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

Soal ini disusun sesuai Kisi-kisi SKL UN Fisika tahun 2018 yang terlah dikeluarkan BSNP akhir tahun 2017. Soal ini disusun semirip mungkin dengan indikatro kisi-kisi UN 2018 sehingga dapat dijadikan rujukan untuk memudahkan belajar dalam menghadapi UNBK Fisika tahun 2018. Soal di www.fokusfisika.com sangat dekat dengan soal UN, sehingga sangat tepat untuk dijadikan soal latihan atau try out dalam menghadapi UNBK Fisika tahun 2018.

Download link Soal Prediksi UN Fisika SMA tahun 2018 di sini : https://goo.gl/fysarP

Pembahasan :
Konstanta pegas pengganti susunan paralel :
\begin{aligned}
k_p &= k + k \\
&= 2k
\end{aligned}

Konstanta pegas pengganti total :
\begin{aligned}
\frac{1}{k_{tot}} &= \frac{1}{k} +\frac{1}{k_p} + \frac{1}{k} \\
&= \frac{1}{k} +\frac{1}{2k} + \frac{1}{k} \\
&= \frac{2}{2k} +\frac{1}{2k} + \frac{2}{2k} \\
&= \frac{5}{2k} \\
k_{tot} &= \frac{2}{5} k
\end{aligned}

Jawaban : B

No. 2
Sebuah pegas dengan konstanta pegas sebesar 400 N.m^-1 disimpangkan sejauh 10 cm. Besarnya energi potensial yang dimiliki pegas adalah ….
A. 2 J
B. 4 J
C. 20 J
D. 40 J
E. 80 J

Pembahasan :
Energi potensial pegas :
\begin{aligned}
Ep &= \frac{1}{2}k\Delta x^2 \\
&= \frac{1}{2} \cdot 400 \cdot (10\times 10^{-2})^2 \\
&= 200 \cdot 100 \times 10^{-4} \\
&= 2 \quad \textrm{J}
\end{aligned}

Jawaban: A

No. 3
Sebuah pegas yang diberikan gaya menghasilkan kurva di bawah ini.

Besarnya konstanta pegas dan energi potensial pegas adalah ….
A. 20 N.m^-1 dan 2,5 J
B. 40 N.m^-1 dan 5 J
C. 25 N.m^-1 dan 2 J
D. 50 N.m^-1 dan 4 J
E. 25 N.m^-1 dan 4 J

Pembahasan :
Kontanta Pegas :
\begin{aligned}
F &= k\Delta x \\
20 &= k \cdot (40 \times 10^{-2})
k &= \frac{10}{40 \times 10^{-2}} \\
&= 25 \quad \textrm{N.m}^{-1}
\end{aligned}

Energi Potensial Pegas :
\begin{aligned}
Ep &= \frac{1}{2}k\Delta x^2 \\
&= \frac{1}{2} \cdot 25 \cdot (40\times 10^{-2})^2 \\
&= 12,5 \cdot 1600\times 10^{-4} \\
&= 20000 \times 10^{-4} \\
&= 2 \quad \textrm{J}
\end{aligned}

Jawaban : C

No. 4
Dimensi dari tetapan pegas k adalah ….
A. [M][L]^-1[T]^-2
B. [M][L][T]^-2
C. [M][T]^-2
D. [M][T]^-1
E. [M][L]^-2

Pembahasan :
\begin{aligned}
F &= k\Delta x \\
kg.m.s^{-2} &= k \cdot m \\
k &= kg.s^{-2} \\
&= [M][T]^{-2}
\end{aligned}

Jawaban : C

No. 5
Untuk meregangkan pegas sepanjang 2 cm diperlukan usaha 0,4 J. Untuk meregangkan pegas itu sebesar 4 cm diperlukan gaya sebesar ….
A. 10 N
B. 20 N
C. 40 N
D. 60 N
E. 80 N

Pembahasan :
Kontanta pegasnya :
\begin{aligned}
W &= \frac{1}{2}k \Delta x^2 \\
0,4 &= \frac{1}{2}k \cdot (2 \times 10^{-2})^2\\
0,4 &= \frac{1}{2}k \cdot (4 \times 10^{-4})\\
0,4 &= k \cdot 2 \times 10^{-4}\\
k &=\frac{0,4}{2 \times 10^{-4}} \\
&= 0,2 \times 10^4 \\
&= 2000 \quad \textrm{N.m}^{-1}
\end{aligned}

Gaya yang diperlukan untuk meregangkan sebesar 4 cm :
\begin{aligned}
F &= k \Delta x \\
&= 2000 \cdot 4 \times 10^{-2} \\
&= 80 \quad \textrm{N}
\end{aligned}

Jawaban : E

No. 6
Perhatikan gambar di bawah ini!

