Kisi-kisi kognitif Fisika SMA gerak lurus, gerak melingkar, dan gerak parabola dengan menggunakan vektor
- 1. KISI-KISI PENULISAN SOAL ULANGANAKHIR SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2015/2016 Mata Pelajaran : FISIKA Alokasi Waktu :90 MENIT Kelas / Semester : XI / 1 Jumlah Soal : 35 Penulis : Arina Wardha Tahun Pelajaran: 2015/2016 KI 1 : Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya KI 2 : Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsive dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan social dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia KI 3 : Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, procedural berdasarkan rasa ingin tahu tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan procedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah KI 4 : Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkrit dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metoda sesuai isi keilmuan Materi: Menganalisis gerak lurus, gerak melingkar dan gerak parabola dengan menggunakan vektor Kompetensi Dasar Indikator Tingkat Kesulitan Soal Jawaban Skor 3.1 Menganalis is gerak lurus, gerak melingkar dan gerak parabola dengan 3.1.1 Menyebutkan besaran vektor C1 1. Yang termasuk besaran vektor adalah.... A. kelajuan dan kecepatan B. kelajuan dan perpindahan C. perpindahan dan kecepatan D. perpindahan dan jarak E. jarak dan percepatan Jawaban C 2
- 2. menggunak an vektor 3.1.2 menyebutkan pengertian gerak parabola C1 2. gerak parabola merupakan gerak yang memadukan antara gerak .... dan gerak .... A. GLB dan GLB B. GLBB dan BLBB C. GMB dan GLB D. GLB dan GLBB E. GMB dan GLBB Jawaban D 2 3.1.3 menyebutkan ciri-ciri gerak parabola C1 3. Salah satu ciri-ciri gerak parabola yaitu pada sumbu x mengalami .... A. GLB B. GLBB C. GMB D. Gerak vertikal ke atas E. Gerak jatuh bebas Jawaban A 2 3.1.4 Memberi contoh gerak parabola dalam kehidupan sehari-hari C2 4. Contoh gerak parabola dalam kehidupan sehari-hari adalah .... A. Buah jatuh dari pohon B. Melempar bola ke atas C. Bola yang sedang ditendang D. Seorang anak berjalan E. Perahu menyebrangi sungai Jawaban C 2 3.1.5 Memperkirakan kecepatan benda pada titik tertinggi C2 5. Pada gerak parabola/peluru, ketika benda mencapai titik tertinggi, manakah pernyataan di bawah yang benar adalah .... A. Kecepatan nol B. Kecepatannya 𝑣0 sin 𝜃 C. Kecepatannya 𝑣0 cos 𝜃 Jawaban C 2
