Pembahasan FISIKA Simak UI 2009-2015

Soal + Pembahasan Simak UI Fisika

148

PETUNJUK UMUM 1. Sebelum mengerjakan ujian, periksalah terlebih dulu, jumlah soal dan nomor halaman yang terdapat pada naskah soal. Naskah soal ini terdiri dari 12 halaman. 2. Tulislah nomor peserta Anda pada lembar jawaban di tempat yang disediakan. 3. Tulislah kode naskah soal ini, pada lembar jawaban di tempat yang disediakan. Kode naskah soal ini:

221

4. Bacalah dengan cermat setiap petunjuk yang menjelaskan cara menjawab soal. 5. Pikirkanlah sebaik-baiknya sebelum menjawab tiap soal, karena setiap jawaban yang salah akan mengakibatkan pengurangan nilai (penilaian: benar +4, kosong 0, salah -1). 6. Jawablah lebih dulu soal-soal yang menurut Anda mudah, kemudian lanjutkan dengan menjawab soal-soal yang lebih sukar sehingga semua soal terjawab.

7. Tulislah jawaban Anda pada lembar jawaban ujian yang disediakan. 8. Untuk keperluan coret-mencoret, harap menggunakan tempat yang kosong pada naskah soal ini dan jangan pernah menggunakan lembar jawaban karena akan mengakibatkan jawaban Anda tidak dapat terbaca. 9. Selama ujian, Anda tidak diperkenankan bertanya atau meminta penjelasan mengenai soal-soal yang diujikan kepada siapapun, termasuk kepada pengawas ujian. 10. Setelah ujian selesai, Anda diharapkan tetap duduk di tempat Anda sampai pengawas ujian datang ke tempat Anda untuk mengumpulkan lembar jawaban. 11. Perhatikan agar lembar jawaban ujian tidak kotor, tidak basah, tidak terlipat, dan tidak sobek.

PETUNJUK KHUSUS PETUNJUK A: Pilih satu jawaban yang paling tepat.

PETUNJUK B: Soal terdiri dari 3 bagian, yaitu PERNYATAAN, kata SEBAB, dan ALASAN yang disusun berurutan. Pilihlah: (A) Jika pernyataan benar, alasan benar, dan keduanya menunjukkan hubungan sebab dan akibat (B) Jika pernyataan benar, alasan benar, tetapi keduanya tidak menunjukkan hubungan sebab dan akibat (C) Jika pernyataan benar dan alasan salah (D) Jika pernyataan salah dan alasan benar (E) Jika pernyataan dan alasan keduanya salah

PETUNJUK C: Pilihlah: (A) Jika (1), (2), dan (3) yang benar (B) Jika (1) dan (3) yang benar (C) Jika (2) dan (4) yang benar (D) Jika hanya (4) yang benar (E) Jika semuanya benar

149

Kode Naskah Soal:

511

FISIKA Gunakan Petunjuk A dalam menjawab soal nomor 25 sampai nomor 33. 25. Sebuah mikroskop terdiri dari lensa obyektif (f1 = 0, 5 cm) dan lensa okuler (f2 = 2 cm). Jarak antara kedua lensa 22 cm. Jika jarak baca normal pengamat 15 cm dan ia mengamati benda menggunakan mikroskop dengan mata tanpa berakomodasi, maka perbesaran alat adalah ....

28. Elektron bermuatan e bermassa m dipercepat dengan potensial V dan menumbuk partikel lain di udara sehingga arah kecepatan elektron menyimpang 60◦ dari arah semula. Diketahui konstanta Planck h. Panjang gelombang de Broglie setelah hamburan adalah ....

(A) λ0 = (B) λ0 =

(A) 20 kali (B) 40 kali

(C) λ0 =

(C) 102 kali

(D) λ0 =

(D) 294 kali (E) tidak bisa ditemukan

(E) λ0 =

26. Massa balon udara dengan keranjangnya adalah 200 kg. Volume balon udara adalah 400 m3 . Jika temperatur udara adalah 10 ◦ C, maka temperatur minimum udara di dalam balon agar dapat terbang adalah .... (ρ udara pada 10 ◦ C adalah 1,25 kg/m3 )

0, 5h 2meV h 2meV 0, 5h √ 2meV h √ 2meV 1, 5h √ 2meV

29.

(A) 159 ◦ C (B) 169 ◦ C (C) 179 ◦ C (D) 189 ◦ C (E) 199 ◦ C 27. Sebuah kabel yang panjang dialiri arus sebesar 2,5 A. Sebuah elektron bergerak di dekat kabel. Pada saat elektron berada pada jarak 4,5 cm dari kabel dan bergerak dengan kecepatan 6 × 104 m/detik ke arah kabel, besar gaya medan magnet pada elektron adalah ....

Lempeng konduktor memiliki kerapatan muatan +σ dan bola konduktor bermassa m bermuatan +q digantungkan pada lempeng tersebut dengan benang sutera panjang l. Sudut θ yang terbentuk kecil sekali, seperti tampak pada gambar. Nilai x adalah ....

(A) 1, 07 × 10−19 N (B) 1, 57 × 10−19 N (C) 2, 24 × 10−19 N (D) 2, 47 × 10−19 N (E) 2, 63 × 10

−19

(A) x =

N

(B) x = (C) x = (D) x = (E) x =

c

150

mg0 l qσ mg0 qσl qσ mg0 l σl mg0 q qσl mg0

Kode Naskah Soal:

511

32. Sebuah sumber cahaya memancarkan cahaya tampak dalam dua macam panjang gelombang λ = 430 nm dan λ0 = 510 nm. Sumber cahaya ini digunakan dalam interferensi celah rangkap dengan jarak antar celah 0,025 mm dan jarak celah ke layar 1,5 m. Jarak antara kedua cahaya di atas pada pita terang ketiga adalah ....

30.

(A) 1,5 cm (B) 2,4 cm (C) 7,7 cm

Fluida ideal mengalir melalui pipa mendatar dengan luas penampang Am2 , kemudian fluida mengalir melalui dua pipa yang luas penampangnya lebih kecil seperti gambar di atas. Kecepatan fluida pada pipa yang luas penampangnya 0,75 Am2 adalah ....

(A) 0,5 m/detik (B) 2/3 m/detik (C) 1,5 m/detik

(D) 9,2 cm (E) 17 cm

33. Benda dengan massa 2 kg dalam keadaan diam ˆ N. Waktu yang mendapat gaya F~ = 8î − 4tj dibutuhkan agar benda mencapai laju kecepatan 15 m/detik adalah ....

(A) 3 detik (B) 3,5 detik (C) 4 detik

(D) 2 m/detik (E) 2,5 m/detik

(D) 4,5 detik (E) 5 detik

31. Gunakan Petunjuk B dalam menjawab soal nomor 34 . 34. Nilai percepatan gravitasi bumi di ekuator lebih kecil daripada di kutub. SEBAB

Di atas bidang berbentuk setengah lingkaran dengan permukaan kasar yang memiliki radius 1 m diletakan bola pejal dengan radius 10 cm bermassa 1 kg seperti pada gambar. Jika sudut θ = 60◦ , kecepatan sudut bola di titik terendah adalah .... (g = 9, 8 m/s2 )

Nilai percepatan gravitasi bumi hanya dipengaruhi oleh jari-jari bumi saja di mana jari-jari di ekuator lebih besar daripada di kutub.

Gunakan Petunjuk C dalam menjawab soal nomor 35 sampai nomor 36.

(A) 21,1 rad/detik

35. Seorang siswa membuat alat pengukur suhu dengan menggunakan sensor yang terbuat dari bahan metal dan dirangkai dengan rangkaian elektronika sehingga perubahan suhu yang didapat merupakan konversi dari perubahan tegangan listrik atau arus listrik. Besaran fisika yang dimanfaatkan dari sensor tersebut adalah ....

(B) 22,1 rad/detik (C) 23,1 rad/detik (D) 24,1 rad/detik (E) 25,1 rad/detik

(1) perubahan nilai hambatan (2) perubahan nilai tegangan (3) perubahan nilai panjang (4) perubahan nilai arus

c

151

Kode Naskah Soal: 36.

Grafik di atas didapat dari pengukuran arus listrik (I) dan frekuensi foton (f ) pada eksperimen fotolistrik. Bila tetapan Planck h = 6, 6 × 10−34 J.s, maka .... (1) bila cahaya datang dengan frekuensi lebih besar dari 5, 2 × 1014 Hz tidak akan terjadi efek fotolistrik (2) fungsi kerja logam = 2,15 eV (3) tak ada elektron yang keluar dari logam bila panjang gelombang cahaya yang datang = 400 nm (4) foton dengan energi 3, 50 × 10−19 J tak akan mampu mengeluarkan elektron dari permukaan logam

c

152

511

Kode Naskah Soal:

512

FISIKA Gunakan Petunjuk A dalam menjawab soal nomor 25 sampai nomor 31.

27.

25.


Dua buah lampu listrik L1 dan L2 mempunyai daya sama dipasang pada rangkaian listrik dengan C = 1 F, L = 1 H, dan sumber tegangan AC 220 V / 50 Hz. Pernyataan yang benar adalah ....

(A) L1 lebih terang dari pada L2 (B) L2 lebih terang dari pada L1

(A) x =

(C) L1 sama terangnya dengan L2

(B) x =

(D) L1 sama redupnya dengan L2 (E) L1 dan L2 tidak menyala

(C) x =

26. Sebuah atom hidrogen berada dalam keadaan n = 2, l = 1, dan ml = −1 mengemisi foton ketika meluruh ke keadaan dasar n = 1, l = 0, dan ml = 0. Panjang gelombang foton tersebut adalah ....

(A) 102 nm (B) 122 nm (C) 136 nm

(D) x = (E) x =

(D) 144 nm (E) 160 nm

c

153



512

31.

Sebuah bola pejal kecil licin massa m dan berjari-jari r berada diam di puncak bola besar massa M dan berjari-jari R (R » r). Bola m kemudian meninggalkan bola M . Kecepatan bola m sesaat sebelum meninggalkan permukaan bola M adalah .... (diketahui Ibola = 2/5M R2 ) r 1 (A) gR 3 r 2 (B) gR 3 r 3 (C) gR 2 √ (D) 2gR √ (E) 3 3gR

Seorang siswa membuat alat ukur suhu dengan menggunakan sensor yang memiliki nilai hambatan berubah terhadap suhu. Sensor tersebut bertuliskan 5 ◦ C/V dan dipasang pada rangkaian jembatan Wheatstone dengan nilai R1 = 2R2 , Rs (variable resistor) = 0Ω - 100Ω serta sumber tegangan 15 V. Jika tegangan titik ab 0 V dan nilai Rs = 10Ω maka suhu yang terukur adalah ....

(A) 25 ◦ C (B) 50 ◦ C (C) 75 ◦ C (D) 100 ◦ C




(E) 125 ◦ C

Gunakan Petunjuk B dalam menjawab soal nomor 32 sampai nomor 36. 32. Gelombang ultrasonik digunakan untuk mengukur ketebalan logam dengan memanfaatkan fenomena refleksi gelombang.

30. Pada bola perak berjari-jari 50 cm terdapat bayangan tiang bendera. Tinggi bayangan tersebut adalah 10 cm. Sebenarnya tinggi tiang bendera tersebut adalah 6 m. Jarak tiang bendera terhadap bola perak tersebut adalah ....

(A) 11,7 m (B) 12,7 m (C) 13,7 m

SEBAB Ketebalan logam dapat ditentukan dengan mengalikan 1/2 waktu penjalaran gelombang dengan kecepatan gelombang pada logam tersebut.

(D) 14,7 m (E) 15,7 m

33. Kerja yang dilakukan gas N2 yang berada di dalam tabung tertutup (V = 4 L) ketika mendingin dari T = 50 ◦ C menjadi 36◦ C adalah 35 R (dengan R konstanta gas universal). SEBAB Gas nitrogen merupakan gas diatomik dan nilai Cv nya selalu lebih kecil dari pada Cp .

c

154

Kode Naskah Soal: 34. Sebuah bola pejal (massa M dan jari-jari R) dan bola kosong (massa M dan jari-jari R) menggelinding bersamaan dari puncak bidang miring setinggi H. Kedua bola akan sampai di ujung bidang miring secara bersamaan. SEBAB Kedua bola mengalami gaya gravitasi yang sama besar dan memiliki kecepatan yang sama. 35. Pada umumnya cermin bisa memantulkan cahaya dengan panjang gelombang λ1 = 100 Angstrom dan λ2 = 5000 Angstrom. SEBAB Cermin bisa memantulkan gelombang cahaya apapun. 36. Percepatan gravitasi bumi, g, di permukaan Bumi sesungguhnya tidak konstan sebesar g= 9,8 m/detik2 dan arahnya pun tidak mengarah ke pusat Bumi. SEBAB Rotasi bumi dengan gaya sentripetal dan gaya koriolisnya mempengaruhi nilai gravitasi bumi.

c

155

512

Kode Naskah Soal:

513


27.

25. Radioisotop K-40 digunakan untuk mengetahui umur sampel batu. Waktu paruh K-40 adalah 1, 28 × 109 tahun . Jumlah peluruhan per detik terjadi pada sampel yang mengandung 1, 63 × 10−6 gr K-40 adalah ....

(A) 0,172 peluruhan/detik (B) 0,245 peluruhan/detik (C) 0,316 peluruhan/detik (D) 0,421 peluruhan/detik (E) 0,693 peluruhan/detik Lempeng konduktor memiliki kerapatan muatan +σ dan bola konduktor bermassa m bermuatan +q digantungkan pada lempeng tersebut dengan benang sutera panjang l. Sudut θ yang terbentuk kecil sekali, seperti tampak pada gambar. Nilai x adalah ....

26. Indeks bias prisma dengan sudut pembias 75◦ adalah 1,414. Sudut datang minimum agar cahaya dapat keluar dari sisi yang lainnya adalah ....

(A) 30◦ (B) 37◦ (C) 45◦

(D) 53◦ (E) 60◦

(A) x = (B) x = (C) x = (D) x = (E) x =

c

156



513

30.

Sebuah proton bergerak dengan kecepatan 1,2 km/detik memasuki medan magnet dengan arah tegak lurus terhadap medan magnet. Proton keluar medan magnet dengan arah tegak lurus terhadap arah datangnya. Proton bergerak sejauh 3,14 cm selama di medan magnet. Besar medan magnet tersebut adalah .... (mp = 1, 6 × 10−27 kg, qp = 1, 6 × 10−19 C)

Tongkat bermassa 1 kg memiliki sumbu putar tanpa gesekan pada pusat massanya, seperti pada gambar. Sebongkah tanah liat memiliki kecepatan 10 m/detik menumbuk tongkat dan tetap menempel pada tongkat. Kehilangan energi pada peristiwa ini adalah ....

(A) 1,84 joule (B) 2,69 joule (C) 3,84 joule

(A) 6 × 10−4 T (B) 6 × 10−3 T (C) 6 × 10−2 T

(E) 1,54 joule

31. Sebuah mesin kalor bekerja di antara reservoir dingin (T1 = 35 ◦ C) dan reservoir panas (T2 = 140 ◦ C). Jika mesin menyerap kalor dari reservoir panas sebesar 90 J dan membuang kalor ke reservoir dingin sebesar 150 J, maka efisiensi mesin tersebut adalah ....

(D) 3 × 10−3 T (E) 3 × 10−2 T 29. Benda dengan massa 2 kg dalam keadaan diam ˆ N. Waktu yang mendapat gaya F~ = 8î − 4tj dibutuhkan agar benda mencapai laju kecepatan 15 m/detik adalah ....


(D) 2,54 joule

(A) 75,0 % (B) 74,6 % (C) 40,0 %


(D) 25,4 % (E) 25,0 %

32. Suatu benda bergetar harmonik sederhana dengan amplitude 8 cm dan frekuensi 0,5 Hz, saat energi potensial 1/3 kali energi kinetiknya, maka besar percepatan benda adalah .... (Gunakan π 2 = 10 )

(A) 0,4 m/s2 √ (B) 0,4 2 m/s2 √ (C) 0, 4 3m/s2 (D) 0,2 m/s2 √ (E) 0,2 2m/s2

c

157


Bola berada pada puncak bangunan 1/2 bola dengan radius 100 m. Bola diberi kecepatan awal agar bola tidak pernah mengenai bangunan. Nilai minimum z adalah ....

(A) 0 m (B) 11,45 m (C) 41,42 m

(D) 35,36 m (E) 25,35 m

Gunakan Petunjuk B dalam menjawab soal nomor 34 sampai nomor 35. 34. Pemanfaatan sinar-X dalam foto rontgen dapat pula digunakan untuk melihat cacat di dalam suatu material. SEBAB Sinar-X dapat merusak organ manusia bila dosisnya melebihi batas tertentu. 35. Dua buah piringan logam memiliki massa yang sama M dan ketebalan yang sama t. Rapat massa piringan pertama ρ1 lebih kecil daripada rapat massa piringan kedua ρ2 . Maka momen inersia piringan pertama I1 lebih kecil daripada momen inersia piringan kedua I2 . SEBAB Momen inersia suatu benda secara substansial bergantung kepada rapat massanya.

Gunakan Petunjuk C dalam menjawab soal nomor 36 . 36. Bulan memiliki stabilitas orbit dan setia tidak meninggalkan bumi karena bulan memiliki .... (1) momentum sudut total konstan (2) energi total konstan bernilai positif (3) energi total konstan bernilai negatif (4) energi total sama dengan nol

c

158

513

Kode Naskah Soal:

514

FISIKA Gunakan Petunjuk A dalam menjawab soal nomor 25 sampai nomor 32. 25.

27. Jika Ek , E, dan E0 adalah energi kinetik, energi total, dan energi diam suatu benda, maka energi kinetik benda yang bergerak dengan kelajuan v = 0,6 c adalah ....

(A) Ek = 5E 1 (B) Ek = E 5 (C) Ek = 4E 1 (D) Ek = E 4 5 (E) E = E 4 28.


(A) x = (B) x = (C) x = (D) x = (E) x =

Dua buah benda m1 dan m2 (massa masing-masing 2 kg) terhubung oleh sebuah pegas tak bermassa (konstanta pegas k = 2 N/m. Sistem benda ini berada di atas bidang datar licin.Benda m2 ditekan sejauh x = 5 cm kemudian dilepaskan. Kecepatan pusat massa sistem ketika benda m1 meninggalkan dinding adalah ....


(A) 2,5 cm/s (B) 2,0 cm/s (C) 1,0 cm/s

(D) 0,5 cm/s (E) 0,25 cm/s

29. Entropi 4 mol gas CO2 (dianggap sebagai gas ideal) berubah sebesar 23 J/K ketika ia melakukan ekspansi isotermal. Maka perubahan volume yang terjadi adalah ....

26. Cahaya laser dengan panjang gelombang 633 nm menembus kaca flinta yang indeks biasnya 1,65. Kecepatan dan panjang gelombang cahaya di dalam kaca flinta yang berada di dalam air (n air = 1,33) adalah ....

(A) 1 kali (B) 2 kali (C) 3 kali

(A) 5, 50 × 107 m/s dan 384 nm (B) 1, 82 × 107 m/s dan 384 nm (C) 1, 82 × 108 m/s dan 261 nm (D) 1, 82 × 108 m/s dan 384 nm (E) 5, 50 × 108 m/s dan 261 nm

c

159

(D) 4 kali (E) 5 kali

Kode Naskah Soal: 30. Pada suatu balapan mobil, mobil A dan B bergerak dengan kecepatan maksimum, yaitu 70 m/detik dengan arah sama. Mobil A akan melakukan pemberhentian sementara (pit stop) pada jarak 245 m dengan memperlambat sampai berhenti. Mobil A melakukan pit stop selama 5 detik dan mempercepat mobilnya sampai kecepatan maksimum menempuh jarak 350 m. Jarak antara mobil A dan mobil B jika mobil B bergerak dengan kecepatan konstan adalah ....

(A) 490 m (B) 595 m (C) 700 m

514

Gunakan Petunjuk B dalam menjawab soal nomor 33 . 33. Setelah beda tegangan listrik ditiadakan, medan listrik dalam kapasitor tanpa dielektrik lebih kecil dari medan listrik kapasitor tersebut diisi dielektrik. SEBAB Medan listrik dari lempeng-lempeng kapasitor mengarahkan momen-momen dipole listrik dielektrik sehingga jumlah medan listrik totalnya menjadi lebih kecil dari medan listrik kapasitor tanpa dielektrik.

(D) 945 m (E) 1540 m

31. Gunakan Petunjuk C dalam menjawab soal nomor 34 sampai nomor 36. 34. Dua lensa positif terpisah sejauh 50 cm. Lensa sebelah kiri mempunyai fokus 10 cm dan lensa sebelah kanan fokus 20 cm. Untuk menghasilkan bayangan di tengah antara dua lensa, maka jarak benda harus diatur. Pernyataan berikut yang benar adalah ....

Peluru ditembakkan dengan sudut elevasi a = 60◦ di dasar bidang miring dengan sudut kemiringan b = 30◦ seperti pada gambar. Jika kecepatan awal peluru 29,4 m/detik dan percepatan gravitasi 9, 8 m/detik2 , maka besar jarak d adalah ....

(A) 58,80 m (B) 29,40 m (C) 26,13 m

(1) Jarak benda 63,5 cm di sebelah kiri lensa kanan.

(D) 36,28 m

(2) Bayangan yang dihasilkan tegak atau searah dengan benda.

