SOAL FISIKA, KUNCI JAWABAN dan PEMBAHASAN

SOAL FISIKA, KUNCI JAWABAN dan PEMBAHASAN

1.

Seorang siswa mengukur diameter sebuah lingkaran hasilnya adalah 8,50 cm. Keliling lingkarannya dituliskan menurut aturan angka penting adalah ... (π = 3,14).

A.    267      cm B.    26,7     cm C.    2,67     cm D.    0.267   cm E.     0,0267 cm

 

JAWABAN : B

Pembahasan :

ð  Keliling lingkaran = π.D = 3,14 x 8,50 = 26,69 cm

ð  Sesuai aturan angka penting pada perkalian : ‘Hasil perkalian hanya boleh mengandung angka penting sebanyak angka penting tersedikit dari angka penting –angka penting yang dikalikan’

ð  Maka hasil keliling lingkaran haruslah terdiri dari 3 angka penting saja (dari 8,50 – bukan dari 3,14), jadi jawabannya adalah membulatkan 26,69 samapai menjadi hanya 3 angka penting saja, yaitu 26,7 cm.

ð  Note : Sebenarnya memberi garis pada angka 0 di diameter lingkaran 8,50 cm adalah tidak perlu dan tidak ada dalam aturan angka penting karena tidak ada angka nol di sebelah kanan angka yang diberi garis bawah itu.

2.

Vektor ₁ = 14 N dan ₂ = 10 N diletakkan pada diagram Cartesius seperti pada gambar

Resultan [ ] = ₁ + ₂ dinyatakan dengan vektor satuan adalah ...

A.    7i + 10  j B.     7i + 10 j C.     3i + 7  j D.    3i + 10 j E.     3i + 7 j

JAWABAN : C

Pembahasan :

ð  Komponen vektor dari F₁ adalah :

Komponen di sumbu-x : F_1x = F₁ cos 60 = 14 x  = 7 N (bernilai negatif karena searah sumbu x negatif)

Komponen di sumbu-y : F_1y = F₁ sin 60 = 14 x  = 7  N (bernilai positif karena searah dengan sumbu y positif)

Maka komponen vektor dari F₁ adalah : F₁ = - 7 i +  7  j  N

ð  Komponen vektor dari F₂ adalah : F₂ = 10 i + 0 j  N (karena F₂ berada di sumbu –x sehingga hanya mempunyai komponen x)

ð  Resultan [R] = F₁ + F₂ = (- 7 i +  7  j) + (10 i + 0 j) = 3 i +  7  j  N

ð  Note : Sebenarnya memberi kurung siku pada [ ] adalah tidak pada tempatnya dan tidak ada aturannya

3.

Tetesan oli yang bocor jatuh dari mobil yang bergerak lurus dilukiskan seperti pada gambar!

Yang menunjukkan mobil bergerak dengan percepatan tetap adalah ...

A.    1 dan 3 B.     2 dan 3 C.     2 dan 4 D.    1, 2 dan 3 E.     2, 3 dan 4

(1)

(2)

(3)

(4)

 

JAWABAN : B

Pembahasan :

ð  Gambar (1) adalah gerakan GLB (Gerak Lurus Beraturan) karena jarak tetesan oli tetap (tidak ada percepatan)

ð  Gambar (2) adalah gerakan GLBB (Gerak Lurus Berubah Beraturan) yang dipercepat karena jarak tetesan oli semakin lama semakin jauh

ð  Gambar (3) adalah gerakan GLBB (Gerak Lurus Berubah Beraturan) yang diperlambat (percepatan negatif) karena jarak tetesan oli semakin lama semakin dekat

ð  Gambar (4) adalah gerakan GLBB (Gerak Lurus Berubah Beraturan) yang dipercepat kemudian diperlambat (percepatan berubah dari positif ke negatif) karena jarak tetesan oli semakin lama semakin jauh kemudian berubah menjadi semakin lama semakin dekat.

ð  Maka yang mengalami percepatan tetap adalah no. 2 dan no. 3

4.

Informasi dari gerak sebuah mobil mulai dari bergerak sampai berhenti disajikan dengan grafik (v-t) seperti gambar

Jarak tempuh mobil dari t = 2 sekon hingga t = 5 sekon adalah ...

A.    225 m B.     150 m C.    115 m D.    110 m E.     90 m

 

JAWABAN : C

Pembahasan :

ð  Cara paling mudah untuk menentukan jarak tempuh pada kurva v-t adalah dengan menghitung luas dibawah kurva.

ð  Pada t = 2 – 5 s, grafik pada soal di atas dapat dibagi menjadi 2 trapesium seperti gambar di bawah ini :

ð  Maka dengan rumus luas trapesium, kita memperoleh :

Luas Trapesium I =  (30 + 50).½.2 = 80 m

Luas Trapesium II = (50 + 20).½.1 = 35 m  +

JARAK TEMPUH   =                    115 m

5.

Sebuah benda bergerak dengan kelajuan konstan v melalui lintasan yang berbentuk lingkaran berjari-jari R dengan percepatan sentripetal (a_s). Agar percepatan sentripetal menjadi dua kali dari semula maka ...

