Soal SBMPTN fisika no 16

Kecepatan sudut benda diberikan dalam bentuk kurva seperti gambar.

Pernyataan yang benar adalah …
(A) Pergeseran sudut benda dalam selang 0 ≤ t ≤ 4 detik adalah 40 radian
(B) Pergeseran sudut benda dalam selang 4 ≤ t ≤ 9 detik adalah \(\left(\frac{20}{3} \right) \) radian
(C) Percepatan sudut benda pada saat t = 2 detik adalah \(\left(-\frac{3}{8} \right) \) radian/s²
(D) Percepatan sudut rata-rata benda pada selang 0 ≤ t ≤ 12 detik adalah \(\left(\frac{30}{12} \right) \) radian/s²
(E) Pergeseran sudut benda dalam selang 9 ≤ t ≤ 12 detik adalah 30 radian

Pembahasan soal SBMPTN Fisika no 16 :
Pergeseran sudut benda = luas daerah. Untuk selang waktu 9 ≤ t ≤ 12 detik, besar pergeseran sudutnya adalah :
\begin{aligned}
\theta &= \frac{1}{2} \times alas \times tinggi \\
&= \frac{1}{2} \times (12-9) \times 20 \\
&= 30 \quad \textrm{radian}
\end{aligned}

Jawaban : E

Soal SBMPTN Fisika tahun 2017 no 17
Sebuah lemari besi dengan berat 300 N (awalnya dalam keadaan diam) ditarik oleh sebuah gaya dengan arah membentuk sudut θ di atas garis mendatar cos θ = \(\frac{3}{5} \) . Apabila koefisien gesek statis dan kinetik antara lemari besi dan lantai berturut-turut adalab 0,5 dan 0,4, gaya gesek kinetik yang bekerja pada lemari besi adalah 72 N, dan besar percepatan gravitasi g = 10 m/s², maka percepatan lemari besi dan gaya yang menarik lemari besi berturut-turut adalah ….
(A) \(\frac{18}{30} \) m/s² dan 90 N
(B) \(\frac{18}{30} \) m/s² dan 150 N
(C) \(\frac{18}{30} \) m/s² dan 2l0 N
(D) 0 m/s² dan l50 N
(E) 0 m/s² dan 90 N

Pembahasan soal SBMPTN Fisika tahun 2017 no 17 :
Perhatikan gambar di bawah ini:

\begin{aligned}
f_g &= \mu _k \cdot N \\
72 &= 0,4\cdot N \\
N &= 180 \quad \textrm{N}
\end{aligned}

\begin{aligned}
\Sigma F_y &= 0 \\
F_y + N – w &= 0 \\
F_y + 180 – 300 &= 0 \\
F_y &= 120 \quad \textrm{N}
\end{aligned}

Besar gaya yang menarik lemari besi :

\begin{aligned}
F_y &= F \sin \theta \\
120 &= F\cdot \frac{4}{5} \\
F &= 150 \quad \textrm{N}
\end{aligned}

\begin{aligned}
F_x &= F \cos \theta \\
120 &= 150 \cdot \frac{3}{5} \\
F &= 90 \quad \textrm{N}
\end{aligned}

Besar percepatan lemari besi :
\begin{aligned}
\Sigma F_x &= m\cdot a \\
F_x – f_g &= m\cdot a \\
90 – 72 &= 30a \\
a &= \frac{18}{30} \quad \textrm{m/s}^2
\end{aligned}

Jawaban : B

Soal SBMPTN Fisika tahun 2017 no 18

Seorang pemain bola menerima umpan lambung. Bola yang massanya 0,4 kg datang dengan kecepatan 12 m/s dan arah 300 terhadap garis horizontal. Setelah ditendang ke arah gawang lawan, kecepatan bola berubah menjadi 15 m/s dengan arah 30° terhadap garis horizontal. Jika waktu kontak bola dengan kaki adalah 0,01 s, maka gaya yang diterima bola dalam arah vertikal adalah ….
(A) 400N
(B) 540N
(C) 600N
(D) 640N
(E) 700N