(E) 49,80 m

(3) Sifat bayangan maya. (4) Bayangan diperkecil.



35. Seorang ibu mencari program siaran televisi yang diinginkannya dengan cara menekan tombol pencari channel sampai ditemukan dengan kualitas gambar serta suara yang bagus di televisinya. Rangkaian penerima di televisi ibu tersebut mengalami ....


(1) impedansi minimum (2) frekuensi resonansi (3) aliran arus maksimum (4) optimalisasi daya

c

160

Kode Naskah Soal: 36. Sebuah gelombang pada tali memiliki persamaan simpangan sebagai berikut: 10πx y = 0, 12 sin( ) cos 5πt .y dan x dalam meter, t 3 dalam detik. Pernyataan berikut yang benar adalah .... (1) Gelombang tersebut merupakan gelombang tegak yang dihasilkan ujung tali tetap. (2) Cepat rambat gelombang adalah 1,5 m/detik. (3) Amplitudo titik x = 75 cm adalah 0,12 m (4) Simpul kedua dari ujung pantul berjarak 0,4 m.

c

161

514

Kode Naskah Soal:

521


27.

25. Sebuah gelas kayu kuno yang ditemukan di situs arkeologi memiliki aktivitas radiasi 2,1 Bq, sedangkan kayu sejenis yang baru ditebang dari pohonnya memiliki aktivitas radiasi 8,4 Bq. Bila waktu paruh karbon-14 = 5730 tahun, maka perkiraan usia cangkir kayu adalah ....

(A) 2865 tahun (B) 5730 tahun (C) 11460 tahun

(D) 17190 tahun (E) 22920 tahun

Sebuah elektron (e) bermassa m bergerak dengan energi kinetik K tidak akan menumbuk lempeng berjarak d dari tempat mulai elektron bergerak jika medan magnet diberikan di permukaan lempeng. Besar medan magnet tersebut adalah .... r 2mK (A) B = e2 .d2 r mK (B) B = 2.e2 .d2 r mK (C) B = 4.e2 .d2 r mK (D) B = 8.e2 .d2 r mK (E) B = 16.e2 .d2

26. Stasiun luar angkasa melakukan revolusi sebanyak 15,65 kali dalam sehari dalam orbitnya mengelilingi bumi. Jika dianggap orbitnya lingkaran, ketinggian stasiun luar angkasa tersebut dari permukaan bumi jika massa bumi 5, 97 × 1024 kg dan jari-jari bumi 6, 38 × 106 m adalah ....

(A) 156 km (B) 370 km (C) 552 km

(D) 667 km (E) 675 km

28. Sebuah elektron beredar mengelilingi inti atom, memenuhi model atom Bohr pada kulit L dengan kelajuan v. Jari-jari lintasan elektron pada keadaan dasar adalah R. Jika me adalah massa elektron, e adalah muatan elektron dan k konstanta Coulomb, maka kuat arus listrik pada orbit elektron adalah .... r e2 k (A) 2π m.R3 r 16π m.R2 (B) 3 e k r 2 e m.R2 (C) 2π k r 2π m.R2 (D) 3 e k r 2 e k (E) 16π m.R3

c

162

Kode Naskah Soal: Gunakan Petunjuk B dalam menjawab soal nomor 29 sampai nomor 31. 29. Dinding berbentuk huruf “V” dibangun dari dua bidang miring identik tanpa gesekan. Jika benda bermassa m mula-mula diletakan pada salah satu bidang miring tersebut, maka benda akan melakukan gerak harmonis sederhana.

521

33. Simbol E, P, V, dan t masing-masing adalah simbol untuk energi listrik, daya listrik, tegangan listrik, dan waktu, sedangkan R merupakan simbol hambatan dari sebuah setrika. Jika setrika bertuliskan 220 V/300 W, maka perumusan daya untuk setrika tersebut yang paling tepat adalah .... E t (2) P = I 2 R (1) P =

SEBAB Pada dinding tanpa gesekan tidak ada energi yang hilang sehingga benda pada bidang miring pertama akan bergerak turun, kemudian akan bergerak naik bidang miring kedua sampai ketinggian yang sama dan berulang terus menerus.

(3) P = I.V (4) P =

V2 R

34. Gelombang berjalan memiliki persamaan: y(x, t) = 0, 008 sin(10πx − 8πt) di mana y dan x dalam meter dan t dalam detik. Pernyataan yang BENAR adalah ....

30. Usaha yang dilakukan oleh gaya konservatif pada benda hanya bergantung pada posisi awal dan akhir benda itu saja, tidak bergantung pada lintasan yang dilaluinya.

(1) Kecepatan gelombang adalah 0,8 m/detik (2) Frekuensi gelombang 4 Hz

SEBAB

(3) Panjang gelombang adalah 0,2 m

Gesekan membuat energi mekanik akhir suatu benda selalu lebih kecil dari energi mekanik awal benda tersebut.

(4) Simpangan pada titik 10 m dan waktu 100 detik adalah 0,004 m 35. Pernyataan yang BENAR mengenai syarat-syarat gas riil agar dapat mendekati sifat gas ideal adalah ....

31. Pada mikroskop benda yang hendak diamati harus diletakkan di antara titik fokus dan pusat lensa okuler. SEBAB

(1) Tekanan gas harus sangat rendah.

Lensa okuler mikroskop berfungsi sebagai lup.

(2) Gas tersebut adalah gas monoatomik atau diatomik. (3) Gas tersebut harus gas mulia dengan nomor atom yang kecil.


(4) Massa molekul gas besar, tetapi temperaturnya rendah. 36. Benda berada 10 cm di depan cermin lengkung. Pernyataan yang BENAR adalah ....

32. Sebuah benda yang massanya 2,00 kg bergetar harmonis sederhana dengan persamaan simpangan, y = 0, 20 sin 45t dalam satuan SI, maka ....

(1) Jika yang terjadi bayangan semu, maka cermin yang digunakan adalah cermin konvek. (2) Jika jarak bayangan lebih besar dari −10 cm, maka cermin yang digunakan adalah cermin konvek. (3) Jika jarak bayangan yang terjadi −20 cm, cermin yang digunakan cermin konkaf dengan jari-jari kelengkungan 20 cm.

(1) pada saat t = 2 detik simpangannya = 0,20 m 4 (2) pada saat t = s, kecepatannya = 0,10 m/s 3 (3) energi kinetik maksimumnya = 81,00 J (4) energi total benda = 9,00 J

(4) Jika jarak bayangan yang terjadi −6 cm, cermin yang digunakan cermin konvek dengan jari-jari kelengkungan 30 cm.

c

163

Kode Naskah Soal:

522

FISIKA Gunakan Petunjuk A dalam menjawab soal nomor 25 sampai nomor 30. 25. Sebuah planet memiliki jari-jari dua kali jari-jari bumi dan massa jenisnya sepertiga kali dari massa jenis bumi. Jika berat sebuah benda di permukaan bumi adalah 540 N, maka berat benda pada ketinggian R dari permukaan planet adalah .... (R = jari-jari bumi)

(A) 33,75 N (B) 60 N (C) 90 N

27.

Sebuah benda dengan massa M dilepaskan dari ketinggian h dan meluncur sepanjang lintasan licin seperti pada gambar di atas. Lintasan yang lengkung memiliki jari-jari R. Ketinggian minimum h agar benda bisa mencapai ketinggian tertentu di titik A di mana ia mulai meninggalkan lintasan adalah ....

(D) 160 N (E) 360 N

26. Diketahui massa dan muatan elektron adalah 9 × 10−31 kg dan −1, 6 × 10−19 C serta konstanta Planck 6, 6 × 10−34 Js. Jika elektron ditembakkan dengan beda potensial listrik 20 V, maka panjang gelombang yang dipancarkan sebesar ....

1 R 4 1 (B) R 2 3 (C) R 4 (D) R

(A)

(A) 2, 75.10−10 m 2, 75 (B) √ .10−10 m 2 (C) 5, 5.10−10 m 5, 5 (D) √ .10−10 m 2 √ (E) 11 2.10−10 m

(E) 1,5 R 28. Inti helium dengan massa 6, 68 × 10−27 kg dan muatan 2e (e = 1, 6 × 10−19 C) dipercepat di dalam siklotron. Jika jari-jari orbit R = 2 m dan periode orbit inti helium ini 10−7 s, maka kelajuan yang dibutuhkan inti helium adalah ....

(A) 3, 15 × 106 m/s (B) 6, 30 × 106 m/s (C) 1, 26 × 107 m/s (D) 3, 15 × 107 m/s (E) 6, 30 × 107 m/s

c

164

Kode Naskah Soal:

522

Gunakan Petunjuk B dalam menjawab soal nomor 31 sampai nomor 33.

29.

31. Dinding berbentuk huruf “V” dibangun dari dua bidang miring identik tanpa gesekan. Jika benda bermassa m mula-mula diletakan pada salah satu bidang miring tersebut, maka benda akan melakukan gerak harmonis sederhana. Apabila efek transien pada rangkaian sudah terlewati, tegangan di kapasitor adalah ....

(A) (B) (C) (D) (E)

SEBAB Pada dinding tanpa gesekan tidak ada energi yang hilang sehingga benda pada bidang miring pertama akan bergerak turun, kemudian akan bergerak naik bidang miring kedua sampai ketinggian yang sama dan berulang terus menerus.

R2 R3 V0 R1 R2 + R1 R3 + R2 R3 R2 − R3 V0 R1 R2 + R1 R3 + R2 R3 R2 R3 − R1 V0 R1 R2 + R1 R3 + R2 R3 R1 − R2 R3 V0 R1 R2 + R1 R3 + R2 R3 R2 V0 R1 + R2

32. Penerapan efek doppler pada spektrum warna bintang bersesuaian dengan teori tentang alam semesta yang mengembang. SEBAB Fakta bahwa terjadi pergeseran merah pada spektrum warna bintang membuktikan bahwa bintang tersebut bergerak menjauhi bumi.

30.

33. Pada lampu sorot, letak filamen lampu harus di antara titik fokus dan titik kelengkungan reflektornya. SEBAB Bila benda berada di antara titik fokus dan titik kelengkungan cermin cekung, bayangannya akan diperbesar. Suatu cahaya datar datang mengenai sebuah prisma yang memiliki indeks bias n = 1,5 dan sudut puncak 4◦ . Cahaya yang keluar dari prisma mengenai cermin seperti tampak pada gambar. Agar sinar pantul yang berasal dari cermin mempunyai arah horizontal, maka cermin harus diputar sejauh ....

Gunakan Petunjuk C dalam menjawab soal nomor 34 sampai nomor 36. 34. Simbol E, P, V, dan t masing-masing adalah simbol untuk energi listrik, daya listrik, tegangan listrik, dan waktu, sedangkan R merupakan simbol hambatan dari sebuah setrika. Jika setrika bertuliskan 220 V/300 W, maka perumusan daya untuk setrika tersebut yang paling tepat adalah ....

(A) 1◦ searah jarum jam (B) 2◦ berlawanan arah jarum jam (C) 4◦ searah jarum jam

E t (2) P = I 2 R

(D) 6◦ searah jarum jam

(1) P =

(E) 10◦ berlawanan arah jarum jam

(3) P = I.V (4) P =

c

165

V2 R

Kode Naskah Soal: 35. Gelombang berjalan memiliki persamaan: y(x, t) = 0, 008 sin(10πx − 8πt) di mana y dan x dalam meter dan t dalam detik. Pernyataan yang BENAR adalah .... (1) Kecepatan gelombang adalah 0,8 m/detik (2) Frekuensi gelombang 4 Hz (3) Panjang gelombang adalah 0,2 m (4) Simpangan pada titik 10 m dan waktu 100 detik adalah 0,004 m 36.

Siklus dari sebuah mesin kalor ditunjukkan seperti gambar di atas. Pernyataan yang BENAR adalah .... (1) Proses BC adalah adiabatik. (2) Temperatur gas di A dan D sama. (3) Pada proses DA energi dalam gas makin kecil. (4) Usaha pada proses AB adalah 800 J.

c

166

522

Kode Naskah Soal:

523

FISIKA Gunakan Petunjuk A dalam menjawab soal nomor 25 sampai nomor 31. 25. Jarak antara lensa obyektif dan lensa okuler sebuah teleskop 55 cm. Bila perbesaran oleh lensa okuler 5 kali, maka perbesaran total teleskop adalah ....

(A) 10 kali (B) 11 kali (C) 12 kali

(D) 50 kali (E) 60 kali

28. Dua benda A dan B memiliki luas permukaan sama, emisivitas termal masing-masing adalah 0,01 dan 0,16. Dua benda tersebut memancarkan energi radiasi persatuan luas yang sama besar. Jika benda A memiliki temperatur 307 ◦ C dan selisih panjang gelombang pada intensitas radiasi maksimum yang dipancarkan benda B terhadap panjang gelombang intensitas radiasi maksimum benda A adalah 2 µm, maka panjang gelombang intensitas radiasi maksimum benda B adalah ....

(A) 16 µm (B) 12 µm (C) 8 µm

26.

(D) 4 µm (E) 2 µm

29.

Balok bermassa 3,00 kg ditekan pada dinding oleh gaya P yang membentuk sudut 53◦ dengan garis mendatar seperti pada gambar di atas (sin 53◦ = 0, 8). Jika koefisien gesekan statik antara balok dan dinding = 0,25 (g = 10 m/detik2 ), maka besar gaya P yang mungkin agar balok masih diam adalah ....

Silinder tertutup piston terhubung dengan dinding di atasnya oleh sebuah pegas dengan konstanta gaya 500 N/m. Luas permukaan piston 0,005 m2 dengan massa yang diabaikan. Pada temperatur 17 ◦ C volume udara di dalam silinder adalah 5 L dan tekanan 1 bar. Perubahan tinggi piston bila temperatur menjadi 307 ◦ C adalah .... √ (A) (−1 + 2) cm √ (B) (−1 + 3) cm √ (C) (−2 + 5) cm √ (D) (−2 + 6) cm √ (E) (−2 + 7) cm

(A) antara 30,25 N dan 43,15 N (B) antara 30,25 N dan 46,15 N (C) antara 31,57 N dan 46,15 N (D) antara 31,57 N dan 75,00 N (E) antara 37,50 N dan 43,15 N 27. Gas pada sebuah mesin kalor mengembang pada tekanan tetap 100 kPa. Ketika sistem menyerap kalor 2 × 104 J, volume gas mengembang dari 0,15 m3 menjadi 0,25 m3 . Besar usaha dan perubahan energi dalam yang terjadi adalah ....

(A) 1 × 102 J dan 9 × 103 J (B) 9 × 103 J dan 1 × 103 J (C) 1 × 104 J dan 9 × 103 J (D) 1 × 104 J dan 1 × 104 J (E) 9 × 104 J dan 9 × 104 J

c

167

Kode Naskah Soal:

523


30.

33. Gelombang berjalan memiliki persamaan: y(x, t) = 0, 008 sin(10πx − 8πt) di mana y dan x dalam meter dan t dalam detik. Pernyataan yang BENAR adalah .... (1) Kecepatan gelombang adalah 0,8 m/detik (2) Frekuensi gelombang 4 Hz (3) Panjang gelombang adalah 0,2 m

Sebuah benda bergerak sepanjang garis lurus. Jarak yang ditempuhnya merupakan fungsi dari t seperti pada gambar di atas. Laju maksimum yang dialami benda adalah ....

(A) 15 cm/detik (B) 20 cm/detik (C) 25 cm/detik

(4) Simpangan pada titik 10 m dan waktu 100 detik adalah 0,004 m 34. Simbol E, P, V, dan t masing-masing adalah simbol untuk energi listrik, daya listrik, tegangan listrik, dan waktu, sedangkan R merupakan simbol hambatan dari sebuah setrika. Jika setrika bertuliskan 220 V/300 W, maka perumusan daya untuk setrika tersebut yang paling tepat adalah ....

(D) 30 cm/detik (E) 35 cm/detik

31.

E t (2) P = I 2 R (1) P =

(3) P = I.V

Tiga tongkat identik dengan jari-jari yang sangat kecil dihubungkan satu dengan yang lain saling tegak lurus seperti pada gambar. Jika panjang tongkat adalah L dan massanya m, maka momen inersia sistem tersebut adalah ....

(A) (B) (C) (D) (E)

(4) P =

V2 R

35.

8 mL2 12 9 mL2 12 10 mL2 12 11 mL2 12 mL2

Pasangan lensa (sebelah kiri) dan cermin (sebelah kanan) disusun seperti pada gambar. Cermin memiliki jari-jari kelengkungan 20 cm. Lensa memiliki fokus −16,7 cm, maka hasil bayangannya adalah .... (1) sejati

Gunakan Petunjuk B dalam menjawab soal nomor 32 .

(2) tegak (3) diperkecil

32. Posisi dan keadaan bintang yang sangat jauh dari bumi yang diamati orang pada malam hari sama persis dengan posisi dan keadaan bintang sebenarnya.

(4) maya

SEBAB Posisi dan keadaan suatu bintang selalu tetap.

c

168

Kode Naskah Soal: 36. Medan listrik dengan besar E mengarah ke arah sumbu-x negatif. Beda potensial antara titik A (x = 5 cm) dan titik B (x = 10 cm) adalah 240 V. Sebuah muatan negatif q = −0, 1 µC bergerak dari titik B ke titik A, maka .... (1) titik A memiliki potensial yang lebih besar daripada titik B (2) besar medan listrik adalah 500 V/m (3) kerja yang dilakukan muatan negatif adalah −24 µJ (4) semua benar

c

169

523

Kode Naskah Soal:

524

FISIKA Gunakan Petunjuk A dalam menjawab soal nomor 25 sampai nomor 30. 25. Sebuah elektron (e = −1, 6 × 10−19 C) bergerak ~ = (2 × 106î + 3 × 106 ˆj) m/s memasuki dengan V ruang yang bermedan magnet ~ = (0, 01î − 0, 02ˆj) T . Gaya yang dialami elektron B tersebut adalah ....

29. Sebuah tabung (V = 30 L) berisi gas ideal dengan temperatur T = 0 ◦ C. Setelah sebagian gas keluar tabung, tekanan gas berkurang sebesar ∆p = 0, 78 atm (temperatur gas konstan). Kerapatan gas dalam kondisi normal adalah ρ = 1, 3 g/L. Massa gas yang keluar tabung adalah ....

(A) 25 g (B) 27 g (C) 30,4 g

ˆ N (A) (11, 2 × 10−15 k) ˆ N (B) (−11, 2 × 10−15 k) ˆ N (C) (2, 28 × 10−16 k) ˆ N (D) (−2, 28 × 10−16 k)

26.

Besar ε pada gambar di atas agar arus yang mengalir di R3 sebesar 1,8 A adalah ....

(A)

(D) 14,3 V (E) 24 V

27. Bola jatuh dari keadaan diam berjarak 6,0 m tepat di atas verteks cermin konkaf yang memiliki jari-jari kelengkungan 1 m. Waktu pada saat bola dan bayangannya bertemu adalah ....

(A) 1,05 detik (B) 1 detik (C) 0,776 detik

(B)

(D) 0,645 detik (E) 0,5 detik

(C)

28. Radionuklida Pt-199 memiliki waktu paruh 30,8 menit. Sebuah sampel dipersiapkan memiliki aktivitas 7, 56 × 1011 Bq. Jumlah nukleus Pt-199 pada sampel adalah ....

(A) 2, 02 × 1015 (B) 3, 08 × 10

(E) 37,6 g

30. Sebuah balon besar berisi udara dijatuhkan dari atap sekolah setinggi 10 m. Grafik berikut yang bisa merepresentasikan kecepatan balon terhadap waktu ketika balon jatuh secara vertikal adalah ....

ˆ N (E) (−2, 28 × 10−17 k)

(A) 3,8 V (B) 4,0 V (C) 8,6 V

(D) 35,2 g

(D)

15

(C) 3, 74 × 1015 (D) 4, 25 × 1015 (E) 7, 56 × 1015

(E)

c

170

Kode Naskah Soal: Gunakan Petunjuk B dalam menjawab soal nomor 31 sampai nomor 33. 31. Posisi matahari yang terlihat di pagi hari lebih tinggi daripada posisi matahari yang sebenarnya.

35. Gelombang berjalan memiliki persamaan: y(x, t) = 0, 008 sin(10πx − 8πt) di mana y dan x dalam meter dan t dalam detik. Pernyataan yang BENAR adalah .... (1) Kecepatan gelombang adalah 0,8 m/detik

SEBAB

(2) Frekuensi gelombang 4 Hz

Posisi matahari yang terlihat di sore hari lebih tinggi daripada posisi matahari yang sebenarnya.

(3) Panjang gelombang adalah 0,2 m (4) Simpangan pada titik 10 m dan waktu 100 detik adalah 0,004 m

32. Sebuah benda berada 10 cm di depan lensa konvergen yang memiliki fokus 10 cm. Lima centimeter di belakang lensa konvergen diletakkan lensa divergen dengan fokus −15 cm. Sifat bayangan yang dibentuk oleh susunan lensa ini adalah tegak, maya, dan sama besar.

36. Sensor piezoelektrik dapat dimanfaatkan untuk mengukur besaran fisika secara langsung pada .... (1) tekanan (2) jarak

SEBAB

(3) gaya

Bayangan akhir benda berada pada posisi benda semula.

