Soal latihan AP Physics 1: paket kilat

Lembar rumus, langkah-langkah metode utama untuk setiap topik, dan 14 soal latihan, dengan pembahasan lengkap di bagian belakang.

Soal baruKembali ke mata kuliah

Di jendela cetak, pilih “Simpan sebagai PDF” untuk menyimpan salinan di perangkat Anda.

1Rumus dan metode

Kinematika

Kecepatan
v = v0 + a·t
Perpindahan
s = v0·t + ½·a·t²
Tanpa waktu
v² = v0² + 2·a·s
Satuan
1 m/s = 3,6 km/h

Metode

  1. Daftarkan yang Anda ketahui: v₀, v, a, t, dan s, beserta satuannya.
  2. Pilih persamaan yang memuat tiga besaran yang diketahui dan besaran yang dicari.
  3. Pilih satu arah positif dan beri tanda minus pada besaran yang berlawanan arah.
  4. Selesaikan dan periksa bahwa jawabannya masuk akal secara fisis.

Hukum Newton

Hukum kedua
ΣF = m·a
Berat
W = m·g
Gesekan kinetik
Ff = μ·N
Pada bidang miring
sejajar: m·g·sin θ, normal: m·g·cos θ

Metode

  1. Gambar diagram benda bebas dengan setiap gaya yang bekerja pada benda.
  2. Pilih arah positif searah gerak.
  3. Uraikan gaya menjadi komponen sejajar dan tegak lurus terhadap gerak (pada bidang miring: m·g·sin θ sejajar, m·g·cos θ menekan bidang).
  4. Terapkan ΣF = m·a searah gerak; gesekan adalah μ·N yang melawan gerak.

Gerak proyektil

Komponen
vx = v0cos θ, vy = v0sin θ
Posisi
x = vxt, y = h + vyt − ½gt²
Tinggi maksimum
H = h + vy²/(2g)
Jarak tempuh (tanah datar)
R = v0²·sin 2θ/g

Metode

  1. Uraikan kecepatan luncur menjadi komponen: vx = v₀·cos θ dan vy = v₀·sin θ.
  2. Gerak horizontal memiliki kelajuan konstan; gerak vertikal memiliki percepatan −g.
  3. Cari waktu terbang dari gerak vertikal.
  4. Gunakan waktu itu dalam gerak horizontal untuk mencari jarak jangkauan.

Gerak melingkar

Percepatan sentripetal
a = v²/r = ω²·r
Gaya sentripetal
F = m·v²/r
Kecepatan sudut
ω = v/r = 2π/T
Tikungan datar, gesekan
vmax = √(μ·g·r)

Usaha & energi

Energi kinetik
Ek = ½mv²
Energi potensial
Ep = mgh
Neraca energi
Ek1 + Ep1 + W = Ek2 + Ep2 + losses
Usaha gaya gesek
W = μ·N·d
Daya
P = W/t

Momentum & tumbukan

Momentum
p = m·v
Kekekalan
Σm·v (before) = Σm·v (after)
Tidak lenting sama sekali
v′ = (m1v1 + m2v2)/(m1 + m2)
Impuls
J = F·Δt = m·Δv

Metode

  1. Pilih arah positif dan beri setiap kecepatan tandanya.
  2. Tulis momentum total sebelum tumbukan: Σm·v.
  3. Pada tumbukan tidak lenting sama sekali, benda-benda bergerak bersama setelahnya; pada tumbukan lenting, energi kinetik juga kekal.
  4. Samakan momentum sebelum dengan momentum sesudah tumbukan lalu selesaikan.

Pegas & bandul

Massa pada pegas
T = 2π·√(m/k)
Bandul
T = 2π·√(L/g)
Frekuensi sudut
ω = √(k/m) = 2π/T
Kelajuan dan percepatan maksimum
vmax = A·ω, amax = A·ω²
Energi
E = ½·k·A²

2Soal latihan

1.KinematikaSedang
t (s)v (m/s)t = ?16,67

Sebuah mobil yang melaju dengan 60 km/h mengerem dengan perlambatan konstan 4,5 m/s² hingga berhenti. Berapa lama pengereman berlangsung? Cari t.

v₀ = 60 km/ha = −4,5 m/s²v = 0
t = s
2.KinematikaSulit
v₀ = 20 m/s30 m

Sebuah bola dilempar vertikal ke atas dengan 20 m/s dari tepi atap setinggi 30 m di atas tanah. Abaikan hambatan udara dan gunakan g = 9,81 m/s². Berapa lama setelah dilempar bola menyentuh tanah? Cari t.

v₀ = 20 m/sh₀ = 30 mg = 9,81 m/s²
t = s
3.Hukum NewtonSedang
kotakv₀ = 7,5 m/sμ = ?

