Fisika Dasar untuk Teknik: paket kilat

Lembar rumus, langkah-langkah metode utama untuk setiap topik, dan 20 soal latihan, dengan pembahasan lengkap di bagian belakang.

Soal baru Kembali 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

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

Hukum Newton

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

Metode

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

Gerak proyektil

Komponen: v_x = v₀cos θ, v_y = v₀sin θ
Posisi: x = v_xt, y = h + v_yt − ½gt²
Tinggi maksimum: H = h + v_y²/(2g)
Jarak tempuh (tanah datar): R = v₀²·sin 2θ/g

Metode

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

Usaha & energi

Energi kinetik: E_k = ½mv²
Energi potensial: E_p = mgh
Neraca energi: E_k1 + E_p1 + W = E_k2 + E_p2 + 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

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

Gaya hidrostatis

Tekanan pada kedalaman: p = ρgh
Gaya pada dinding vertikal: F = ρg·h_c·A
Pusat tekanan: y_p = y_c + I_c/(y_cA)
Persegi panjang: I_c = bH³/12

Kontinuitas & Bernoulli

Kontinuitas: A₁v₁ = A₂v₂
Bernoulli: p₁ + ½ρv₁² + ρgz₁ = p₂ + ½ρv₂² + ρgz₂
Debit: Q = A·v
Luas lingkaran: A = πd²/4

Hukum gas ideal

Hukum gas ideal: pV = nRT
Konstanta gas: R = 8,314 J/(mol·K)
Hukum gas gabungan: p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂
Mol: n = m/M
Suhu: T[K] = T[°C] + 273,15

Mesin kalor & refrigerator

Efisiensi: η = W/Q_H = 1 − Q_C/Q_H
Efisiensi Carnot: η_C = 1 − T_C/T_H (kelvin)
COP mesin pendingin: COP_R = Q_C/W
COP pompa kalor: COP_HP = Q_H/W = COP_R + 1
Neraca energi: Q_H = W + Q_C

Gelombang, bunyi & optika

Kelajuan gelombang: v = fλ, T = 1/f
Tali: v = √(T/μ), μ = m/L
Tingkat bunyi: β = 10·log₁₀(I/I₀), I₀ = 10⁻¹² W/m²
Sumber titik: I = P/(4πr²)
Gelombang berdiri: tali atau pipa terbuka f_n = n·v/(2L); pipa tertutup f_n = n·v/(4L), n ganjil
Efek Doppler: f′ = f·(v ± v_o)/(v ∓ v_s)
Indeks bias: n = c/v, λ = λ₀/n
Hukum Snell: n₁sin θ₁ = n₂sin θ₂
Sudut kritis: sin θ_c = n₂/n₁
Serat optik: NA = sin θ_a = √(n₁² − n₂²)
Lensa dan cermin: 1/f = 1/d_o + 1/d_i, m = −d_i/d_o, mirror f = R/2
Celah ganda: d·sin θ = mλ, y_m = mλL/d
Kisi: d = 1/N, d·sin θ = mλ, m_max ≤ d/λ
Celah tunggal: a·sin θ = mλ (dark), w = 2λL/a

Metode

Kenali jenis soalnya: kelajuan gelombang, tingkat bunyi, gelombang berdiri, Doppler, pembiasan, lensa atau cermin, atau interferensi.
Tulis dulu hubungannya: v = fλ, β = 10·log(I/I₀), fₙ = n·v/(2L) atau n·v/(4L), f′ = f(v ± v_o)/(v ∓ v_s), n₁sin θ₁ = n₂sin θ₂, 1/f = 1/d₀ + 1/dᵢ, d·sin θ = mλ.
Ubah satuan: nm, mm, dan cm ke m, dan periksa apakah sudut diukur dari garis normal.
Periksa tanda dan kewajaran: bayangan maya memiliki dᵢ < 0, sumber yang mendekat terdengar lebih tinggi, pipa tertutup hanya memiliki harmonik ganjil.