Dua pegas yang identik dengan kosntanta pegas k disusun seperti gambar (1) dan (2), kemudian diberi beban sebesar m. Perbandingan pertambahan panjang sistem (1) dan (2) adalah ….
A. 1 : 4
B. 4 : 1
C. 1 : 2
D. 2 : 1
E. 3 : 1

Pembahasan :
Konstanta pegas sistem (1) :
\begin{aligned}
\frac{1}{k_s} &= \frac{1}{k} +\frac{1}{k} \\
&= \frac{2}{k} \\
k_s &= \frac{k}{2}
\end{aligned}

Konstanta pegas sistem (2) :
\begin{aligned}
k_p &= k + k \\
&= 2k
\end{aligned}

Perbandingan pertambahan panjang sistem (1) dan sistem (2) :
\begin{aligned}
\frac{\Delta x_1}{\Delta x_2} &= \frac{\frac{F}{k_s}}{\frac{F}{k_p}} \\
&= \frac{\frac{mg}{\frac{k}{2} }}{\frac{mg}{2k}} \\
&= \frac{mg}{\frac{k}{2}} \cdot \frac{2k}{mg} \\
&= \frac{2k}{\frac{k}{2}} \\
&= \frac{2k}{1} \cdot \frac{2}{k} \\
&= \frac{4}{1}
\end{aligned}

Jawaban : B

Energi Potensial Gravitasi Konstan

Usaha yang dilakukan oleh gaya berat untuk benda yang berpindah dari posisi (1) dengan ketinggian h₁ ke posisi (2) dengan ketinggian h₂ adalah : W = -mg(h₂ – h₁). Gaya berat termasuk gaya konservatif sehingga usaha yang dilakukannya memenuhi persamaan : W_konstan = -\(\Delta\)EP = -(EP₂ – EP₁). Jika kedua persamaan usaha tersebut disamakan, maka :

\begin{aligned}
-(EP_2 – EP_1) &= -mg(h_2 – h_1) \\
EP_2 – EP_1 &= mgh_2 -mgh_1
\end{aligned}

Sehingga dapat diperoleh bahwa : EP₂ = mgh₂ dan EP₁ = mgh₁. Secara umum dapat dinyatakan bahwa persamaan Energi Potensial Gravitasi Konstan adalah :

\begin{aligned}
EP_{\textrm{konstan}} = mgh \\
\end{aligned}

dengan h adalah ketinggian benda terhadap suatu bidang acuan.

Contoh Soal Tentang Energi Potensial Konstan

Sebauh benda 2 kg berada pada 10 m di atas tanah. Tentukan energi potensial benda jika kita ambil bidang acuan:
a. 3 m di atas tanah
b. 2 m di bawah tanah

Penyelesaian :
a. Energi potensial benda 3 m di atas atas tanah :
\begin{aligned}
EP &= mgh \\
&= 2\cdot 10\cdot 3 \\
&= 60 \quad \textrm{J}
\end{aligned}

b. Energi potensial benda 2 m di bawah tanah :
\begin{aligned}
EP &= mgh \\
&= 2\cdot 10\cdot (-2) \\
&= -40 \quad \textrm{J}
\end{aligned}

Energi Potensial Gravitasi Newton

Telah dikatehui bahwa energi potensial gravitasi konstan yaitu : EP = mgh, untuk energi potensial gravitasi Newton nilai h diganti r dan \(g = -G\frac{GM}{r^2}\) sehingga persamaan energi potensial gravitasi Newton yaitu :
\begin{aligned}
EP_{\textrm{gravitasi}} &= mgh \\
&= m\cdot -G\frac{GM}{r^2} \cdot r \\
EP_{\textrm{gravitasi}} &= -G\frac{GMm}{r}
\end{aligned}

dengan M = massa planet dan m = massa benda.

Energi Potensial Pegas

Persamaan untuk energi potensial pegas :
\begin{aligned}
EP_{\textrm{pegas}} = \frac{1}{2}kx^2 \\
\end{aligned}

Di sini x adalah simpangan, yaitu perpindahan yang diukur dari posisi acuan x = 0 (disebut juga sebagai posisi keseimbangan pegas). Jadi, sebagai acuan EP_pegas = 0, ditetapkan pada posisi x = 0.

Suatu pegas dengan konstanta pegas k direnggangkan sebesar x. Seandainya separuh usaha yang digunakan untuk meregangkan pegas tadi digunakan untuk meregangkan pegas kedua, pegas kedua ternyata teregang sebesar maka kostanta pegas kedua sebesar … k.
A. 2
B. 4
C. 6
D. 8
E. 32

Pembahasan :
Usaha Pegas Pertama :
$$ W_1 = \frac{1}{2}k x^2 $$

Usaha Pegas Kedua :
$$ W_2 = \frac{1}{2}k_2 \left (\frac{x}{4} \right )^2 $$
Karena : $$ W_2 = \frac{1}{2} W_1 $$, maka :

\begin{aligned}
\frac{1}{2} W_1 &=\frac{1}{2} k_2 \frac{x^2}{16} \\
\frac{1}{2} \frac{1}{2}k x^2 &= k_2 \frac{x^2}{32}\\
\frac{1}{4} k &= \frac{1}{32} k_2 \\
k_2 &= 8k
\end{aligned}

Jawaban : D