Sebuah kotak meluncur di lantai datar dengan kecepatan awal 7,5 m/s dan berhenti setelah 9,6 m. Gunakan g = 9,81 m/s². Cari koefisien gesek kinetis μ.

v₀ = 7,5 m/sd = 9,6 mg = 9,81 m/s²
μ =
4.Hukum NewtonSulit
m1​ = 7,5 kg3 kgtanpa gesekan

Sebuah balok 7,5 kg di atas meja horizontal dihubungkan dengan tali ringan melalui katrol licin ke beban tergantung 3 kg. Mejanya licin. Gunakan g = 9,81 m/s². Cari percepatan a sistem.

m1 = 7,5 kgm2 = 3 kgμ = 0g = 9,81 m/s²
a = m/s²
5.Gerak proyektilSedang
v0​ = ?40°R = 115 m

Sebuah bola diluncurkan dari tanah datar dengan sudut 40° di atas horizontal dan mendarat 115 m jauhnya. Abaikan hambatan udara dan gunakan g = 9,81 m/s². Cari kelajuan awal v0.

θ = 40°R = 115 mg = 9,81 m/s²
v0 = m/s
6.Gerak proyektilSulit
h = 50 mv0​ = 28 m/s30°H = ?

Sebuah bola diluncurkan dengan 28 m/s dan sudut 30° di atas horizontal dari puncak tebing setinggi 50 m. Abaikan hambatan udara dan gunakan g = 9,81 m/s². Cari ketinggian maksimum H di atas tanah di kaki tebing.

v₀ = 28 m/sθ = 30°h = 50 mg = 9,81 m/s²
H = m
7.Gerak melingkarSedang
r = 70 mvmax​ = ?

Sebuah mobil melewati tikungan datar berjari-jari 70 m. Koefisien gesek statis antara ban dan jalan adalah 0,8. Gunakan g = 9,81 m/s². Cari kelajuan tertinggi vmax agar mobil dapat melewati tikungan tanpa tergelincir.

r = 70 mμs = 0,8g = 9,81 m/s²
vmax = m/s
8.Gerak melingkarSulit
r = 0,9 mv = 3,5 m/s

Sebuah bola 1,5 kg pada tali sepanjang 0,9 m diayunkan dalam lingkaran vertikal. Di titik terendah, bola bergerak dengan 3,5 m/s. Gunakan g = 9,81 m/s². Cari tegangan tali T di titik terendah.

m = 1,5 kgr = 0,9 mv = 3,5 m/sg = 9,81 m/s²
T = N
9.Usaha & energiSedang
45°d = 3 mμ = 0,3

Balok 10 kg meluncur 3 m menuruni lereng bersudut 45° terhadap horizontal, dengan koefisien gesek kinetik 0,3. Cari usaha Wf melawan gesekan.

m = 10 kgθ = 45°μ = 0,3d = 3 mg = 9,81 m/s²
Wf = J
10.Usaha & energiSulit
h = 3 mL = 2 mμ = 0,25k = 4000 N/m

Balok 0,5 kg dilepas dari keadaan diam pada ketinggian 3 m di lintasan miring yang licin. Di bawah, balok melintasi jalur horizontal kasar sepanjang 2 m (μ = 0,25) lalu menabrak pegas (k = 4000 N/m) di permukaan licin. Cari pemampatan maksimum x pegas.

m = 0,5 kgh = 3 mL = 2 mμ = 0,25k = 4000 N/mg = 9,81 m/s²
x = cm
11.Momentum & tumbukanSedang
3 kg12 m/s1 kg

Sebuah glider 3 kg yang bergerak dengan 12 m/s mengalami tumbukan lenting sempurna secara langsung dengan glider 1 kg yang diam di lintasan tanpa gesekan. Cari kecepatan v′2 glider kedua setelah tumbukan.

m1 = 3 kgm2 = 1 kgv1 = 12 m/sv2 = 0
v′2 = m/s
12.Momentum & tumbukanSulit
26 m/s7 m/s

Sebuah bola 0,3 kg menumbuk dinding dengan 26 m/s dan memantul lurus kembali dengan 7 m/s. Kontaknya berlangsung 50 ms. Cari gaya rata-rata Favg dinding pada bola.

m = 0,3 kgvin = 26 m/svout = 7 m/sΔt = 50 ms
Favg = N
13.Pegas & bandulSedang
L = ?

Berapa panjang bandul sederhana agar periodenya 0,8 s? Gunakan g = 9,81 m/s². Cari L.