2Soal latihan

1.KinematikaSedang

Sebuah mobil yang melaju dengan 120 km/h mengerem dengan perlambatan konstan 4,5 m/s² hingga berhenti. Cari jarak pengereman s.

v₀ = 120 km/ha = −4,5 m/s²v = 0

s = m

2.KinematikaSulit

Sebuah bola dilempar vertikal ke atas dengan 6 m/s dari tepi atap setinggi 15 m di atas tanah. Abaikan hambatan udara dan gunakan g = 9,81 m/s². Cari ketinggian maksimum h_max di atas tanah.

v₀ = 6 m/sh₀ = 15 mg = 9,81 m/s²

h_max = m

3.Hukum NewtonSedang

Sebuah balok 12 kg meluncur menuruni bidang miring bersudut 20° terhadap horizontal. Koefisien gesek kinetiknya 0,1. Gunakan g = 9,81 m/s². Cari percepatan a balok sepanjang bidang miring.

m = 12 kgθ = 20°μ = 0,1g = 9,81 m/s²

a = m/s²

4.Hukum NewtonSulit

Sebuah balok 9,5 kg di atas meja horizontal dihubungkan dengan tali ringan melalui katrol licin ke beban tergantung 6 kg. Koefisien gesek kinetik antara balok dan meja adalah 0,25. Gunakan g = 9,81 m/s². Cari percepatan a sistem.

m₁ = 9,5 kgm₂ = 6 kgμ = 0,25g = 9,81 m/s²

a = m/s²

5.Gerak proyektilSedang

Sebuah bola dilempar dengan sudut 65° di atas horizontal dari tanah datar. Abaikan hambatan udara. Cari jarak horizontal x yang ditempuh sebelum bola menyentuh tanah.

v₀ = 26 m/sθ = 65°g = 9,81 m/s²

x = m

6.Gerak proyektilSulit

Sebuah bola dilempar dengan sudut 55° di atas horizontal dari puncak tebing setinggi 35 m. Abaikan hambatan udara. Cari jarak horizontal x yang ditempuh sebelum bola menyentuh tanah.

v₀ = 27 m/sθ = 55°h = 35 mg = 9,81 m/s²

x = m

7.Usaha & energiSedang

Sebuah peluncur mainan memiliki pegas vertikal dengan kekakuan 500 N/m. Bola 0,5 kg diletakkan di atasnya dan pegas dimampatkan sejauh 10 cm, lalu dilepas. Dengan mengabaikan hambatan udara dan massa pegas, cari tinggi h naiknya bola, diukur dari posisinya saat pegas dimampatkan.

m = 0,5 kgk = 500 N/mx = 10 cmg = 9,81 m/s²

h = m

8.Usaha & energiSulit

Balok 0,5 kg dilepas dari keadaan diam pada ketinggian 1,5 m di lintasan miring yang licin. Di bawah, balok melintasi jalur horizontal kasar sepanjang 2,5 m (μ = 0,1) lalu menabrak pegas (k = 2500 N/m) di permukaan licin. Cari pemampatan maksimum x pegas.

m = 0,5 kgh = 1,5 mL = 2,5 mμ = 0,1k = 2500 N/mg = 9,81 m/s²

x = cm

9.Momentum & tumbukanSedang

Sebuah peluru 10 g ditembakkan horizontal ke balok kayu 3 kg yang tergantung pada tali ringan, dan tertanam di dalamnya. Balok berayun naik sampai 25 cm lebih tinggi daripada semula. Gunakan g = 9,81 m/s². Cari kelajuan v peluru sebelum tumbukan.

m = 10 gM = 3 kgh = 25 cmg = 9,81 m/s²

v = m/s

10.Momentum & tumbukanSulit

Sebuah mobil 1000 kg menabrak mobil 1900 kg yang diparkir. Kedua rongsokan menyatu dan tergelincir 7,5 m sebelum berhenti. Koefisien gesek kinetis antara ban dan jalan 0,75. Gunakan g = 9,81 m/s². Cari kelajuan v₁ mobil pertama sesaat sebelum tumbukan.