(4) frekuensi

33. Sebuah kereta api yang bergerak pada lintasan di sepanjang sumbu-x , x(t) = 2t2 − 9t + 10 (di mana x dalam meter dan t dalam detik) akan selalu mengalami percepatan sepanjang perjalanannya. SEBAB Besarnya percepatan kereta adalah 4 m/detik2 dan selalu ke arah kanan.

Gunakan Petunjuk C dalam menjawab soal nomor 34 sampai nomor 36. 34. Simbol E, P, V, dan t masing-masing adalah simbol untuk energi listrik, daya listrik, tegangan listrik, dan waktu, sedangkan R merupakan simbol hambatan dari sebuah setrika. Jika setrika bertuliskan 220 V/300 W, maka perumusan daya untuk setrika tersebut yang paling tepat adalah .... E t (2) P = I 2 R (1) P =

(3) P = I.V (4) P =

524

V2 R

c

171

Kode Naskah Soal:

131


28.

25.

Tiga kapasitor identik, dengan kapasitas 3 µF masing-masing, dihubungkan dengan sumber tegangan 12 V dalam suatu rangkaian seperti pada gambar di atas. Beda potensial antara titik Y dan Z adalah .... (A) 9 V (B) 8 V

Sebuah balok ditembak pada arah vertikal dengan sebuah peluru yang memiliki kecepatan 500 m/s. Massa peluru 10 gr, sedangkan massa balok 2 kg. Setelah ditembakkan, peluru bersarang di dalam balok. Balok akan terpental ke atas hingga ketinggian maksimum .... (A) 13 cm

(D) 42 cm

(B) 27 cm

(E) 47 cm

29. Sebuah tangki berisi penuh gas nitrogen 40 kg pada tekanan 7,0 atm dan bersuhu 77 ◦ C. Setelah diselidiki, ternyata pada tangki tersebut terjadi kebocoran sehingga memungkinkan gas nitrogen tersebut lolos keluar. Ketika tangki tersebut berada pada suhu 27 ◦ C dan tekanan 3,0 atm, perbandingan massa nitrogen yang lolos ke luar dengan massa mula-mula adalah .... (1 atm = 105 Pa)

26. Sebuah partikel bermuatan Q dan bermassa m dipercepat dari keadaan diam melalui sebuah beda potensial V dan energi kinetik K. Energi kinetik dari suatu partikel bermuatan 2Q dan bermassa m/2 yang dipercepat dari keadaan diam dengan beda potensial yang sama adalah .... (D) 3,0 K

(B) 1,0 K

(E) 4,0 K

(B) 1,875 A

(E) 0,124 A

(D) 1 : 5

(B) 1 : 3

(E) 1 : 8

30. Sebongkah es bermassa 50 gr dan bersuhu −10◦ C dimasukkan dalam 400 gr air bersuhu 40 ◦ C. Kalor jenis es adalah 2060 J/kg◦ C. Kalor laten fusi adalah 3, 34 × 105 J/kg. Kalor total yang dibutuhkan es untuk mencair dengan suhu 0 ◦ C adalah ....

27. Sebuah transformator digunakan untuk mengubah tegangan 250 V ke tegangan yang diinginkan. Efisiensi transformator 90%. Kumparan sekunder dihubungkan dengan lemari es berdaya 75 W dan 100 V. Kuat arus pada kumparan primer adalah .... (D) 0,250 A

(A) 1 : 2 (C) 1 : 4

(C) 2,0 K

(A) 3,000 A

(E) nol

(C) 4 V

(C) 31 cm

(A) 0,5 K

(D) 3 V

(A) 1,03 kJ

(D) 17,73 kJ

(B) 5,67 kJ

(E) 18,76 kJ

(C) 16,70 kJ

(C) 0,333 A

c

172

Kode Naskah Soal:


31. Teropong bintang dengan perbesaran 8x memiliki lensa objektif yang jarak fokusnya 30 cm. Setelah digunakan untuk mengamati bintang-bintang, lensa okuler digeser 1 cm menjauhi lensa objektif dengan tujuan agar fokus saat mengamati benda yang lebih dekat. Jarak benda tersebut adalah .... (A) 930 m

(D) 24 m

(B) 240 m

(E) 9,3 m

131

35.

(C) 93 m 32. Sebuah partikel yang massa diamnya m0 bergerak dengan kecepatan v dan memiliki energi kinetik Ek, maka hubungan berikut yang BENAR adalah .... 4 (A) Massa (m) = m0 ; Kecepatan (v) = 3 1 Energi kinetik (Ek) = m0 c2 4 5 (B) Massa (m) = m0 ; Kecepatan (v) = 2 Energi kinetik (Ek) = 1,5m0 c2

Kotak bermassa M dengan bagian atas terbuka bergerak sepanjang bidang datar tanpa gesekan 1 dengan kecepatan v1 . Benda dengan massa M 4 dijatuhkan dari atas dan masuk ke dalam kotak, sementara kotak tetap bergerak dengan laju v2 . 3 Beberapa saat kemudian, benda dengan massa M 4 dijatuhkan dari atas dan masuk ke dalam kotak dan kotak terus bergerak dengan kecepatan v3 . Dari kasus ini, pernyataan yang BENAR adalah ....

1√ 7c; 4 1√ 21c; 5

(C) Massa (m) = 1, 4m0 ; Kecepatan (v) =

3√ 6c; 7

4v1 5 1 (2) v2 = v1 2 1 (3) v3 = v1 2 1 (4) v3 = v2 2 (1) v2 =

Energi kinetik (Ek) = 0,4m0 c2 5 (D) Massa (m) = m0 ; Kecepatan (v) = 0,8c; 4 Energi kinetik (Ek) = 0,25m0 c2 7 1√ (E) Massa (m) = m0 ; Kecepatan (v) = 33c; 4 7 4 Energi kinetik (Ek) = m0 c2 3

36.

Gunakan Petunjuk B dalam menjawab soal nomor 33 sampai nomor 34. 33. Usaha menggelindingkan roda bernilai nol jika roda menggelinding dengan kecepatan linier konstan.

Gambar di atas merupakan gelombang yang merambat pada seutas tali. Gelombang yang tampak pada gambar terjadi setelah sumber gelombang bergetar selama 6 detik. Pernyataan yang BENAR terkait dengan gelombang tersebut adalah ...

SEBAB Nilai usaha merupakan perkalian gaya dan perpindahan. 34. Panjang gelombang cahaya di air lebih pendek daripada panjang gelombang cahaya di berlian.

(1) Frekuensi gelombang adalah 2 Hz. (2) Cepat rambat gelombang adalah 0,3 m/s. (3) Persamaan simpangan adalah x ). y = 0, 6 sin 2π(2t − 0, 6 (4) Simpangan di titik yang berjarak 90 cm adalah 0.

SEBAB Indeks bias air lebih kecil daripada indeks bias berlian.

c

173

Kode Naskah Soal:

132


26.

25.

Sebuah balok ditembak pada arah vertikal dengan sebuah peluru yang memiliki kecepatan 500 m/s. Massa peluru 10 gr, sedangkan massa balok 2 kg. Setelah ditembakkan, peluru bersarang di dalam balok. Balok akan terpental ke atas hingga ketinggian maksimum ....

Balok m1 = 3 kg dan balok m2 = 4 kg dihubungkan dengan tali melalui sebuah katrol (momen inersia 1 katrol I = M R2 ) seperti pada gambar di atas. 2 Massa katrol = 2 kg, jari-jari katrol R = 10 cm, dan percepatan gravitasi g = 10 m/s2 . Kecepatan balok setelah bergerak sejauh 40 cm adalah ....

(A) 13 cm

(D) 42 cm

(B) 27 cm

(E) 47 cm

(C) 31 cm (A) 1 m/s √ (B) 2 m/s

27. Sebuah partikel bermuatan Q dan bermassa m dipercepat dari keadaan diam melalui sebuah beda potensial V dan energi kinetik K. Energi kinetik dari suatu partikel bermuatan 2Q dan bermassa m/2 yang dipercepat dari keadaan diam dengan beda potensial yang sama adalah ....

(C) 2 m/s √ (D) 6 m/s (E) 4 m/s

(A) 0,5 K

(D) 3,0 K

(B) 1,0 K

(E) 4,0 K

(C) 2,0 K

c

174

Kode Naskah Soal:

132

30.

28.

Sebuah batang kayu kecil diberi kumparan yang terdiri atas 200 lilitan. Sisi kayu lain diberi beban m = 60 mg. Diketahui luas penampang kumparan A = 1 cm2 dan panjang kayu L = 30 cm. Batang digantung dengan tali yang massanya dapat diabaikan tepat di tengah-tengahnya. Kumparan diapit oleh dua kutub magnet, seperti yang terlihat pada gambar. Kumparan diberi arus listrik I = 22 mA. Medan magnet yang dibutuhkan agar sistem mengalami kesetimbangan adalah .... (A) 0,5 T

(D) 0,2 T

(B) 0,4 T

(E) 0,1 T

Gambar di atas memperlihatkan kurva pemanasan 0,5 kg es menggunakan pemanas listrik. Jika kalor lebur es 3, 34 × 105 J/kg dan kalor jenis air 4, 2 × 103 J/kg ◦ C, daya pemanas listrik yang digunakan selama 3770 detik adalah ....

(C) 0,3 T

(D) 1,48 km

(B) 2,96 km

(E) 1,00 km

(D) 200 W

(B) 100 W

(E) 220 W

(C) 150 W

29. Mendung di angkasa terdiri atas tetes-tetes air masing-masing mengandung muatan (rata-rata) 16 × 10−19 C. Ada sekitar 1, 2 × 1010 butiran air tiap m3 . Saat medan listrik E ≥ 3, 2 MV/m, terjadi petir. Dengan menganggap mendung tersebut dominan berbentuk bola, perkiraan jari-jari mendung tersebut adalah .... (A) 4,40 km

(A) 60 W

31. Jika kebisingan sebuah mesin pada jarak 1 m dari detektor adalah 60 dB, kebisingan 100 mesin pada jarak 100 m dari detektor sama dengan .... (A) 0 dB

(D) 40 dB

(B) 10 dB

(E) 80 dB

(C) 20 dB

(C) 2,20 km

c

175

Kode Naskah Soal:

132


32.

35. Sistem gas ideal mengalami pemampatan secara adiabatik, maka berlaku ... (1) suhu sistem naik. (2) energi dalam meningkat. (3) tidak ada perubahan kalor. (4) kerja bernilai negatif. 36. Sebuah laser yang memiliki daya 0,33 mW dan panjang gelombang 900 nm diradiasikan pada permukaan kalsium yang memiliki fungsi kerja logam 0,2 eV, sehingga elektron terlepas dari permukaan natrium. Pernyataan berikut yang BENAR adalah ... (h = 6, 6 × 10−34 J.s, c = 3 × 108 m/s, me = 9 × 10−31 kg, e = 1, 6 × 10−19 C)

Perhatikan gambar di atas. Tiga buah cermin datar dipasang seperti pada gambar. Jika sinar datang dengan sudut datang sebesar 55◦ , besar sudut pantul θ pada cermin K3 adalah .... (A) 35◦

(D) 70◦

◦

(E) 80◦

(B) 55

(1) Jumlah elektron yang terlepas setiap saat 1, 5 × 1015 buah/s. (2) Frekuensi ambang logam 5 × 1013 Hz.

◦

(C) 65

Gunakan Petunjuk B dalam menjawab soal nomor 33 sampai nomor 34. 33. Suatu benda terlihat berwarna merah karena benda tersebut menyerap spektrum warna merah sedangkan spektrum lain dipantulkan kembali. SEBAB Sebagian cahaya akan dipantulkan dan sebagian akan diserap ketika mengenai suatu material atau benda. 34. Sebuah silinder kayu pejal yang digelindingkan pada permukaan bidang miring kasar membutuhkan waktu sama untuk sampai ke dasar bidang miring apabila bidang miring tersebut licin sehingga kayu mengalami slip. SEBAB Kecepatan dan percepatan benda akibat pengaruh gaya gravitasi tidak dipengaruhi oleh massa benda.

c

176

(3) Elektron yang lepas melaju dengan kecepatan 0, 2 √ 70 × 106 m/s. 3 (4) Peristiwa di atas menunjukkan partikel berperilaku sebagai gelombang.

Kode Naskah Soal:

133


27.

25.

Konduktor berbentuk C berada di dalam medan magnet homogen B seperti yang diperlihatkan di atas. Batang logam dengan panjang l diletakkan di antara dua sisi konduktor sehingga terbentuk rangkaian listrik dengan besar hambatan total R. Batang digerakkan ke kanan dengan posisinya setiap saat memenuhi persamaan x = a2 t + b, t menyatakan waktu, sedangkan a dan b merupakan konstanta. Besar arus listrik pada rangkaian dapat dinyatakan dengan ....

Balok A yang massanya 2 kg dan balok B yang massanya 1 kg mula-mula diam, lalu bergerak ke bawah sehingga menyentuh lantai setelah selang waktu .... (A) 2 s √ (B) 5 s

(D) 4 s (E) 5 s

(C) 3 s 26.

(A) (B) (C) (D) (E)

28. Sebuah partikel bermassa 5 gr diletakkan pada daerah medan listrik arah ke bawah dengan besar 800 N/C. Untuk mempertahankan kedudukan partikel, tanda dan besar muatan listrik yang harus diberikan adalah .... (g = 9,8 m/s2 )

Sebuah balok ditembak pada arah vertikal dengan sebuah peluru yang memiliki kecepatan 500 m/s. Massa peluru 10 gr, sedangkan massa balok 2 kg. Setelah ditembakkan, peluru bersarang di dalam balok. Balok akan terpental ke atas hingga ketinggian maksimum .... (A) 13 cm

(D) 42 cm

(B) 27 cm

(E) 47 cm

Bl(a2 + b) R 2Bla R Bl R Bla2 R Bla2 2R

(A) negatif dan 6, 13 × 10−5 C (B) positif dan 6, 13 × 10−5 C (C) netral dan 6, 13 × 10−5 C (D) negatif dan 6, 13 × 10−5 µC

(C) 31 cm

(E) positif dan 6, 13 × 10−5 µC

c

177

Kode Naskah Soal:

32. Ion Li2+ memiliki sebuah elektron dan nomor atom Z = 3. Ketika elektron ion tersebut berpindah dari orbit n = 1 ke orbit n = 3, ion lithium ...

29. Sebuah partikel bermuatan Q dan bermassa m dipercepat dari keadaan diam melalui sebuah beda potensial V dan energi kinetik K. Energi kinetik dari suatu partikel bermuatan 2Q dan bermassa m/2 yang dipercepat dari keadaan diam dengan beda potensial yang sama adalah .... (A) 0,5 K

(D) 3,0 K

(B) 1,0 K

(E) 4,0 K

(A) melepas energi sebesar 12,1 eV. (B) melepas energi sebesar 32,3 eV. (C) melepas energi sebesar 108,8 eV. (D) menerima energi sebesar 108,8 eV. (E) menerima energi sebesar 32,3 eV.

(C) 2,0 K 30. Sebuah mesin pembangkit listrik tenaga air menggunakan kincir air yang dapat berputar. Ketika kincir berputar, air dengan volume 200 mL mengalami kenaikan suhu dari 23 ◦ C menjadi 27 ◦ C. Kerja yang telah dilakukan kincir adalah .... (Panas jenis air adalah 4200 J/kg◦ C (A) 4200 J

(D) 2440 J

(B) 3360 J

(E) 2400 J

133

Gunakan Petunjuk B dalam menjawab soal nomor 33 sampai nomor 34. 33. Jika pada suatu konduktor tidak mengalir arus listrik, medan listrik pada konduktor tersebut konstan di semua titik. SEBAB

(C) 3000 J

Medan listrik konstan menandakan beda potensial di semua titik pada daerah tersebut sama dengan nol.

31.

34. Lensa okuler mikroskop berfungsi sebagai lup. SEBAB Pada mikroskop, sifat bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif selalu tegak, sejati, dan diperbesar. Perhatikan gambar di atas. Sebuah sinar memasuki ujung datar sebuah balok kaca yang mempunyai indeks bias n. Nilai minimum indeks bias kaca n agar semua sinar yang masuk dapat dipantulkan secara total/sempurna adalah .... (nudara = 1) (A) (B) (C) (D) (E)

Gunakan Petunjuk C dalam menjawab soal nomor 35 sampai nomor 36. 35. Sebuah benda bermassa 1,25 kg diikat pada ujung tali yang panjangnya 80 cm. Benda tersebut diputar pada lintasan melingkar horizontal. Tegangan maksimum pada tali adalah 400 N untuk g = 9,8 ms−2 . Pernyataan yang BENAR adalah ...

1 2 1√ 2 2 1√ 3 2 √ 2 √ 3

(1) Kecepatan sudut maksimum adalah 20 rad/s. (2) Kecepatan linier maksimum adalah 16 m/s. (3) Percepatan linier maksimum adalah 320 m/s2 . (4) Percepatan sudut maksimum adalah 400 rad/s2 .

c

178

Kode Naskah Soal: 36. Sebuah gelombang padatali menjalar dengan π persamaan: y = 0, 12 sin x + 4πt , x dalam 8 meter dan t dalam detik. Persamaan tersebut mempunyai pengertian bahwa ... (1) persamaan kecepatan gelombangnya π dy v= = (0, 12)(4π) cos x + 4πt . dt 8 (2) kecepatan maksimum gelombang v = 0, 48π m/s. (3) persamaan percepatan πgelombang 2 a = (−0, 12)(4π) sin x + 4πt . 8 (4) percepatan maksimum gelombang a = 1, 92π 2 m/s2 .

c

179

133

Kode Naskah Soal:

134


26.

25.

Sebuah balok ditembak pada arah vertikal dengan sebuah peluru yang memiliki kecepatan 500 m/s. Massa peluru 10 gr, sedangkan massa balok 2 kg. Setelah ditembakkan, peluru bersarang di dalam balok. Balok akan terpental ke atas hingga ketinggian maksimum ....

Pada gambar di atas, massa m1 dan m2 berturut-turut adalah 6 kg dan 4 kg. Tidak ada gesekan yang bekerja dan massa katrol diabaikan. Nilai percepatan pusat massa kedua benda pada gambar di atas sama dengan ...

(A) 13 cm

(D) 42 cm

(B) 27 cm

(E) 47 cm

(C) 31 cm

2

(A) 2 m/s mengikuti gerak m1 ke arah atas. (B) 2 m/s2 mengikuti gerak m1 ke arah bawah.

27.

2

(C) 0,4 m/s mengikuti gerak m1 ke arah atas. (D) 0,4 m/s2 mengikuti gerak m1 ke arah bawah. (E) 0 m/s2 .

Sebuah kapasitor 6 µF dipasang di titik P dan Q dalam rangkaian listrik di atas. Setelah keadaan tunak, energi yang disimpan kapasitor adalah .... (A) 0 J (B) 1, 35 × 10−5 J (C) 2, 70 × 10−5 J (D) 6, 08 × 10−5 J (E) 12, 15 × 10−5 J

c

180

Kode Naskah Soal: 28. Sebuah kawat penghantar berbentuk lingkaran dengan diameter dapat berubah berada pada bidang normal medan magnet 0,5 T. Apabila diameter kawat diubah dari 3 cm menjadi 4 cm dalam interval waktu 0,25 detik dan hambatan kawat tersebut 14 Ω, kuat arus yang mengalir pada kawat tersebut adalah ....

31. Pada percobaan Melde digunakan sebuah dawai massa m panjang L, tegangan tali F saat beban M digantungkan pada salah satu ujung. Pada saat ujung lain yang ditambatkan dengan sebuah vibrator frekuensi f Hz, panjang gelombang stasioner yang terjadi adalah λ. Jika tali yang digunakan diganti dengan tali yang massa jenisnya 1 kali semula dengan diameter sama dan beban 2 dijadikan 2 M , panjang gelombang menjadi ....

(A) 4π µA (B) 25π µA (C) 50π µA

(A) 4λ

(D) 100π µA

(B) 2λ

(E) 200π µA

(C) 1λ 1 (D) λ 2 1 (E) λ 4

29. Sebuah partikel bermuatan Q dan bermassa m dipercepat dari keadaan diam melalui sebuah beda potensial V dan energi kinetik K. Energi kinetik dari suatu partikel bermuatan 2Q dan bermassa m/2 yang dipercepat dari keadaan diam dengan beda potensial yang sama adalah .... (A) 0,5 K

(D) 3,0 K

(B) 1,0 K

(E) 4,0 K

32. Unsur Radium–224 yang memiliki nomor atom 88 meluruh dengan memancarkan partikel α dan menghasilkan unsur Radon. Jika diketahui massa inti Radium, Radon, dan Helium berturut-turut adalah 224,0202 sma, 220,0114 sma, dan 4,0026 sma, energi reaksi peluruhan tersebut sama dengan .... (1 sma = 931,5 MeV)

(C) 2,0 K 30. Suatu kalorimeter berisi air sebanyak 500 gr dan bersuhu 30 ◦ C. Ke dalam kalorimeter tersebut dimasukkan logam 300 gr bersuhu 140 ◦ C hingga terjadi kesetimbangan pertama. Setelah setimbang, 800 gr es bersuhu −10 ◦ C dimasukkan ke dalam kalorimeter. Jika kapasitas panas kalorimeter 900 K/◦ C, kalor lebur es 3600 J/kg, kalor jenis air 4200 J/kg◦ C, kalor jenis es 2100 J/kg◦ C, dan kalor jenis logam 900 J/kg◦ C, kesetimbangan akhir kedua akan terjadi pada suhu ....

