Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2013

Kelajuan rata-rata

Tabel di bawah ini menginformasikan perjalanan sebuah benda dari posisi A ke F sepanjang sumbu-X beserta catatan waktunya.

Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2013 1

Kelajuan rata-rata benda tersebut dari A ke D adalah…

A. -2,47m/s

B. -1,00 m/s

C. 1,00 m/s

D. 1,23 m/s

E. 2,47 m/s

Pembahasan

Jarak A-B = 52-30 = 22 meter

Jarak B-C = 52-38 = 14 meter

Jarak C-D = 38-0 = 38 meter

Jarak total = 22 + 14 + 38 = 74 meter

Selang waktu total = 30 sekon

Kelajuan rata-rata = 74 meter / 30 sekon = 2,47 m/s

Jawaban yang benar adalah E.

Gerak vertikal ke atas

Sebuah batu dilempar vertikal ke atas dengan laju awal 30 m/s dari puncak sebuah gedung yang tingginya 80 m. Jika besar percepatan gravitasi 10 m/s2, maka waktu yang diperlukan batu untuk mencapai dasar gedung adalah…

A. 12 s

B. 10 s

C. 9 s

D. 8 s

E. 7 s

Pembahasan

Diketahui:

kelajuan awal (vo) = +30 m/s (arah percepatan gravitasi ke atas)

Tinggi gedung (h) = -80 m (negatif karena posisi akhir di bawah puncak gedung)

percepatan gravitasi (g) = -10 m/s2 (arah percepatan gravitasi ke bawah)

Ditanya: Waktu untuk mencapai dasar gedung (t)

Jawab:

h = vo t + 1/2 g t2

-80 = 30 t + 1/2 (-10) t2

-80 = 30 t – 5 t2

5 t2 – 30 t – 80 = 0

t2 – 6 t – 16 = 0

Gunakan rumus ABC untuk menghitung selang waktu.

Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2013 2

Hasilnya harus positif

Waktu untuk mencapai dasar gedung (t) = 8 sekon

Jawaban yang benar adalah D.

Pemuaian

Sebatang rel kereta api memiliki panjang 30 m ketika suhu 25oC. Untuk menguji sifat termal rel tersebut, maka dilakukan percobaan dengan menaikkan suhunya menjadi 45oC sehingga panjangnya menjadi 30,0075 m. Jika rel diuji pada suhu 5oC, maka panjangnya menjadi…

A. 28,9875 m

B. 29,8875 m

C. 29,9925 m

D. 29,9950 m

E. 29,9975 m

Pembahasan

Diketahui:

Panjang awal (L1) = 30 m

Suhu awal (T1) = 25oC

Suhu akhir (T2) = 45oC

Panjang akhir (L2) = 30,0075 m

Pertambahan panjang (ΔL) = 0,0075 m

Ditanya: Jika rel diuji pada suhu 5oC, maka panjangnya menjadi

Jawab:

Hitung koefisien muai panjang:

ΔL = α L1 ΔT

0,0075 = a (30)(45-25)

0,0075 = a (30)(20)

0,0075 = a (600)

a = 0,0000125

Jika rel diuji pada suhu 5oC, maka panjangnya menjadi

L2 = L1 + ΔL

L2 = 30 + (0,0000125)(30)(5-25)

L2 = 30 + (0,0000125)(30)(-20)

L2 = 30 – 0,0075

L2 = 29,9925 meter

Jawaban yang benar adalah C.

Gerak osilasi

Sebuah partikel yang melakukan gerak osilasi berada pada posisi dan gerak ke arah seperti ditunjukkan pada gambar.

Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2013 3Jika amplitudo dan frekuensi osilasi adalah 4 cm dan 2 Hz, maka 1 sekon setelah itu partikel sedang berada di…

A. x = -2 cm dan bergerak ke kiri

B. x = -2 cm dan bergerak ke kanan

C. x = 0 cm dan bergerak ke kanan

D. x = 0 cm dan bergerak ke kiri

E. x = 2 cm dan bergerak ke kiri

Pembahasan

Frekuensi 2 Hz artinya setiap 1 sekon, partikel melakukan 2 getaran. Jika posisi awal 2 cm maka satu getaran terjadi ketika partikel bergerak ke -2 cm (amplitudo 4 cm) lalu kembali ke posisi awal 2 cm. 

Terjadi 2 getaran selama 1 detik sehingga setelah 1 detik partikel berada di x = 2 cm dan sedang bergerak ke kiri.

Jawaban yang benar adalah E.

Laju gelombang bunyi

Gelombang ultrasonik dapat digunakan untuk memfokuskan kamera otomatik dengan cara menembakkan pulsa gelombang bunyi ke obyek dan merekam respon baliknya menggunakan sensor. Pada uji awal, pulsa ditembakkan dari kamera tersebut ke obyek berjarak 20,0 m dan diperoleh respon setelah 120,0 ms. Seseorang hendak menggunakan kamera tersebut pada obyek berupa serangga dan mendapatkan respon setelah 12,0 ms. Laju bunyi di udara sekitar dan jarak tembak kamera ke serangga adalah…

Pembahasan

Jika respon balik selama 120 milisekon maka pulsa gelombang bunyi mencapai obyek berjarak 20 meter, selama 60 milisekon.