- 3. D. Energi kinetik nol E. Energi mekaniknya maksimal 3.1.4 Memberi contoh gerak parabola dalam kehidupan sehari-hari C2 6. Contoh gerak parabola dalam kehidupan sehari-hari, kecuali .... A. Bola yang sedang ditendang B. Peluru yang ditembakkan dari senapan C. Bola basket dilembpar menuju ring D. Bom yang dilempar dari pesawat yang sedang terbang E. Buah jatuh dari pohon Jawaban E 2 3.1.4 Memberi contoh gerak parabola dalam kehidupan sehari-hari C2 7. Contoh gerak melingkar dalam kehidupan sehari-hari adalah .... A. Bola yang sedang ditendang B. Peluru yang ditembakkan dari senapan C. Bola basket yang dilempar menuju ring D. Pergerakan jarum jam dinding E. Buah jatuh dari pohon Jawaban D 2 3.1.6 menghitung jarak tempuh dan perpindahan C3 8. Seekor beruang berjalan lurus ke utara sejauh 8m, kemudian ke timur 6m dan berhenti. Besarrnya jarak yan gtelah ditempuh beruang selam perjalanan dan perpindahannya .... A. 6 m dan 8 m B. 8 m dan 10 m C. 10 m dan 8 m D. 10 m dan 14 m E. 14 m dan 10 m Jawaban E 2 3.1.7 Menghitung waktu tempuh C3 9. Sebuah partikel bergerak dengan persamaan gerak 𝒓 = 15𝑡 − 3𝑡2 . partikel tersebut akan berhenti pada saat t=.... Jawaban D 2
- 4. dari fungsi posisi sekon A. 15 B. 10 C. 5 D. 2,5 E. 0 3.1.8 Menghitung kecepatan sebuah benda C3 10. Sebuah benda bergerak dengan percepatan 𝑎 = 2𝑡 diman 𝑎 dalam 𝑚 𝑠2⁄ dan t dalam sekon. Jika benda mula-mula diam, maka kecepatan 𝑡 = 2𝑠 adalah .... A. 2 𝑚 𝑠⁄ B. 4 𝑚 𝑠⁄ C. 6 𝑚 𝑠⁄ D. 8 𝑚 𝑠⁄ E. 10 𝑚 𝑠⁄ Jawaban B 2 3.1.9 Menghitung percepatan dari fungsi posisi C4 11. Kedudukan sebuah benda yang bergerak pada bidang datar dinyatakan dengan persamaan vektor 𝒓 = (5𝑡2 − 2𝑡) 𝒊 + 6𝑡 𝒋 dengan ketentuan r dalam meter dan t dalam sekon. Nilai percepatan pada saat t=2 s adalah .... A. 6 𝑚 𝑠2⁄ B. 10 𝑚 𝑠2⁄ C. 18 𝑚 𝑠2⁄ D. 24 𝑚 𝑠2⁄ E. 28 𝑚 𝑠2⁄ Jawaban B 2 3.1.11 Menghitung besar perpindahan dari fungsi kecepatan C4 12. Sebuah benda dari titik awal bergerak dengan kecepatan yang dinyatakan dalam persamaan v = 4ti + 3j. Setelah 2 detik, benda telah berpindah sejauh.... Jawaban C 2
- 5. A. 5 m B. 8 m C. 10 m D. 12 m E. 13 m 3.1.12 menghitung kecepatan orang relatif terhadap pengamat C4 13. Sebuah kereta bergerak ke utara dengan kecepatan 4 𝑚 𝑠⁄ . Seseorang berjalan di dalam kereta dengan kecepatan 1 𝑚 𝑠⁄ ke selatan. Berapa kecepatan orang itu relatif terhadap seorang pengamat yang diam di tanah? A. 5 𝑚 𝑠⁄ B. 4 𝑚 𝑠⁄ C. 3 𝑚 𝑠⁄ D. 2 𝑚 𝑠⁄ E. 1 𝑚 𝑠⁄ Jawaban C 2 3.1.13 menghitung jarak yang ditempuh perahu C4 14. Sebuah perahu motor menyebrangi sebuah sungai yang lebarnya 40 m dengan kecepatan 4 𝑚 𝑠⁄ tegak lurus relatif terhadap arah arus. Arus sungai memiliki kecepatan serbasama 3 𝑚 𝑠⁄ . maka, jarak yang ditempuh perahu selama perjalanan sampai diseberang adalah .... A. 30 m B. 40 m C. 50 m D. 60 m E. 70 m Jawaban C 2 3.1.14 menghitung waktu yang C3 15. Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan 80 𝑚 𝑠⁄ pada sudut elevasi 300. Waktu yang diperlukan peluru untuk Jawaban D 2