134

(A) 14,9 MeV

(D) 3,84 MeV

(B) 7,46 MeV

(E) 2,88 MeV

(C) 5,78 MeV

Gunakan Petunjuk B dalam menjawab soal nomor 33 sampai nomor 34. 33. Sudut kritis tidak akan terjadi jika cahaya datang dari udara ke air.

(A) 9,75 ◦ C (B) 18,85 ◦ C

SEBAB

(C) 25,20 ◦ C ◦

(D) 37,71 C

Sudut kritis merupakan sudut sinar datang ketika sudut sinar bias 90◦ .

(E) 44,00 ◦ C

c

181

Kode Naskah Soal:

134

36. Dua buah cermin diletakkan saling berhadapan dengan sumbu utama saling berimpit dan terpisah pada jarak 35 cm. Cermin pertama merupakan cermin cekung dengan jari-jari kelengkungan 60 cm, sedangkan cermin kedua merupakan cermin cembung dengan jari-jari kelengkungan 20 cm. Suatu objek setinggi 10 cm diletakkan di antara kedua cermin pada jarak 10 cm dari cermin pertama. Jika bayangan pertama kali dibentuk oleh cermin pertama, ...

34.

(1) bayangan oleh cermin pertama bersifat maya, tegak, dan diperkecil.

Pada gambar di atas, air yang memancar bersama-sama dari lubang K2 pasti lebih jauh dibandingkan yang memancar dari lubang K1.

(2) benda untuk cermin kedua bersifat maya. (3) perbesaran total yang terjadi adalah 0,20.

SEBAB

(4) sifat bayangan akhir yang terbentuk maya, tegak, dan diperkecil.

Tekanan hidrostatis air di lubang K2 lebih besar dibandingkan tekanan hidrostatis di lubang K1.

Gunakan Petunjuk C dalam menjawab soal nomor 35 sampai nomor 36. 35. Volume 1 mol oksigen (anggap sebagai gas ideal) diperbesar secara isotermal (pada temperatur 310 K) dari 12 L menjadi 19 L. Jika gas tersebut mengembang secara adiabatik, ... (1) gas mengembang melawan tekanan dari lingkungan dan gas tersebut melakukan kerja. (2) energi yang diperlukan untuk melakukan kerja hanya berasal dari energi internal. (3) temperatur akan turun karena energi internal turun. (4) jika diketahui rasio kapasitas panas adalah 1,4, temperatur akhirnya adalah 258 K.

c

182

SOAL&PEMBAHASAN FISIKA SIMAK UI KODE 511

No. 25 Jawaban: (D) 1

PEMBAHASAN: Kita mulai perhitungan dari lensa okuler (mata tanpa akomodasi berarti ′ = ∞ (tak hingga) 1

=

1

+

1 ′

1

=

=

Dari jarak kedua lensa, kita bisa menghitung jarak bayangan objektif

′

1 ′

20 39

Nah, baru kita hitung perbesaran

= 0)

22 = ′

+

1 1 39 − = 0,5 20 20 =

= 2 cm

= ′

1

1 1 1 = + 0,5 20

1 1 1 = + 2 ∞

(ingat

=

=

+

×

=

Kesimpulan: tidak ada jawaban yang benar, yang paling mendekati adalah jawaban (D) 294

+2

= 20 cm

REVIEW PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: = +

2.

= ′

3.

(pembentukan bayangan pada lensa) +

=

(panjang mikroskop) ×

=

×

20 15 15 × = 39 × = 292,5 20 2 2 39

Lalu kita hitung jarak benda terhadap lensa objektif

1.

′

×

(perbesaran mikroskop untuk mata tidak

berakomodasi)

183

No. 26 Jawaban: (E) =

PEMBAHASAN: Konsep soal: Balon bisa terbang karena ada gaya angkat ke atas (gaya Archimedes). Dalam soal ini, kondisinya adalah kesetimbangan antara gaya ke atas (gaya Archimedes) dengan gaya ke bawah (berat udara panas + berat keranjang).

+

= ′

+

(1,25)(400) = ′ (400) + (200) 500 = 400 ′ =

+ 200

300 = 0,75 kg⁄ m 400

Selanjutnya, suhu bisa dihitung dengan persamaan gas ideal = . Hubungan massa jenis didapat dengan sedikit memodif persamaan tersebut (ingat n = m/Mr): =

=

Terlihat bahwa berbanding terbalik dengan V sehingga (jangan lupa suhu dalam Kelvin) = Jika = massa jenis udara (di luar balon) dan ′ = massa jenis udara panas di dalam balon maka

1,25 = 0,75 283 = 471,7 K = 198,7 C ≈ 199 C

REVIEW PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: 1. 2.

= =

′ (gaya Archimedes; = massa jenis cairan, V’= volum benda tercelup) (persamaan gas ideal

No. 27 Jawaban: (A) PEMBAHASAN:  muatan listrik yang bergerak di dalam medan magnet akan mendapat gaya magnet (gaya Lorentz)  Di soal ini, muatan listriknya adalah elektron, dan medan magnetnya berasal dari kawat berarus listrik

184

=

=

, ×

= [

×

][ , ] × = , [ , × ]

×

REVIEW PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: 1.

=

(Gaya Lorentz pada muatan dalam medan magnet)

2.

=

(medan magnet di sekitar kawat lurus panjang)

No. 28 Jawaban: (E) PEMBAHASAN  Elektron yang dipercepat dengan beda potensial V memiliki panjang gelombang ℎ ℎ = = √2  Peristiwa tumbukan dalam soal ini mirip dengan efek hamburan Compton, di mana panjang gelombang elektron sesudah tumbukan: ℎ (1 − cos ) − =  Sehingga: =

ℎ

+ = =

Masukkan

=

(1 − cos 60 ) +

+

0,5ℎ 0,5ℎ

√2

√

′=

ℎ √2

+

0,5ℎ √2

=


=

2.

−

= =

√

(panjang gelombang de Broglie) (1 − cos ) (hamburan Compton)

185

1,5ℎ √2

No. 29 Jawaban: - (tidak ada yang benar) PEMBAHASAN:



Nilai x kita cari dengan prinsip kesetimbangan gaya. Tiga gaya setimbang bisa kita susun menjadi segitiga, dan segitiga ini akan sebanding dengan segitiga jarak-jarak:





T

w

l

F  Setiap benda bermuatan akan menimbulkan medan listrik di sekitarnya  Sebuah keping logam bermuatan akan menimbulkan medan di sekitarnya sebesar



=

2.

=

=

2

=

2

Kesimpulan: tidak ada jawaban

2

REVIEW PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: =

= dan tan

=

Sehingga muatan di atas akan mendapat gaya sebesar:

1.

di mana sin

dan

jika sudut  kecil, maka sin = tan sehingga

2  Muatan yang berada dalam medan magnet akan mendapat gaya =

=

Kita mencari nilai x dari tan sin

=

=

x

(medan listrik keping bermuatan) (gaya yang dialami muatan dalam medan listrik)

No. 30

186

=

,

Jawaban: (B) PEMBAHASAN : Hukum Kontinuitas atau hukum kekekalan debit =

+

=

+

∙ 2 = 0,5 ∙ 3 + 0,75 ∙ 2 = 1,5 + 0,75 =

0,5 2 = m⁄detik 0,75 3

REVIEW PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: = (persamaan kontinuitas)

No. 31 Jawaban: (E) PEMBAHASAN: Gunakan hukum kekekalan energi mekanik: +

+(

=

ℎ +0 = 0+ ℎ =

1 2

10 ℎ = 7 =

=

1 2

+

1 2

1 2 2 5

+

ℎ =

=

)

+

7 10

10 ∙ 9,8 ∙ 0,45 = 7

6,3 = 2,51

2,51 = 25,1 rad⁄detik 0,1

REVIEW PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: 1. + = + (hukum kekekalan energi mekanik) 2.

=

(hubungan kecepatan sudut dan kecepatan linear)

No. 32 Jawaban: (A)

187

PEMBAHASAN: Persamaan interferensi Young (celah ganda) untuk terang ke-3 adalah = 3 Jika digunakan 2 sinar dengan panjang gelombang masing-masing = 3

= 3

dan

dan

maka akan berlaku

atau jika kita kurangkan kita dapatkan Δ

= 3(

−

)

Maka Δ =

3(

−

)

=

3(5,1 − 4,3) × 10 (1,5) = 1,44 × 10 (2,5 × 10 )

m = 1,44 cm

Kesimpulan: tidak ada jawaban yang tepat, namun yang paling mendekati adalah jawaban (A) REVIEW PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: =

(persamaan interferensi Young untuk garis terang ke-n)

No. 33 Jawaban: (A) PEMBAHASAN: Cari dulu percepatan dengan Hukum Newton: ⃗=

=

8−̂

4 ̂ 2

= 4−̂

2 ̂

Kecepatan dihitung dengan mengintegralkan percepatan: ⃗=

dt = 4−̂

̂

Kelajuan = besar kecepatan: | ⃗| =

(4 ) + ( )

15 =

(4 ) + ( )

Agar kelajuan bernilai 15:

225 = (4 ) + ( ) ( ) + 16

188

− 225 = 0

(

+ 25)(

− 9) = 0 =9

= 3s REVIEW PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: 1. ∑ = (hukum Newton) 2. ⃗ = ∫ dt (hubungan kecepatan dan percepatan) 3. | ⃗ | =

( ) + ( ) (menghitung besar kecepatan)

No. 34 Jawaban: (C) pernyataan benar, alasan salah PEMBAHASAN: =



Persamaan percepatan gravitasi:



Bumi berbentuk pepat, dengan Rekuator > Rkutub sehingga gekuator < gkutub → PERNYATAAN BENAR Lihat persamaan di atas, percepatan gravitasi ditentukan oleh jari-jari (R) dan massa (M) → ALASAN SALAH




(percepatan gravitasi)

No. 35 Jawaban: (B), pernyataan (1) dan (3) benar PEMBAHASAN: Bila suhu berubah, maka besaran yang berubah dari Setiap benda: panjangnya sensor metal/logam adalah hambatannya

No. 36 Jawaban: - (tidak ada jawaban)

189

 

 



Efek fotolistrik adalah keluarnya elektron dari permukaan logam akibat logam disinari dengan cahaya/ gelombang elektromagnetik. Elektron baru keluar dari permukaan logam kalau frekuensi/energi foton cahaya yang datang lebih dari energi ikat (= fungsi kerja) atau frekuensi ambang. Frekuensi minimal yang dapat membebaskan elektron disebut frekuensi ambang (fo). Dari grafik, frekuensi ambang = 5,2 × 1014 Hz sehingga jika cahaya datang memiliki frekuensi lebih dari nilai tersebut, efek fotolistrik akan terjadi → PERNYATAAN (1) SALAH Nilai frekuensi ambang fo setara dengan panjang gelombang 3 × 10 = = = 5,8 × 10 m 5,2 × 10 Karena panjang gelombang berhubungan terbalik dengan frekuensi, maka hanya foton dengan lebih kecil dari 5,8 × 10 m (=580 nm) yang akan menghasilkan fotolistrik. Jadi, seharusnya = 400 nm menghasilkan fotolistrik → PERNYATAAN (3) SALAH Nilai frekuensi ambang dapat diubah menjadi energi ambang atau fungsi kerja: = ℎ = (6,6 × 10 )(5,2 × 10 ) = 3,432 × 10 J Atau jika diubah dalam satuan eV: =

3,432 × 10 1,6 × 10

= 2,15 eV

→ PERNYATAAN (2) SALAH 

Energi foton 3,4 x 10-19 > daripada fungsi kerja (lihat perhitungan di atas) , sehingga seharusnya efek fotolistrik akan terjadi → PERNYATAAN (4) SALAH

Kesimpulan: karena hanya pernyataan (2) yang benar, maka soal ini tidak ada jawabannya. REVIEW PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: 1. = (cepat rambat cahaya) 2. = ℎ (energi foton)

190

SOAL&PEMBAHASAN FISIKA SIMAK UI KODE 512 No. 25 Jawaban: (A) PEMBAHASAN: No. 26 Jawaban: (B)

Untuk memeriksa mana yang lebih terang, kita harus hitung dulu hambatan masingmasing =

=

=2

1

=

1

PEMBAHASAN:

1 2 2 ∙ 50 ∙ 1 1 = ohm 100

1

=

1

=

REVIEW PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: (reaktansi kapasitif)

2.

=

(reaktansi induktif)

−

1

1 1 − 1 2

= (1,097 × 10 )

Jelas, > sehingga menurut hukum Ohm, IL < IC sehingga lampu L1 (lampu yang dipasang seri dengan kapasitor C) akan menyala lebih terang. =

1

= (1,097 × 10 )

= 2 ∙ 50 ∙ 1 = 100 ohm

1.

=

4 = 1,22 × 10 3 ∙ 1,097 × 10 = 122 nm

3 4 m


−

(panjang gelombang foton yang

dipancarkan jika elektron turun ke energi yang lebih rendah. No. 27 Jawaban: - (tidak ada yang benar)

191

PEMBAHASAN:  Setiap benda bermuatan akan menimbulkan medan listrik di sekitarnya  Sebuah keping logam bermuatan akan menimbulkan medan di sekitarnya sebesar =

2  Muatan yang berada dalam medan magnet akan mendapat gaya = Sehingga muatan di atas akan mendapat gaya sebesar: = 

2






T

w

l

F



=

x

Kita mencari nilai x dari tan maka sin

= tan

dan sin

di mana sin

= dan tan

sehingga =

=

=

2

=

2

Kesimpulan: tidak ada jawaban REVIEW PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: 1. 2.

= =

(medan listrik keping bermuatan) (gaya yang dialami muatan dalam medan listrik)

192

=

, jika sudut  kecil,

No. 28 Jawaban: (B) PEMBAHASAN:

ℎ = (1 − cos )

Kelajuan bola m ketika lepas dari permukaan bola dapat dihitung dengan kekekalan energi mekanik =

2 ℎ=

(1 − cos )

2

Di titik tersebut bola m memenuhi persamaan gerak melingkar = cos

=

=

cos

Dari persamaan (1) dan (2) kita peroleh: 2

(1 − cos ) =

cos

2 = 3 cos cos

=

2 3

Persamaan ini dapat kita masukkan ke persamaan (1) atau (2) dan kita dapatkan

=

2 3


= 2 ℎ (kelajuan benda yang dilepas tanpa kecepatan awal dari ketinggian h, tanpa gesekan)

2. ∑

=

(gaya sentripetal)

193


=

8−̂

4 ̂ 2

= 4−̂

2 ̂


dt = 4−̂

̂


(4 ) + ( )

15 =

(4 ) + ( )


225 = (4 ) + ( ) ( ) + 16 (

− 225 = 0

+ 25)(

− 9) = 0 =9

=3s REVIEW PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: 1. ∑ = (hukum Newton) 2. ⃗ = ∫ dt (hubungan kecepatan dan percepatan) 3. | ⃗ | =


No. 30 Jawaban: (D) PEMBAHASAN: 1

−

=

1

+

1 1 1 = + 1 25 − 60

194

1 ′ =

1

−

60

−

1 59 =− 25

= 25 ∙ 59 = 1475 cm = 14,75 m

REVIEW PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: 1

=

1

1 ′

+

No. 31 Jawaban: (A) PEMBAHASAN: Rangkaian di atas membentuk Jembatan Wheatstone. Dalam rangkaian Wheatstone, jika vAB = 0 ini berarti × (2

=

)×

×

=

× 10

= 5Ω Dengan demikian, tegangan sensor dapat ditentukan berdasarkan kesebandingan V dan R pada rangkaian seri: =

15

=

+ 5 5 + 10 =5V

Karena kenaikan suhu adalah 5oC tiap 1 volt, maka kenaikan suhunya: Δ = (5 V)(5

/V) = 25 C

REVIEW PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: 1. × = × (perkalian silang hambatan pada rangkaian Wheatstone) 2.

=

(kesebandingan V dan R pada rangkaian seri)

195

No. 32 Jawaban: (A) PEMBAHASAN: Gelombang ultrasonik yang dilewatkan pada sebuah bahan akan menerobos bahan dan sebagian dipantulkan (direfleksikan) oleh permukaan di ujung lain. (PERNYATAAN BENAR) Gelombang datang

Gelombang pantul

d Jika waktu total yang diperlukan gelombang untuk bolak-balik adalah t, maka ketebalan d dapat ditentukan dengan =

×

Δ 2

(v = cepat rambat gelombang ultrasonic dalam bahan tersebut) . (ALASAN BENAR) DAN KEDUA PERNYATAAN BERHUBUNGAN SEBAB AKIBAT.

No. 33 Jawaban: (D) PEMBAHASAN:

Perhatikan, gas berada dalam tabung tertutup, ini menandakan volum gas konstan. Jika volum gas tidak berubah, maka usaha bernilai nol, karena = → PERNYATAAN SALAH CV = kapasitas kalor pada volum tetap:

=

Δ

3 =2

Δ Δ

CV = kapasitas kalor pada tekanan tetap:

196

=

3 2

=

Δ

Baik gas diatomik maupun monoatomik, nilai

3 =2

Δ Δ

=

5 2

selalu lebih kecil daripada

→ ALASAN BENAR

No. 34 Jawaban: (E) PEMBAHASAN:  Bola pejal dan bola kosong memiliki nilai momen inersia yang berbeda. Untuk bola pejal: =

, dan untuk bola kosong =

. Untuk benda yang menggelinding dari puncak

bidang miring, percepatan yang akan dialaminya adalah: sin = 1+ Dengan k adalah konstanta inersia (2/5 untuk bola pejal, 2/3 untuk bola kosong) momen inersia bola kosong lebih besar daripada bola pejal → percepatan bola kosong akan lebih kecil daripada bola pejal → bola pejal akan sampai terlebih dahulu di dasar bidang miring → PERNYATAAN SALAH  Karena kedua bola mengalami percepatan yang berbeda, tentu saja kecepatan kedua bola pun akan berbeda. Di dasar bidang miring, benda akan memiliki kelajuan sebesar:



=

2 ℎ 1+

→ ALASAN SALAH

No. 35 Jawaban: (E) PEMBAHASAN:  Yang dimaksudkan “pemantulan” pada cermin adalah pemantulan teratur yang bisa menghasilkan bayangan, sementara pada umumnya benda, pemantulan yang terjadi adalah pemantulan baur, yang tidak akan menghasilkan bayangan. Perbedaan jenis pemantulan ini ditentukan oleh rata atau tidaknya sebuah permukaan.

197





Cahaya tampak (sinar ungu sampai merah) memiliki panjang gelombang hanya dalam jangkauan 4000 ̇ sampai 7000 ̇ . Jadi, yang kita bicarakan di sini bukan hanya cahaya tampak, tapi juga “cahaya” (=gelombang elektromagnetik) lainnya, seperti sinar infra merah, ultraviolet, sinar-X, dll. Kasar atau halusnya sebuah permukaan adalah relatif, bergantung pada panjang gelombang yang datang. Permukaan yang tampak rata bagi sinar dengan panjang gelombang tertentu, belum tentu rata bagi sinar dengan panjang gelombang yang lebih kecil seperti sinar-X. Jadi, cermin tidak bisa memantulkan semua cahaya → PERNYATAAN SALAH Ketika kita becermin, kita bisa melihat semua warna cahaya, berarti cermin bisa memantulkan sinar yang panjang gelombangnya lebih dari 5000 angstrom → ALASAN SALAH

No. 36 Jawaban: (C) PEMBAHASAN: Nilai percepatan gravitasi bumi tidak konstan, karena jari-jari bumi yang tidak sama, dan struktur di bawah tanah yang berbeda-beda. Karena bentuk bumi yang pepat, arahnya pun tidak selalu persis ke pusat bumi → PERNYATAAN BENAR Nilai gravitasi bumi tidak dipengaruhi rotasi bumi maupun gaya koriolis → ALASAN SALAH

198

SOAL&PEMBAHASAN FISIKA SIMAK UI KODE 513 No. 25 Jawaban: (D) PEMBAHASAN: Peluruhan per detik (aktivitas radioaktif) A dihitung dengan = Dengan = konstanta radioaktif, dan N = jumlah zat radioaktif pada saat itu. Karena = (dengan

= waktu paruh) maka

/

=

0,693 /

=

0,693 1,63 × 10 × 6,03 × 10 (1,28 × 10 tahun)(3,14 × 10 detik⁄tahun) 40 = 0,421 peluruhan/detik

REVIEW PERSAMAAN-PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: 1. = (aktivitas radioaktif) 2.

=

, /

(konstanta radioaktif)

No. 26 Jawaban: (A) PEMBAHASAN:

199

, /

Saat sinar keluar dari prisma ke udara, kondisinya adalah kondisi sudut batas/sudut kritis: sin

sin

=

=

1 1 = 1,414 √2 = 45

dari udara ke dalam prisma: sin =

sin

1 ∙ sin = 1,414 sin 45 sin =

1 2

= 30 REVIEW PERSAMAAN-PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: 1. sin = sin (hukum Snellius untuk pembiasan) 2. sin

=

(menghitung sudut batas/sudut kritis)

No. 27 Jawaban: - (tidak ada yang benar) PEMBAHASAN:



 Setiap benda bermuatan akan menimbulkan medan listrik di sekitarnya  Sebuah keping logam bermuatan akan menimbulkan medan di sekitarnya sebesar


=

2  Muatan yang berada dalam medan magnet akan mendapat gaya =

=

T

w

Sehingga muatan di atas akan mendapat gaya sebesar: =





l

F

2




200

x

di mana sin

dan

= dan tan

=

,

jika sudut  kecil, maka sin sehingga

= tan

=

=

=

2

=

2


201

REVIEW PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: 1. 2.