Pembahasan soal SBMPTN Fisika tahun 2017 no 18 :

Komponen kecepatan pada sumbu y (arah vertikal):
\(v_{1y} = -v_1 \sin 30 =-12\cdot \frac{1}{2}=-6 \quad \textrm{m/s} \)
\(v_{2y} = v_2 \sin 30 =15\cdot \frac{1}{2}=7,5 \quad \textrm{m/s} \)

Gaya yang diterima bola dalam arah vertikal :
\begin{aligned}
F_y \cdot t &= m (v_{2y} – v_{1y}) \\
F_y \cdot 0,01 &= 0,4 (7,5 – (-6)) \\
F_y &= 540 \quad \textrm{N}
\end{aligned}

Jawaban : B

Soal SBMPTN Fisika tahun 2017 no 19
Kawat jenis A dan B memiliki panjang dan diameter yang sama dengan modulus Young berbeda. Jika diberi beban bermassa M, kawat A meregang sejauh x, sedangkan kawat B meregang sejauh 0,5x. Apabila kawat A dan B disambung kemudian diberi beban M, maka pertambahan panjang keseluruhan adalah ….
(A) 0,5x
(B) 1,0x
(C) 1,5x
(D) 2,0x
(E) 2,5x

Pembahasan soal SBMPTN Fisika tahun 2017 no 19 :
Karena kedua kawat A dan B memiliki modulus Young yang berbeda, maka konstanta elastisitasnya juga berbeda.
Konstanta elastisitas kawat A :
\begin{aligned}
k_A &= \frac{F}{\Delta x} \\
&= \frac{Mg}{x}
\end{aligned}

Konstanta elastisitas kawat B :
\begin{aligned}
k_B &= \frac{F}{\Delta x} \\
&= \frac{Mg}{0,5x}
\end{aligned}

Apabila kedua kawat A dan B disambung maka konstanta elastisitas gabungannya menjadi :
\begin{aligned}
\frac{1}{k_{tot}} &= \frac{1}{k_A} + \frac{1}{k_B} \\
&= \frac{1}{\frac{Mg}{x}} + \frac{x}{\frac{Mg}{0,5x}} \\
&= \frac{x}{Mg} + \frac{0,5x}{Mg} \\
&= \frac{1,5x}{Mg} \\
k_{tot} &= \frac{Mg}{1,5x}
\end{aligned}

Maka pertambahan panjang keseluruhannya jika diberi beban M adalah
\begin{aligned}
F &= k_{tot} \Delta x \\
Mg &= \frac{Mg}{1,5x} \Delta x \\
\Delta x &= 1,5x
\end{aligned}

Jawaban : C

Soal SBMPTN Fisika tahun 2017 no 20
Perhatikan gambar di bawah ini!

Sebuah semprotan nyamuk tersusun atas pipa vertikal yang tercelup dalam cairan antinyamuk ρ dan pipa horizontal yang terhubung dengan piston. Panjang bagian pipa vertikal yang berada di atas cairan adalah l dengan luas penampang a. Dibutuhkan kecepatan minimum aliran udara yang keluar dari pipa horizontal sebesar v agar cairan antinyamuk dapat keluar dari pipa vertikal. Jika pipa vertikal diganti dengan pipa berluas penampang a’ = 2a, maka cairan yang masih bisa digunakan harus memiliki massajenis ρ” sebesar ….
(A) ρ’= ½ρ
(B) ρ’= ρ
(C) ρ’= √2ρ
(D) ρ’= 2ρ
(E) ρ’= 4ρ

Pembahasan soal SBMPTN Fisika tahun 2017 no 20 :
\begin{aligned}
Q &= Q’ \\
Av &= A’v’ \\
v’ &= \frac{1}{2} v
\end{aligned}