A.    v dijadikan 4 kali dan R dijadikan 2 kali semula B.     v dijadikan 2 kali dan R dijadikan 4 kali semula C.     v dijadikan 2 kali dan R dijadikan 2 kali semula D.    v tetap dan R dijadikan 2 kali semula E.     v dijadikan 2 kali semula dan R tetap

 

JAWABAN : C

Pembahasan :

ð  Rumus percepatan sentripetal pada gerak melingkar adalah :

   , maka

a)      V₂ = 4v dan R₂ = 2R, maka dengan rumus di atas diperoleh a_SP2 = 8 a_SP

b)      V₂ = 2v dan R₂ = 4R, maka dengan rumus di atas diperoleh a_SP2 =  a_SP

c)      V₂ = 2v dan R₂ = 2R, maka dengan rumus di atas diperoleh a_SP2 = 2 a_SP

d)     V₂ = v dan R₂ = 2R, maka dengan rumus di atas diperoleh a_SP2 = ½ a_SP

e)      V₂ = 2v dan R₂ = R, maka dengan rumus di atas diperoleh a_SP2 = 4 a_SP

6.

Perhatikan gambar di bawah ini!

Jika massa balok 4 kg, dan antara balok dengan lantai tidak ada gesekan,

maka balok tersebut dalam keadaan ...

A.    Diam (tidak bergerak) B.     Bergerak lurus berubah beraturan ke arah kanan C.     Bergerak lurus berubah beraturan ke arah kiri D.    Bergerak lurus beraturan ke arah kanan E.     Bergerak lurus beraturan ke arah kiri

 

JAWABAN : B

Pembahasan :

ð  Gambarkan semua gaya-gaya yang ada dengan lengkap

ð  Jika benda bergerak, gerakannya ada pada sumbu-x

(benda tidak bergerak pada sumbu-y)

ð  Karena itu :

                    

                      N à Nilainya > 0

ð  Maka kesimpulannya adalah benda sedang bergerak dipercepat (GLBB) ke kanan

ð  Note : Titik tangkap gaya (digambarkan dengan titik tebal) sebenarnya tidak perlu digambar karena benda yang dimaksud adalah benda titik. Titik tangkap yang digambar beserta garis penghubungnya mengisyaratkan persoalan benda tegar.

7.

Data fisis planet A, planet B dan planet Bumi terhadap matahari terlihat seperti pada tabel!

	Planet A	Bumi	Planet B
Massa (M)	0,5 M	M	2,0 M
Jari-jari (R)	0,5 R	R	1,5 R
Period (T)	............	1 tahun	.............

Perbandingan period planet A dan B adalah ...

A.            B.            C.           D.          E.

 

JAWABAN : Tidak ada (A ???)

Pembahasan :

ð  Soal ini tidak bisa dikerjakan karena periode planet berhubungan dengan jaraknya terhadap matahari (Hk. Keppler 3), sedangkan jarak planet A dan planet B tidak diketahui.

ð  Mungkin saja yang dimaksud jari-jari (R) sebenarnya dalah jarak planet ke matahari. Jika demikian halnya, maka menurut Hukum Keppler 3 :       

    è   è         

ð  Note : Dapatkah jari-jari (R) disamakan dengan jarak (r)? Atau salah ketik soal?

8.

4

D

X

C

B

6

A

y

E

Benda bidang homogen pada gambar di bawah ini, mempunyai ukuran AB = BC =  cm. Koordinat titik beratnya terhadap titik E adalah ...

A.    (1 ; 1,7) cm B.     (1 ; 3,6) cm C.     (2 ; 3,8) cm D.    (2 ; 6,2) cm E.     (3 ; 3,4) cm

 

JAWABAN : C

Pembahasan :

ð  Karena bidang homogen dan simetri, maka titik beratnya berada pada sumbu simetrinya, yaitu X₀ = 2 cm

ð  Dengan melihat bangun tersebut terdiri dari 2 bangun (yaitu persegi panjang dan segitiga), maka :

 

ð  Dengan rumus titik berat, maka :

                                                                    

                                                                      = 3,8 cm

ð  Jadi Koordinat titik berat benda berada di (2 ; 3,8) cm

9.

Batang AB massa 2 kg diputar melalui titik A ternyata momen inersianya 8 kg.m².

A.    2   kg m2 B.     4   kg m2 C.     8   kg m2 D.    12 kg m2 E.     16 kg m2

Bila diputar melalui titik pusat O(AO = OB), momen inersianya menjadi ...

A

B

O

 

JAWABAN : A

Pembahasan :

ð  Jika batang diputar di ujung, maka momen inersianya adalah :  à  à

ð  Jika batang diputar di tengah, maka momen inersianya adalah :  à   kg m²

ð  Note : Sebenarnya tanpa diketahui massa batang, soal ini bisa dikerjakan

10.

F

2 m

θ = 300

Sebuah balok bermassa 1,5 kg didorong ke atas oleh gaya konstan F = 15 N pada bidang miring seperti gambar. Anggap percepatan gravitasi (g) 10 ms^-2 dan gesekan antara balok dan bidang miring nol. Usaha total yang dilakukan pada balok adalah ...

A.    15 J B.    30 J C.    35 J D.    45 J E.     50 J

 

JAWABAN : A

Pembahasan :

ð  Gambarkan semua gaya yang bekerja pada benda :

ð  Karena benda hanya bergerak sepanjang bidang miring, maka gaya yang dihitung hanyalah yang sepanjang bidang miring saja, maka usaha total : W_TOT = ΣF . s = (15 – 7,5) . 2 = 15 joule

11.

F (N)

X (m)

0,08

40

Grafik (F – x) menunjukkan hubungan antara gaya dan pertambahan panjang pegas. Besar energi potensial pegas berdasarkan grafik di atas adalah ...