=

(medan listrik keping bermuatan)

=

(gaya yang dialami muatan dalam medan listrik)

No. 28 Jawaban: (A) PEMBAHASAN:  Konsep: benda bermuatan listrik akan dibelokkan dalam medan magnet oleh Gaya Lorentz  Gaya Lorentz pada muatan dalam medan magnet sebesar =  Akibat gaya Lorentz, muatan akan bergerak melingkar dengan jari-jari yang dapat diturunkan dari persamaan gaya sentripetal dengan memasukkan gaya Lorentz sebagai gaya sentripetal = = =  Jari-jari pada soal di atas dapat dihitung dengan rumus keliling lingkaran: 1 = × (keliling lingkaran) 4 1 3,14 = (2 4

1 ) = (2 ∙ 3,14 ∙ ) 4 = 2 cm

 Dengan persamaan jari-jari di atas, kita dapat hitung medan magnet: =

=

(1,6 × 10 )(1200) = 6 × 10 T (0,02 m)(1,6 × 10 )

REVIEW PERSAMAAN-PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: 1. = (gaya Lorentz pada muatan dalam medan magnet) 2.

=

(gaya sentripetal)

202


=

8−̂

4 ̂ 2

= 4−̂

2 ̂


dt = 4−̂

̂


(4 ) + ( )

15 =

(4 ) + ( )


225 = (4 ) + ( ) ( ) + 16 (

− 225 = 0

+ 25)(

− 9) = 0 =9

=3s REVIEW PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: 1. ∑ = (hukum Newton) 2. ⃗ = ∫ dt (hubungan kecepatan dan percepatan) 3. | ⃗ | =


No. 30 Jawaban: (C) PEMBAHASAN: Hukum kekekalan momentum sudut (momentum sudut sebelum dan sesudah tumbukan harus sama) Momentum sudut tanah liat sebelum = momentum sudut tongkat + tanah liat sesudah =( +

203

)

1 12

=

+

1 [1 kg][1 m] + [0,1 kg][0,5 m] 12

(0,1 kg)(10 m/s)(0,5 m) =

1 + 0,025 12

0,5 =

0,5 = =

13 120

60 rad/s 13

Energi sebelum tumbukan: =

1 2

=

1 ∙ 0,1 ∙ 10 = 5 J 2

Energi sesudah tumbukan: 1 = ( + ) 2

=

1 13 2 120

60 13

=

15 = 1,15 J 13

Energi yang hilang = 5 – 1,15 = 3,85 Joule REVIEW PERSAMAAN-PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: 1. = (momentum sudut partikel) 2. = (momentum sudut benda tegar) 3. Hukum kekekalan momentum sudut 4.

=

5.

=

(energi kinetik partikel) (energi kinetik benda tegar)

No. 31 Jawaban: PEMBAHASAN: Soal ini tidak dapat diselesaikan karena ada kesalahan konsep, yaitu kalor yang dibuang (150 J) lebih besar daripada kalor yang diserap (90 J). Seharusnya sebaliknya.

204

No. 32 Jawaban: (E ) PEMBAHASAN: Perbandingan EP dan EK pada getaran harmonis: = tan 1 3

= tan tan

=

1 √3

= 30 Percepatan pada getaran harmonis: =

sin

= (0,08 m)(2 ∙ 0,5)

1 = 0,4 m⁄s 2

REVIEW PERSAMAAN-PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: 1. = sin (percepatan GHS) 2.

= tan

(perbandingan EP dan EK pada GHS)

No. 33 Jawaban: (C ) PEMBAHASAN: Pada keadaan awal, gunakan persamaan gerak melingkar: = = = Gerak parabola

205

=

2

Jarak x maksimum:

=

=

∙

2

= √2 = 100√2 = 141,42 m

Sehingga = 141,42 − 100 = 41,42 m REVIEW PERSAMAAN-PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: =

1. 2.

=

(gaya sentripetal / gerak melingkar) (gerak benda jatuh tanpa kecepatan awal arah vertical)

No. 34 Jawaban: (B ) PEMBAHASAN:  Sinar-X selain untuk keperluan foto rontgen, juga digunakan di bandara untuk mengecek isi tas / koper penumpang, dalam dunia seni untuk mengetahui lapisan-lapisan suatu lukisan, dll. → PERNYATAAN BENAR  Sinar-X tergolong gelombang elektromagnetik yang berenergi tinggi, sehingga bisa berbahaya bagi tubuh jika digunakan melebihi dosis tertentu. → ALASAN BENAR TAPI TIDAK ADA HUBUNGAN SEBAB AKIBAT

No. 35 Jawaban: (D ) PEMBAHASAN:  Massa dan ketebalan kedua silinder sama, tetapi (silinder 2 lebih rapat daripada silinder 1) maka berarti jari-jari silinder 1 lebih besar daripada silinder 2 (R1 > R2)  Karena momen inersia sebanding dengan R2, berarti momen inersia 1 > momen inersia 2 → PERNYATAAN SALAH  Perumusan momen inersia adalah = ∑ atau = ∫ . Jadi, nilai momen inersia bergantung pada persebaran partikel suatu benda. Benda dengan massa jenis besar

206

menunjukkan partikel-partikel yang lebih rapat (R lebih kecil), dengan sendirinya akan memiliki momen inersia yang lebih kecil untuk ukuran massa yang sama. Begitu pula sebaliknya. → ALASAN BENAR

No. 36 Jawaban: (B ) PEMBAHASAN:  Bulan mengelilingi bumi dengan waktu putaran yang sama → momentum sudut konstan → PERNYATAAN (1) BENAR  Energi total bulan bernilai negatif: 1 1 1 = + =− + =− + =− 2 2 2 → PERNYATAAN (3) BENAR

207

SOAL&PEMBAHASAN FISIKA SIMAK UI KODE 514

No. 25 Jawaban: - (tidak ada yang benar) PEMBAHASAN:  Setiap benda bermuatan akan menimbulkan medan listrik di sekitarnya  Sebuah keping logam bermuatan akan menimbulkan medan di sekitarnya sebesar 2  Muatan yang berada dalam medan magnet akan mendapat gaya =



l

F



x


Sehingga muatan di atas akan mendapat gaya sebesar: =

T

w

=

=





di mana sin

dan

= dan tan

=

jika sudut  kecil, maka sin = tan sehingga =

2


=

=

2

=

2


No. 26 Jawaban: (D ) PEMBAHASAN: Ketika cahaya memasuki medium lain, kelajuan dan panjang gelombangnya berubah, berbanding terbalik dengan indeks bias. Kelajuan: =

208

,

1 = 1,65 3 × 10 = 1,82 × 10 m/s Panjang gelombang: = 1 = 1,65 633 =

633 = 383 nm 1,65

REVIEW PERSAMAAN-PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: =

=

−

=

No. 27 Jawaban: (B ) PEMBAHASAN: Energi kinetik relativistik: =

1

⎛

− 1⎞

⎝ 1−

=

1

⎛ ⎝ 1−

(0,6 )

⎠ 1 1 −1 = 0,8 4

− 1⎞ = ⎠

Karena energi total E = jumlah dari energi diam (Eo) dan energi kinetik (EK): =

+

=

+

1 4

Sehingga 1 =4 5 4 Atau

209

=

1 5

=

5 4

=

1 5

REVIEW PERSAMAAN-PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: =

1. 2.

=

− +

=

−1

(energi kinetik relativistic)

(energi total)

No. 28 Jawaban: (A ) PEMBAHASAN: Hitung frekuensi sudut m2

=

=

2 = 1 rad/s 2

Kelajuan maksimum bisa dihitung dengan persamaan

=

, tetapi karena yang ditanyakan di

sini adalah kelajuan pusat massa, maka persamaan tersebut harus dikalikan dengan rasio

(

)

=

+

=

2 (5 × 10 )(1) = 2,5 × 10 2+2

REVIEW PERSAMAAN-PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: 1.

=

atau

=

(frekuensi osilasi pegas-massa)

No. 29 Jawaban: (B ) PEMBAHASAN: Perubahan entropi: ln ∆ =

=

=

23 = 0,4 ∙ 8,02 ∙ ln

210

m = 2,5 s

ln

= 7,2

= 1,97 ≈ 2 REVIEW PERSAMAAN-PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: 1. ∆ = 2.

(perubahan entropi pada suhu tetap)

=

ln

(usaha yang dilakukan gas pada proses isothermal)

No. 30 Jawaban: (D ) PEMBAHASAN: Jika gerak mobil A dan B digambarkan dalam bentuk grafik:

V (m/s)

Selisih jarak S1 = 245 m

Selisih jarak S3 = 350 m Kurva mobil B

70 = = 70 ∙ 5 = 350 m 0

Kurva mobil A t (s)

Mobil A menempuh jarak 245 m untuk berhenti

5s Berhenti di pit

Mobil A menempuh jarak 350 m untuk melaju kembali

Keterangan: selisih jarak antara A dan B saat A berhenti (s1) maupun saat A kembali melaju (s3) sama dengan jarak yang ditempuh A. =

+

+

= 245 + 350 + 350 = 945 m

No. 31 Jawaban: (A ) PEMBAHASAN:

211

Kecepatan awal dan percepatan gravitasi harus diuraikan ke sumbu x dan sumbu y

sin −

cos

sin( − )

cos ( − )

−

= 60 − 30 = 30

=

Perhitungan sumbu y gunakan persamaan GLBB =

+

1 cos ( − ) − ( cos ) 2

0 = 29,4 ∙ =

1 1 1 − ∙ 9,8 ∙ √3 2 2 2

29,4 ∙ 2 9,8√3

= 2√3 s

Sumbu x, gunakan persamaan yang sama =

1 sin ( − ) − ( sin ) 2

1 1 1 = 29,4 ∙ √3 ∙ 2√3 − ∙ 9,8 ∙ ∙ 2√3 2 2 2

= 88,2 − 29,4 = 58,8 m


=

+

(GLBB)


=

8−̂

4 ̂ 2

212

= 4−̂

2 ̂


dt = 4−̂

̂


(4 ) + ( )

15 =

(4 ) + ( )


225 = (4 ) + ( ) ( ) + 16 (

− 225 = 0

+ 25)(

− 9) = 0 =9

=3s REVIEW PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN: (hukum Newton) 1. ∑ = 2. ⃗ = ∫ dt (hubungan kecepatan dan percepatan) 3. | ⃗ | =


NO. 33 Jawaban: (A ) PEMBAHASAN: Jika kapasitor diisi bahan dielektrik, maka diperlukan tegangan yang lebih besar untuk mengarahkan dipole-dipol listrik dalam bahan dielektrik (lihat gambar). Ini artinya, jika kapasitor yang diisi dan tidak diisi dielektrik diberi tegangan yang sama, medan listrik pada kapasitor yang diisi dielektrik akan lebih kecil.

→ PERNYATAAN DAN ALASAN BENAR, DAN ADA HUBUNGAN SEBAB AKIBAT

213

No. 34 Jawaban: (B ) PEMBAHASAN:   

bayangan akhir di tengah berarti bayangan maya → PERNYATAAN (3) BENAR bayangan maya bersifat tegak terhadap benda sebelumnya (bayangan lensa 1) berarti bersifat terbalik terhadap lensa pertama → PERNYATAAN (2) SALAH Perhitungan di lensa kedua (s’ = -25 cm) 1 1 1 = + ′ 1 1 1 = + 20 −25 1

=

1 1 9 + = 20 25 100 100 cm 9

= Dari persamaan jarak dua lensa:

= ′ + 50 = ′ + ′ = 50 −

100 9

100 350 = cm 9 9

Perhitungan di lensa pertama: 1

=

1

1 1 1 = + 350 10 1

=

=

+

1 ′ =

9

1

+

9 350

1 9 26 − = 10 350 350

350 = 13,46 ≈ 13,5 cm 26

Jadi, benda terletak sejauh 13,5 cm di sebelah kiri lensa kiri, atau 13,5 + 50 = 63,5 cm di sebelah kiri lensa kanan. → PERNYATAAN (1) BENAR

214

′ = 25 cm > s = 13,5 cm , berarti bayangan diperbesar → PERNYATAAN (4) BENAR




= +

2.

= ′ +

No. 35 Jawaban: (E ) PEMBAHASAN: Pencari channel pada televisi dan radio menggunakan prinsip frekuensi resonansi. Pada keadaan ini:  

Impedansi minimum, yaitu Arus dan daya maksimum

=

→ SEMUA PERNYATAAN BENAR

No. 36 Jawaban: (A ) PEMBAHASAN: 

Gelombang dengan persamaan = sin cos adalah persamaan gelombang stasioner/ berdiri/ tegak dengan ujung terikat/tetap. (untuk ujung bebas, persamaannya = sin cos ). → PERNYATAAN (1) BENAR



Cepat rambat gelombang =

=

5 10

= 3

3 = 1,5 m/s 2

→ PERNYATAAN (2) BENAR 

Amplitudo di x = 75 cm =

sin

= 0,12 sin

10 ∙ 0,75 = 0,12 sin 2,5 = 0,12 m 3

→ PERNYATAAN (3) BENAR  Cari dulu panjang gelombang : =

=

= 0,6 m , simpul kedua akan berjarak sebesar =

0,6 m → PERNYATAAN (4) SALAH

215


=

2.

=

3.

=

(cepat rambat gelombang) sin

cos

persamaan gelombang stasioner ujung terikat

(bilangan gelombang)

216

PEMBAHASAN FISIKA SIMAK UI Kode Soal 521 Soal nomor 25 Jawaban: (C) REVIEW KONSEP Persamaan peluruhan radioaktif: 1 2 dengan Nt = jumlah zat pada waktu t, No = jumlah zat mula-mula, T ½ = waktu paruh. Catatan: Perbandingan bisa diisi dengan jumlah partikel (mol), massa (gram), atau aktivitas =

radiasi (Becquerel)

Yang diketahui dan ditanyakan: Nt No T½ t

2,1 8,4 5730 ?

Pembahasan: Sederhana saja, cukup dibereskan dengan persamaan peluruhan radioaktif. =

1 2

2,1 1 = 8,4 2 1 1 = 4 2 5730

=2

= 2 × 5730 = 11460 tahun

217

Soal nomor 26 Jawaban: (B) REVIEW KONSEP  Yang menyebabkan benda bergerak melingkar adalah gaya yang mengarah ke pusat lingkaran yang disebut GAYA SENTRIPETAL. Pada satelit atau stasiun ruang angkasa, yang menjadi gaya sentripetalnya adalah GAYA GRAVITASI.  Rumus gaya gravitasi = -11



(G = tetapan gravitasi = 6,67 x 10 , r = jarak kedua benda, dalam soal ini M = massa bumi, m = massa satelit/stasiun r. angkasa) Rumus gaya sentripetal =



=

(v = kelajuan linear benda,  = kecepatan sudut, r = jejari lingkaran) Rumus kecepatan sudut 2 = (T = periode)

Yang diketahui dan ditanyakan: m T = 1 hari/15,65 putaran

h=?

6

r

Rbumi M

Rbumi = 6,387  10 m Mbumi = 5,97  1024 kg h=?

Pembahasan: Karena yang menjadi gaya sentripetal adalah gaya gravitasi, substitusikan rumus gaya gravitasi ke persamaan gaya sentripetal, didapatkan: =

218

= Karena

=

(dengan T = periode satelit mengelilingi bumi), maka =

=

2

=

4

4

Kita hitung dulu periode dalam satuan sekon: =

1 hari 24 × 3600 = = 5521 s 15,65 putaran 15,65

Akhirnya, tinggal kita masukkan harga-harga yang sudah ada pada soal:

=

(6,67 × 10

)(5,97 × 10 )(5521) = 6,75 × 10 m = 6,755 × 10 km 4(3,14)

Awas, yang ditanyakan dalam soal ini adalah h (ketinggian dari permukaan bumi) sehingga (lihat gambar di awal): ℎ= −

= (6,755 − 6,387) × 10 km = 0,368 × 10 km ≈ 370 km

Soal nomor 27 Jawaban: (A) REVIEW KONSEP  Yang menyebabkan benda bergerak melingkar adalah gaya yang mengarah ke pusat lingkaran yang disebut GAYA SENTRIPETAL. Pada soal ini, yang menjadi gaya sentripetalnya adalah GAYA LORENTZ.  Rumus gaya Lorentz pada muatan yang bergerak dalam medan magnet = (q = muatan listrik, v = kecepatan partikel, B = kuat medan magnet)  Rumus gaya sentripetal = 

=

(v = kelajuan linear benda,  = kecepatan sudut, r = jejari lingkaran) Rumus energi kinetik 1 = 2

219

Elektron dibelokkan oleh Gaya Lorentz muatan = e Jejari = d Kuat medan magnet = ...?

Pembahasan: Elektron tidak mengenai lempeng karena dibelokkan oleh gaya Lorentz (gaya magnet). Karena yang menjadi gaya sentripetal adalah gaya Lorentz, kita substitusikan gaya Lorentz ke rumus gaya sentripetal = = Kita substitusi mv dengan energi kinetik K. Karena

=

, maka

sehingga 2 = Masukkan m, e, dan r di luar akar ke dalam akar:

=

2

=

220

2

=

2

=

(cobain deh)

Soal nomor 28 Jawaban: (E) REVIEW KONSEP  Lagi-lagi gerak melingkar. Yang menyebabkan benda bergerak melingkar adalah gaya yang mengarah ke pusat lingkaran yang disebut GAYA SENTRIPETAL. Pada soal ini, yang menjadi gaya sentripetalnya adalah GAYA LISTRIK/COULOMB.  Rumus gaya coulomb antara dua muatan: = 

(q = muatan listrik, k = tetapan ) Rumus gaya sentripetal =



=

(v = kelajuan linear benda,  = kecepatan sudut, r = jejari lingkaran) Definisi kuat arus listrik: banyaknya muatan yang mengalir setiap detik =



Rumus jari-jari atom Bohr: = Dengan n = nomor kulit, dan Ro = jejari kulit pertama

Elektron Muatan elektron = e r

Jejari keadaan dasar = R Massa elektron = m

Inti atom Kuat arus listrik = ...?

Pembahasan: Karena elektron bergerak melingkar akibat gaya coulomb, maka substitusikan gaya Coulomb ke dalam gaya sentripetal (muatan elektron = e) =

=

=

4

221

2

= =

4

(4 )

4

=

4

=

16

Karena definisi arus listrik adalah = = (di mana e = muatan elektron) maka

=

=

=

16

16

Soal nomor 29 Jawaban: (E)

Kedua lantai licin





Sepanjang geraknya di bidang miring yang licin, memang benda tidak kehilangan energi akibat gesekan. Namun, apakah benda akan bergerak naik pada ketinggian semula? Belum tentu. Benda terpantul setelah mengalami TUMBUKAN dengan lantai. Hanya tumbukan LENTING SEMPURNA yang memelihara energi kinetik, sedangkan di sini tidak dijelaskan jenis tumbukan yang terjadi  ALASAN SALAH Gerak harmonis sederhana adalah GERAK LURUS yang bolak-balik di sekitar titik kesetimbangannya akibat adanya gaya pemulih.  PERNYATAAN SALAH

Soal nomor 30 JAWABAN: (B) Pembahasan:  Gaya Konservatif adalah gaya yang besar usahanya tidak ditentukan oleh lintasan yang dilaluinya, melainkan hanya ditentukan oleh posisi awal dan akhirnya saja. Contoh: gaya gravitasi, gaya listrik, gaya magnet.  PERNYATAAN BENAR

222

 

Gaya gesekan membuat sebagian energi potensial hilang menjadi energi panas. Ini membuat energi mekanik menjadi lebih kecil dibandingkan dengan energi mekanik awal.  ALASAN BENAR TAPI TIDAK ADA HUBUNGAN SEBAB AKIBAT

Soal nomor 31 Jawaban: (D)

Review Konsep Pembentukan bayangan pada mikroskop:

Benda harus diletakkan di antara f dan 2f

Pembahasan: - Agar terbentuk bayangan nyata, terbalik, diperbesar, maka pada mikroskop, benda yang diamati harus diletakkan di antara titik fokus dan jarak dua kali titik fokus (ruang II)  PERNYATAAN SALAH - Lensa okuler pada mikroskop berfungsi sebagai lup  ALASAN BENAR

223

Soal nomor 32 Jawaban: tidak ada (hanya pernyataan nomor 3 yang benar) Review Konsep Persamaan Gerak Harmonis Sederhana - Simpangan = sin - Kecepatan = cos - Percepatan = − sin

Simpangan maks = A Kecepatan maks = Percepatan maks =

-

Energi kinetik

=

-

Energi potensial

=

-

Energi total/mekanik = energi kinetik maksimum = energi potensial maksimum

Diketahui: persamaan gerak harmonis sederhana

= 0,20 sin 45

Pembahasan: (1) Pada saat t = 2 s, = 0,20 sin(452) = 0,20 sin 90 ≠ 0,20 m

(Ingat, dalam SI, satuan sudut adalah radian bukan derajat, sehingga sin 90 = 0,89)  SALAH (2) Pada saat t = 4/3 s = 0,20 ∙ 45 sin 45

4 = 9 sin 60 = 9 ∙ (−0,3) = −2,7 m/s 3

(Ingat sekali lagi, dalam SI, sudut menggunakan satuan radian)  SALAH (3) Energi kinetik maksimum Cari dulu kelajuan maksimum = = 0,2 45 = 9 m/s Maka EK maks = = ∙ 2 ∙ 9 = 81 joule  BENAR (4) Energi total benda = energi kinetik maksimum = 81 joule

 SALAH

224

Soal nomor 33 Jawaban: (D) Review Konsep Ada 4 rumus untuk menghitung daya listrik: =

=

=

=

Diketahui: setrika bertuliskan 220 V/300 W Pembahasan: Untuk alat listrik dengan spesifikasi voltase dan daya yang sudah tertentu, maka hubungan V, P, dan R yang biasa digunakan adalah: = Atau, jika kita ingin menghitung besar hambatan setrika:

=  PERNYATAAN (4) SAJA YANG BENAR

Soal nomor 34 Jawaban: (A) Review Konsep Persamaan gelombang berjalan: =

sin(

−

)

dengan =2

=

=

2

2

=

Diketahui: persamaan gelombang berjalan dan t dalam detik.

