Persiapkan diri Anda menghadapi ujian fisika kelas 11 semester 2 dengan kumpulan latihan soal komprehensif ini! Materi fisika di semester genap mencakup berbagai topik penting seperti Gelombang Mekanik, Gelombang Bunyi, Gelombang Cahaya (Interferensi, Difraksi, Polarisasi), Termodinamika, hingga Alat-Alat Optik. Latihan soal ini dirancang untuk membantu Anda memahami konsep-konsep kunci, mengasah kemampuan pemecahan masalah, dan meningkatkan kepercayaan diri. Tersedia berbagai jenis soal mulai dari pilihan ganda, isian singkat, uraian, hingga menjodohkan, lengkap dengan kunci jawaban dan penjelasan. Manfaatkan sumber belajar ini untuk memperdalam penguasaan materi dan meraih nilai terbaik di ujian akhir semester. Mulai berlatih sekarang dan kuasai fisika kelas 11!
Contoh Soal soal fisika kelas 11 semester 2
A. Pilihan Ganda
1. Sebuah gelombang transversal merambat dengan persamaan y = 0,02 sin (10πt – 2πx) meter. Cepat rambat gelombang tersebut adalah…
- A. 1 m/s
- B. 2 m/s
- C. 5 m/s
- D. 10 m/s
- E. 20 m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Dari persamaan y = A sin (ωt – kx), kita tahu ω = 10π rad/s dan k = 2π rad/m. Cepat rambat gelombang (v) = ω/k = (10π)/(2π) = 5 m/s.
2. Pernyataan yang benar mengenai gelombang bunyi adalah…
- A. Merupakan gelombang transversal
- B. Memerlukan medium untuk merambat
- C. Tidak dapat mengalami difraksi
- D. Kecepatannya paling tinggi di udara
- E. Termasuk gelombang elektromagnetik
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal, artinya arah getaran sejajar dengan arah rambatnya. Gelombang bunyi memerlukan medium untuk merambat (tidak dapat merambat di ruang hampa) dan termasuk gelombang mekanik.
3. Sebuah sumber bunyi memiliki taraf intensitas 60 dB. Jika 100 sumber bunyi yang identik berbunyi bersamaan, taraf intensitas totalnya adalah…
- A. 62 dB
- B. 70 dB
- C. 75 dB
- D. 80 dB
- E. 100 dB
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Taraf intensitas untuk n sumber bunyi adalah TIₙ = TI₁ + 10 log n. Jadi, TI₁₀₀ = 60 dB + 10 log 100 = 60 dB + 10 × 2 = 60 dB + 20 dB = 80 dB.
4. Seorang pengamat bergerak mendekati sumber bunyi yang diam dengan kecepatan 10 m/s. Sumber bunyi memancarkan frekuensi 680 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, frekuensi bunyi yang didengar pengamat adalah…
- A. 660 Hz
- B. 700 Hz
- C. 680 Hz
- D. 690 Hz
- E. 720 Hz
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Gunakan rumus Efek Doppler: fₚ = [(v ± vₚ) / (v ± vₛ)] × fₛ. Karena pengamat mendekati sumber (vₚ positif) dan sumber diam (vₛ = 0), maka fₚ = [(340 + 10) / 340] × 680 = (350 / 340) × 680 = 350 × 2 = 700 Hz.
5. Pada percobaan Young, dua celah berjarak 0,5 mm disinari cahaya monokromatik dengan panjang gelombang 5000 Å. Jika jarak layar ke celah 1 meter, jarak terang pusat ke terang pertama adalah…
- A. 1 mm
- B. 2 mm
- C. 0,5 mm
- D. 10 mm
- E. 0,1 mm
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Untuk terang pertama, n = 1. Rumus interferensi terang adalah d sin θ = nλ atau untuk sudut kecil d y/L = nλ. d = 0,5 mm = 0,5 × 10⁻³ m. λ = 5000 Å = 5000 × 10⁻¹⁰ m = 5 × 10⁻⁷ m. L = 1 m. Maka, y = (nλL)/d = (1 × 5 × 10⁻⁷ × 1) / (0,5 × 10⁻³) = (5 × 10⁻⁷) / (0,5 × 10⁻³) = 10 × 10⁻⁴ m = 1 mm.