                  

A.    20 joule B.    16 joule C.    3,2 joule D.    1,6 joule E.     1,2 joule

JAWABAN : D

Pembahasan :

ð  Rumus EP pegas adalah : EP = ½ k Δx², karena F = k Δx, maka : EP = ½ F Δx

ð  Masukkan nilai yang diketahui dari grafik : EP = ½.40. 0,08 = 1,6 joule

ð  Note : tidak perlu mencari nilai konstanta pegas dalam mengerjakan soal ini !

12.

A.    0    joule B.    4    joule C.    8  joule D.    12  joule E.     24  joule

Sebuah peluru dengan massa 20 gram ditembakkan pada sudut elevasi 60⁰ dan kecepatan 40 m.s^-1 seperti gambar. Jika gesekan dengan udara diabaikan, maka energi kinetik peluru pada titik tertinggi adalah ...

JAWABAN : B

Pembahasan :

ð  Pada titik maksimum di gerak parabola, komponen kecepatan pada sumbu y adalah 0 (syarat h_max), maka kecepatan benda hanyalah kecepatan pada sumbu x saja.

ð  Komponen kecepatan pada sumbu x selalu tetap sepanjang gerak parabola, yaitu : v_x = v₀ cos α = 40.cos 60⁰ = 20 m/s

ð  Maka Energi kinetik peluru di titik tertinggi adalah : EK = ½ mv² = ½.0,02.20² = 4 joule

13.

Pada permainan bola kasti, bola bermassa 0,5 kg mula-mula bergerak dengan kecepatan 2 m.s^-1. Kemudian bola tersebut dipukul dengan gaya F berlawanan dengan gerak bola, sehingga kecepatan bola berubah menjadi 6 m.s^-1. Bila bola bersentuhan dengan pemukul selama 0,01 sekon, maka perubahan momentumnya adalah ...

A.    8 kg.m.s-1 B.     6 kg.m.s-1 C.     5 kg.m.s-1 D.    4 kg.m.s-1 E.     2 kg.m.s-1

 

JAWABAN : D

Pembahasan :

ð  Perubahan momentum adalah : Δp = p₂ – p₁ = m.v₂-m.v₁ = m (v₂-v₁) = 0,5.(– 6 – 2) = – 4 kg.m.s^-1 (arah bola kasti mula-mula diambil positif sehingga arah bola pantulan menjadi negatif).

ð  Note : Pada option jawaban tidak ada jawaban – 4 kg.m.s^-1, tetapi  4 kg.m.s^-1, hal ini sama saja, karena acuan arah dalam soal tidak diberitahu. Dengan tidak adanya jawaban – 4 kg.m.s^-1 artinya di dalam soal, arah bola mula-mula diambil negatif. Tetapi kalau ada option – 4 kg.m.s^-1 dan  4 kg.m.s^-1, maka soal ini akan membingungkan.

ð  Note : waktu sentuh bola t = 0,01 sekon merupakan option pengecoh, karena tidak dibutuhkan dalam menjawab soal ini.

15.

Potongan alumunium bermassa 200 gram dengan suhu 20⁰C dimasukkan ke dalam bejana air bermassa 100 gram dan suhu 80⁰C. Jika diketahui kalor jenis alumunium 0,22 kal/g⁰C dan kalor jenis air 1 kal/g⁰C, maka suhu akhir air dan alumunium mendekati ...

A.    200C B.     420C C.     620C D.    800C E.     1000C

 

JAWABAN : C

Pembahasan :

ð  Gambarkan diagram suhu dari soal di atas :

ð  Dengan asas Black :         Q_L = Q_T

 (m.c.Δt)_air = (m.c.Δt) _alumunium

           100.1.(80-t_a) = 200.0,22.(t_a-20)

          8000 – 100ta = 44 ta – 880

                                                         

ð  Note : kalimat “dimasukkan ke dalam bejana air bermassa 100 gr” artinya yang bermassa 100 gr adalah bejana dan bukan air, tetapi karena dalam soal bejana tidak diperhitungkan berarti 100 gr adalah massa air. Kalimat soal ini kurang baik.

ð  Note :  harus dihitung secara manual oleh peserta, jadi dalam latihan soal-soal UN jangan membiasakan diri untuk mengandalkan kalkulator!

16.

Dua batang logam A dan B berukuran sama masing-masing mempunyai koefisien konduksi 2k dan k.

Keduanya dihubungkan menjadi satu dan pada ujung-ujung yang bebas dikenakan suhu seperti pada gambar.

Suhu (t) pada sambungan logam A dan B adalah ...

A.    800C B.     1000C C.     1200C D.    1500C E.     1600C

 

JAWABAN : D

Pembahasan :

ð  Prinsipnya adalah laju aliran kalor secara konduksi (kenapa bukan secara konveksi atau radiasi hayo ...?) pada kedua batang harus sama, artinya :

17.

Perhatikan peristiwa kebocoran tangki air pada lubang P dari ketinggian tertentu pada gambar berikut! (g = 10 m. s^-2). Air yang keluar dari lubang P akan jatuh ke tanah setelah waktu t = ...

 

JAWABAN : A ??? (gambar soal tidak benar dan membingungkan)

Pembahasan :

ð  Soal ini membingungkan dan keterangan pada gambar soal tidak benar, karena ada ketinggian yang ‘hilang’, yaitu antara dasar tangki dan titik P.

ð  Jika ketinggian bocoran dari tanah tidak kita hiraukan, maka soal ini dapat dikerjakan

ð  Menurut persamaan Torricelli untuk tangki bocor, kecepatan air keluar dari bocoran adalah  :   ; dimana h adalah kedalaman bocoran dari permukaan, sehingga :  m/s.