= 0,08 sin(10

225

− 8 ) di mana y dan x dalam meter

Pembahasan: (1) Cepat rambat gelombang: (2) Frekuensi gelombang: (3) Panjang gelombang:

= =

= = =

=

= 0,8 m/s  BENAR

= 4 Hz  BENAR = 0,2 m  BENAR

(4) Pada x = 10 m dan t = 100 s: = 0,08 sin(100 − 800 ) = 0,08 sin(−700 ) = 0  SALAH (Catatan: untuk sudut kelipatan 2, sinus bernilai nol)

Soal Nomor 35 Jawaban: (B) Review Konsep Definisi gas ideal: 1. Molekul-molekul gas adalah partikel titik (tidak mempunyai volum) 2. Tidak ada interaksi antara molekul molekulnya, baik tarik menarik maupun tolak menolak. 3. Gas terdiri atas partikel-partikel dalam jumlah yang besar sekali, yang senantiasa bergerak dengan arah sembarang dan tersebar merata dalam ruang yang kecil. 4. Jarak antara partikel gas jauh lebih besar daripada ukuran partikel, sehingga ukuran partikel gas dapat diabaikan. 5. Tumbukan antara partikel-partikel gas dan antara partikel dengan dinding tempatnya adalah elastis sempurna. 6. Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.

Pembahasan: Dalam kenyataannya tidak ada gas yang memenuhi sifat-sifat gas ideal. Tetapi gas dapat dibuat mendekati sifat gas ideal jika:  Tekanan dibuat rendah  PERNYATAAN (1) BENAR  Suhunya dibuat tinggi  PERNYATAAN (4) SALAH  Partikel gasnya berupa partikel tunggal (monoatomik), yaitu gas mulia dengan nomor atom kecil  PERNYATAAN (3) BENAR

226

Soal Nomor 36 Jawaban: (D) Review Konsep Cermin konkaf = cermin cekung  jarak fokus atau jari-jari bernilai positif Cermin konveks = cermin cembung  jarak fokus atau jari-jari bernilai negatif Persamaan yang digunakan adalah = +

atau

= +

(karena R = 2f)

Diketahui: s = 10 cm Pembahasan: (1) bayangan maya (semu) bisa terbentuk pada cermin konveks maupun konkaf, bukan hanya cermin konveks saja  SALAH (2) Kita masukkan s = 10 cm ke dalam rumus 1 1 1 = + 10 ′ Jika s’ > -10 cm, ambil saja -20 cm maka 1 1 1 2−1 1 = + = = 10 (−20) 20 20 Di sini f bernilai positif atau cerminnya adalah cermin cekung/konkaf  SALAH (3) Kita masukkan s = 10 cm dan s’ = -20 cm ke dalam rumus 2

=

1 1 2−1 1 + = = 10 (−20) 20 20 = 2 ∙ 20 = 40 cm

 SALAH (4) Kita masukkan s = 10 cm dan s’ = -6 cm ke dalam rumus 2

=

1 1 3 − 5 −2 + = = 10 (−6) 30 30 = −30 cm

 BENAR (tanda negatif menunjukkan cermin cembung/konveks)

227

PEMBAHASAN FISIKA SIMAK UI Kode Soal 522 Soal nomor 25 Jawaban: (D) REVIEW KONSEP  Berat benda = gaya gravitasi = 

Definisi massa jenis = Untuk benda berbentuk bola seperti planet, maka

=

Yang diketahui dan ditanyakan: = ⋯? R

= 540 N

=2

2R R

=

Bumi Planet

Pembahasan: Untuk melihat hubungan berat benda di permukaan planet dengan massa jenis dan jejari planet, kita substitusi M pada rumus gaya gravitasi dengan M dari rumus massa jenis. Dari rumus massa jenis: =

=

4 3

Substitusikan ke rumus gaya gravitasi:

=

=

4 3

228

=

4 3

Terlihat bahwa ∝ (baca: gaya berbanding lurus dengan massa jenis dan jejari planet) sehingga kita bisa membuat perbandingan: =

×

=

1 2 2 × = 3 1 3 = ×

Ingat, perbandingan ini masih untuk di permukaan planet.

= × 540 = 360 N

Awas, yang ditanyakan dalam soal ini adalah berat benda tersebut pada ketinggian R dari permukaan planet (R = jejari bumi) sehingga dari rumus gaya gravitasi kita buat perbandingan berikut: = Sehingga

=

=

2 3

=

4 9

= × 360 = 160 N

Soal nomor 26 Jawaban: (A) REVIEW KONSEP  Prinsip Dualisme Gelombang-Partikel mengatakan bahwa partikel bisa bersifat gelombang. Panjang gelombang sebuah partikel yang sedang bergerak dengan kelajuan v adalah (panjang gelombang de Broglie) ℎ ℎ = =



Dengan h = konstanta Planck = 6,6  10-34 Js, p = momentum benda. Elektron, yang muatannya e, yang diberi beda potensial V akan mengalami percepatan sehingga memiliki energi kinetik

=

dan momentum sebesar

= √2

Yang diketahui dan ditanyakan: melektron = 9  10-31 kg e = 1,6  10-19 C V = 20 volt H = 6,6  10-34 Js  = ... ? Pembahasan: Substitusikan momentum elektron

= √2

ke dalam persamaan panjang gelombang de Broglie =

ℎ

=

ℎ √2

229

Selanjutnya, tinggal masukkan harga-harga yang sudah diberikan dalam soal =

6,6 × 10 2(9 × 10

)(1,6 × 10

)(20)

= 2,75 × 10

m

Soal nomor 27 Jawaban: (C) REVIEW KONSEP  Hukum kekekalan energi mekanik: energi kinetik + energi potensial benda = konstan + = +  Yang menyebabkan benda bergerak melingkar adalah gaya yang mengarah ke pusat lingkaran yang disebut GAYA SENTRIPETAL. Rumus gaya sentripetal =

=

(v = kelajuan linear benda,  = kecepatan sudut, r = jejari lingkaran)

Pembahasan:

Ketinggian titik A dihitung dengan trigonometri: hA = R sin 30o = ½ R

R hA 30o

Gunakan kekekalan energi mekanik untuk menghitung kelajuan di titik A. +

= 1 2

ℎ+0= ℎ− =2

+

1 2

+

=

1 2

ℎ−

1 2

1 2

Di titik A benda sedang bergerak melingkar. Yang menjadi gaya sentripetal hanya komponen dari gaya berat, adapun gaya normal = 0 karena di titik ini benda mulai meninggalkan lintasan. Komponen gaya berat yang menjadi gaya sentripetal adalah mg cos 60o = ½ mg.

230

mg cos 60o mg diuraikan ke arah jari-jari

o mg 60 o

30

gunakan persamaan gaya sentripetal: masukkan mg cos 60o = ½ mg sebagai gaya sentripetal dan substitusikan nilai v2 di atas: = 1 2

2

ℎ−

= 1 2

1 2

= 2ℎ − 2ℎ = ℎ=

3 2

3 4

Soal nomor 28 Jawaban: tidak ada REVIEW KONSEP  Lagi-lagi gerak melingkar. Hubungan kecepatan sudut  dengan kecepatan linear v adalah = 

Karena

=

maka =

2

Pembahasan: Gunakan hubungan v, R, dan T di atas: =

2

=

2 (2 m) =4 (10 s)

× 10

231

m m = 12,6 × 10 s s

Soal nomor 29 Jawaban: (E) REVIEW KONSEP  Kapasitor tidak dapat dilalui arus searah  Dalam susunan hambatan seri berlaku kesebandingan tegangan dengan hambatan: =

=⋯=

Pembahasan:  Karena kapasitor tidak dilalui arus searah, maka tidak ada arus yang mengalir di cabang sebelah kanan, arus hanya melalui hambatan R1 dan R2 saja.  Dengan demikian, karena ujung-ujung kapasitor bertemu dengan ujung-ujung hambatan R2, besar tegangan kapasitor sama dengan tegangan di hambatan R2 .  Gunakan sifat rangkaian seri: =

= =

+ +

Soal nomor 30 JAWABAN: (A) REVIEW KONSEP  Rumus deviasi minimum pada prisma dengan sudut pembias kecil: = ( − 1) dengan = sudut deviasi minimum dan = sudut pembias prisma, n = indeks bias  Jika cermin datar diputar sebesar  maka sinar pantul akan bergeser sebesar 2

Pembahasan:  Kita hitung dulu sudut deviasi prisma: = ( − 1) = (1,5 − 1)4 = 2  Dari sini kita bisa menentukan sudut datang dan sudut bias pada cermin datar

232

2o o

2 o 2

 Untuk membuat sinar pantul menjadi horisontal, artinya sinar pantul harus diputar sebesar 2o searah jarum jam. Nilai ini adalah dua kali sudut pemutaran cermin, berarti cermin harus diputar sebesar 1o searah jarum jam. 1o

2o

Soal nomor 31 Jawaban: (E)

Kedua lantai licin





Sepanjang geraknya di bidang miring yang licin, memang benda tidak kehilangan energi akibat gesekan. Namun, apakah benda akan bergerak naik pada ketinggian semula? Belum tentu. Benda terpantul setelah mengalami TUMBUKAN dengan lantai. Hanya tumbukan LENTING SEMPURNA yang memelihara energi kinetik, sedangkan di sini tidak dijelaskan jenis tumbukan yang terjadi  ALASAN SALAH Gerak harmonis sederhana adalah GERAK LURUS yang bolak-balik di sekitar titik kesetimbangannya akibat adanya gaya pemulih.  PERNYATAAN SALAH

233

Soal nomor 32 Jawaban: A Review Konsep  Efek Doppler: frekuensi bunyi akan terdengar lebih tinggi jika sumber bunyi bergerak mendekati pendengar, dan sebaliknya, frekuensi lebih rendah jika sumber menjauhi pendengar  Efek Doppler tidak hanya berlaku pada gelombang bunyi saja, tetapi pada semua jenis gelombang, termasuk gelombang cahaya. Jadi benda yang bergerak mendekati kita akan terlihat frekuensi warnanya lebih tinggi yaitu ke arah biru dalam spektrum warna pelangi (mejikuhibiniu). Sebaliknya, jika benda bergerak menjauhi kita, warna yang terlihat frekuensinya akan lebih rendah, atau bergeser ke arah merah dalam spektrum.  Sinar dari bintang-bintang, jika dianalisis dengan prisma dan diperhatikan spektrumnya, ternyata memperlihatkan garis-garis sinar yang bergeser ke arah merah. Ini menunjukkan bahwa walaupun terlihat diam, bintang-bintang bergerak menjauhi kita.  ALASAN BENAR  Jika seluruh bintang dan galaksi bergerak saling menjauhi, berarti alam semesta tidaklah statis, melainkan senantiasa mengembang semakin luas.  PERNYATAAN BENAR  KEDUA PERNYATAAN MEMPERLIHATKAN HUBUNGAN SEBAB AKIBAT

Soal nomor 33 Jawaban: (D) Pembahasan: 

Reflektor pada lampu sorot adalah cermin cekung yang mempunyai sifat mengumpulkan sinar. Fungsi refektor pada lampu sorot adalah untuk memfokuskan arah sinar, sehingga sinar tidak menyebar. Untuk itu, lampu harus diletakkan di titik fokus cermin reflektor agar didapat sinar sejajar.  PERNYATAAN SALAH



Bila benda terletak di antara titik fokus dan titik kelengkungan cermin (ruang II) maka bayangan akan memiliki sifat: diperbesar, nyata, terbalik.  ALASAN BENAR

234


=

=

=



Soal Nomor 35 Jawaban: (A)

235

Review Konsep Persamaan gelombang berjalan: =

sin(

−

)

dengan =2

=

=

2

2

=


= 0,08 sin(10



= =

= = =

=

= 0,8 m/s  BENAR



Soal Nomor 36

Jawaban: (D) Review Konsep  Proses isotermik: suhu konstan, dengan demikian berdasarkan persamaan pV = nRT sepanjang proses isotermik nilai perkalian pV akan konstan.  Proses adiabatik: proses yang tidak disertai perubahan kalor (tidak ada kalor masuk dan keluar)  Menghitung usaha pada proses isober: = Δ

Pembahasan:

236

Pada soal ini ada data yang kurang, yaitu pada titik C dan D (nilai P dan/atau V) sehingga pernyataan nomor (1), (2) dan (3) tidak bisa dikerjakan. Usaha pada proses AB: = Δ = (4 × 10 )([5 − 3] × 10  Pernyataan nomor (4) benar

237

) = 800 J

PEMBAHASAN FISIKA SIMAK UI Kode Soal 523 Soal nomor 25 Jawaban: (A) REVIEW KONSEP  Perbesaran teleskop (mata tak berakomodasi) =

 

Panjang teleskop: = + Lensa okuler berfungsi sebagai lup, sehingga perbesaran lensa okuler (saja) = Dengan Sn =titik dekat mata = 25 cm (mata normal)



Hitung dulu fokus okuler dari rumus perbesaran okuler = 5=

25

= 5 cm



Hitung fokus objektif dari rumus panjang okuler = + 55 = +5 = 50 cm



Akhirnya hitung perbesaran total =

238

=

50 = 10 5

Soal nomor 26 Jawaban: (C) REVIEW KONSEP  Prinsip benda setimbang = Hukum I Newton ∑ = 0  ∑ = 0 dan ∑ 

=0

Gaya gesekan statis maksimum Dengan

= = koefisien gesekan statis , N = gaya normal

Ada dua macam kesetimbangan yang mungkin: (a) balok setimbang, namun cenderung bergerak ke bawah  arah gaya gesekan ke atas fs N P sin 53o 53o

P

P cos 53o

w

Kesetimbangan dalam arah sumbu x: =0 cos 53 = 0,6 = (∗) Kesetimbangan dalam arah sumbu x: =0 + sin 53 = 0,25 + 0,8 = 30 (∗∗) Substitusikan nilai N dari persamaan (*) ke persamaan (**) 0,25(0,6 ) + 0,8 = 30 0,95 = 30 30 = = 31,57 N 0,95 (b) balok setimbang, namun cenderung bergerak ke atas  arah gaya gesekan ke bawah

239

N o

P sin 53

o

fs

P

53

P cos 53o

w

Kesetimbangan dalam arah sumbu x: =0 cos 53 = 0,6 = (∗) Kesetimbangan dalam arah sumbu x: =0 sin 53 = + 0,8 = 30 + 0,25 (∗∗) Substitusikan nilai N dari persamaan (*) ke persamaan (**) 0,8 = 30 + 0,25(0,6 ) 0,65 = 30 30 = = 46,15 N 0,65

Soal nomor 27 Jawaban: (D) REVIEW KONSEP TERMODINAMIKA  Menghitung usaha oleh gas pada tekanan tetap = ∆  Hukum pertama termodinamika: kalor yang diserap gas diubah menjadi usaha dan kenaikan energi dalam = +∆

Pembahasan:



Hitung usaha untuk proses isobar (tekanan tetap) = ∆ = (100 × 10 Pa)([0,25 − 0,15]m ) = 1 × 10 J



Dengan hukum pertama termodinamika, kita hitung perubahan energi dalam ∆ =

−

= (2 × 10 ) − (1 × 10 ) = 1 × 10

240

Soal nomor 28 Jawaban: tidak ada REVIEW KONSEP RADIASI KALOR BENDA HITAM  Kalor yang dipancarkan benda hitam =



Dengan Q = kalor, e = koefisien emisi, A = luas permukaan, T = suhu dalam Kelvin, σ = konstanta Stefan-Boltzmann Panjang gelombang radiasi dengan intensitas maksimum = Dengan = panjang gelombang radiasi maksimum, T = suhu benda dalam Kelvin, C = 2,9 x 10-3

Yang diketahui dan ditanyakan: AA = AB QA = QB eA = 0,01, eB = 0,16 TA = 307oC = 580 K B - A = 2 m B = ... ? Pembahasan: Hitung dulu suhu benda B dengan rumus kalor. Karena harga Q dan A sama maka: = 0,01 ∙ 580 = 0,16 ∙ ___________________________ 580 = 2 ∙ = 290 K Lalu kita gunakan rumus panjang gelombang dengan radiasi maksimum ( = ): =

=

2,9 × 10 290

= 1 × 10

241

m = 10 μm

Soal nomor 29 Jawaban: (B) REVIEW KONSEP =



Persamaan gas ideal:

 dalam proses isobar berlaku



Usaha oleh gas pada proses isobar:



Energi potensial pegas:

=

= ∆

=

Diketahui dan ditanyakan: = 5 L = 5 × 10 m = 17 C = 290 K = 307 C = 580 K = 1 bar = 1 × 10 Pa = 0,005 m = 5 × 10 m = 500 N/m Pembahasan:



Karena suhu bertambah, volume gas bertambah. Jika tidak ada pegas maka berlaku persamaan gas yang normal = 5

 

290 580 = 10 L = 10 × 10 m Gas yang memuai/bertambah volumnya = melakukan usaha = ∆ = (1 × 10 )([10 − 5] × 10 ) = 500 J =

Karena ditahan oleh pegas, usaha gas ini terbagi dua, sebagian menjadi ekspansi gas (pemuaian), sebagian lagi tersimpan pada pegas (pegas tertekan). Misalkan piston naik setinggi y meter, maka pegas pun akan tertekan sepanjang y meter. usaha total = usaha gas + EP pegas 1 1 = ∆ + = + 2 2 1 500 = (1 × 10 )(5 × 10 ) + ∙ 500 ∙ 2 500 = 500 + 250

(Bagi dengan kedua ruas dengan 250 dan susun ulang menjadi persamaan kuadrat) +2 −2 =0 Nilai y dicari dengan rumus abc =

− ±√ −4 2

=

−2 ± 2 − 4(1)(−2) −2 ± 2√3 = = −1 ± √3 2(1) 2

Ambil nilai positif saja

242

= −1 + √3 m (catatan: satuan yang benar adalah meter, bukan centimeter)

Soal nomor 30 JAWABAN: (C) REVIEW KONSEP  Definisi kecepatan ∆ ∆ Pada grafik s terhadap t kecepatan dapat ditentukan dari gradien atau kemiringan kurva. =



Pembahasan: Laju maksimum dapat ditentukan dari bagian kurva yang memiliki kemiringan paling besar seperti ditandai pada gambar di bawah ini.

Kemiringan kurva di area box hitam: =

5 kotak 5 × 0,2 m = = 0,25 m/s = 25 cm/s 2 kotak 2×2s

243

Soal nomor 31 Jawaban: (D) Review Konsep  Momen inersia tongkat yang diputar pada titik tengahnya sebagai sumbu: 1 = 12  Momen inersia tongkat yang diputar pada titik ujungnya sebagai sumbu: 1 = 3

Pembahasan:

Di sini ada 3 tongkat yang diputar dengan sumbu putar yang berbeda-beda:

(1)

(2)

(3)

(1) Tongkat yang diputar dengan salah satu titik ujungnya pada sumbu putar maka 1 = 3 (2) Tongkat paralel sumbu 1 1 = = 2 4 (3) Tongkat yang diputar menyinggung lintasan lingkaran

244

=

1 12

+

1 2

=

1 3

Maka momen inersia total ketiga benda: +

+

=

1 3

+

1 4

+

1 3

=

11 12

Soal nomor 32 Jawaban: (C) 



Karena bumi berevolusi mengelilingi matahari, maka terjadi pergeseran posisi bintang di langit dari waktu ke waktu dalam satu tahun. Gejala ini disebut paralaks. Terkecuali bintang yang letaknya sangat jauh, posisinya relatif tetap sepanjang tahun.  PERNYATAAN BENAR Dengan demikian, posisi sebagian besar bintang-bintang di langit selalu mengalami pergeseran  ALASAN SALAH

Soal nomor 33 Jawaban: (A) Review Konsep Persamaan gelombang berjalan: =

sin(

−

)

dengan =2

=

=

2

2

=


= 0,08 sin(10

Pembahasan:

245


(1) Cepat rambat gelombang: (2) Frekuensi gelombang: (3) Panjang gelombang:

= =

=

=

= =

= 0,8 m/s  BENAR




=

=

=

Diketahui: setrika bertuliskan 220 V/300 W Pembahasan: Untuk alat listrik dengan spesifikasi voltase dan daya yang sudah tertentu, maka hubungan V, P, dan R yang biasa digunakan adalah: = Atau, jika kita ingin menghitung besar hambatan setrika: =  PERNYATAAN (4) SAJA YANG BENAR

246

Soal Nomor 35 Jawaban: (D) Review Konsep  Rumus pembentukan bayangan untuk lensa maupaun cermin cekung/cembung sama saja: 1 1 1 = + ′  Catatan: untuk cermin cekung nilai f positif, untuk lensa cekung nilai f negatif  Untuk cermin cekung/cembung berlaku hubungan = 2 di mana R = jari-jari kelengkungan cermin  Untuk pembentukan bayangan oleh dua cermin/lensa berlaku hubungan = + Dengan d = jarak antara kedua cermin/lensa.

