Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2011

Gerak lurus berubah beraturan

Gerakan sebuah mobil digambarkan oleh grafik kecepatan-waktu di bawah ini. Percepatan ketika mobil bergerak semakin cepat adalah…

A. 0,5 m/s2Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2011 1

B. 1,0 m/s2

C. 1,5 m/s2

D. 2,0 m/s2

E. 3,0 m/s2

Pembahasan

Diketahui:

Kecepatan awal (vo) = 10 m/s

Kecepatan akhir (vt) = 30 m/s

Selang waktu (t) = 30-20 = 10 sekon

Ditanya: Percepatan ketika mobil bergerak semakin cepat

Jawab:

Gunakan rumus GLBB

vt = vo + a t

30 = 10 + a (10)

30-10 = a (10)

20 = a (10)

a = 20 / 10

a = 2 m/s2

Jawaban yang benar adalah D.

Gerak jatuh bebas dan gerak vertikal ke bawah

Seorang anak menjatuhkan sebuah batu dari ketinggian 20 m. Satu detik kemudian ia melemparkan sebuah batu lain ke bawah. Anggap tidak ada gesekan udara dan percepatan gravitasi 10 m/s2. Jika kedua batu tersebut mencapai tanah bersamaan, maka kelajuan awal batu kedua adalah…

A. 5 m/s

B. 10 m/s

C. 15 m/s

D. 20 m/s

E. 25 m/s

Pembahasan

Diketahui:

Ketinggian (h) = 20 m

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya: Kelajuan awal batu kedua

Jawab:

Gunakan rumus gerak jatuh bebas:

h = 1/2 g t2

20 = 1/2 (10) t2

20 = 5 t2

20/5 = t2

4 = t2

t = 2 sekon

Gunakan rumus gerak vertikal ke bawah:

h = vo t + 1/2 g t2

20 = vo (1) + 1/2 (10) (12)

20 = vo + 1/2 (10)

20 = vo + 5

20-5 = vo

vo = 15 m/s

Jawaban yang benar adalah C.

Kalor

Lima kilogram es bersuhu -22oC dipanaskan sampai seluruh es tersebut mencair dengan suhu 0oC. Jika kalor laten es 333 kJ/kg dan kalor jenis es 2100 J/kg Co, maka jumlah kalor yang dibutuhkan adalah…

A. 1496 kJ

B. 1596 kJ

C. 1696 kJ

D. 1796 kJ

E. 1896 kJ

Pembahasan

Diketahui:

Massa es (m) = 5 kg

Suhu awal (T) = -22oC

Kalor laten es (L) = 333 kJ/kg = 333.000 J/kg

Kalor jenis es (c) = 2100 J/kg Co

Ditanya: Jumlah kalor yang dibutuhkan (Q)

Jawab:

Proses 1 : menaikkan suhu es dari -22oC sampai 0oC

Q = m c ΔT = (5)(2100)(22) = 231.000 Joule

Proses 2 : mencairkan semua es menjadi air

Q = m L = (5)(333.000) = 1.665.000 J

Kalor total = 231.000 J + 1.665.000 J = 1.896.000 J = 1.896 kJ

Jawaban yang benar adalah E.

Efisiensi mesin Carnot

Suatu mesin Carnot mempunyai efisiensi 30% dengan temperatur reservoir suhu tinggi sebesar 750 K. Agar efisiensi mesin naik menjadi 50% maka temperatur reservoir suhu tinggi harus dinaikkan menjadi …

A. 1050 K

B. 1000 K

C. 950 K

D. 900 K

E. 850 K

Pembahasan

Efisiensi = 30% = 0,3

Suhu tinggi (TH) = 750 K

Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2011 2

Jika efisiensi 50% = 0,5

Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2011 3

Jawaban yang benar adalah A.

Panjang gelombang transversal

Gambar di bawah ini memperlihatkan profil sebuah gelombang pada suatu saat tertentu.