ð  Jarak mendatar air jatuh adalah 2 m, maka t = s/v  = 2/  =  

ð  Jika ini jawabannya, maka ketinggian bocoran dari tanah adalah : h = ½gt², yaitu  h = ½.10.( ² = 1 m (lalu apa maksudnya ditulis 4 m???

ð  Jika ketinggian bocoran adalah 4 m (jarak mendatar x = 2 m dan ketinggian yang hilang tidak kita hiraukan ), maka waktu air jatuh adalah t =  =  = . Jawabannya tidak ada. Apakah jawabannya A ???

18.

Sebanyak 3 liter gas Argon bersuhu 27⁰C pada tekanan 1 atm (1 atm = 10⁵ Pa) berada di dalam tabung. Jika konstanta gas umum R = 8,314 J m^-1K^-1 dan banyaknya partikel dalam 1 mol gas 6,02 x 10²³ partikel, maka banyak partikel gas Argon dalam tabung tersebut adalah ...

A.    0,83 x 1023 partikel B.     0,72 x 1023 partikel C.     0,42 x 1023 partikel D.    0,22 x 1023 partikel E.     0,12 x 1023 partikel

 

JAWABAN : B

Pembahasan :

ð  Dengan rumus gas ideal :            

                                                   ; Suhu harus dalam satuan Kelvin

                                                                                 ; N_A adalah bilangan Avogadro = 6,02 x 10²³ partikel

                                                  = 0,72.10²³ partikel

ð  Note : Pembagian 6,02/8,314 harus dilakukan secara manual karena UN tidak memakai kalkulator

19.

Tekanan gas ideal di dalam ruang tertutup terhadap dinding tabung dirumuskan sebagai  ; (P = tekanan (Pa); N = jumlah molekul (partikel) gas; dan E_K adalah energi kinetik rata-rata molekul (J)].

A.    Tekanan gas terhadap dinding bergantung pada energi kinetik rata-rata molekul B.     Energi kinetik gas bergantung pada tekanan yang ditimbulkan molekul terhadap dinding C.     Suhu gas dalam tabung akan berubah jika tekanan gas berubah D.    Jika jumlah molekul gas berkurang maka volume energi kinetik molekul akan berkurang E.     Jika volume gas bertambah maka tekanan gas akan berkurang

Berdasarkan persamaan ini, pernyataan yang benar adalah ...

 JAWABAN : E (Pilihan D membingungkan)

Pembahasan :

ð  Pilihan A setengah benar,karena tekanan gas bergantung juga dengan N dan V

ð  Pilihan B keliru, seharusnya EK bergantung dari suhu gas, bukan bergantung tekanan molekul terhadap dinding

ð  Pilihan C belum tentu, karena suhu gas bisa saja dibuat tetap (proses isoterm) dengan mengubah tekanan, asal saja V gas juga berubah

ð  Pilihan D membingungkan, karena frase “volume energi kinetik” tidak dimengerti. Mungkin maksudnya “volume gas dan energi kinetik”. Jika ini yang dimaksud, maka pernyataan tersebut salah, karena jika tekanan dijaga tetap dan maka EK maupun N bisa saja bertambah atau berkurang atau tetap

ð  Pilihah E baru pernyataan yang benar sesuai rumus di atas.

                           

20.

Grafik P –V dari sebuah mesin Carnot terlihat seperti gambar berikut!

A.    105,5 J B.     252,6 J C.     336,6 J D.    466,7 J E.     636,7 J

Jika mesin menyerap kalor 800 J, maka usaha yang dilakukan adalah ...

JAWABAN : D

Pembahasan :

ð  Melalui rumus efisiensi mesin Carnot :

         

                       dimana : Q₁ = Q₂ + W, Q₁ adalah kalor yang diperlukan, Q₂ adalah kalor yang dibuang

       

ð  Note : Perhitungan di atas harus bisa dihitung secara manual

21.

Amatilah diagram pembentukan bayangan oleh mikroskop dibawah ini

Jika berkas yang keluar dari lensa okuler merupakan berkas

sejajar, berarti jarak antara lensa objektif dan okuler adalah ...

A.    8   cm B.     17 cm C.     22 cm D.    30 cm E.     39 cm

 

JAWABAN : D

Pembahasan :

ð  Karena berkas yang keluar dari lensa okuler adalah berkas sejajar, maka bayangan terbentuk di tempat tak berhingga (titik jauh mata normal), artinya pengamat mengamati dengan mata yang tidak berakomodasi

ð  Panjang mikroskop untuk mata tidak berakomodasi adalah : d = s’_ob + f_ok (Untuk mata berakomodasi, maka rumus panjang mikroskop adalah : d = s’_ob + s’_ok )

ð  Maka perlu mencari jarak bayangan oleh lensa obyektif, yaitu :

   

ð  Maka panjang mikroskop adalah : d = s’_ob + f_ok = 22 + 8 = 30 cm

22.

Perhatikan gelombang elektromagnetik berikut ini!

(1) Infra merah, (2) televisi, (3) ultraviolet, (4) sinar gamma. Urutan yang benar, berdasarkan frekuensi dari yang paling besar sampai yang paling kecil adalah ...

A.    (4), (3), (1), (2) B.     (4), (3), (2), (1) C.     (3), (4), (1), (2) D.    (2), (3), (1), (4) E.     (1), (2), (3), (4)

 

JAWABAN : A

Pembahasan :

ð  Spektrum gelombang elektromagnetik dari frekuensi terkecil sampai frekuensi terbesar (atau dari panjang gelombang terkecil sampai panjang gelombang terbesar) adalah :

Sinar gamma – Sinar X – Sinar Ultraviolet – Cahaya Tampak – Sinar Infra Merah – Gelombang Mikro –Gelombang TV – Gelombang Radio

ð  Maka jawaban yang paling tepat adalah pilihan A.

