot 6^2 \\ &=90 + 36\\ &=126 \quad \textrm{m} \end{align*}

Jawaban contoh soal gerak lurus : E

Soal Nomor 11 tentang gerak lurus berubah beraturan.

Sebuah partikel bergerak dengan kecepatan konstan 10 m/s. Jarak yang ditempuh dari saat partikel diperlambat 2 m/s² sampai berhenti adalah ....

A. 37 m

B. 35 m

C. 30 m

D. 25 m

E. 20 m

Pembahasan soal gerak lurus berubah beraturan :

\begin{align*} v_t^2 &=v_o^2 - 2as \\ 0^2 &=10^2 - 2\cdot 2\cdot s \\ 0 &=100 - 4s\\ 4s &=100\\ s&=25 \quad \textrm{m} \end{align*}

Jawaban : D

Soal nomor 12

Sebuah benda bergerak lurus seperti ditunjukkan grafik berikut.

Benda berhenti setelah menempuh jarak ....

A. 800 m

B. 600 m

C. 400 m

D. 200 m

E. 100 m

Pembahasan :

- langkah pertama mencari perlambatan benda :

\begin{align*} a &=\frac{\Delta v}{\Delta t} \\ &=\frac{v_2 - v_1}{t_2 - t_1} \\ &=\frac{15 - 20}{10 - 0} \\ &=\frac{-5}{10} \\ &=-0,5 \quad \textrm{m/s}^2 \end{align*}

- kemudian mencari jarak tempuh benda sampai  berhenti :

\begin{align*} v_t^2 &=v_o^2 + 2as \\ 0^2 &=20^2 - 2\cdot 0,5\cdot s \\ 0 &=400 - s\\ s &=400 \quad \textrm{m} \end{align*}

Jawaban contoh soal GLBB : C

Soal GLBB nomor 13

Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 20 m/s, kemudian direm dengan perlambatan 5 m/s₂. Mobil tersebut berhenti setelah menempuh jarak ....

A. 50 m 

B. 40 m 

C. 30 m 

D. 25 m 

E. 20 m  

Pembahasan soal GLBB :

\begin{align*} v_t^2 &=v_o^2 + 2as \\ 0^2 &=20^2 - 2\cdot 5\cdot s \\ 0 &=400 - 10s\\ 10s &=400 \\ &= 40 \quad \textrm{m} \end{align*}

Jawaban : B

Contoh soal glb dan glbb kelas 10 beserta jawabannya

Soal GLBB nomor 14

Gerak sebuah mobil menghasilkan grafik hubungan kecepatan (v) terhadap waktu (t) seperti gambar berikut.

Jarak yang ditempuh mobil untuk daerah yang diarsir adalah ....

A. 50 m

B. 45 m

C. 40 m

D. 30 m

E. 20 m

Pembahasan soal GLBB nomor 14 :

Untuk mencari jarak tempuh dapat menggunakan luas grafik trapesium :

\begin{align*} s &=\frac{a+b}{2}t \\ &=\frac{5+10}{2}\cdot 4 \\ &=15\cdot 2\\ &= 30 \quad \textrm{m} \end{align*}

Jawaban : D

Soal GLBB nomor 15

Sebuah mobil berhenti di lampu merah. Saat lampu menyala, sebuah truk melewati mobil dengan kecepatan tetap 15 m/s. Pada saat yang sama, mobil bergerak dengan percepatan 2 m/s . Mobil akan menyusul truk pada Saat t = ....

A. 15 s

B. 20 s

C. 30 s

D. 32 s

E. 35 s

Pembahasan contoh soal GLBB nomor 15 :

\begin{align*} s_{truk} &=s_{mobil} \\ v_{truk}\cdot t &=v_{mobil}\cdot t + \frac{1}{2}\cdot a_{mobil}\cdot t^2 \\ 15t &=0\cdot t + \frac{1}{2}\cdot 2 \cdot t^2 \\ 15t &=t^2 \\ t &=15 \quad \textrm{s} \end{align*}

Jawaban contoh soal : A

Contoh soal GLBB dan jawabannya 

Soal GLBB nomor 16

Sebuah bola dilemparkan vertikal ke atas dan kembali ke tempat pelemparnya dalam waktu 6 s. Kecepatan awal bola adalah ....

A. 60 m/s

B. 40 m/s

C. 30 m/s

D. 15 m/s

E. 5 m/s

Pembahasan :

Waktu yang dibutuhkan benda untuk mencapai titik tertinggi yaitu setengahnya waktu kembalinya bola ke tempat pelemparannya = ½ x 6 = 3 s. Saat di titik tertinggi v_t = 0 m/s

Menggunakan rumus gerak vertikal ke atas  :

\begin{align*} v_t &=v_o -gt \\ 0 &=v_o - 10\cdot 3 \\ v_o &=30 \quad \textrm{m/s} \end{align*}

Jawaban gerak vertikal ke atas : C

Soal GLBB nomor 17

Sebuah benda dilepaskan dari menara tanpa kecepatan awal. Ternyata, benda sampai di tanah dengan kecepatan 30 m/s. Tinggi menara tersebut adalah ....