Kemudian menggunakan persamaan :
\begin{aligned}
\rho v^2 &= \rho ‘ v’^2 \\
\rho v^2 &= \rho ‘ \left( \frac{1}{2} v \right)^2 \\
\rho v^2 &= \frac{1}{4} \rho ‘ v^2 \\
\rho ‘ &= 4\rho
\end{aligned}

Jawaban : E

Soal SBMPTN Fisika tahun 2017 no 21
Ka1or jenis es akan ditentukan dengan cara memberikan kalor 400 kJ pada 2 kg es bersuhu – 10°C. Jika kalor lebur es 340 kJ/kg dan setelah terjadi kesetimbangan termal tersisa 0,95 kg es, maka kalor jenis es pada percobaan tersebut adalah ….
(A) 3850 J/kg°C
(B) 3570 J/kg°C
(C) 2542 J/kg°C
(D) 2150 J/kg°C
(E) 1855 J/kg°C

Pembahasan soal SBMPTN Fisika tahun 2017 no 21 :
Banyaknya es yang mencair = 2 kg – 0,95 kg = 1,05 kg

Menggunakan persamaan kalor :
\begin{aligned}
Q_tot &= Q_1 + Q_2 \\
Q_tot &= m_{es} c_{es} \Delta T + m_{es-mencair} L \\
400 &= 2\cdot c_{es} \cdot (0-(-10)) + 1,05\cdot 340 \\
400 &= 20c_{es} + 357 \\
43 &= 20c_{es} \\
c_{es} &= 2,15 \quad \textrm{kJ/kg}^o \textrm{C} \\
&= 2150 \quad \textrm{J/kg}^o \textrm{C}
\end{aligned}

Jawaban : D

Soal SBMPTN Fisika tahun 2017 no 22

Suatu mesin dalam satu siklus menyerap kalor sebesar 2 x 10³ joule dan reservoir panas dan melepaskan kalor 1,5 x 10³ joule ke reservoir yang temperaturnya lebih rendah. Jika waktu yang diperlukan untuk melakukan 4 siklus adalah 2 detik, maka daya mesin tersebut sebesar ….
(A) 10¹ watt
(B) 10² watt
(C) 10³ watt
(D) 10⁴ watt
(E) 10⁵ watt

Pembahasan soal SBMPTN Fisika tahun 2017 no 22 :
Besar usaha untuk satu siklus :
\begin{aligned}
W &= Q_1 – Q_2 \\
&= 2\times 10^3 – 1,5 \times 10^3 \\
&= 0,5 x 10^3 \quad \textrm{J}
\end{aligned}

Daya yang diperlukan untuk 4 siklus dalam 2 detik :
\begin{aligned}
P &= 4\times \frac{W}{t} \\
&= 4\times \frac{0,5 \times 10^3}{2} \\
&= 10^3 \quad \textrm{watt}
\end{aligned}

Jawaban : C

Soal SBMPTN Fisika tahun 2017 no 23
Seutas tali yang tipis disambung dengan tali yang lebih tebal, kemudian diikatkan pada tembok yang kokoh, seperti pada gambar.

Jika pada salah satu ujung tali yang tipis diberi ganguan, maka terjadi perambatan gelombang ke arah kanan. Pada saat di A ….
(A) sebagian gelombang diteruskan dan sebagian dipantulkan dengan fase yang sama dengan gelombang datang
(B) semua gelombang diteruskan menuju B
(C) sebagian gelombang diteruskan dan sebagian dipantulkan
(D) semua gelombang dipantulkan
(E) panjang gelombang yang dipantulkan dan diteruskan sama

Pembahasan soal SBMPTN Fisika tahun 2017 no 23 :
Karena tali disambung dengan tali yang lebih tebal, maka sebagain gelombang diteruskan dan sebagian dipantulkan.

Jawaban : C

Soal SBMPTN Fisika tahun 2017 no 24
Dua cincin konduktor diletakkan koaksial seperti pada gambar.