6. Peristiwa cahaya yang menunjukkan bahwa cahaya adalah gelombang transversal adalah…
- A. Interferensi
- B. Difraksi
- C. Polarisasi
- D. Refleksi
- E. Refraksi
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Polarisasi adalah bukti paling kuat bahwa cahaya adalah gelombang transversal. Hanya gelombang transversal yang dapat dipolarisasi, yaitu dibatasi arah getarannya pada satu bidang saja. Interferensi dan difraksi menunjukkan sifat gelombang secara umum, sedangkan refleksi dan refraksi menunjukkan interaksi dengan medium.
7. Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 727 °C dan suhu rendah 27 °C. Efisiensi mesin Carnot tersebut adalah…
- A. 30%
- B. 40%
- C. 60%
- D. 70%
- E. 75%
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Ubah suhu ke Kelvin: T₁ = 727 + 273 = 1000 K, T₂ = 27 + 273 = 300 K. Efisiensi (η) = (1 – T₂/T₁) × 100% = (1 – 300/1000) × 100% = (1 – 0,3) × 100% = 0,7 × 100% = 70%.
8. Gas ideal mengalami proses isokhorik. Pernyataan yang benar adalah…
- A. Volume gas tetap
- B. Tekanan gas tetap
- C. Suhu gas tetap
- D. Tidak ada kalor yang masuk atau keluar
- E. Usaha yang dilakukan gas bernilai positif
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Proses isokhorik adalah proses di mana volume gas dijaga tetap (konstan). Dalam proses ini, tidak ada usaha yang dilakukan oleh atau pada gas (W = 0).
9. Sejumlah gas ideal mengalami ekspansi isotermal. Jika usaha yang dilakukan gas adalah 200 J, maka…
- A. Energi dalamnya bertambah 200 J
- B. Energi dalamnya berkurang 200 J
- C. Gas melepaskan kalor 200 J
- D. Gas tidak menyerap maupun melepaskan kalor
- E. Gas menyerap kalor 200 J
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: E
Pembahasan: Pada proses isotermal, suhu gas dijaga tetap, sehingga perubahan energi dalam (ΔU) adalah nol. Berdasarkan Hukum Termodinamika I (Q = W + ΔU), jika ΔU = 0, maka Q = W. Karena usaha yang dilakukan gas adalah 200 J (W = +200 J), maka kalor yang diserap gas juga 200 J (Q = +200 J).
10. Sebuah lup memiliki fokus 10 cm. Perbesaran bayangan yang dihasilkan lup untuk mata berakomodasi maksimum adalah (Sn = 25 cm)…
- A. 1,5 kali
- B. 2,5 kali
- C. 3 kali
- D. 3,5 kali
- E. 4 kali
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Perbesaran lup untuk mata berakomodasi maksimum (Mₘₐₓ) = Sn/f + 1. Mₘₐₓ = 25/10 + 1 = 2,5 + 1 = 3,5 kali.
11. Mata miopi dapat dibantu dengan menggunakan lensa…
- A. Cembung (konveks)
- B. Cekung (konkaf)
- C. Silindris
- D. Bikonveks
- E. Planokonveks
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Mata miopi (rabun jauh) adalah kondisi di mana bayangan jatuh di depan retina. Untuk mengoreksinya, diperlukan lensa cekung (konkaf) yang dapat menyebarkan cahaya sebelum masuk ke mata, sehingga bayangan jatuh tepat di retina.
12. Sebuah mikroskop memiliki jarak fokus lensa objektif 1 cm dan lensa okuler 5 cm. Jika sebuah objek diletakkan 1,1 cm di depan lensa objektif dan mata berakomodasi maksimum (Sn = 25 cm), perbesaran total mikroskop adalah…
- A. 30 kali
- B. 45 kali
- C. 50 kali
- D. 60 kali
- E. 75 kali
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Perbesaran objektif (Mₒḃ) = |s’ḃ/sḃ|. 1/fḃ = 1/sḃ + 1/s’ḃ => 1/1 = 1/1,1 + 1/s’ḃ => 1/s’ḃ = 1 – 1/1,1 = (1,1 – 1)/1,1 = 0,1/1,1 => s’ḃ = 11 cm. Mₒḃ = 11/1,1 = 10 kali. Perbesaran okuler (Mₒₖ) untuk akomodasi maksimum = Sn/fₒₖ + 1 = 25/5 + 1 = 5 + 1 = 6 kali. Perbesaran total (M) = Mₒḃ × Mₒₖ = 10 × 6 = 60 kali.