m₁ = 1000 kgm₂ = 1900 kgd = 7,5 mμ = 0,75g = 9,81 m/s²

v₁ = m/s

11.Gaya hidrostatisSedang

Pintu air persegi panjang vertikal selebar 3 m berada di dinding tangki berisi air, dengan tepi atasnya 3 m di bawah permukaan. Cari gaya hidrostatis resultan F pada pintu air.

d = 3 mH = 1,5 mb = 3 mρ = 1000 kg/m³g = 9,81 m/s²

F = kN

12.Gaya hidrostatisSulit

Pintu air persegi panjang vertikal selebar 1 m berada di dinding tangki berisi air, dengan tepi atasnya 0,5 m di bawah permukaan. Cari gaya hidrostatis resultan F pada pintu air.

d = 0,5 mH = 2,5 mb = 1 mρ = 1000 kg/m³g = 9,81 m/s²

F = kN

13.Kontinuitas & BernoulliSedang

Air mengalir 10 L/s melalui pipa horizontal yang menyempit dari 100 mm ke 50 mm. Tekanan di bagian sempit 150 kPa. Dengan mengabaikan kerugian, cari tekanan p₁ di bagian lebar.

Q = 10 L/sd₁ = 100 mmd₂ = 50 mmp₂ = 150 kPaρ = 1000 kg/m³

p₁ = kPa

14.Kontinuitas & BernoulliSulit

Air mengalir naik melalui pipa yang menyempit dari 100 mm ke 75 mm sambil naik 2 m. Di penampang 1 tekanannya 360 kPa dan kecepatannya 2,25 m/s. Dengan mengabaikan kerugian, cari tekanan p₂ di penampang 2.

d₁ = 100 mmd₂ = 75 mmp₁ = 360 kPav₁ = 2,25 m/sΔz = 2 mρ = 1000 kg/m³

p₂ = kPa

15.Hukum gas idealSedang

Tangki 20 L berisi 350 g N₂ pada 65 °C. Anggap sebagai gas ideal dan cari tekanan P.

m = 350 gM = 28,01 g/molV = 20 LT = 65 °CR = 8,314 J/(mol·K)

P = kPa

16.Hukum gas idealSulit

Cari massa jenis ρ N₂ pada 1000 kPa dan 180 °C, dengan menganggapnya gas ideal.

M = 28,01 g/molP = 1000 kPaT = 180 °CR = 8,314 J/(mol·K)

ρ = kg/m³

17.Mesin kalor & refrigeratorSedang

Sebuah mesin kalor menerima panas dari sumber bersuhu 550 °C dan membuang panas ke lingkungan bersuhu 10 °C. Efisiensi termal sebenarnya 49%. Cari efisiensi hukum keduanya η_II, yaitu rasio efisiensi sebenarnya terhadap efisiensi Carnot.

T_H = 550 °CT_L = 10 °Cη = 49%

η_II = %

18.Mesin kalor & refrigeratorSulit

Sebuah mesin kalor Carnot menerima 120 kW panas dari sumber bersuhu 950 °C dan membuang panas ke lingkungan bersuhu 27 °C. Seluruh usahanya menggerakkan lemari pendingin Carnot yang mengambil panas dari freezer bersuhu -10 °C dan juga membuang panas ke lingkungan bersuhu 27 °C. Cari laju Q̇_L panas yang diambil dari freezer.

T_H = 950 °CT₀ = 27 °CT_L = -10 °CQ̇_H = 120 kW

Q̇_L = kW

19.Gelombang, bunyi & optikaSedang

Cahaya merambat di gliserol (n = 1,47) menuju batas datar dengan udara (n = 1,00). Carilah sudut kritis θ_c yang melebihinya cahaya dipantulkan sempurna.

n₁ = 1,47n₂ = 1,00

θ_c = °

20.Gelombang, bunyi & optikaSulit

Kisi dengan 100 garis per milimeter menunjukkan maksimum orde ke-3 dari suatu garis spektrum pada 10,4° dari arah lurus. Carilah panjang gelombang λ garis itu.