Titik A, B, dan C segaris. Begitu juga titik D dan E. Simpangan titik A sama dengan 0,5 amplitudo, sedangkan simpangan titik E -0,5 amplitudo. Berapa kali panjang gelombang jarak titik C dari titik A?

A. 1/4Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2011 4

B. 1/2

C. 1

D. 3/2

E. 2

Pembahasan

2 panjang gelombang

Sepotong gabus bergerak naik turun di permukaan air ketika dilewati sebuah gelombang. Gelombang tersebut menempuh jarak 9 m dalam waktu 30 s. Bila gabus tersebut bergerak naik turun 2 kali dalam 3 s, maka nilai panjang gelombang tersebut adalah…

A. 30 cm

B. 45 cm

C. 60 cm

D. 75 cm

E. 90 cm

Pembahasan

Diketahui:

Cepat rambat gelombang (v) = 9 m / 30 s = 0,3 m/s

Frekuensi gelombang (f) = 2/3 s-1

Ditanya: Nilai panjang gelombang (λ)

Jawab:

Rumus v = f λ

λ = v / f = 0,3 : 2/3 = 0,3 x 3/2 = 0,9/2 = 0,45 meter = 45 cm

Jawaban yang benar adalah B.

Rangkaian seri dan paralel bola lampu

Pada gambar rangkaian listrik berikut, A, B, C, D dan E adalah lampu pijar identik.

Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2011 5 Jika lampu B dilepas, lampu yang menyala lebih terang adalah…

A. lampu A dan C

B. lampu A dan D

C. lampu C dan D

D. lampu C dan E

E. lampu D dan E

Pembahasan

Kelima lampu pijar identik artinya masing-masing lampu mempunyai hambatan sama.

Karena hambatannya sama maka terangnya nyala lampu hanya bergantung pada kuat arus listrik yang mengalir pada lampu tersebut.

Menurut hukum 1 Kirchhoff, arus listrik yang melalui lampu D dan E sama besar karena terangkai seri, sedangkan arus listrik yang melewati rangkaian paralel akan terbagi.

Jika lampu B dilepas, lampu yang menyala lebih terang adalah lampu D dan E, di mana kedua lampu mempunyai nyala terang yang sama.

Jawaban yang benar adalah E.

Efek fotolistrik

Cahaya hijau mempunyai panjang gelombang lebih pendek daripada cahaya merah. Intensitas yang sama dari kedua cahaya itu ditembakkan pada dua logam identik sehingga mampu melepaskan sejumlah elektron dari permukaan logam tersebut. Pernyataan berikut yang benar adalah…

A. sinar hijau melepaskan elektron dalam jumlah yang lebih besar

B. sinar merah melepaskan elektron dalam jumlah yang lebih besar

C. kedua sinar melepaskan elektron dalam jumlah yang sama

D. sinar merah melepaskan elektron dengan kecepatan maksimum yang lebih besar

E. kedua sinar melepaskan elektron dengan kecepatan maksimum yang sama

Pembahasan

Cahaya hijau mempunyai panjang gelombang lebih pendek, Cahaya merah mempunyai panjang gelombang lebih panjang.

Cahaya hijau mempunyai frekuensi lebih besar, Cahaya merah mempunyai frekuensi lebih kecil.

Cahaya hijau dan merah mampu melepaskan sejumlah elektron dari permukaan logam.

Cahaya hijau mempunyai frekuensi lebih besar sehingga melepaskan elektron dengan kecepatan maksimum yang lebih besar.

Intensitas cahaya hijau dan merah sama sehingga kedua sinar melepaskan elektron dalam jumlah yang sama.

Jawaban yang benar adalah C.