23.

Gelombang berjalan merambat pada tali ujung tetap dilukiskan seperti pada diagram di bawah ini

Jika jarak AB = 6 m ditempuh dalam selang waktu 0,25 (s), maka simpangan titik P memenuhi persamaan ...

A.    yP = 0,5 sin π (12t –     ) m B.     yP = 0,5 sin π (12 t +  ) m C.     yP = 0,5 sin π (6 t –  ) m D.    yP = 1 sin π (4t –  ) m E.     yP = 1 sin π (4 t +  ) m

JAWABAN : Tidak ada

Pembahasan :

ð  Pada soal disebut : “gelombang berjalan merambat pada tali ujung tetap”. Kalimat ini berarti gelombang tersebut belum memantul dari ujung tetap (belum ada superposisi gelombang), masih bersifat gelombang berjalan.

ð  Jika sudah memantul dari ujung tetap, maka akan terjadi superposisi gelombang atau gambarnya bukan gambar gelombang berjalan.

ð  Tetapi pertanyaannya seolah-olah sudah terjadi gelombang stasioner/gelombang berdiri/gelombang tegak, yaitu bagaimana simpangan di titik P setelah terjadi gelombang stasioner?

ð  Panjang gelombang bisa diperoleh dari gambar, yaitu 4 m, maka bilangan gelombang : k =  =  = ½ π  rad/m

ð  Karena 1½ gelombang ditempuh dalam 0,25 s, maka Frekuensi gelombang adalah : f =  = 6 Hz atau frekuensi sudut gelombang adalah : ω = 2πf = 2.π.6 = 12 π  rad/s

ð  Maka dengan menerapkan persamaan gelombang stasioner pada tali ujung tetap :

Y = 2A sin kx cos ωt = 2 . 0,5 . sin ½π  . cos 12π t      (Jawaban tidak ada yang cocok dengan pilihan yang ada)

ð  Note : “selang waktu 0,25 (s)” sebenarnya s (satuan waktu) tidak perlu diberi tanda kurung.

24.

A.    4,0 mm B.     6,0 mm C.     8,0 mm D.    9,0 mm E.     9,6 mm

Sebuah celah ganda disinari dengan cahaya yang panjang gelombangnya 640 nm. Sebuah layar diletakkan 1,5 m dari celah. Jika jarak kedua celah 0,24 mm, maka jarak dua pita terang yang berdekatan adalah ...

JAWABAN : A

Pembahasan :

ð  Dengan rumus interferensi celah ganda Young :

          ; (y_m = Jarak antara 2 garis terang atau 2 garis gelap yang berdekatan, L = Jarak dari celah ke layar, d = jarak kedua celah, λ = panjang gelombang monokromatik yang digunakan)

          = 4.10^-3 m = 4 mm

25.

Jarak seorang pengamat A ke sumber gempa dua kali jarak pengamat B ke sumber gempa. Apabila intensitas gempa di pengamat B 8,2 x 10⁴ W.m^-2, berarti intensitas gempa di A sebesar ...

A.    2,05 x 104 W.m-2 B.     4,10 x 104 W.m-2 C.     8,20 x 104 W.m-2 D.    1,64 x 105 W.m-2 E.     2,00 x 105 W.m-2

 

JAWABAN : A

Pembahasan :

ð  Besarnya intensitas selalu berbanding terbalik secara kuadrat dengan jaraknya terhadap sumber, atau :

I_A.r_A² = I_Br_B²

 I_A. (2.r_B)² = 8,2 x 10⁴.r_B²

I_A = 2,05 x 10⁴ W.m^-2

26. UN-08-26A-23B

Seorang anak yang berdiri diam meniup peluit pada frekuensi 490 Hz ke arah mobil yang sedang bergerak mendekati anak tersebut seperti pada gambar. Pelayangan yang terdengar antara gelombang langsung dan gelombang yang dipantulkan mobil adalah 10 Hz. Jika kecepatan bunyi diudara 340 m.s^-1, maka kecepatan mobil adalah ...

A.    6,9 m.s-1 B.     5,8 m.s-1 C.     4,4 m.s-1 D.    3,8 m.s-1 E.     3,4 m.s-1

JAWABAN : E

Pembahasan :

ð  Soal ini adalah soal efek Doppler, hanya saja yang perlu diperhatikan adalah penerapan rumus efek Doppler haruslah dua kali, yang pertama dari sumber bunyi pertama (yaitu anak yang meniup peluit) ke mobil (sebagai pendengar pertama), yang kedua adalah dari mobil (sumber bunyi kedua) ke anak (pendengar kedua)

ð  Karena frekuensi pelayangan yang didengar adalah 10 Hz, berarti frekuensi pantulan yang didengar anak (Frekuensi pendengar 2) adalah 490 + 10 = 500 Hz. Ditambahkan karena frekuensi akan membesar, sebab jarak sumber dan pendengar makin lama makin dekat (jika makin jauh maka harus dikurangkan)

ð 

Dimana : frekuensi sumber 1 (anak) = fS1 = 490 Hz frekuensi sumber 2 (mobil) = fS2 = fP1 frekuensi pendengar 1  (mobil)= fP1 = fS2 frekuensi pendengar 2  (anak )= fP2 = 500 Hz Kecepatan anak = vA = vS1 = vP2 = 0 kecepatan mobil = vp = vP1 = vS2 = vM kecepatan angin = vB = 340 m/s