T = 0,8 sg = 9,81 m/s²
L = m
14.Pegas & bandulSulit
1,8 kgk = 440 N/mA = 2 cm

Sebuah massa 1,8 kg pada pegas dengan k = 440 N/m ditarik 2 cm dari posisi setimbang lalu dilepaskan. Cari energi total E osilasi tersebut.

m = 1,8 kgk = 440 N/mA = 2 cm
E = J

3Larutan

1.Kinematika

Jawaban: t = 3,704 s

Gerak dengan percepatan konstan: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t², dan v² = v₀² + 2·a·s. Pilih persamaan yang memuat tiga besaran yang Anda ketahui dan satu besaran yang dicari, dan jaga konsistensi tanda dengan satu arah positif.

Satuan

v₀ = 60/3,6 = 16,67 m/s

Waktu pengereman

0 = v₀ − a·t → t = v₀/a = 16,67/4,5 = 3,704 s

Jawaban

t = 3,704 s
2.Kinematika

Jawaban: t = 5,244 s

Gerak dengan percepatan konstan: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t², dan v² = v₀² + 2·a·s. Pilih persamaan yang memuat tiga besaran yang Anda ketahui dan satu besaran yang dicari, dan jaga konsistensi tanda dengan satu arah positif.

Persamaan gerak

Arah ke atas positif dan tanah berada h₀ di bawah titik awal.

−30 = 20·t − ½·9,81·t²
4,905·t² − 20·t − 30 = 0

Selesaikan persamaan kuadrat

Hanya akar positif yang bermakna fisis.

t = (20 + √(20² + 2·9,81·30))/9,81 = 5,244 s

Jawaban

t = 5,244 s
3.Hukum Newton

Jawaban: μ = 0,2986

Newton’s second law: the net force on a body equals its mass times its acceleration, ΣF = m·a. Draw a free-body diagram, choose a positive direction along the motion, and add every force in that direction: applied forces, friction μ·N against the motion, and the components of gravity.

Perlambatan

a = v₀²/(2d) = 7,5²/(2·9,6) = 2,93 m/s²

Koefisien gesek

μ·m·g = m·a → μ = a/g = 2,93/9,81 = 0,2986

Jawaban

μ = 0,2986
4.Hukum Newton

Jawaban: a = 2,803 m/s²

Hukum kedua Newton: gaya total pada suatu benda sama dengan massanya dikali percepatannya, ΣF = m·a. Gambar diagram benda bebas, pilih arah positif searah gerak, dan jumlahkan semua gaya dalam arah tersebut: gaya luar, gesekan μ·N yang melawan gerak, dan komponen gaya gravitasi.

Percepatan sistem

a = (m2·g − μ·m1·g)/(m1 + m2) = (29,43 − 0)/10,5 = 2,803 m/s²

Jawaban

a = 2,803 m/s²
5.Gerak proyektil

Jawaban: v0 = 33,85 m/s

Projectile motion: with no air resistance, x = vxt and y = h + vyt − ½gt². The two directions are independent except that they share the same time.

Selesaikan rumus jangkauan untuk v₀

v₀ = √(g·R/sin 2θ) = √(9,81·115/sin 80°) = 33,85 m/s

Jawaban

v0 = 33,85 m/s
6.Gerak proyektil

Jawaban: H = 59,99 m

Projectile motion: with no air resistance, x = vxt and y = h + vyt − ½gt². The two directions are independent except that they share the same time.

Kelajuan awal vertikal

vy = 28·sin 30° = 14 m/s

Kenaikan di atas tebing

Δh = vy²/(2g) = 14²/(2·9,81) = 9,99 m

Ketinggian di atas tanah

H = 50 + 9,99 = 59,99 m

Jawaban

H = 59,99 m
7.Gerak melingkar

Jawaban: vmax = 23,44 m/s

Gerak melingkar beraturan: benda yang bergerak dengan kelajuan v pada lingkaran berjari-jari r mengalami percepatan ke arah pusat sebesar a = v²/r, sehingga memerlukan gaya total ke dalam F = m·v²/r. Gaya itu diberikan oleh sesuatu yang nyata: gesekan, tegangan tali, gravitasi, atau gaya normal.

Gesekan memberikan gaya sentripetal

m·v²/r = μ·m·g
v = √(μ·g·r) = √(0,8·9,81·70) = 23,44 m/s

Jawaban

vmax = 23,44 m/s (84,38 km/h)
8.Gerak melingkar

Jawaban: T = 35,13 N

Gerak melingkar beraturan: benda yang bergerak dengan kelajuan v pada lingkaran berjari-jari r mengalami percepatan ke arah pusat sebesar a = v²/r, sehingga memerlukan gaya total ke dalam F = m·v²/r. Gaya itu diberikan oleh sesuatu yang nyata: gesekan, tegangan tali, gravitasi, atau gaya normal.