Cahaya dengan frekuensi tertentu dijatuhkan pada permukaan suatu logam sehingga fotoelektron dengan energi kinetik maksimum sebesar 1,6 x 10-19 J terlepas darinya. Bila diketahui konstanta Planck adalah 6,63 x 10-34 Js dan fungsi kerja logam tersebut adalah 3,7 x 10-19 J, maka frekuensi cahaya yang jatuh pada permukaan logam tersebut adalah sekitar…

A. 0,8 x 1014 Hz

B. 2,0 x 1014 Hz

C. 4,0 x 1014 Hz

D. 6,0 x 1014 Hz

E. 8,0 x 1014 Hz

Pembahasan

Diketahui:

Energi kinetik maksimum (Ek) = 1,6 x 10-19 J

Konstanta Planck (h) = 6,63 x 10-34 Js

Fungsi kerja logam (∅) = 3,7 x 10-19 J

Ditanya: Frekuensi cahaya yang jatuh pada permukaan logam

Jawab:

Ek = h f –

Ek = h f – h fo

Ek = h (f-fo)

Ek = energi kinetik

h = konstanta planck

f = frekuensi cahaya

= fungsi kerja

fo = frekuensi ambang

Hitung Frekuensi cahaya yang jatuh pada permukaan logam:

Ek = h f –

Ek + ∅ = h f

(1,6 x 10-19 J) + (3,7 x 10-19 J) = (6,63 x 10-34 Js) f

5,3 x 10-19 = 6,63 x 10-34 f

f = 5,3 x 10-19 / 6,63 x 10-34

f = 0,8 x 1015

f = 8 x 1014 Hz

Jawaban yang benar adalah E.

Gerak pada bidang miring licin

Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2011 6Sebuah kubus yang meluncur turun tanpa gesekan pada sebuah bidang miring akan mengalami percepatan tetap.

Sebab

Dengan tidak adanya gesekan, percepatan benda sama dengan pecepatan gravitasi.

Pembahasan

Jika tidak ada gesekan maka kubus meluncur turun dengan percepatan tetap. Pada gerak jatuh bebas, benda jatuh dengan percepatan g, di mana g adalah percepatan gravitasi.

Sedangkan pada bidang miring, benda meluncur turun dengan percepatan gx, di mana nilai gx lebih kecil daripada percepatan gravitasi. Nilai gx bergantung juga pada besarnya sudut kemiringan.

Bayangan yang dibentuk cermin cekung

Sebuah benda diletakkan tepat di tengah antara titik fokus dan permukaan cermin cekung. Bayangan yang terbentuk adalah…

Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2011 7(1) diperbesar dua kali

(2) tegak

(3) mempunyai jarak bayangan sama dengan jarak fokus

(4) maya

Pembahasan

Cermati contoh soal berikut.

Benda setinggi 5 cm diletakkan 5 cm di depan cermin cekung yang mempunyai panjang fokus 10 cm.

Jarak bayangan (s’) :

1/s’ = 1/f – 1/s = 1/10 – 1/5 = 1/10 – 2/10 = -1/10

s’ = -10/1 = -10 cm

Jarak bayangan bertanda negatif artinya bayangan bersifat maya atau bayangan berada di belakang cermin cekung di mana berkas cahaya tidak melewati bayangan tersebut.

Perbesaran bayangan (M) :

M = -s’/s = -(-10)/5 = 10/5 = 2 kali

Perbesaran bayangan bertanda positif artinya bayangan tegak

Tinggi bayangan (h’) :

M = h’/h

h’ = h M = (5 cm)(2) = 10 cm

Bayangan (h’) 10 cm lebih tinggi daripada benda (h) 5 cm. Diperbesar dua kali.