- 6. diperlukan untuk mencapai ketingggian maksimum pada gerak parabola mencapai ketinggian maksimum adalah .... A. 1 s B. 2 s C. 3 s D. 4 s E. 5 s 3.1.15 menghitung kecepatan sudut dari fungsi percepatan sudut C3 16. Suatu benda bergerak melingkar dengan persamaan perpindahan sudut 𝜃 = 3𝑡2 + 2𝑡 − 2. Besarnya kecepatan sudut benda tersebut pada saat t=3 s adalah .... 𝑟𝑎𝑑 𝑠⁄ . A. 40 B. 31 C. 20 D. 18 E. 6 Jawaban C 2 3.1.16 menghitung waktu yang diperlukan bom untuk sampai di tanah C4 17. Pesawat terbang bergerak mendatar dengan kecepatan 200 𝑚 𝑠⁄ melepaskan bom dari ketinggian 500 m. Jika percepatan gravitasi 10 𝑚 𝑠2⁄ , maka bom sampai di tanah setelah .... s A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 E. 5 Jawaban E 2 3.1.17 menghitung besar laju anguler dari fungsi C4 18. Sebuah benda bergerk melingkar dengan persamaan 𝜃 = 2𝑡2 + 5𝑡 − 8 di mana 𝜃 dalam radian dan t dalam sekon. Pada saaat t = 2 s maka laju angulernya adalah .... 𝑟𝑎𝑑 𝑠⁄ . Jawaban D 2
- 7. percepatan sudut A. 4 B. 5 C. 10 D. 13 E. 20 3.1.18 menghitung jarak yang diperlukan bom untuk sampai di tanah C4 19. Dalam penyerangan Markas Pentagon, pesawat tempur indonesia terbang bergerak mendatar dengan kecepatan 100 𝑚 𝑠⁄ melepas bom atom dari ketinggian 500 m. Jika bom atom jatuh di B, maka jarak AB adalah .... A. 500 m B. 1000 m C. 1500 m D. 1750 m E. 2000 m Jawaban B 2 3.1.19 menghitung banyak putaran pada gerak melingkar C4 20. Berputar dengan percepatan sudut putar 3 𝑝𝑢𝑡 𝑠2⁄ , suatu titik noktah pada ujung kipas angin yang bergerak melingkar dengan kecepatan sudut awal 1 𝑝𝑢𝑡 𝑠⁄ setelah 2 detik telah berputar sebanyak? A. 2 put B. 4 put C. 6 put Jawaban C 2
- 8. D. 8 put E. 10 put 3.1.15 menghitung kecepatan sudut dari fungsi percepatan sudut C4 21. Persamaan gerak posisi sudut sebuah benda yang berotasi adalah 𝜃 = (3𝑡2 + 4) 𝑟𝑎𝑑. berapakah kecepatan sudut rata-rata benda yang bergerak dari 1s sampai 2 s? A. 1 𝑟𝑎𝑑 𝑠⁄ B. 3 𝑟𝑎𝑑 𝑠⁄ C. 6 𝑟𝑎𝑑 𝑠⁄ D. 8 𝑟𝑎𝑑 𝑠⁄ E. 9 𝑟𝑎𝑑 𝑠⁄ Jawaban C 2 3.1.20 menganalisa perubahan posisi dari fungsi kecepatan C5 22. Mobil bergerak lurus dan kecepatannya dinyatakan dalam bentuk persamaan 𝑣 = 2𝑡2 + 4𝑡, dengan v dalam 𝑚 𝑠⁄ dan t dalam s. Jika posisi awal mobil dinyatakan dalam persamaan 1 3 𝑡2 , maka perubahan posisi mobil pada selang waktu 1 s sampai 2 s adalah sebesar .... A. 20 m B. 15 m C. 13 m D. 10 m E. 5 m Jawaban C 2