N = 100 mm⁻¹θ₃ = 10,4°m = 3

λ = nm

3Larutan

1.Kinematika

Jawaban: s = 123,5 m

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 = 120/3,6 = 33,33 m/s

Jarak pengereman

0 = v₀² − 2·a·s → s = v₀²/(2a) = 33,33²/(2·4,5) = 123,5 m

Jawaban

s = 123,5 m

2.Kinematika

Jawaban: h_max = 16,83 m

Kenaikan di atas atap

0 = v₀² − 2·g·Δh → Δh = 6²/(2·9,81) = 1,835 m

Ketinggian di atas tanah

h_max = 15 + 1,835 = 16,83 m

Jawaban

h_max = 16,83 m

3.Hukum Newton

Jawaban: a = 2,433 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.

Gaya sepanjang bidang miring

Arah menuruni bidang miring positif.

m·a = m·g·sin θ − μ·m·g·cos θ

Percepatan

a = 9,81·(sin 20° − 0,1·cos 20°) = 9,81·(0,342 − 0,09397) = 2,433 m/s²

Jawaban

a = 2,433 m/s²

4.Hukum Newton

Jawaban: a = 2,294 m/s²

Percepatan sistem

a = (m₂·g − μ·m₁·g)/(m₁ + m₂) = (58,86 − 23,3)/15,5 = 2,294 m/s²

Jawaban

a = 2,294 m/s²

5.Gerak proyektil

Jawaban: x = 52,79 m

Gerak proyektil: tanpa hambatan udara, x = v_xt dan y = h + v_yt − ½gt². Kedua arah tidak saling bergantung, kecuali berbagi waktu yang sama.

Uraikan kecepatan awal

Kecepatan horizontal tetap; gerak vertikal memiliki percepatan konstan g = 9,81 m/s² ke bawah.

v_x = v₀·cos θ = 26·cos 65° = 10,99 m/s

v_y = v₀·sin θ = 26·sin 65° = 23,56 m/s

Waktu di udara

Berangkat dan mendarat pada ketinggian sama: t = 2v_y/g.

t = 2·23,56/9,81 = 4,804 s

Jarak horizontal

x = v_x·t = 10,99·4,804 = 52,79 m

Jawaban

x = 52,79 m

6.Gerak proyektil

Jawaban: x = 89,05 m

Gerak proyektil: tanpa hambatan udara, x = v_xt dan y = h + v_yt − ½gt². Kedua arah tidak saling bergantung, kecuali berbagi waktu yang sama.

Uraikan kecepatan awal

Kecepatan horizontal tetap; gerak vertikal memiliki percepatan konstan g = 9,81 m/s² ke bawah.

v_x = v₀·cos θ = 27·cos 55° = 15,49 m/s

v_y = v₀·sin θ = 27·sin 55° = 22,12 m/s

Waktu di udara

Selesaikan y(t) = h + v_y·t − ½gt² = 0 untuk akar positif.

0 = 35 + 22,12·t − 4,905·t²

t = (v_y + √(v_y² + 2gh))/g = (22,12 + √(489,2 + 686,7))/9,81 = 5,75 s

Jarak horizontal

x = v_x·t = 15,49·5,75 = 89,05 m

Jawaban

x = 89,05 m

7.Usaha & energi

Jawaban: h = 0,5097 m

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 pegas

x = 10 cm = 0,1 m

½kx² = ½·500·0,1² = 2,5 J

Ketinggian

m·g = 0,5·9,81 = 4,905 N

h = ½kx²/(mg) = 2,5/4,905 = 0,5097 m

Jawaban

h = 0,5097 m

8.Usaha & energi

Jawaban: x = 7,004 cm

Energi tersisa setelah jalur kasar

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

mgh − μmgL = 4,905·(1,5 − 0,1·2,5) = 6,131 J

Pemampatan maksimum

½kx² = 6,131 → x = √(2·6,131/2500) = 0,07004 m = 7,004 cm

Jawaban

x = 7,004 cm

9.Momentum & tumbukan

Jawaban: v = 666,6 m/s

Conservation of momentum: when no external force acts during a collision, the total momentum Σm·v before equals the total after. Velocities have a direction, so pick a positive direction and give velocities the other way a minus sign. In an elastic collision kinetic energy is conserved too; in a perfectly inelastic one the bodies stick together.