Seorang pengamat melihat kedua cincin tersebut melalui sumbunya dan sisi kiri cincin besar. Arus mengalir semakin besar searah jarum jam pada cincin besar. Pada cincin kecil akan terjadi ….
(A) arus listrik yang berlawanan dengan jarum jam
(B) arus listrik yang semakin besar dan berlawanan arah dengan jarum jam
(C) arus listrik yang searah dengan jarum jam
(D) arus listrik yang semakin besar dan searah dengan jarum jam
(E) arus listnik yang semakin kecil dan searah dengan jarum jam

Pembahasan soal SBMPTN Fisika tahun 2017 no 24 :
Berdasarkan persamaan :
\(B = \frac{\mu _o i}{2a} \)

Arus listrik yang semakin besar dan searah dengan jarum jam.

Jawaban : C

Contoh Soal 1
Di bawah ini yang merupakan besaran turunan adalah ….
A. waktu, momentum, panjang
B. momentum, gaya, kecepatan
C. panjang, massa, waktu
D. energi, usaha, jarak
E. usaha, kecepatan, massa

Besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari 7 besaran pokok.

Jawaban : B

Contoh Soal 2
Momentum memiliki dimensi yang sama dengan dimensi besaran ….
A. energi
B. gaya
C. impuls
D. percepatan
E. tekanan

Pembahasan :
Dimensi momentum :
\begin{aligned}
p &= m\cdot v \\
&= \textrm{kg}\cdot \textrm{m.s}^{-1} \\
&= \textrm{[M][L][T]}^{-1}
\end{aligned}

Dimensi energi :
\begin{aligned}
Ep &= m\cdot g \cdot h \\
&= \textrm{kg}\cdot \textrm{m.s}^{-2} \cdot {m}\\
&= \textrm{kg.m}^2 \textrm{s}^{-2} \\
&= \textrm{[M][L]}^{2}\textrm{T}^{-2}
\end{aligned}

Dimensi gaya :
\begin{aligned}
F &= m\cdot a \\
&= \textrm{kg}\cdot \textrm{m.s}^{-2} \\
&= \textrm{[M][L]}\textrm{T}^{-2}
\end{aligned}

Dimensi impuls :
\begin{aligned}
I &= F\cdot t \\
&= \textrm{kg}\cdot \textrm{m.s}^{-2} \textrm{s} \\
&= \textrm{kg.m.s}^{-1} \\
&= \textrm{[M][L][T]}^{-1}
\end{aligned}

Dimensi percepatan :
\begin{aligned}
a &= \frac{v}{t} \\
&= \frac{\textrm{m.s}^{-1}}{s} \\
&= \textrm{m.s}^{-2}
\end{aligned}

Dimensi tekanan :
\begin{aligned}
P &= \frac{F}{A} \\
&= \frac{\textrm{kg}\cdot \textrm{m.s}^{-2}}{\textrm{m}^2} \\
&= \textrm{kg.m.s}^{-2}\cdot \textrm{m}^{-2} \\
&= \textrm{kg.m}^{-1}\cdot\textrm{s}^{-2} \\
&= \textrm{[M].[L]}^{-1}\cdot\textrm{[T]}^{-2}
\end{aligned}

Jadi dimensi momentum sama dengan dimensi impuls.

Jawaban : C

Contoh Soal 3
Dimensi engeri adalah ….
A. [M][L]^-2[T]^-2
B. [M][L]^-2[T]²
C. [M][L][T]²
D. [M][L]²[T]^-2
E. [M][L]²[T]²

Pembahasan :
Dimensi energi :
\begin{aligned}
Ep &= m\cdot g \cdot h \\
&= \textrm{kg}\cdot \textrm{m.s}^{-2} \cdot {m}\\
&= \textrm{kg.m}^2 \textrm{s}^{-2} \\
&= \textrm{[M][L]}^{2}\textrm{T}^{-2}
\end{aligned}

Jawaban : D

Contoh Soal 4
Besaran yang bukan besaran turunan adalah ….
A. kecepatan
B. gaya
C. energi
D. volume
E. massa

Pembahasan :
Yang bukan besaran turunan yaitu besaran pokok : massa, panjang, waktu, suhu, kuat arus, jumlah zat, dan intensitas cahaya.