Gaya di titik terendah

Arah ke pusat (ke atas) positif.

T − m·g = m·v²/r
T = 1,5·9,81 + 1,5·3,5²/0,9 = 14,71 + 20,42 = 35,13 N

Jawaban

T = 35,13 N
9.Usaha & energi

Jawaban: Wf = 62,43 J

Prinsip usaha–energi: perubahan energi kinetik sama dengan usaha oleh semua gaya. Menuliskan gravitasi dan pegas sebagai energi potensial (mgh dan ½kx²) mengubahnya menjadi neraca: energi awal = energi akhir + energi yang hilang karena gesekan (μN·d).

Gaya gesek

N = mg·cos θ = 98,1·0,7071 = 69,37 N
F = μN = 0,3·69,37 = 20,81 N

Usaha melawan gesekan

Wf = F·d = 20,81·3 = 62,43 J

Jawaban

Wf = 62,43 J
10.Usaha & energi

Jawaban: x = 7,83 cm

Prinsip usaha–energi: perubahan energi kinetik sama dengan usaha oleh semua gaya. Menuliskan gravitasi dan pegas sebagai energi potensial (mgh dan ½kx²) mengubahnya menjadi neraca: energi awal = energi akhir + energi yang hilang karena gesekan (μN·d).

Energi tersisa setelah jalur kasar

Lintasan miringnya licin, jadi hanya jalur kasar yang mengambil energi.

mgh − μmgL = 4,905·(3 − 0,25·2) = 12,26 J

Pemampatan maksimum

½kx² = 12,26 → x = √(2·12,26/4000) = 0,0783 m = 7,83 cm

Jawaban

x = 7,83 cm
11.Momentum & tumbukan

Jawaban: v′2 = 18 m/s

Kekekalan momentum: jika tidak ada gaya luar yang bekerja selama tumbukan, momentum total Σm·v sebelum tumbukan sama dengan sesudahnya. Kecepatan memiliki arah, jadi pilih satu arah positif dan beri tanda minus pada kecepatan yang berlawanan arah. Pada tumbukan lenting, energi kinetik juga kekal; pada tumbukan tidak lenting sama sekali, benda-benda menyatu.

Tumbukan lenting dengan sasaran diam

Menyelesaikan kekekalan momentum dan energi secara bersamaan menghasilkan kedua hasil ini.

v′1 = (3 − 1)/(3 + 1)·12 = 6 m/s
v′2 = 2·3/(3 + 1)·12 = 18 m/s

Jawaban

v′2 = 18 m/s
12.Momentum & tumbukan

Jawaban: Favg = 198 N

Kekekalan momentum: jika tidak ada gaya luar yang bekerja selama tumbukan, momentum total Σm·v sebelum tumbukan sama dengan sesudahnya. Kecepatan memiliki arah, jadi pilih satu arah positif dan beri tanda minus pada kecepatan yang berlawanan arah. Pada tumbukan lenting, energi kinetik juga kekal; pada tumbukan tidak lenting sama sekali, benda-benda menyatu.

Perubahan momentum

J = m·Δv = 0,3·(7 + 26) = 9,9 N·s

Gaya rata-rata

Favg = J/Δt = 9,9/0,05 = 198 N

Jawaban

Favg = 198 N
13.Pegas & bandul

Jawaban: L = 0,159 m

Gerak harmonik sederhana: massa m pada pegas dengan kekakuan k berosilasi dengan frekuensi sudut ω = √(k/m) dan periode T = 2π/ω = 2π·√(m/k). Bandul sederhana dengan panjang L memiliki T = 2π·√(L/g). Dengan amplitudo A, kelajuan terbesar adalah A·ω, percepatan terbesar A·ω², dan energinya ½·k·A².

Selesaikan untuk panjang

L = g·(T/2π)² = 9,81·(0,8/2π)² = 0,159 m

Jawaban

L = 0,159 m
14.Pegas & bandul

Jawaban: E = 0,088 J

Gerak harmonik sederhana: massa m pada pegas dengan kekakuan k berosilasi dengan frekuensi sudut ω = √(k/m) dan periode T = 2π/ω = 2π·√(m/k). Bandul sederhana dengan panjang L memiliki T = 2π·√(L/g). Dengan amplitudo A, kelajuan terbesar adalah A·ω, percepatan terbesar A·ω², dan energinya ½·k·A².

Frekuensi sudut

ω = √(440/1,8) = 15,63 rad/s

Energi

E = ½·k·A² = ½·440·0,02² = 0,088 J

Jawaban

E = 0,088 J

ExamProblems · examproblems.com/courses/ap-physics-1-practice