- 9. 3.1.21 membandingkan ketinggian maksimum kedua benda pada gerak parabola C6 23. Dua buah bola ditendang dan melesat dengan kelajuan awal yang sama. Ketika melesat, bola satu membentuk sudut elevasi 300 dan bola 2 membentuk sudut elevasi 600. Maka perbandingan ketinggian maksimal bola 1 dengan bola 2 adalah .... A. 1 : 2 B. 2 : 1 C. 1 : 3 D. 3 : 1 E. 2 : 3 Jawaban E 2 3.1.22 mengubungkan proses fisika dengan kehidupan sehari-hari C5 24. Kereta Taksaka Malam dari jogja bergerak lurus ke barat menuju jakarta dengan kecepatan 4 𝑚 𝑠⁄ . Seorang siswa berlari di dalam kereta dengan kecepatan siswa itu relatif terhadap seorang pengamat yang diam di tanah, jika orang tersebut bergerak lurus ke timur? A. 1 𝑚 𝑠⁄ B. 3 𝑚 𝑠⁄ C. 4 𝑚 𝑠⁄ D. 5 𝑚 𝑠⁄ E. 7 𝑚 𝑠⁄ Jawaban A 2 3.1.23 membanding besar Ek, Em dan Ep dalam gerak parabola C6 25. Pada sebuah benda yang bergeraak membentuk lintasan parabola, di setiap titik-titik kedudukannya ada keadaan energi yang berbeda-beda, bisa maksimum, minimum atau konstan. Dari gambar di samping, bagaimanakah keadaan energi kinetik (Ek), energi potensial (Ep), dan energi mekanik (Em) Jawaban B 2
- 10. ketika pada kedudukan B? A. Ek maksimum dan Ep minimum B. Ep maksimum dan Ek minimum C. Ek maksimum dan Em konstan D. Ek minimum dan Em maksimum E. Em maksimum dan Ep maksimum 3.1.3 menyebutkan ciri-ciri gerak parabola C1 26. Sebutkan ciri-ciri gerak parabola! Jawaban 1. Memiliki lintasan melengkung 2. Dipengaruhi percepatan grafitasi 3. Pada sumbu x mengalami GLB 4. Pada sumbu y mengalami GLBB 3 3.1.4 Memberi contoh gerak parabola dalam kehidupan sehari-hari C2 27. Berikan contoh gerak parabola dalam kehidupan sehari-hari! Jawaban 1. Peluru yang dilontarkan dari senapan 2. Bola yang ditendang 3. Bola basket yang dilempar menuju ring 3 3.1.24 Menjelaskan makna gerak melingkar beraturan C2 28. Gerak melingkar beraturan adalah .... Gerak melingkar beraturan adalah gerak dimana periode atau frekuensi benda selalu tetap (tidak berubah dalam waktu) atau percepatan sudut benda adlah 0. Sehingga semua besaran yang ada juga memiliki nilai yang tetap. 4 3.1.25 menghitung besar perpindahan dari dua titik. C3 29. Seorang anak bergerak dari titik awal A(5,4), kemudian anak tersebut berpindah ke posisi B (8,8). Maka anak tersebut telah berpindah sejauh .... Pembahasan A= (5,4) rA = 5.i + 4.j B= (8,8) rB = 8.i + 8.j Vektor perpindahannya; ∆r = 𝑟𝐵 - 𝑟𝐴 = (8.i + 8.j) - (5.i + 4.j) Besar perpindahannya: ∆r = √32 + 42 = √25 = 5 m 1 3
- 11. 3.1.11 Menghitung besar perpindahan dari fungsi kecepatan C3 30. Sebuah benda yang semula berada di titik acuan, bergerak dengan kecepatan v = (2i – 1,5j) 𝑚 𝑠⁄ . Setelah bergerak selama 4 sekon, benda berpindah sejauh .... Pembahasan Persamaan kecepatan suatu benda v = (2i – 1,5j) benda bergerak konstan dalam arah sumbu x dan y. 𝑥 = 𝑣 𝑥. 𝑡 = 2.4 = 8 𝑚 𝑦 = 𝑣 𝑦. 