Ayunan setelah tumbukan

V = √(2·g·h) = √(2·9,81·0,25) = 2,215 m/s

Tumbukan

m·v = (m + M)·V → v = (0,01 + 3)·2,215/0,01 = 666,6 m/s

Jawaban

v = 666,6 m/s

10.Momentum & tumbukan

Jawaban: v₁ = 30,47 m/s

Kelajuan setelah tumbukan

V = √(2·μ·g·d) = √(2·0,75·9,81·7,5) = 10,51 m/s

Momentum dalam tumbukan

m₁·v₁ = (m₁ + m₂)·V → v₁ = 2900·10,51/1000 = 30,47 m/s

Jawaban

v₁ = 30,47 m/s

(109,7 km/h)

11.Gaya hidrostatis

Jawaban: F = 165,5 kN

Gaya hidrostatis pada permukaan datar: F = ρ·g·y_c·A. Gaya bekerja di pusat tekanan, y_cp = y_c + I_c/(y_cA), yang selalu berada di bawah titik berat.

Kedalaman titik berat dan luas

y_c = d + H/2 = 3 + 1,5/2 = 3,75 m

A = H·b = 1,5·3 = 4,5 m²

Gaya resultan

F = ρ·g·y_c·A = 1000·9,81·3,75·4,5 = 165,5 kN

Jawaban

F = 165,5 kN

12.Gaya hidrostatis

Jawaban: F = 42,92 kN

Gaya hidrostatis pada permukaan datar: F = ρ·g·y_c·A. Gaya bekerja di pusat tekanan, y_cp = y_c + I_c/(y_cA), yang selalu berada di bawah titik berat.

Kedalaman titik berat dan luas

y_c = d + H/2 = 0,5 + 2,5/2 = 1,75 m

A = H·b = 2,5·1 = 2,5 m²

Gaya resultan

F = ρ·g·y_c·A = 1000·9,81·1,75·2,5 = 42,92 kN

Jawaban

F = 42,92 kN

13.Kontinuitas & Bernoulli

Jawaban: p₁ = 162,2 kPa

Continuity and Bernoulli: for an incompressible fluid the flow rate is the same at every section, Q = A₁v₁ = A₂v₂. Along a streamline without losses, p + ½ρv² + ρgz is constant, so where the fluid is faster or higher its pressure is lower.

Kecepatan

v₁ = Q/A₁ = 0,01/0,007854 = 1,273 m/s

v₂ = Q/A₂ = 0,01/0,001963 = 5,093 m/s

Bernoulli

p₁ = p₂ + ½ρ(v₂² − v₁²) = 150 + ½·1000·(5,093² − 1,273²)/1000 = 150 + 12,16 = 162,2 kPa

Jawaban

p₁ = 162,2 kPa

14.Kontinuitas & Bernoulli

Jawaban: p₂ = 334,9 kPa

Kontinuitas dan Bernoulli: untuk fluida tak mampat, laju alir sama di setiap penampang, Q = A₁v₁ = A₂v₂. Sepanjang garis arus tanpa kerugian, p + ½ρv² + ρgz konstan, jadi di tempat fluida lebih cepat atau lebih tinggi, tekanannya lebih rendah.

Kontinuitas dan Bernoulli

Hitung dalam Pa, lalu bagi 1000 untuk mendapat kPa.

v₂ = v₁·(d₁/d₂)² = 2,25·(100/75)² = 4 m/s

½ρ(v₁² − v₂²) = ½·1000·(2,25² − 4²)/1000 = −5,469 kPa

ρgΔz = 1000·9,81·2/1000 = 19,62 kPa

p₂ = p₁ + ½ρ(v₁² − v₂²) − ρgΔz = 360 + (−5,469) − 19,62 = 334,9 kPa

Jawaban

p₂ = 334,9 kPa

15.Hukum gas ideal

Jawaban: P = 1756 kPa

Hukum gas ideal: PV = nRT, dengan n = m/M.