Jawaban yang benar adalah

(1) diperbesar dua kali

(2) tegak

(3) mempunyai jarak bayangan sama dengan jarak fokus

(4) maya

Kapasitor terangkai seri

Tiga buah kapasitor dengan kapasitansi masing-masing 1 mF, 2 mF, dan 3 mF dirangkai secara seri dan diberi tegangan 1 volt pada ujung-ujungnya. Pernyataan berikut ini yang benar adalah…

Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2011 8(1) masing-masing kapasitor memiliki muatan listrik yang sama banyak

(2) kapasitor yang besarnya 1 mF menyimpan energi listrik terbesar

(3) pada kapasitor 3 mF bekerja tegangan terkecil

(4) ketiga kapasitor bersama-sama membentuk sebuah kapasitor ekivalen dengan muatan tersimpan sebesar 6/11 C

Pembahasan

Diketahui:

Kapasitor 1 = 1 mF = 1 x 10-3 F

Kapasitor 2 = 2 mF = 2 x 10-3 F

Kapasitor 3 = 3 mF = 3 x 10-3 F

Tegangan = 1 Volt

Jawab:

Kapasitor pengganti:

1/C = 1/1 + 1/2 + 1/3

1/C = 6/6 + 3/6 + 2/6

1/C = 11/6

C = 6/11 mF

Muatan listrik total:

Q = C V = (6/11 mF)(1 V) = 6/11 mC = 6/11 x 10-3 C

Tegangan:

V1 = Q/C1 = (6/11 x 10-3 C) : (1 x 10-3 F) = 6/11 : 1 = 6/11 Volt

V2 = Q/C2 = (6/11 x 10-3 C) : (2 x 10-3 F) = 6/11 : 2 = 6/11 x 1/2 = 6/22 Volt

V3 = Q/C3 = (6/11 x 10-3 C) : (3 x 10-3 F) = 6/11 : 3 = 6/11 x 1/3 = 6/33 Volt

(1) Muatan listrik pada masing-masing kapasitor

Q1 = C1 V1 = (1 x 10-3 F)(6/11 V) = 6/11 x 10-3 C

Q2 = C2 V2 = (2 x 10-3 F)(6/22 V) = 12/22 x 10-3 C = 6/11 x 10-3 C

Q3 = C3 V3 = (3 x 10-3 F)(6/33 V) = 18/33 x 10-3 C = 6/11 x 10-3 C

Masing-masing kapasitor memiliki muatan listrik yang sama banyak. Pernyataan 1 benar.

Dengan kata lain, rangkaian seri sehingga arus listrik yang melewati masing-masing kapasitor, sama besar.

(2) Kapasitor yang besarnya 1 mF menyimpan energi listrik terbesar

E1 = 1/2 Q1 V1 = 1/2 (6/11 x 10-3)(6/11) = 1/2 (36/121) x 10-3 = 36/242 x 10-3 J

E2 = 1/2 Q2 V2 = 1/2 (6/11 x 10-3)(6/22) = 1/2 (36/242) x 10-3 = 36/484 x 10-3 J

E3 = 1/2 Q3 V3 = 1/2 (6/11 x 10-3)(6/33) = 1/2 (36/363) x 10-3 = 36/726 x 10-3 J

E1 > E2 > E3

Pernyataan 2 benar.

(3) Pada kapasitor 3 mF bekerja tegangan terkecil

V1 = Q/C1 = (6/11 x 10-3 C) : (1 x 10-3 F) = 6/11 : 1 = 6/11 Volt

V2 = Q/C2 = (6/11 x 10-3 C) : (2 x 10-3 F) = 6/11 : 2 = 6/11 x 1/2 = 6/22 Volt

V3 = Q/C3 = (6/11 x 10-3 C) : (3 x 10-3 F) = 6/11 : 3 = 6/11 x 1/3 = 6/33 Volt

Pernyataan 3 benar.

(4) ketiga kapasitor bersama-sama membentuk sebuah kapasitor ekivalen dengan muatan tersimpan sebesar 6/11 C

Muatan listrik total:

Q = C V = (6/11 mF)(1 V) = 6/11 mC = 6/11 x 10-3 C

Pernyataan 4 salah.

Anda perlu masuk untuk melihat isi sepenuhnya. Silahkan . Bukan Member? Bergabung