𝑡 = 1,5.4 = 6 𝑚 Perpindahan benda: s = √𝑥2 + 𝑦2 = √82 + 62 = 10 meter 1 3 3.1.10 Menghitung percepatan dari fungsi posisi C4 31. Sebuah partikel bergerak sesuai dengan persamaan posisi berikut: r = (𝑡2 − 4𝑡)𝑖 + (2𝑡2 − 2𝑡) 𝑗 r dalam meter dan t dalam detik. Kecepatan benda pada t = 1 detik adalah .... Persamaan posisi: r = (𝑡2 − 4𝑡)𝑖 + (2𝑡2 − 2𝑡)j v = 𝑑𝑟 𝑑𝑡 = (2t – 4)i + (4t – 2)j untuk t=1 s → v=(-2)i+(2)j besar kecepatannya adalah: v = √22 + 22 = √ 8 =2√2 𝑚 𝑠⁄ 1 3 3.1.26 menganalisa besar kelajuan bola pada ketinggian maksimum C4 32. Robin van parjo menendang bola dan membentuk lintasan gerak parabola. Pada diketinggian maksimum, kelajuan bola adalah sebesar .... Pembahasan Pada gerak parabola, kecepatannya; Komponen y (vertikal) → 𝑣 𝑦 = 0(nol) Komponen x (horisontal) → 𝑣 𝑥= 𝑣0𝑥 = 𝑣0 cos 𝛼 Maka kelajuan totalnya 𝑣 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = √ 𝑣 𝑥 2 + 𝑣 𝑦 2 = √( 𝑣0 cos 𝛼 )2 + (0)2 =𝑣0 cos 𝛼 4 3.1.27 mengkombinasik an besar dua sudut yang berbeda C6 33. Dua buah meriam pada posisi yang sama menembakkan peluru secara bersamaan dengan kecepatan awal sama, namun sudut elevasi berbeda, yaitu 𝛼 dan 𝛽 (keduanya diarahkan pada kuadran I). Pada saat t=1 detik, dan g = 10 𝑚 𝑠2⁄ , Posisi horisontal saat t=1s: 𝑥1 = 𝑣0 cos 𝛼 ( 𝑡) = 𝑣0 cos 𝛼; 𝑥2 = 𝑣0 cos 𝛽 ( 𝑡) = 𝑣0 cos 𝛽 Maka ∆𝑥= 𝑣0 cos 𝛽 − 𝑣0 cos 𝛼 8
- 12. maka jarak pisah kedua peluru adalah .... Posisi vertikal saat t = 1s: 𝑦1 = 𝑣0 sin 𝛼 ( 𝑡) − 1 2 𝑔𝑡2 = 𝑣0 cos 𝛼 − 5; 𝑦2 = 𝑣0 cos 𝛽( 𝑡) − 1 2 𝑔𝑡2 = 𝑣0 cos 𝛽 − 5 Maka ∆𝑦= 𝑣0 sin 𝛽 − 𝑣0 sin 𝛼 Jarak pisah total: ∆𝑅 = √∆𝑥2 + ∆𝑦2 = 𝑣0 √ ( 𝑣0 cos 𝛽 − 𝑣0 cos 𝛼)2 + ( 𝑣0 sin 𝛽 − 𝑣0 sin 𝛼)2 3.1.28 Mengombinasika n dua benda yang diberi kecepatan berbeda untuk menentukan waktu yang dibutuhkan benda C5 34. Bola A dilepaskan dari ketinggian h di atas permukaan tanah. Bersamaan dengan pelepasan bola A, benda B diberi kecepatan vertikal ke atas sebesar v dari permukaan tanah. Percepatan gravitasi g. Agar A dan B mencapai tanah pada saat yang sama, harus dipenuhi hubungan ..... Bola A (jatuh bebas), sehingga berlaku: 𝑣0 = 0 𝑡𝐴 = √ 2𝑔 ℎ …. (1) Bola B (gerak vertikal ke atas): 𝑣 𝑚𝑎𝑥 = 0 𝑡𝐴 = 𝑣0 𝑔 Karena sampai jatuh ke tanah, maka waktu yang di tempuh oleh bola B adalah dua kali dari waktu ketika mencapai ketinggian maksimumnya, ssehingga: 𝑡 𝐵 = 2𝑡 = 2 𝑣0 𝑔 …. (2) Karena 𝑡𝐴 = 𝑡 𝐵 maka kedua persamaan disubtitusikan: √ 2𝑔 ℎ = 2 𝑣0 𝑔 2𝑔 ℎ = 4𝑣0 2 𝑔 8
- 13. ℎ = 2𝑣0 𝑔 3.1.29 membandingkan besar 𝑥 𝑚𝑎𝑥 dengan besar 𝑦 𝑚𝑎𝑥 dalam gerak parabola C5 35. Bila sudut antara horizontal dan arah tembak mendatar suatu peluru 450, maka perbandingan antara jarak tembak arah mendatar dan tinggi maksimum peluru adalah .... Pembahasan Jaerak maksimal peluru: 𝑥 𝑚𝑎𝑥 = 𝑣0 2 sin 2𝛼 𝑔 = 𝑣0 2 sin 2.45 𝑔 = 𝑣0 2 𝑔 Tinggi maksimum peluru: 𝑦 𝑚𝑎𝑥 = 𝑣0 2 sin2 𝛼 2𝑔 = 𝑣0 2 (sin45)2 2𝑔 = 𝑣0 2 ( 1 2 √2) 2 2𝑔 = 𝑣0 2 4𝑔 Maka perbandingannya: 𝑥 𝑚𝑎𝑥 𝑦 𝑚𝑎𝑥 = 𝑣0 2 𝑔 𝑣0 2 4𝑔 = 4 1 8