Efek Doppler yang pertama, bunyi berjalan dari anak ke mobil :

Jangan lupa persyaratan tanda efek Doppler : Jika Pendengar mendekati Sumber = VP = negatif (-) Jika Pendengar menjauhi Sumber = VB = positif (+) Jika Sumber mendekati Pendengar = VP = positif (+) Jika Sumber menjauhi Pendengar = VP = negatif (-)

 

 

ð  Efek Doppler yang kedua, bunyi berjalan dari mobil (karena dipantulkan) ke anak :

    è      

ð  Karena f_S2 = f_P1, maka persamaan di atas menjadi :

 

ð  Jika persamaan tersebut dikerjakan, maka akan dihasilkan v_M = 3,4 m/s (coba sendiri ya ...)

27.

Muatan listrik +q₁ = 10 µC ; +q₂ = 20 µC ; dan q₃ terpisah seperti pada gambar di udara. Agar gaya Coulomb yang bekerja di muatan q₂ = nol ; maka muatan q₃ adalah ...

A.    +2,5 µC B.     –2,5 µC C.     +25  µC D.    –25  µC E.     +4    µC

 

JAWABAN : A

Pembahasan :

ð  Gambarkan gaya-gaya Coulomb yang bekerja pada muatan q₂ :

ð  F₂₁ adalah gaya Coulomb yang dikerjakan muatan 1 terhadap muatan 2

ð  F₂₃ adalah gaya Coulomb yang dikerjakan muatan 3 terhadap muatan 2

ð  Agar gaya yang bekerja pada q₂ menghasilkan resultan 0, maka F₂₁ dan F₂₃ haruslah memiliki besar yang sama tetapi arah yang berlawanan, karena itu q₃ haruslah muatan positif agat terjadi gaya tolak-menolak.

ð  Besar q₃ dapat diperoleh dari :

  è

                           

                                     (muatan positif)

ð  Note :

-          Besar q₂ tidak perlu diketahui untuk dapat mengerjakan soal ini

-          Jika diperhatikan pada gambar soal, maka jarak a dan jarak 0,5a memiliki panjang yang sama, seharusnya setengahnya.

-          Gambar garis yang menyatakan jarak 0,5a, tanda panahnya kurang satu.

28.

Kapasitor X, Y dan Z dirangkai seperti pada gambar ! Bila saklar S ditutup selama 5 sekon, energi listrik yang tersimpan pada kapasitor Z adalah ...

A.    144 Joule B.     720 Joule C.     864 Joule D.    1.728 Joule E.     4.320 Joule

JAWABAN : Tidak ada

Pembahasan :

ð  Tegangan yang dialami oleh kapasitor Z adalah 24 V juga (karena tersusun secara paralel), maka energi yang tersimpan pada kapasitor Z adalah : W = ½ C.V² = ½ 12.24² = 3456 J (tidak ada jawaban).

ð  Note : Soal ini sangat mudah, tidak membutuhkan kerumitan dari kapasitor X maupun Y, juga waktu 5 s sama sekali tidak ada hubungannya, tetapi tidak ada jawabannya. Apakah salah pengetikan soal?

ð  Coba carilah energi yang tersimpan pada kapasitor X atau kapasitor Y, maka akan diperoleh jawaban 864 J –pilihan jawaban C. Jika ini soalnya, maka kapasitor Z hanyalah sebagai pengecoh dan waktu 5 s sama sekali tidak ada artinya. Apakah ini sebenarnya maksud soal hanya saja salah ketik ???

29.

Untuk mengetahui nilai hambatan (R_AB) kawat AB, digunakan rangkaian dengan penunjukan voltmeter dan amperemeter seperti pada gambar.

A.    10,0 Ω B.     8,0 Ω C.     6,0 Ω D.    4,0 Ω E.     2,0 Ω

Nilai hambatan kawat (R_AB) adalah ...

JAWABAN : E

Pembahasan :

ð  Penunjukan Voltmeter = tegangan jepit rangkaian = tegangan pada ujung kawat AB, yaitu 4/5 x 10 = 8 V

ð  Penunjukan Amperemeter = arus yang mengalir pada hambatan kawat AB = 2/5 x 10 = 4 A

ð  Maka :

30.

A.    6   W B.     9   W C.     18 W D.    20 W E.     36 W

Rangkaian seperti gambar di bawah ini! Bila saklar S ditutup, maka daya pada R = 4 Ω adalah ...

JAWABAN : B

Pembahasan :

ð  Soal ini bisa diselesaikan dengan Hk. Kirchoff II, untuk itu perlu dibuat arah loop pada setiap loop tertutup dan arah arus pada setiap cabang yang ada. Arah arus kita tentukan sendiri di awalnya, kemudian perhitungan akan menghasilkan arah arus yang benar (jika negatif berarti arahnya berlawanan, jika positif berarti arahnya benar):

ð  Loop 1 : Σ E + Σ iR = 0

          –12 + i₁.4 + i₃.2 = 0

            4i₁ + 2i₃ = 12

ð  Loop 2 : Σ E + Σ iR = 0

          –6 + i₃.2 = 0

                   I₃ = 3 A è i₁ = 1,5 A

ð  Hukum Kirchoff 1 untuk arus pada percabangan :

              I₁ + i₂ = i₃

            1,5 + i₂ = 3  è i₂ = 1,5 A

ð  Maka arus yang lewat pada R = 4 Ω adalah i₁ = 1,5 A

ð  Daya pada R = 4 Ω adalah : P = i².R = (1,5)².4 = 9 W

31.