Yang diketahui dan ditanyakan: = 12,5 cm = 10 cm 50 = −16,7 cm = − cm 3 = 25 cm

Pembahasan 

Hitung dulu bayangan oleh cermin cekung 1

=

1

+

1 ′

1 1 1 = + 10 12,5 ′ 1 1 1 5−4 1 = − = = ′ 10 12,5 50 50 = 50 cm 

Lalu tentukan jarak benda bagi lensa cekung (bayangan cermin cekung = benda bagi lensa cekung) = + 25 = 50 + = −25 cm



Akhirnya hitung bayangan oleh lensa cekung 1

=

1

+

1 ′

1 1 1 = + 16,7 −25 ′ 1 1 1 3 1 −3 + 2 1 =− + =− + = =− ′ 16,7 25 50 25 50 50 ′ = −50 cm −

247

Kesimpulan:  Bayangan akhir bersifat maya (bertanda minus)  Bayangan pertama (oleh cermin cekung) bersifat nyata dan terbalik. Bayangan kedua (oleh lensa cekung) bersifat maya dan tegak, namun sifat tegaknya adalah terhadap bayangan pertama, sehingga bayangan akhir terbalik terhadap benda aslinya.  Bayangan diperbesar ( ′ > > ) benda

Bayangan pertama Bayangan kedua

Soal Nomor 36

Jawaban: tidak ada (hanya pernyataan nomor (3) saja yang benar) Review Konsep  Kuat medan listrik antara dua titik = 

∆

Usaha untuk memindahkan muatan = ∆

Pembahasan: 





Medan listrik arahnya keluar dari muatan positif menuju muatan negatif. Karena medan listrik arahnya ke arah sumbu x negatif, dan titik B terletak di kanan titik A, ini berarti titik B lebih positif atau memiliki potensial lebih tinggi dibandingkan titik A  PERNYATAAN (1) SALAH Besar medan listrik ∆ 240 V = = = 4800 V/m 0,05 m  PERNYATAAN (2) SALAH Kerja = ∆ = (−0,1 × 10 C)(240 V) = −24 μJ  PERNYATAAN (3) BENAR

248

PEMBAHASAN FISIKA SIMAK UI Kode Soal 524 Soal nomor 25 Jawaban: (A) REVIEW KONSEP  Muatan yang bergerak di dalam medan magnet akan mendapat gaya Lorentz ⃗= ⃗× ⃗ 

Perkalian vektor ( ⃗ + ⃗) × ( ⃗ + ⃗) = (

−

)⃗

Karena ⃗ × ⃗ = 0, ⃗,

⃗× ⃗= ⃗× ⃗= − ⃗× ⃗= 0

⃗

Pembahasan: Gaya Lorentz: ⃗ = ⃗× ⃗ ⃗ = (−1,6 × 10 = (−1,6 × 10

)(2 × 10 ⃗ + 3 × 10 ⃗) × (0,01⃗ − 0,02⃗) )(−4 × 10 − 3 × 10 ) ⃗ = 11,2 × 10

⃗

Soal nomor 26 Jawaban: (C) REVIEW KONSEP  Hukum I Kirchhoff, di titik percabangan =0 

Mencari kuat arus di sebuah cabang dengan Hukum II Kirchhoff − =

Pembahasan:  Karena kuat arus yang melalui R3 diketahui, kita bisa menghitung beda potensial antara kedua titik cabang = = 1,8 ∙ 7 = 12,6 Volt

249







Cabang lain memiliki beda potensial yang sama (karena titik-titik ujungnya sama). Dengan demikian, kita bisa menghitung kuat arus yang melalui hambatan 3  − 12,6 − 24 = = = −3,8 V 3 Dengan hukum pertama Kirchhoff kita dapat menghitung kuat arus yang melalui hambatan 2  + + =0 −3,8 + + 1,8 = 0 =2A Akhirnya, kita gunakan persamaan untuk menghitung arus di cabang tengah − = 12,6 − 2 12,6 − = 4 = 8,6 V 2=

Soal nomor 27 Jawaban: (B) REVIEW KONSEP  Rumus pembentukan bayangan pada cermin cekung (konkaf) 1 1 1 = + ′  Gerak jatuh bebas dengan kecepatan awal = 0 1 ℎ= 2

Pembahasan:



Titik di depan cermin cekung di mana benda dan bayangannya berimpit adalah di titik pusat kelengkungan cermin (s = 2f) 1 1 1 = + 2 ′ 1 1 1 1 = − = ′ 2 2

=2  

Dengan demikian, benda dan bayangannya akan berimpit setelah benda menempuh jarak 6−1= 5m Gunakan persamaan gerak jatuh bebas untuk menghitung waktunya: 1 ℎ= 2 =

2ℎ

=

250

2∙5 =1 10

Titik pusat kelengkungan cermin, tempat benda dan bayangan berimpit 6m  1m

Soal nomor 28 Jawaban: (A) REVIEW KONSEP  Waktu paruh radioaktif /



=

0,693

Dengan = tetapan peluruhan Aktivitas radioaktif (kecepatan peluruhan) = Dengan N = jumlah partikel

Pembahasan: = =

=

0,693⁄

= /

/

0,693

=

(7,56 × 10 )(30,8 × 60 s) = 2,02 × 10 0,693

Soal nomor 29 Jawaban: (C)

REVIEW KONSEP  Persamaan gas ideal 

= Jika pada suatu proses volum dan temperatur gas tetap, maka berlaku hubungan =

atau

251

=

Pembahasan  Gas berada dalam tabung yang volumenya tetap (V1 = V2). Temperatur pun kita asumsikan konstan.  Pada keadaan awal, massa gas yang ada: = = (1,3 g/L)(30 L) = 39 g  Tekanan awal kita asumsikan = tekanan udara luar = 1 atm. Setelah proses, tekanan gas menjadi 1 − 0,78 = 0,22 atm  Selanjutnya gunakan perbandingan tekanan dengan massa: =



1 39 = 0,22 = 39 ∙ 0,22 = 8,58 g Dengan demikian, massa gas yang keluar: ∆ = − = 39 − 8,58 = 30,42 g

Soal nomor 30 JAWABAN: (E) REVIEW KONSEP  Gaya gesekan dengan udara (dan fluida secara umum) adalah berbanding lurus dengan kecepatannya. Semakin cepat benda bergerak, semakin besar pula gaya gesekan yang dialaminya.  Pada benda-beda ringan yang jatuh bebas, seperti titik air hujan atau balon dalam soal ini, lama kelamaan gaya gesekan udara bisa menyamai besar gaya berat benda. Jika kondisi ini tercapai, ∑ = 0, maka benda akan bergerak dengan laju konstan. Kelajuan ini disebut kecepatan terminal.

Pembahasan:  Mula-mula benda bergerak makin lama makin cepat, dengan percepatan yang teratur, namun setelah waktu tertentu, saat gaya gesekan = gaya berat, kecepatan benda akan konstan. kelajuan

v terminal

waktu

252

Soal nomor 31 Jawaban: (B) Karena sinar matahari mengalami pembiasan saat melalui atmosfer bumi, matahari masih dapat terlihat walaupun secara geometris sudah berada di bawah horison. Ini membuat pada saat matahati terbit dan terbenam, posisi matahari yang terlihat lebih tinggi daripada posisi sebenarnya.

Soal nomor 32 Jawaban: (D) Review Konsep  Rumus pembentukan bayangan untuk lensa cekung/cembung sama saja: 1 1 1 = + ′  Catatan: untuk lensa cekung (divergen) nilai f negatif, untuk lensa cembung (konvergen) nilai f positif  Untuk pembentukan bayangan oleh susunan dua lensa berlaku hubungan = + Dengan d = jarak antara kedua cermin/lensa.

 Pembentukan bayangan pertama oleh lensa konvergen/cembung 1 1 1 = + ′ 1 1 1 = + 10 10 ′

253



1 1 1 = − =0 ′ 10 10 1 = =∞ 0 Bayangan ini menjadi benda bagi lensa kedua (cekung/divergen): 1

=

1

+

1 ′

1 1 1 = + −15 ∞ ′ 1 1 1 =− −0=− ′ 15 15 = −15 cm Tanda minus menunjukkan bayangan bersifat maya dan berada di depan lensa. benda

10 cm

5 cm

Bayangan akhir terletak 15 cm di depan lensa cembung, berarti berimpit dengan bendanya, tetapi nilai s’ = 15 cm > s = 10 cm, sehingga kesimpulannya bayangan diperbesar dan terbalik

 PERNYATAAN SALAH, ALASAN BENAR

Soal nomor 33 Jawaban: (A) Pembahasan: 

Kita dapat mengetahui percepatan kereta api dengan melakukan diferensial dua kali. = 2 − 9 + 10 =

=4 −9

=

= 4 m/s

Terlihat bahwa nilai percepatan konstan artinya sepanjang perjalanannya kereta api mengalami percepatan sebesar 4 m/s2 yang arahnya ke kanan (ditandai dengan nilai positif)  PERNYATAAN DAN ALASAN BENAR, DAN ADA HUBUNGAN SEBAB AKIBAT

www.kitabsimakui.com

254


=

=

=



Soal Nomor 35 Jawaban: (A) Review Konsep Persamaan gelombang berjalan: =

sin(

−

dengan =2

=

=

2

=


255

2

)


= 0,08 sin(10



= =

= = =

=

= 0,8 m/s  BENAR



Soal Nomor 36 Jawaban: (D) Pembahasan: Piezoelektrik adalah bahan yang dapat mengubah tekanan mekanik menjadi tegangan listrik. Oleh karena itu bahan piezoelektrik dapat digunakan sebagai sensor tekanan dan gaya.  PERNYATAAN (1) DAN (3) BENAR


256

PEMBAHASAN FISIKA SIMAK UI KODE SOAL 131 Muatan yang ditaruh dalam sebuah beda potensial akan mengalami percepatan. Besar energi kinetik yang diperoleh muatan sama dengan energi potensial awalnya. ./ = .0 = 12

25. Peluru menumbuk balok sehingga balok terpental ke atas. ABC=DE = 2 kg ;<=>?>

Karena 1 = 21 dan V tidak berubah, maka: 1 21 ./ = = =2 ./3 13 1 Atau ./ = 2./3 = 2/ Lihat, bahwa di sini massa m tidak berpengaruh (Jawaban: C)

= 500 m⁄s

A;<=>?> = 10 gr = 0,01 kg Ditanyakan: ketinggian maksimum balok

JAWAB: Tumbukan: momentum total sebelum tumbukan = momentum total sesudah tumbukan 0,01 ∙ 500 = 2 + 0,01 ∙ ′ 5 = 2,01 ′ 5 = m/s 2,01 Ketinggian maksimum: = +2 ! 5 0=" # + 2 ∙ −10 ∙ ℎ& 2,01

27. Transformator

20ℎ& = 6,118 ℎ& =

6,118 20

Ditanyakan: kuat arus primer

= 0,3094 m = 30,94 cm ≅ 31 cm

05 25 65 = 65 27 67 75 90% = 250 ∙ 67 75 75 67 = = = 0,333 A 250 ∙ 90% 225

Jawab:

Jawaban: (C)

26. Muatan listrik dipercepat

(+)

(-)

Jawaban: (C)

28. Kapasitor Q

V

257

4=

Karena gas yang masih tertahan di dalam tangki (n2) sebanyak ½ jumlah gas mulamula (n1), maka jumlah gas yang telah keluar tangki adalah sebanyak ½ dari jumlah semula. Jawaban: (A)

30. Kalor

Ditanyakan: VYZ = …?

Massa es = 50 gr Suhu es = -10oC Massa air = 400 gr Suhu air = 40oC Kalor jenis es = 2060 J/kgoC Kalor lebur es = 3,34 x 105 J/kg

Jawab: Kapasitor antara titik XY dan titik YZ memiliki hubungan seri. Dalam hubungan seri kapasitor berlaku hubungan: H3 2 = H 23 Mari kita bandingkan HIJ dengan HKDKC=

Ditanyakan: kalor yang dibutuhkan es untuk mencair dengan suhu 0o C

HIJ 2KDKC= = HKDKC= 2IJ 3 12 = 2 2IJ 12 ∙ 2 2IJ = = 8 volt 3

Jawab:

1 = AO∆Q + AR

1 = 0,05 kg "2060

J # 10 kg D C

+ 0,05 kg "3,34 × 10V

J # kg

= 1030 + 16700 = 17730 J = 17,73 kJ

Jawaban: (B)

Jawaban: (D)

29. Teori Kinetik Gas

31. Teropong Bintang

P1 = 7,0 atm T1 = 77oC = 350 K m1 = 40 kg

fob = 30 cm M = 8x Lensa okuler digeser 1 cm menjauhi objektif

P2 = 3,0 atm T2 = 27oC = 300 K

Ditanyakan: jarak benda

M N 0 = 03 M3 N3

Jawab: Kita hitung dulu panjang fokus lensa okuler XDB W= XDE 30 8= XDE 30 XDE = = 3,75 cm 8

1 M = M3 2

1 1 1 = − 3,75 !DE ∞

Ditanyakan: perbandingan massa gas yang keluar terhadap massa gas mulamula Jawab: Perbandingan persamaan gas ideal:

3 M ∙ 300 = 7 M3 ∙ 350

1 1 1 = + XDE !DE !′DE

258

1 1 = 3,75 !DE

^ .\ = A O f f

!DE = 3,75 cm

!

DB

DB

34,75 = !

+ !DE

DB

+ 3,75

= 34,75 − 3,75 = 31 cm

Mencari jarak benda objektif

1 1 1 = + XDB !DB ! DB

Jadi, hubungan yang benar ada pada jawaban (B)

1 1 1 = + 30 !DB 31

33. Usaha

1 1 31 − 30 1 1 = − = = !DB 30 31 930 930

•

!DB = 930 cm = 9,3 m

•

Jawaban: (E)

32. Massa dan Energi Relativistik v Energi Kinetik = Ek

mo

Secara relativistik, massa dan energi kinetik benda yang bergerak adalah: A A= [1 − O .\ = A O ^

1

[ ] 1− O

− 1`

3

A

[1 − 21 25

=

A

[4 25

=

Usaha adalah perkalian vektor antara gaya dengan perpindahan j = kl ∙ !l → ALASAN BENAR Pada roda yang menggelinding dengan kecepatan linear konstan, → tinjauan gerak linear: Kecepatan konstan tidak membutuhkan usaha (usaha = 0) → tinjauan gerak rotasi: Gerak rotasi membutuhkan gaya (gesekan) namun gaya ini tidak melakukan usaha (usaha = 0) → PERNYATAAN BENAR ALASAN DAN PERNYATAAN BENAR, TETAPI TIDAK ADA HUBUNGAN SEBAB AKIBAT Jawaban: (B)

_

34. Indeks bias dan panjang gelombang cahaya • Secara umum, indeks bias gas < zat cair < zat padat. Indeks bias air = 1,33, indeks bias berlian = 2,417 → ALASAN BENAR • Indeks bias berbanding terbalik dengan panjang gelombang:

Jika kecepatan benda = V √21O maka massa relativistik benda: A A= 1 c √21Od b 1− 5 O =

` − 1g g

1 c √21Od b 5 ] 1− _ O 1 5 =A O h − 1i = A O " − 1# 2e 2 5 3 = A O = 1,5A O 2

Mencari jarak bayangan objektif Z=!

1

A 5 = A 2e 2 5

λCm?

λB
=

MB
Jadi, panjang gelombang cahaya di air lebih besar daripada di berlian. → PERNYATAAN SALAH

Dan energi kinetik relativistiknya:

259

Jawaban: (B) PERNYATAAN SALAH, ALASAN BENAR Jawaban: (D)

36. Gelombang Berjalan

35. Kekekalan momentum

Dari gambar didapatkan: A = 6 cm = 0,06 m 3λ = 1,8 m atau λ = 0,6 m 3T = 6 s atau T = 2 s

Massa kotak = M Kecepatan kotak = v1

Sehingga: (1) Frekuensi

1 1 = Hz N 2 → PERNYATAAN (1) SALAH

Pada kasus pertama: Massa benda = ¼ M Dengan hukum kekekalan momentum (momentum total sebelum = momentum total sesudah): 1 W 3 = "W + W# 4 5 W 3 = " W# 4 4 = 5 3 → PERNYATAAN (1) BENAR

1 = 0,3 m/s 2 → PERNYATAAN (2) BENAR

(2) Cepat rambat

= λX = 0,6 ∙

2x 2x s = t sin vQ − \w = t sin " Q − w# N λ Dengan memasukkan nilai A, T, dan λ didapatkan: 2x 2x s = t sin " Q − w# 2 0,6 Q w = 0,06 sin 2x " − # 2 0,6 → PERNYATAAN (3) SALAH

(3) Persamaan simpangan

o

Pada kasus kedua: Massa benda = p M 5 5 3 " W# = " W + W# o 4 4 4 5 8 " W# = " W# o 4 4 5 o = 8

Jika kita substikan o

=

5 4 = " 8 5

p V 3

3#

6 0,9 s = 0,06 sin 2x " − # 2 0,6 = 0,06 sin 3x = 0 → PERNYATAAN (4) BENAR Jawaban: (C) (4) Pada x = 90 cm dan t = 6 s:

maka didapatkan: =

1 2

X=

3

→ PERNYATAAN (3) BENAR

260

PEMBAHASAN FISIKA SIMAK UI KODE SOAL 132 25.Sistem Katrol/Mesin Atwood

26.Peluru menumbuk balok sehingga balok terpental ke atas. 9:5;<

Mk = 2 kg R = 10 cm =0,1 m

345676

s = 40 cm = 0,4 m

m2 = 4 kg

345676

Ditanyakan: kecepatan balok setelah berpindah 40 cm

= 10 gr = 0,01 kg

Jawab: Tumbukan: momentum total sebelum tumbukan = momentum total sesudah tumbukan 0,01 ∙ 500 = '2 + 0,01( ∙ ′ 5 = 2,01 ′ 5 * = m/s 2,01 Ketinggian maksimum: = +2

Jawab: Cari dulu percepatan sistem =

+

−

1 +2

40 − 30 10 = = 1,25 m/s 1 8 3+4+2∙2

5 0=+ , + 2 ∙ '−10( ∙ ℎ. 2,01

Baru hitung kecepatan balok =

+2

20ℎ. = 6,118

= 0 + 2 ∙ 1,25 ∙ 0,4 = 1

ℎ. =

= 1 m/s

Jawaban: (C)

Review Persamaan yang digunakan: 1. Mencari percepatan sistem pada sistem katrol/pesawat Atwood (dapat disederhanakan dengan menganggap seluruh benda sebagai satu kesatuan yang dipengaruhi gaya w1 dan w2).