Jawaban : E

Contoh Soal 5
Dalam sistem SI (Satuan Internasional), satuan kalor adalah ….
A. joule
B. kalori
C. watt
D. kelvin
E. derajat celcius

Jawaban : A

Contoh Soal 6
Satuan hambatan jenis adalah ….
A. ohm
B. ohm meter
C. ampere meter
D. ampere sekon
E. ohm meter kelvin^-1

Jawaban :
Satuan hambatan jenis :
\begin{aligned}
R &= \rho \frac{L}{A} \\
\rho &= R \frac{A}{L} \\
&= \Omega \frac{\textrm{m}^2}{m} \\
&= \Omega \textrm{m}
\end{aligned}

Jawaban : B

Contoh Soal 7
Dimensi daya adalah ….
A. [M][L][T]^-2
B. [M][L]^-2[T]^-2
C. [M][L][T]^-3
D. [M][L]²[T]^-3
E. [M][L]²[T]^-2

Pembahasan :
Daya adalah usaha dibagi waktu. Sedangkan usaha adalah gaya dikali jarak, sehingga satuan usaha yaitu :
\begin{aligned}
W &= F \cdot s \\
&= \textrm{kg}\cdot \textrm{m.s}^{-2} \cdot \textrm{m} \\
&= \textrm{kg.m}^2 \cdot \textrm{s}^{-2}
\end{aligned}

Dimensi Daya :
\begin{aligned}
P &= \frac{W}{t} \\
&= \frac{\textrm{kg.m}^2 \cdot \textrm{s}^{-2}}{s} \\
&= \textrm{kg.m}^2 \cdot \textrm{s}^{-3} \\
&= \textrm{[M][L]}^2 \cdot \textrm{T}^{-3}
\end{aligned}

Jawaban : D

Contoh Soal 8
Besaran yang memiliki dimensi [M][L]^-1[T]^-2 adalah ….
A. tekanan
B. gaya
C. momentum
D. energi
E. percepatan

Pembahasan :
Dimensi tekanan :
\begin{aligned}
P &= \frac{F}{A} \\
&= \frac{\textrm{kg}\cdot \textrm{m.s}^{-2}}{\textrm{m}^2} \\
&= \textrm{kg.m.s}^{-2}\cdot \textrm{m}^{-2} \\
&= \textrm{kg.m}^{-1}\cdot\textrm{s}^{-2} \\
&= \textrm{[M].[L]}^{-1}\cdot\textrm{[T]}^{-2}
\end{aligned}

Jawaban : A

Contoh Soal 9
Perhatikan tabel berikut ini!

Besaran yang memiliki satuan dan dimensi yang tepat adalah ….
A. 1, 2 dan 3
B. 1 dan 3
C. 2 dan 3
D. 2 dan 4
E. 3 dan 4

Pembahasan :
Dimensi momentum :
\begin{aligned}
p &= m\cdot v \\
&= \textrm{kg}\cdot \textrm{m.s}^{-1} \\
&= \textrm{[M][L][T]}^{-1}
\end{aligned}

Dimensi gaya :
\begin{aligned}
F &= m\cdot a \\
&= \textrm{kg}\cdot \textrm{m.s}^{-2} \\
&= \textrm{[M][L]}\textrm{T}^{-2}
\end{aligned}

Dimensi Daya :
\begin{aligned}
P &= \frac{W}{t} \\
&= \frac{\textrm{kg.m}^2 \cdot \textrm{s}^{-2}}{s} \\
&= \textrm{kg.m}^2 \cdot \textrm{s}^{-3} \\
&= \textrm{[M][L]}^2 \cdot \textrm{T}^{-3}
\end{aligned}