Sebuah kawat lurus dialiri listrik 5 A seperti gambar. [µ₀ = 4π x 10^-7 WbA^-1m^-1]. Besar dan arah induksi magnet dititik P adalah ...

A.    4 x 10-5 T, ke kanan B.     4 x 10-5 T, ke kiri C.     5 x 10-5 T, tegak lurus menuju bidang kertas D.    5 x 10-5 T, tegak lurus menjauhi bidang kertas E.     9 x 10-5 T, tegak lurus menjauhi bidang kertas

 

JAWABAN : D

Pembahasan :

ð  Dari penurunan Hukum Biot-Savart maupun penurunan hukum Ampere, maka kita memperoleh besar medan magnetik di sekitar kawat lurus panjang adalah sbb. :

ð  Untuk arah medan magnet kita pakai kaidah tangan kanan (tangan kanan dikepal dengan ibu jari diluruskan – seperti pujian hebat dengan ibu jari tangan, maka arah ibu jari adalah arah arus dan arah jari yang mengepal adalah arah medan magnet).

ð  Jadi arah medan magnet di titik P adalah keluar dari bidang kertas (menjauhi bidang kertas – acuan adalah pengamat – kita)

32.

Dua kawat lurus (1) dan (2) diletakkan sejajar dan terpisah seperti gambar.

Kawat ke-(3) akan diletakkan di dekat kawat (1) dan (2). Agar kawat  itu mengalami gaya megnetik sekecil-kecilnya, maka diletakkan di daerah ...

A.    PQ B.     QR C.     RS D.    QS E.     ST

I1 = 2A

I2 = 6A

I3 = 1A

(1)

(2)

(3)

4 cm

P

Q

R

S

T

 

JAWABAN : A

Pembahasan :

ð  Pada prinsipnya, dua kawat sejajar yang masing-masing dialiri arus yang searah akan saling tarik-menarik (gunakan kaidah tangan kanan untuk medan magnet di sekitar kawat berarus dan kaidah tangan kanan untuk Gaya Lorentz pada kawat berarus) dan jika dialiri arus yang berlawanan arah akan saling tolak menolak.

ð  Dengan prinsip tersebut, maka gaya terkecil yang akan dialami oleh kawat ketiga hanya akan terjadi di daerah PQ dan ST.

ð  Karena Gaya Lorentz pada 2 kawat lurus kawat berbanding terbalik dengan jarak antar kawat itu, dan berbading lurus dengan arus, maka tentu saja kawat harus diletakkan di PQ ( karena I₂ > I₁)supaya gaya tarik yang terjadi antara kawat 1 dan 3, juga dengan kawat 2 dan 3 akan sebanding (resultannya mendekati nol).

ð  Note : Untuk menjawab soal ini tidak dibutuhkan perhitungan, hanya saja pemahaman konsep harus kuat.

33.

Kawat PQ panjang 50 cm digerakkan tegak lurus sepanjang kawat AB memotong medan magnetik serba sama 0,02 Tesla seperti pada gambar :

A.    1 ampere dari P ke Q B.     1 ampere dari Q ke P C.     4 ampere dari P ke Q D.    4 ampere dari Q ke P E.     4,8  ampere dari P ke Q

Besar dan arah arus induksi pada kawat PQ adalah ...

                                                                                                                                                          

JAWABAN : A

Pembahasan :

ð  Dengan Hukum Faraday pada kawat yang digerakkan dalam medan magnet :

ε_IN = BLv  è   i.R = BLv  è   i . 0,02 = 0,02 . 0,5 . 2  è   i = 1 A

ð  Dengan Hukum Lenz, maka kita akan mendapatkan arus yang mengalir berarah dari P ke Q. Terapkan kaidah tangan kiri yang terbuka, yaitu arah telapak tangan adalah arah kecepatan, arah empat jari adalah arah medan magnet dan arah ibu jari adalah arah arus.

ð  Note : gambar soal kurang baik, karena medan magnet yang digambarkan sebagai ‘dot’ tidak seragam jaraknya yang ada di sisi kanan batang dan sisi kiri batang, seharusnya sama dalam jaraknya setiap titik satu sama lain, dengan kata lain medan magnetik homogen.

34.

Rangkaian RLC seri dirangkaikan seperti pada gambar! Bila saklar S ditutup, beda potensial antara titik B dan D adalah ...

A.    6 Volt B.     12 Volt C.     48 Volt D.    72 Volt E.     96 Volt

A

B

C

D

ε = 120 V/125 rad.s-1

R = 8 Ω

S

C = 800 µ F

L = 32 m H

JAWABAN : E

Pembahasan :

ð  Impedansi rangkaian :

Reaktansi induktif : X_L = ω.L = 125 . 32 x 10^-3 = 4 Ω

Reaktansi Kapasitif :

Resistor = 8 Ω

ð  Maka dengan Hukum Ohm : i = V/Z = 120 / 10 = 12 A

ð  Jadi : Z_BD = |X_L – X_C| = |4 – 10| = 6 Ω

ð  Maka V_BD = i . Z_BD = 12 . 6 = 96 V

35.

Roket yang sedang diam panjangnya 10 m. Jika roket itu bergerak dengan kecepatan 0,8 c (c = kecepatan cahaya = 3 x 10⁸ m.s^-1), maka menurut pengamat di bumi panjang roket tersebut selama bergerak adalah ...