= =

+

−

+2

6,118 20

= 0,3094 m = 30,94 cm ≅ 31 cm

Jadi, kecepatan balok setelah bergerak 40 cm adalah 1 m/s (jawaban: A)

2. GLBB

= 500 m⁄s

Ditanyakan: ketinggian maksimum balok =

m1 = 3 kg

=

= 2 kg

27.Muatan dipercepat

(+)

1 +2

(-)

Q

V

261

Muatan yang ditaruh dalam sebuah beda potensial akan mengalami percepatan. Besar energi kinetik yang diperoleh muatan sama dengan energi potensial awalnya. ?@ = ?A = BC

Medan listrik di tepi sebuah bola berjejari R dan rapat muatan ρ adalah 4 ? = XYZ[ 3 (dengan k = 9 x 109) Sehingga 3? [= 4YXZ

Karena B = 2B dan V tidak berubah, maka: ?@ B 2B = = =2 ?@ B B Atau ?@ = 2?@ = 2@ Lihat, bahwa di sini massa m tidak berpengaruh (Jawaban: C)

[= =

3'3,2 × 10\ ( 4Y'9 × 10] ('1,2 × 10 ^ ∙ 16 × 10T ] (

9,6 × 10\ = 4,4 × 10U m = 4,4 km 2170

Jawaban: (A)

28.Gaya Lorentz

30.Kalor o

T ( C) air mendidih

100 air naik suhunya

• •

Kumparan berus listrik yang berada dalam medan magnet akan mendapat gaya Lorentz. Momen gaya yang diakibatkan oleh gaya Lorentz (D = EFGH ) mengimbangi momen gaya oleh gaya

1670 3770 Review Persamaan yang digunakan: 1. Daya sama dengan usaha atau kalor per satuan waktu

berat (D = I J KL)sehingga batang setimbang. DM;74NOP = DQ:R: 947:O EFGH =

G=

t(s)

es melebur

` B = a a 2. Kalor saat es melebur: B= K 3. Kalor saat air naik suhunya: B = b∆d A=

1 I + K, 2

IK 2EFH

'60 × 10TU ('10('30 × 10T ( G= 2'200('1 × 10TV ('22 × 10TU (

Ditanyakan: daya pemanas listrik selama 3770 detik

= 2 × 10T = 0,2 T

Jawab: A=

Jawaban: (D)

A=

29.Bola bermuatan listrik

262

` B +B = = a a

K + b∆d a

'0,5 ∙ 3,34 × 10e ( + '0,5 ∙ 4200 ∙ 100( 3770

=

'1,67 × 10e ('2,1 × 10e ( 3770

(Jawaban: B)

33.Pemantulan dan penyerapan cahaya oleh benda

= 100 Watt

Mengapa benda terlihat berwarna merah? Karena benda tersebut memantulkan spectrum warna merah dan menyerap warna lainnya. → Pernyataan SALAH

31.Taraf Intensitas Bunyi Perubahan TI karena perubahan jarak (dari 1 m menjadi 100 m): h dg = dg − log + , h

Apa yang terjadi ketika cahaya mengenai permukaan suatu bahan? Sebagian cahaya akan dipantulkan dan sebagian lagi akan diserap. → Alasan BENAR

100 dg = 60 − 10 log + , 1 = 60 − 40 = 20 dB

Perubahan TI karena jumlah sumber bunyi:

Jawaban: (D)

dgU = dg + 10 log j

34.Gerak benda di bidang miring Dari persamaan GLBB, waktu yang diperlukan benda menuruni bidang miring tanpa rotasi (slip) dari keadaan diam adalah

= 20 + 10 log 100

= 20 + 20 = 40 dB

Jawaban: (D)

2 2 a=k =k I sin θ

32.Pemantulan pada Cermin Hukum yang digunakan: Sudut datang = sudut pantul (Hukum Snellius) Lihat gambar di bawah ini, nilai sudut θ = 70o Jawaban: (D)

Jika benda mengalami rotasi, maka waktu yang diperlukan akan lebih lama: 2 a=k 'I sin θ(/'1 + X(

Dengan k = konstanta momen inersia benda yang menggelinding → PERNYATAAN SALAH

θ = 70o 70o

20o

60o 60o 55o

55o o 35o 115

m

.n

Karena = . = . = I, terlihat bahwa percepatan oleh gaya gravitasi tidak dipengaruhi massa benda. Jika percepatan tidak dipengaruhi massa, dengan sendirinya kecepatan pun tidak dipengaruhi massa, karena = + a. → ALASAN BENAR

140o 30o

30o

Jawaban: (D)

35.Termodinamika Proses termodinamika dapat dianalisis dengan Hukum Pertama Termodinamika: B = ∆o + `

263

t =

Dibaca: kalor yang diserap sistem (Q) digunakan untuk mengubah energi dalam (∆U) dan melakukan usaha (W).

t =

Jika prosesnya adiabatik, sistem tidak menyerap atau melepas kalor, atau nilai Q = 0, sehingga: ∆o = −` → PERNYATAAN (3) BENAR Jika sistem mengalami pemampatan (volumenya mengecil) maka: • Kerja bernilai negatif → PERNYATAAN (4) BENAR • Energi dalam meningkat (bernilai positif) → PERNYATAAN (2) BENAR • Suhu sistem naik (energi dalam sebanding dengan suhu) → PERNYATAAN (1) BENAR Semua jawaban benar → Jawaban: (E)

` ℎ

'0,2 eV('1,6 × 10T ] J/eV( '6,6 × 10TUV Js(

= 4,8 × 10 U Hz ≅ 5 × 10 U Hz

Konstanta 1,6 × 10T ] J/eV adalah pengubah satuan eV ke Joule. → PERNYATAAN (2) BENAR

• Energi kinetik elektron yang lepas dihitung dengan persamaan Einstein. Jika Anda mmenggunakan satuan electron volt, persamaan tersebut bisa ditulis sbb (panjang gelombang dalam nm): 1238 −` ?@ =

λ

36.Efek Fotolistrik • Efek fotolistrik adalah gejala keluarnya elektron-elektron dari permukaan logam yang disinari dengan gelombang elektromagnetik. Peristiwa ini menunjukkan sifat partikel dari gelombang, atau bahwa gelombang berperilaku sebagai partikel → PERNYATAAN (4) SALAH • Banyaknya elektron yang terlepas sama dengan banyaknya foton cahaya yang pq digunakan. Dari persamaan ? = E λ didapatkan ?r E= ℎb E=

TU ('900

?@ =

= 1,38 − 0,2 = 1,18 eV

Selanjutnya gunakan definisi energi kinetik ?@ =

=y

z{ .

2?@ =k

2 ∙ '1,18 eV(|'1,6 × 10T ] J/eV(} =k '9 × 10TU kg( =

T] (

0,2 √94 m/s 3

Hasil ini agak berbeda dengan PERNYATAAN (3)

→ PERNYATAAN (1) BENAR

Kesimpulan: tidak ada jawaban, hanya pernyataan (1) dan (2) yang benar

• Frekuensi ambang logam dihitung dari fungsi kerja (W):

..

atau

(jangan lupa EK dalam satuan joule)

'0,33 × 10 × 10 TUV '6,6 × 10 ('3 × 10s (

= 1,5 × 10 e buah/sekon

1238 − 0,2 900

` = ℎt

264

SOAL&PEMBAHASAN FISIKA SIMAK UI KODE 133 25.Gerak sistem benda B

mA = 2 kg

µk = 0,2

=> ?@?

mB = 1 kg

=> ?@?

h = 25 m

C

= 2 kg

= 500 m⁄s

= 10 gr = 0,01 kg

Ditanyakan: ketinggian maksimum balok

Hitung dulu percepatan sistem: = =

Σ

− +

=

=

JAWAB:

− +

Tumbukan: momentum total sebelum tumbukan = momentum total sesudah tumbukan 0,01 ∙ 500 = /2 + 0,010 ∙ ′ 5 = 2,01 ′ 5 2 = m/s 2,01 Ketinggian maksimum: 3 = ! +2 5 0=4 5 + 2 ∙ /−100 ∙ ℎ7 2,01

10 − 0,2 ∙ 20 6 = = 2 m/s 2+1 3

Baru kita hitung waktunya dengan GLBB =

!"

+

1 " 2

1 25 = 0 + ∙ 2 ∙ " 2 " = 25

20ℎ7 = 6,118

" = 5 s

ℎ7 =

Jawaban: (E)

6,118 20

= 0,3094 m = 30,94 cm ≅ 31 cm

26.Tumbukan

Jawaban: (C) 27.Induksi Elektromagnetik


265

29.Muatan dipercepat

(+)

(-)

Q

Dari hukum Faraday, ggl induksi untuk kasus ini adalah: IJ F = GH = GH I" Karena

KLM N 3OPQ K3

=

V

Muatan yang ditaruh dalam sebuah beda potensial akan mengalami percepatan. Besar energi kinetik yang diperoleh muatan sama dengan energi potensial awalnya. Xa Xb cd

, maka

F = GH

Kuat arus listrik dicari dengan hukum Ohm:

Karena c maka:

F GH R= = S S Jawaban: (D)

Atau

2c dan V tidak berubah, c ce

Xa Xae

2c c

2

Xa 2Xae 2a Lihat, bahwa di sini massa m tidak berpengaruh (Jawaban: C)

28.Muatan dalam medan listrik Gaya listrik = qE (medan listrik ke bawah)

30.Kalor Gaya berat = mg

c

Syarat setimbang: gaya berat W

V X

V

gaya listrik WX

c

f∆"

/200 g0/4,2 J/g0/4! C0 3360 J

Jawaban (B)

/5 Y 10Z[ kg0/9,8 m/s 0 800 N/C

31.Pemantulan sempurna

6.125 Y 10Z_ C ` 6.13 Y 10Z_ C

Arah gaya listrik yang berlawanan dengan arah medan menunjukkan muatan listriknya negatif. Jawaban: (A)


266

sudut datang, maka nilai n tidak bisa dihitung.

32.Energi elektron di kulit ke-n untuk atom dengan nomor atom Z adalah: 136, o i

X Kita gunakan hukum Snellius ie sin j

Ketika electron berpindah dari orbit n = 1 ke

i sin k

n = 3 maka perubahan energinya:

• Pembiasan dari udara ke kaca 1 ∙ sin le sin le

•

∆X

i sin l

X[

Xe

∆X

i sin l

Pembiasan dari kaca ke udara (dalam kondisi pemantulan sempurna) i sin l[

i sin/90!

108,8 eV

1 ∙ sin 90!

i cos l

l 0

1

1

cos l Atau dengan rumus sin J

1 i

√i

i

cos J

1

33.Medan dan Potensial Listrik • Muatan mengalir karena adanya medan listrik (ingat persamaan gaya listrik WX). Jika dalam penghantar tidak ada arus listrik berarti kuat medan listrik dalam penghantar sama dengan nol (bukan konstan). → PERNYATAAN SALAH • Beda potensial V adalah integral dari medan listrik E:

1

d

1

n1

q X Ik

Sehingga jika medan listrik bernilai konstan, maka potensial akan merupakan fungsi posisi (bukan nol). → ALASAN SALAH

atau i

1 0 1 1 5 1

Jawaban: (D)

awal didapatkan ni

13,6 o 5 1

bertambah atau electron menerima energi

Sehingga jika disubstitusikan ke persamaan

sin le

4

Tanda positif menunjukkan energinya

didapatkan

sin l

13,6 o 3 1 13,6o / 3 1 13,6 ∙ 3 4 9

sin le

Dengan demikian, nilai indeks bias n dapat

Jawaban: (E)

dihitung jika sudut datang (le 0 diketahui.

34.Mikroskop

Karena dalam soal ini tidak ada informasi www.kitabsimakui.com

267

Pada mikroskop, lensa okuler yang menempel pada mata berfungsi sebagai lup yang membuat bayangan maya, diperbesar, dan tegak. → PERNYATAAN BENAR

l=

S S

karena percepatan tangensial maupun gaya tangensial tidak diketahui, kita tidak dapat menghitung besar

Pada mikroskop, lensa objektif membentuk bayangan nyata, diperbesar, dan terbalik. → ALASAN SALAH

percepatan sudut.

Jawaban: (C)

Pernyataan (1), (2), dan (3) benar →

(PERNYATAAN 4 SALAH)

Jawaban: (A) 35.Gerak Melingkar horizontal 36.Persamaan gelombang:

x v = 0,12 sin w J + 4x"y 8 (1) Persamaan kecepatan getar tiap titik pada tali adalah turunan dari fungsi simpangan x Iv = 4x ∙ 0,12 cos w J + 4x"y = 8 I" PERNYATAAN (1) BENAR

T

w (1) Kecepatan sudut (ω) maksimum Σ r= s S t

s S

(2) Kecepatan getar maksimum dicapai jika nilai cosines = 1. 7 = 4x ∙ 0,12 = 0,48 m/s

400 = 1,25 ∙ s ∙ 0,8 400 = s

PERNYATAAN (2) BENAR

s = √400 = 20 rad/s (PERNYATAAN 1 BENAR)

(3) Persamaan percepatan = turunan dari persamaan kecepatan

(2) Kecepatan linear maksimum

I x = −/4x0 ∙ 0,12 sin w J + 4x"y I" 8 PERNYATAAN (3) BENAR =

= sS = 20 ∙ 0,8 = 16 m/s (PERNYATAAN 2 BENAR) (3) Percepatan linear (percepatan

(4) Percepatan maksimum gelombang z Cr = s {

sentripetal) maksimum r=

= /4x0 ∙ 0,12 = 1,92x m/s

= s S = /200 ∙ 0,8 = 320 m/s

PERNYATAAN (4) BENAR

(PERNYATAAN 3 BENAR)

Jawaban: (E)

(4) Percepatan sudut dapat dihitung jika percepatan tangensial diketahui: l=

u

S

atau jika gaya tangensial diketahui: . www.kitabsimakui.com

268

SOAL&PEMBAHASAN FISIKA SIMAK UI KODE 134 25. Katrol/Mesin Atwood Tumbukan: momentum total sebelum tumbukan = momentum total sesudah tumbukan 0,01 ∙ 500 = &2 + 0,01' ∙ (′ 5 = 2,01(′ 5 (* = m/s 2,01 Ketinggian maksimum: (+ = (, + 2 5 0=. / + 2 ∙ &−10' ∙ ℎ1 2,01

m2 = 4 kg

20ℎ1 = 6,118

m1 = 6 kg

ℎ1 =

Ditanyakan: percepatan sistem = ? JAWAB: Percepatan:

=

=

Σ

=

6,118 20

= 0,3094 m = 30,94 cm ≅ 31 cm

− +

Jawaban: (C)

60 − 40 20 = = 2 m/s 6+4 10

27. Kapasitor Hitung dulu beda potensial PQ (=beda potensial di hambatan 5 ohm), dengan prinsip rangkaian seri:

Arah geraknya: gerak m1 ke arah bawah,

789 5 Ω = 7 ;

gerak m2 ke arah atas Jawaban: (B)

789 5 Ω = 9 volt 10 Ω 5 Ω 789 = × 9 volt = 4,5 volt 10 Ω

26. Tumbukan J

K

= 2 kg

Energi yang tersimpan pada kapasitor dihitung

(EF GHG = 500 m⁄s EF GHG

dengan persamaan:

= 10 gr = 0,01 kg

>=

Ditanyakan: ketinggian maksimum balok =

1 > = ?7 2

1 × &6 × 10@A ' × 4,5 2

= 6,075 × 10@8 ≈ 6,08 × 10@8 J

Jawaban: (D)

Jawab:


269

Jawaban: (B)

28. Induksi elektromagnetik 29. Muatan dipercepat oleh beda potensial X X X X X X X X X X X

(+)

(-)

X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X Q

X X X X X X X X X X X Kuat medan magnet B = 0,5 T Diameter lingkaran: d1 = 3 cm → d2 = 4 cm ∆t = 0,25 s Hambatan listrik R = 14 ohm

V

Muatan yang ditaruh dalam sebuah beda potensial akan mengalami percepatan. Besar energi kinetik yang diperoleh muatan sama dengan energi potensial awalnya. ^_ = ^` = a7

Ditanyakan: kuat arus induksi Jawab: Hukum Faraday untuk nilai N = 1: N=O

Karena a = 2a dan V tidak berubah, maka: ^_ a 2a = = =2 ^_ a a Atau ^_ = 2^_ = 2_ Lihat, bahwa di sini massa m tidak berpengaruh (Jawaban: C)

PT PQ P&ST' = =S PR PR PR

Karena dA = perubahan luas lingkaran PT = T − T 1 = UVP − P W 4 1 = U&4 − 3 ' × 10@X m 4 7 = U × 10@X m 4 Maka ggl induksi yang muncul adalah PT N=S PR 7 Y U × 10@X Z = &0,5' 4 &0,25' 7 = U × 10@X Volt 2 Arus induksi dihitung dengan hukum Ohm: 7 \= ; 7 U × 10@X 2 = 14 = 0,25U × 10@X = 25U ]T

30. Kalor Percobaan pertama: Logam panas dimasukkan ke dalam kalorimeter berisi air, persamaannya: a b c = aK + a dH eΔg = ?Δg +

eΔg

&0,3 kg' ∙ 900 ∙ &140 − g ' = 900&g − 30' + &0,5 kg' ∙ 4200 ∙ &g − 30'

37800 − 270g = 900g − 27000 + 2100g − 63000 3270g = 127.800 g = 39,1, C

Suhu kesetimbangan pertama adalah 39,1oC Percobaan kedua:


270

Yang berubah:

Kita hitung dulu kalor yang dilepas kalorimeter, air, dan logam saat turun ke suhu kesetimbangan T2:

a

= 10557 − 270g2

Selanjutnya, panjang gelombang sebanding dengan cepat rambat melalui persamaan ( = wx sehingga: w = 2w

Sementara, kalor yang diserap air digunakan untuk menaikkan suhunya hingga nol, melebur dan menaikkan suhunya: e∆g +

o+

Jawaban: (B)

e∆g

= 0,8 ∙ 2100 ∙ 10 + 0,8 ∙ 3600 + 0,8

32. Peluruhan radioaktif Ra → Rn + α

∙ 4200&g − 0'

= 16800 + 2880 + 4200g = 19680 + 3320g

Menurut Asas Black: aK + a

dH

+a

b

=2

( 2 =p = √4 = 2 kali ( 1/2

e ∆g = 0,3 ∙ 900&39,1 − g2 '

aFn =

rT

Maka cepat rambat gelombang sekarang:

= 82110 − 2100g

=

1 r = r 2

s = 2s →

e∆g = 0,5 ∙ 4200&39,1 − g '

b c

=p

dan

aK = ?∆g = 900&39,1 − g ' = 35190 − 900g aklm =

q

(=p

Es dimasukkan ke dalam kalorimeter berisi air dan logam yang sudah setimbang termal, persamaannya:

Energi reaksi peluruhan berasal dari perubahan massa (massa yang hilang) menjadi energi melalui persamaan: ^=∆

= aFn

35190 − 900g + 82110 − 2100g + 10557

× 931 MeV

Hitung dulu massa yang hilang:

− 270g = 19680 + 4200g

∆ = H | } − & H |dGc + ~ ' = 224,0202 − &220,0114 + 4,0026' = 0,0062 sma

6630g2 = 108177 g = 16,3, C

Maka, energi reaksi adalah:

(Tidak ada jawaban yang benar)

^ = 0,0062 × 931 = 5,77 ≈ 5,78 MeV

31. Percobaan Melde (gelombang bunyi)

Jawaban: (C)

Percobaan Melde menyatakan cepat rambat gelombang transversal pada dawai:

33. Sudut kritis


271

Sudut kritis hanya terjadi jika berkas cahaya datang dari medium yang lebih rapat ke medium yang lebih renggang, contohnya dari air ke udara. Jika cahaya datang dari udara ke air, fenomena sudut kritis tidak akan terjadi. → PERNYATAAN BENAR

Tekanan hidrostatis sebuah titik ditentukan oleh kedalamannya dari permukaan, sebagaimana ditunjukkan oleh persamaan ` = r•ℎ Dengan demikian, pada soal ini, titik K2 memiliki tekanan hidrostatis lebih besar daripada titik K1. → ALASAN BENAR

Sudut kritis atau sudut batas adalah sudut sinar datang yang menghasilkan sudut bias tepat 90o. Jika sudut datang lebih besar daripada sudut kritis maka cahaya akan dipantulkan sempurna. → ALASAN BENAR

Jawaban: (D)

35. Termodinamika Jika proses ini digambarkan pada grafik P –V

PERNYATAAN DAN ALASAN BENAR, TETAPI TIDAK ADA HUBUNGAN SEBAB AKIBAT

P n = 1 mol

Jawaban: (B) T = 310 K

34. Fluida mengalir / tangki bocor V 12 L

19 L

h1 (1) Gas yang mengembang / berekspansi dari 12 L menjadi 19 L, maka gas dikatakan melakukan kerja/usaha → BENAR (2) Jika prosesnya adiabatik, maka tidak ada kalor yang masuk atau keluar (∆Q = 0) sehingga persamaan termodinamikanya menjadi: > = −∆‚ Ini menunjukkan bahwa energi untuk ekspansi berasal dari energi dalam (U) → BENAR (3) Persamaan pada point (2) juga menyatakan bahwa jika gas melakukan ekspansi maka energi internal U akan turun. → BENAR (4) Temperatur akhir dihitung dengan persamaan: g 7 ƒ@ =. / g 7

h2 x Persamaan untuk menghitung jarak horizontal pancaran air adalah: • = 2€ℎ × ℎ Dari persamaan ini terlihat bahwa: - Pancara terjauh dicapai jika lubang ada di tengah - Untuk setiap lubang di bawah titik tengah pasti ada pasangannya di atas titik tengah yang menghasilkan jarak pancaran yang sama. - Titik di posisi lebih bawah belum tentu memiliki jarak pancaran lebih jauh daripada titik di bagian atas, demikian pula sebaliknya → PERNYATAAN SALAH

g 12 =. / 310 19


272

,X@

12 „,X g = 310 × . / = 258 K 19

1 1 1 = + x - -′

1 1 1 = + −10 50 -′ 1 1 6 3 1 = − =− =− 50 25 -′ −10 50 25 -* = − = −8,3 cm 3

→ BENAR

Semua pernyataan benar Jawaban: (E)

36. Cermin cekung dan cembung

Tanda minus menunjukkan bayangan cermin kedua bersifat maya → PERNYATAAN (2) BENAR

R1=60 cm

(3) Perbesaran total (tanda negatif dihilangkan):

10 cm

s

35 cm R1=60 cm

=s ×s

25 15 = × 3 10 50 3 1 1 = × = = 0,25 kali 2 6 4

R2=-20 cm

(1) Bayangan cermin pertama (ingat: f = ½ R) 1 1 1 = + x - -′

1 1 1 = + 30 10 -′ 1 1 1 2 1 = − =− =− -′ 30 10 30 15

→ PERNYATAAN (3) SALAH (4) Dari jawaban point (2) yaitu s’=-8,3 cm dapat disimpulkan bahwa bayangan akhir: - Maya - Tegak - Diperkecil → PERNYATAAN (4) BENAR

- * = −15 cm

Nilai positif menunjukkan sifat bayangan maya. Bayangan maya akan tegak terhadap bendanya. Nilai s’ > s menunjukkan bayangan diperbesar. → PERNYATAAN (1) BENAR

Hanya pernyataan (2) dan (4) yang benar Jawaban: (C)

(2) Bayangan cermin kedua Bayangan cermin pertama menjadi benda bagi cermin kedua, dengan jarak - = P − - * = 35 − &−15' = 50 cm Selanjutnya gunakan persamaan cermin:


273

Pembahasan FISIKA Simak UI 2009-2015

Recommend Documents