13. Pipa organa terbuka memiliki frekuensi nada dasar 200 Hz. Jika pipa organa tersebut ditiup dengan kuat sehingga menghasilkan nada atas kedua, frekuensi yang dihasilkan adalah…
- A. 400 Hz
- B. 500 Hz
- C. 550 Hz
- D. 600 Hz
- E. 800 Hz
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Untuk pipa organa terbuka, frekuensi nada dasar (f₀) = 200 Hz. Frekuensi nada atas ke-n adalah fₙ = (n+1)f₀. Nada atas kedua berarti n = 2. Jadi, f₂ = (2+1)f₀ = 3f₀ = 3 × 200 Hz = 600 Hz.
14. Jika sebuah dawai memiliki panjang L dan tegangan F, serta massanya m, maka cepat rambat gelombang pada dawai tersebut diberikan oleh rumus…
- A. v = √(F L / m)
- B. v = √(m / F L)
- C. v = F L m
- D. v = F / (L m)
- E. v = √(F / L)
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Cepat rambat gelombang pada dawai (v) dirumuskan dengan Hukum Melde, yaitu v = √(F/μ), di mana μ adalah massa per satuan panjang (massa jenis linear) dawai, μ = m/L. Jadi v = √(FL/m).
15. Kalor yang diserap atau dilepaskan oleh sistem saat volumenya konstan disebut…
- A. Kalor laten
- B. Perubahan energi dalam
- C. Usaha luar
- D. Entalpi
- E. Entropi
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Pada proses isokhorik (volume konstan), usaha (W) = 0. Berdasarkan Hukum Termodinamika I (Q = W + ΔU), maka Q = ΔU. Kalor yang diserap atau dilepaskan pada volume konstan sama dengan perubahan energi dalamnya.
16. Perhatikan pernyataan berikut: (1) Sinar ultraungu, (2) Sinar-X, (3) Gelombang radio, (4) Inframerah. Urutan gelombang elektromagnetik dari panjang gelombang terpanjang ke terpendek adalah…
- A. (1), (2), (3), (4)
- B. (2), (1), (4), (3)
- C. (3), (4), (1), (2)
- D. (4), (3), (2), (1)
- E. (2), (4), (1), (3)
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Urutan spektrum elektromagnetik dari panjang gelombang terpanjang ke terpendek adalah: Gelombang radio, Gelombang mikro, Inframerah, Cahaya tampak, Ultraungu, Sinar-X, Sinar Gamma. Jadi, urutannya adalah (3) Gelombang radio, (4) Inframerah, (1) Sinar ultraungu, (2) Sinar-X.
17. Ketika cahaya melewati celah sempit, cahaya akan menyebar. Peristiwa ini disebut…
- A. Interferensi
- B. Difraksi
- C. Polarisasi
- D. Refleksi
- E. Refraksi
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Peristiwa menyebarnya cahaya saat melewati celah sempit atau penghalang disebut difraksi. Interferensi adalah perpaduan gelombang, polarisasi adalah pembatasan arah getar, refleksi adalah pemantulan, dan refraksi adalah pembiasan.
18. Sebuah sistem menyerap kalor sebesar 150 J dan melakukan usaha sebesar 50 J. Perubahan energi dalam sistem adalah…
- A. 100 J
- B. 200 J
- C. -100 J
- D. -200 J
- E. 0 J
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Berdasarkan Hukum Termodinamika I: ΔU = Q – W. Kalor diserap (Q positif) = +150 J. Melakukan usaha (W positif) = +50 J. Maka, ΔU = 150 J – 50 J = 100 J.
19. Pada gejala interferensi cahaya, pola gelap terjadi ketika beda lintasan optik adalah kelipatan…
- A. Genap dari panjang gelombang
- B. Ganjil dari panjang gelombang
- C. Ganjil dari setengah panjang gelombang
- D. Genap dari setengah panjang gelombang
- E. Nol
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Pola gelap (destruktif) terjadi ketika gelombang-gelombang berinterferensi saling melemahkan, yaitu saat beda lintasan optik adalah kelipatan ganjil dari setengah panjang gelombang ((n + 1/2)λ).
20. Fungsi diafragma pada kamera adalah…
- A. Memfokuskan cahaya
- B. Mengatur jumlah cahaya yang masuk
- C. Membalikkan bayangan
- D. Menangkap bayangan
- E. Memperbesar bayangan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Diafragma pada kamera (atau iris pada mata) berfungsi untuk mengatur jumlah cahaya yang masuk ke dalam lensa. Bukaan diafragma akan mempengaruhi kedalaman ruang (depth of field) dan eksposur gambar.