A.    5 m B.     6 m C.     7 m D.    8 m E.     9 m

 

JAWABAN : B

Pembahasan :

ð  Roket yang bergerak mendekati kecepatan cahaya tersebut akan mengalami kontraksi panjang, yaitu :

36.

Diketahui atom Carbon terdiri dari nomor atom A = 12 dan nomor massa Z = 6. Gambar model atom Carbon menurut teori atom Niels Bohr adalah ...

JAWABAN : B (Tetapi soal membingungkan)

Pembahasan :

ð  Nomor Atom (lambang Z) adalah jumlah proton dalam suatu atom dan Nomor Massa (lambang A) adalah jumlah Proton + Neutron dalam suatu atom. Untuk atom karbon, jumlah proton adalah 6 dan jumlah neutron adalah 6 sehingga nomor atomnya Z = 6 dan nomor massanya A = 1. Tetapi keterangan yang diberikan di soal terbalik A dan Z-nya.

ð  Untuk atom karbon yang netral (tidak bermuatan – seperti pada soal), maka jumlah elektronnyapun adalah 6, sehingga kemungkinan jawaban adalah B atau C.

ð  Karena kulit pertama (kulit N) hanya boleh diisi maksimal 2 elektron dan kulit kedua harus diisi oleh 8 elektron dulu (baru boleh mengisi elektron di kulit berikutnya), maka jawaban yang paling tepat adalah B.

ð  Note : Postulat pertama dari model atom Niels Bohr adalah : ‘Elektron berputar disekitar inti hanya melalui lintasan-lintasan tertentu tanpa membebaskan energi’. Lintasan ini disebut lintasan stasioner yang memiliki energi tertentu. Besar energi setiap lintasan stasioner berbanding terbalik dengan jari-jarinya terhadap inti. Artinya lintasan elektron pada model atom Bohr paling tidak berbentuk lingkaran atau bola, karena energi yang besarnya sama maka jari-jarinyapun harus sama di setiap titik. Tetapi pada soal di atas, bentuk lintasan elektron adalah elips, sama seperti lintasan planet mengelilingi matahari, gambar di soal kurang tepat.

37.

Suatu benda hitam pada suhu 27⁰C memancarkan energi  R J.s^-1. Jika dipanaskan sampai 327⁰C energi radiasinya menjadi ...

A.    16 R J.s-1 B.     12 R J.s-1 C.     10 R J.s-1 D.    6   R J.s-1 E.     4   R J.s-1

 

JAWABAN : A

Pembahasan :

ð  Besarnya energi radiasi benda hitam per satuan waktu dirumuskan oleh persamaan :  dengan σ = konstanta Stefan-Boltzman, e = emisitivitas benda hitam, A = luas penampang benda hitam dan T suhu benda hitam dalam Kelvin.

ð  Untuk benda hitam yang sama, maka berlaku :     è     è   è E₂ = 16 R

38.

A.    Semua foton merupakan gelombang elektromagnet B.     Efek Compton menerapkan teori kuantum Planck C.     Kecepatan foton sama dengan kecepatan cahaya D.    Cahaya terdiri atas kuantum-kuantum E.     Energi dalam satu foton adalah  (h = tetapan Planck, c = kecepatan cahaya)

Pernyataan berikut ini yang tidak menggambarkan teori kuantum Planck adalah ...

JAWABAN : E

Pembahasan :

ð  Menurut teori kuantum, gelombang elektromagnetik terdiri dari foton-foton, yaitu energi yang terkuantisasi atau terpusatkan sehingga ‘mirip’ dengan partikel (bisa menumbuk, memiliki momentum, dll). Setiap foton bergerak dengan kecepatan cahaya dengan panjang gelombang yang tertentu (atau frekuensi yang tertentu) tergantung besar energinya sesuai dengan persamaan dari Planck, yaitu :  (h = tetapan Planck, c = kecepatan cahaya)

ð  Maka dari semua pilihan, jawaban E yang tidak sesuai dengan persamaan Planck.

39.

Jika Nitrogen ditembak dengan partikel alfa, maka dihasilkan sebuah inti Oksigen dan sebuah proton seperti terlihat pada reaksi inti berikut ini :

Diketahui massa inti :    ;   ; 

Jika 1 sma setara dengan energi 931 Mev, maka pada reaksi di atas ...

A.    Dihasilkan energi  1,20099 MeV B.     Diperlukan energi  1,20099 MeV C.     Dihasilkan energi  1,10000 MeV D.    Diperlukan energi  1,10000 MeV E.     Diperlukan energi  1,00783 MeV

 

JAWABAN : A

Pembahasan :

ð  Karena reaksi inti tersebut sudah setara, maka :

ð  Massa sistem sebelum bereaksi :    

ð  Massa sistem sesudah bereaksi :

ð  Massa sistem sebelum bereaksi lebih besar daripada massa sistem sesudah bereaksi, hal ini mengindikasikan adanya perubahan massa yang hilang menjadi energi, yaitu :

Energi yang dihasilkan = (18,00567 – 18,00696)x 931 = 1,20099 MeV.

40.

A.    16 : 1 B.       8 : 1 C.       4 : 1 D.      1 : 8 E.       1 : 16

Massa unsur radioaktif P mula-mula X gram dengan waktu paruh 2 hari. Setelah 8 hari unsur yang tersisa Y gram. Perbandingan antara X : Y = ...

JAWABAN : A

Pembahasan :

ð  Dengan rumus waktu paruh :    ; dengan t adalah waktu, T_½ = waktu paruh

ð  Jadi    è bahan hanya tersisa 1/16 dari semula

ð  Dalam bentuk perbandingan X : Y = 16 : 1