A. 90 m 

B. 75 m 

C. 60 m 

D. 45 m 

E. 30 m

Pembahasan gerak jatuh bebas :

Menggunakan rumus gerak jatuh bebas :

\begin{align*} v_t^2 &=v_o^2 +2gh \\ 30^2 &=0^2 +2\cdot 10\cdot h \\ 900 &= 20h \\ h &=45 \quad \textrm{m} \end{align*}

Jawaban gerak jatuh bebas : D

Soal GLBB nomor 18

Sebuah benda terletak 20 m di atas tanah. Kecepatan lempar minimum bola agar mengenai benda tersebut adalah ....

A. 5 m/s

B. 10 m/s

C. 15 m/s 

D. 20 m/s 

E. 30 m/s 

Pembahasan :

Menggunakan rumus fisika gerak vertikal ke atas :

\begin{align*} v_t^2 &=v_o^2 - 2gh \\ 0^2 &=v_o^2 - 2\cdot 10\cdot 20 \\ 0 &= v_o^2 - 400 \\ v_o^2 &= 400 \\ v_o &=20 \quad \textrm{m/s} \end{align*}

Jawaban gerak vertikal keatas fisika kelas X : D

Soal dan pembahasan gerak lurus kelas 10 

Soal GLBB nomor 19

Dua orang anak masing-masing melempar bola ke atas dari ketinggian yang sama, dengan perbandingan kecepatan awal 1 : 2. Perbandingan tinggi maksimum kedua bola diukur dari ketinggian semula ....

A. 1 : 2

B. 1 : 3

C. 1 : 4

D. 2 : 3

E. 3 : 4

Pembahasan contoh soal gerak lurus : 

Menggunakan rumus GLBB tentang gerak vertikal ke atas :

\begin{align*} \frac{h_1}{h_2} &=\frac{\frac{v_{o1}^2}{2g}}{\frac{v_{o2}^2}{2g}} \\ \frac{h_1}{h_2} &=\frac{v_{o1}^2}{v_{o2}^2}\\ \frac{h_1}{h_2} &=\frac{1^2}{2^2}\\ \frac{h_1}{h_2} &=\frac{1}{4} \end{align*}

Jawaban contoh soal gerak lurus : C

Soal gerak lurus beraturan dan pembahasan nomor 20

Dua benda bergerak seperti yang dapat ditunjukkan oleh grafik perpindahan (x) terhadap waktu (t) berikut.

Benda P dan Q masing-masing bergerak dengan kecepatan tetap 6 m/s dan 2 m/s. Kedua benda bertemu pada saat .....

A. x = 1 m, t = 6 s

B. x = 5 m, t = 1 s

C. x = 6 m, t = 1 s

D. x = 6 m, t = 4 s

E. x = 12 m, t = 3 s

Pembahasan gerak lurus beraturan :

Waktu kedua benda bertemu :

\begin{align*} s_P &=s_Q \\ v_{P}t &=x_o + v_{Q}t \\ 6t &=4 + 2t \\ 4t &= 4 \\ t &=1 \quad \textrm{s} \end{align*}

Jarak saat kedua benda bertemu :

 x = v_pt = 6 x 1 = 6 meter

Jawaban gerak lurus beraturan : C

Soal  nomor 21

Sebuah benda dilepas dari ketinggian 10 m di atas tanah tanpa kecepatan awal. Jika g = 10 m/s², kecepatan benda saat mencapai ketinggian 5 m dari atas tanah adalah ....

A. 50 m/s 

B. 25 m/s 

C. 15 m/s 

D. 10 m/s 

E. \( 5\sqrt{2} \) m/s

Pembahasan :

Diketahui :

Δh = h₁ – h₂ = 10 – 5 = 5 m

Ditanyakan : v = ?

\begin{align*} v &=\sqrt{2g\Delta h} \\ &=\sqrt{2\cdot 10\cdot 5} \\ &=10 \quad \textrm{m/s} \end{align*}

Jawaban : D

Soal Nomor 22

Grafik berikut merupakan grafik sebuah benda yang bergerak lurus.

Jarak yang ditempuh benda antara 0 s sampai dengan 8 s adalah ....

A. 124 m

B. 72 m

C. 64 m

D. 48 m

E. 24 m

Pembahasan :

Saat t = 0 s sampai t = 4 s :

\begin{align*} s_1 &=\frac{1}{2}\cdot alas \cdot tinggi \\ &=\frac{1}{2}\cdot 4 \cdot 12 \\ &=24 \quad \textrm{m} \end{align*}

Saat t = 4 s sampai t = 8 s adalah ....

\begin{align*} s_2 &=panjang \times lebar \\ &= 4 \cdot 12 \\ &=48 \quad \textrm{m} \end{align*}

Jadi jarak tempuh benda :

 s_total = s₁ + s₂ = 24 + 48 = 72 m

Jawaban : B