Dimensi energi :
\begin{aligned}
Ep &= m\cdot g \cdot h \\
&= \textrm{kg}\cdot \textrm{m.s}^{-2} \cdot {m}\\
&= \textrm{kg.m}^2 \textrm{s}^{-2} \\
&= \textrm{[M][L]}^{2}\textrm{T}^{-2}
\end{aligned}

Jadi jawabannya dalah 1, 2, dan 3

Jawaban : A

Contoh Soal 10
Berikut ini yang merupakan besaran vektor adalah ….
A. gaya, kecepatan, perpindahan
B. energi, jarak, gaya
C. kelajuan, momentum, perpindahan
D. jarak, kecepatan, percepatan
E. momentum, jarak, gaya

Pembahasan :
Besaran vektor adalah besaran yang memiliki besar dan arah. Sedangkan besaran skalar adalah besaran yang memiliki besar saja.

Contoh besaran vektor : gaya, kecepatan, perpindahan, momentum, dan percepatan.
Contoh besaran skalar : energi, jarak, dan kelajuan.

Jawaban : A

Contoh Soal 11
Perhatikan besaran di bawah ini!
1. gaya
2. momentum
3. perpindahan
4. kelajuan
Yang merupakan besaran skalar adalah ….
A. 1, 2, dan 3
B. 1, 2, dan 4
C. 1 dan 3
D. 2 dan 4
E. 4 saja

Sedangkan besaran skalar adalah besaran yang memiliki besar saja. Contoh besaran skalar : energi, jarak, dan kelajuan.

Jawaban : E

Perhatikan gambar di bawah ini!

Dalam sebuah permainan golf, bola yang massanya 0,2 kg ( g = 10 m.s^-2 akan dimasukkan ke dalam lubang C seperti tampak pada gambar. Pemukul menyentuh bola dalam waktu 0,01 sekon dan lintasan B – C ditempuh bola dalam waktu 1 sekon. Gaya yang diperlukan pemain golf untuk memukul bola supaya tepat masuk ke dalam lubang C adalah ….
A. 20 N
B. 80 N
C. 120 N
D. 180 N
E. 200 N

Pembahasan :
Waktu yang dibutuhkan dari B ke C sama dengan waktu mendatar bola dari A ke C. Karena komponen kecepatan horisontalnya merupakan gerak lurus beraturan sehingga berlaku:
\begin{aligned}
x_{AC} &= v_o \cos \theta t \\
5 &= v_o \cos 60 \cdot 1 \\
5 &= v_o \cdot 0,5 \cdot 1 \\
5 &= 0,5 v_o \\
v_o &= 10 \quad \textrm{m/s}
\end{aligned}

Besar gaya yang diperlukan pemain golf untuk memukul bola dapat dicari menggunakan persamaan impuls :
I &= m\cdot \Delta v \\
F\cdot t &= m\cdot \Delta v \\
F\cdot 0,01 &= 0,2\cdot 10 \\
F &= \frac{2}{0,01} \\
F &= 200 \quad \textrm{N}
\end{aligned}

Sebuah bola bermassa 0,8 kg jatuh bebas dari ketinggian 180 cm di atas lantai tnapa kecepatan awal. Jika setelah menumbuk lantai bola terpantul ke atas dengan kecepatan 5 m.s^-1 (percepatan gravitasi = 10 m.s^-2), maka besar impuls pada bola adalah ….
A. 6,0 N.s
B. 7,2 N.s
C. 8,8 N.s
D. 18,0 N.s
E. 24,0 N.s

Pembahasan :
Kecepatan bola saat turun : \(v_1 = -\sqrt{2gh} = -\sqrt{2\cdot 10 \cdot 1,80} = -6\) m.s^-1

Besar impuls yang di alami bola :
\begin{aligned}
I &=m\Delta v \\
&=m(v_2 – v_1) \\
&=0,8(5 – (-6)) \\
&=0,8\cdot 11 \\
&=8,8 \quad \textrm{N.s}
\end{aligned}

Jawaban : C