Mol

n = m/M = 350/28,01 = 12,5 mol

T = 65 + 273,15 = 338,1 K

Tekanan

P = nRT/V = 12,5·8,314·338,1/0,02 = 1756 kPa

Jawaban

P = 1756 kPa

16.Hukum gas ideal

Jawaban: ρ = 7,435 kg/m³

Massa jenis gas ideal: ρ = PM/(RT).

Susun ulang hukum gas

PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)

T = 180 + 273,15 = 453,1 K

Massa jenis

ρ = 1000·28,01/(8,314·453,1) = 7,435 kg/m³

Jawaban

ρ = 7,435 kg/m³

17.Mesin kalor & refrigerator

Jawaban: η_II = 74,69 %

Second-law limits: no cycle working between reservoirs at absolute temperatures T_H and T_L can beat the reversible (Carnot) cycle: η_max = 1 − T_L/T_H, COP_R,max = T_L/(T_H − T_L) and COP_HP,max = T_H/(T_H − T_L). Energy is always conserved: Q_H = W + Q_L.

Suhu mutlak

T_H = 550 + 273,15 = 823,1 K

T_L = 10 + 273,15 = 283,1 K

Efisiensi Carnot

η_Carnot = 1 − 283,1/823,1 = 65,6 %

Efisiensi hukum kedua

η_II = η/η_Carnot = 49/65,6 = 74,69 %

Jawaban

η_II = 74,69 %

18.Mesin kalor & refrigerator

Jawaban: Q̇_L = 644 kW

Suhu mutlak

T_H = 950 + 273,15 = 1223 K

T₀ = 27 + 273,15 = 300,1 K

T_L = -10 + 273,15 = 263,1 K

Usaha mesin

η = 1 − 300,1/1223 = 0,7546

Ẇ = 0,7546·120 = 90,55 kW

Panas yang diambil oleh lemari pendingin

COP_R = 263,1/(300,1 − 263,1) = 7,112

Q̇_L = 7,112·90,55 = 644 kW

Jawaban

Q̇_L = 644 kW

19.Gelombang, bunyi & optika

Jawaban: θ_c = 42,86 °

Optika geometri: pada batas dua medium, n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂ (hukum Snell), dengan sudut diukur dari garis normal dan n = c/v. Memasuki medium yang lebih lambat, sinar membelok mendekati normal. Dari medium yang lebih rapat (n₁ > n₂) melewati sudut kritis θ_c = arcsin(n₂/n₁) semua cahaya dipantulkan: pemantulan dalam sempurna. Lensa tipis dan cermin bola mengikuti 1/f = 1/d_o + 1/d_i dengan perbesaran m = −d_i/d_o. Konvensi tanda: f > 0 untuk lensa cembung dan cermin cekung (f = R/2), f < 0 untuk lensa cekung dan cermin cembung; d_i > 0 untuk bayangan nyata, d_i < 0 untuk bayangan maya, dan m < 0 untuk bayangan terbalik.

Pembiasan pada 90°

sin θc = n₂/n₁ = 1,00/1,47 = 0,6803

Sudut kritis

θc = arcsin(0,6803) = 42,86°

Jawaban

θ_c = 42,86°

20.Gelombang, bunyi & optika

Jawaban: λ = 601,7 nm

Interferensi dan difraksi: cahaya dari dua celah berjarak d mencapai suatu titik pada layar dengan selisih lintasan d·sin θ. Pita terang muncul di tempat d·sin θ = mλ (m = 0, ±1, ±2, …). Untuk layar berjarak L ≫ d, pita terang ke-m berada pada y = mλL/d dan jarak antar pita adalah Δy = λL/d. Kisi dengan N garis per milimeter memiliki d = 1/N dan maksimum tajam pada d·sin θ = mλ; karena sin θ ≤ 1, orde tertinggi adalah bilangan bulat terbesar m ≤ d/λ. Celah tunggal selebar a memiliki pita gelap pada a·sin θ = mλ, m = ±1, ±2, …

Panjang gelombang

λ = d·sin θ/m = 1 × 10⁻⁵·sin 10,4°/3 = 601,7 nm

Jawaban

λ = 601,7 nm

ExamProblems · examproblems.com/courses/physics-for-engineers