B. Isian Singkat
1. Kecepatan rambat gelombang pada tali bergantung pada tegangan tali dan…
Jawaban: Massa per satuan panjang tali (massa jenis linear tali)
2. Satuan dari taraf intensitas bunyi adalah…
Jawaban: Desibel (dB)
3. Sifat gelombang cahaya yang menunjukkan bahwa ia dapat dibatasi arah getarannya pada satu bidang saja disebut…
Jawaban: Polarisasi
4. Proses termodinamika di mana tidak ada kalor yang masuk atau keluar dari sistem disebut proses…
Jawaban: Adiabatik
5. Titik terdekat yang masih dapat dilihat jelas oleh mata normal disebut…
Jawaban: Titik dekat (punctum proximum)
C. Menjodohkan
1. Jodohkan istilah-istilah berikut dengan definisi atau konsep yang sesuai!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Hukum Brewster | Sudut datang di mana cahaya pantul terpolarisasi sempurna |
| Pipa Organa Tertutup | Hanya menghasilkan nada ganjil |
| Siklus Carnot | Siklus termodinamika paling efisien |
| Titik Buta | Bagian retina yang tidak peka cahaya |
| Difraksi | Pembelokan atau penyebaran gelombang saat melewati celah |
2. Jodohkan jenis proses termodinamika dengan karakteristiknya!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Isokhorik | Volume konstan |
| Isobarik | Tekanan konstan |
| Isotermal | Suhu konstan |
| Adiabatik | Tidak ada pertukaran kalor |
| Isentropik | Entropi konstan |
D. Uraian
1. Jelaskan perbedaan antara gelombang transversal dan gelombang longitudinal, berikan masing-masing satu contoh!
Gelombang transversal adalah gelombang di mana arah getaran partikel medium tegak lurus terhadap arah rambat gelombang. Contoh: gelombang pada tali, gelombang cahaya. Gelombang longitudinal adalah gelombang di mana arah getaran partikel medium sejajar dengan arah rambat gelombang. Contoh: gelombang bunyi, gelombang pada pegas yang diregangkan.
2. Bagaimana Efek Doppler dapat diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari? Sebutkan minimal dua contoh!
Efek Doppler adalah perubahan frekuensi atau panjang gelombang suatu gelombang yang diterima oleh pengamat karena adanya gerak relatif antara sumber gelombang dan pengamat. Aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari antara lain: 1) Radar kecepatan polisi untuk mengukur kecepatan kendaraan. 2) Ultrasonografi (USG) dalam bidang medis untuk mendeteksi aliran darah atau gerakan organ. 3) Sonar untuk mendeteksi keberadaan objek di bawah air.
3. Sebutkan dan jelaskan secara singkat Hukum Termodinamika I!
Hukum Termodinamika I menyatakan kekekalan energi. Bunyinya: Kalor (Q) yang diberikan kepada suatu sistem akan digunakan untuk melakukan usaha (W) dan mengubah energi dalam (ΔU) sistem tersebut. Secara matematis ditulis sebagai Q = W + ΔU. Q positif jika sistem menerima kalor, W positif jika sistem melakukan usaha, dan ΔU positif jika energi dalam sistem bertambah (suhu naik).
4. Jelaskan mengapa mata miopi memerlukan lensa cekung untuk melihat dengan jelas!
Mata miopi (rabun jauh) adalah kondisi di mana lensa mata terlalu cembung atau bola mata terlalu panjang, sehingga bayangan benda jatuh di depan retina. Untuk mengoreksi hal ini, digunakan lensa cekung (negatif). Lensa cekung berfungsi untuk menyebarkan sinar cahaya sebelum masuk ke mata, sehingga titik fokus bayangan dapat digeser mundur dan jatuh tepat di retina, membuat pandangan menjadi jelas.
5. Apa perbedaan antara interferensi konstruktif dan destruktif pada gelombang cahaya?
Interferensi konstruktif terjadi ketika dua gelombang cahaya bertemu dalam fase yang sama, menghasilkan superposisi yang saling menguatkan, sehingga terbentuk pola terang (intensitas maksimum). Ini terjadi ketika beda lintasan optik adalah kelipatan bilangan bulat dari panjang gelombang (nλ). Interferensi destruktif terjadi ketika dua gelombang cahaya bertemu dalam fase yang berlawanan, menghasilkan superposisi yang saling melemahkan, sehingga terbentuk pola gelap (intensitas minimum). Ini terjadi ketika beda lintasan optik adalah kelipatan ganjil dari setengah panjang gelombang ((n + 1/2)λ).