Laju bunyi di udara = 20 m / 60 milisekon = 2/6 m/ms = 1/3 meter/milisekon

Jika respon setelah 12 ms maka jarak tembak kamera ke serangga adalah 12×1/3 = 4 meter.

Dua bola bermuatan dan bermassa

Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2013 4Dua bola identik bermuatan memiliki massa 4,4 x 10-8 C digantung seperti pada gambar. Panjang setiap tali adalah 0,15 m. Massa tali dan hambatan udara diabaikan. Bila tan θ = 0,0875, sin θ = 0,0872 dan g = 10 m/s2, maka massa masing-masing bola adalah…

A. 3,0 x 10-1 kg

B. 3,0 x 10-2 kg

C. 3,0 x 10-3 kg

D. 6,0 x 10-2 kg

E. 6,0 x 10-3 kg

Pembahasan

Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2013 5Sin θ = x/L

0,0872 = x/0,15

x = 0,01308 meter

Jarak antara kedua bola = 2 x 0,01308 meter = 0,02616 meter

Hitung gaya tegangan tali (T1) :

Diketahui T1y = w = m g = m 10

Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2013 6

Kedua bola setimbang sehingga T1x = F = 0,875m

Hitung massa bola menggunakan rumus hukum Coulomb :

Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2013 7
Jawaban yang benar adalah B.

Energi diam, energi kinetik, laju cahaya, momentum partikel

Sebuah partikel bergerak dengan energi kinetik adalah ½ energi diamnya. Jika laju cahaya dalam vakum adalah c dan energi diam dinyatakan Eo, maka momentum partikel tersebut adalah…

Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2013 8

Pembahasan

E = Eo + Ek

E = Eo + 1/2 Eo

E = 3/2 Eo

E² = Eo² + (pc)²

9/4 Eo² = Eo² + (pc)²

9/4 Eo² – Eo² = (pc)²

9/4 Eo² – 4/4 Eo² = (pc)²

5/4. Eo² = (pc)²

pc = √5/2 Eo

p = √5/2 Eo/c

Jawaban yang benar adalah D.

Benda tegar

Diketahui dua benda tegar masing-masing berbentuk silinder dan bola berada pada lantai datar. Kedua benda itu ditarik oleh gaya yang sama, bertitik tangkap di pusatnya dan mempunyai kecepatan awal sama. Pernyataan berikut ini yang benar adalah…

(1) Jika jari-jari kedua benda sama dan lantai licin maka kecepatan kedua benda selalu sama

(2) Jika jari-jari bola lebih besar dan lantai kasar maka kecepatan kedua benda bisa selalu sama

(3) Jika jari-jari tidak sama dan lantai licin maka kecepatan kedua benda akhirnya sama asalkan kecepatan awal berbeda

(4) Jika jari-jari tidak sama dan lantai licin maka kecepatan kedua benda selalu berbeda

Pembahasan

Momen inersia silinder pejal = 1/2 mR2

Momen inersia bola pejal = 2/5 mR2

Misalkan massa kedua benda sama dan jari-jari kedua benda sama, maka momen inersia silinder lebih besar (1/2) sedangkan momen inersia bola pejal lebih kecil (2/5). Dengan demikian, kecepatan bola lebih besar karena momen inersianya lebih kecil.

Jika jari-jari bola lebih besar maka momen inersia bola bertambah dan nilainya bisa saja sama dengan momen inersia silinder. Karenanya kecepatan bola dan silinder bisa sama.

Pernyataan yang benar (2)

Rangkaian lima resistor

Lima buah resistor dihubungkan seperti pada gambar.

Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2013 9

Hambatan efektif antara titik A dan titik B sebesar 10 Ω

Sebab

Jika antara A dan B dipasang tegangan 10 V, arus total yang mengalir pada rangkaian adalah 1 A.

Pembahasan

Resistor 3 Ohm dan 7 Ohm terangkai seri. Resistor penggantinya:

R12 = 3 + 7 = 10 Ohm

Resistor 10 Ohm dan 10 Ohm terangkai paralel. Resistor penggantinya:

1/R123 = 1/10 + 1/10 = 2/10

R123 = 10/2 = 5 Ohm

Resistor 10 Ohm dan 5 Ohm terangkai seri. Resistor penggantinya:

R45 = 10 + 5 = 15 Ohm

Resistor R123 dan R45 terangkai paralel. Resistor penggantinya:

1/R = 1/5 + 1/15 = 3/15 + 1/15 = 4/15

R = 15/4 = 3,75 Ohm

Jika antara A dan B dipasang tegangan 10V, arus total yang mengalir pada rangkaian adalah V = I R atau I = V / R = 10/3,75 = 2,66 Ampere

Gerak lurus beraturan

Sebuah benda bergerak lurus beraturan di atas permukaan horisontal tanpa gesekan. Sebuah gaya horisontal yang bekerja pada benda selalu akan memperlambat geraknya

Sebab

Usaha negatif yang dilakukan gaya pada benda berakibat pada pengurangan kecepatan

Pembahasan

Sebuah gaya horisontal bisa saja mempercepat benda atau memperlambat benda. Jika arah gaya berlawanan dengan arah gerakan benda maka gaya tersebut memperlambat gerak benda. Sebaliknya jika arah gaya searah dengan gerakan benda maka gaya tersebut mempercepat gerak benda.

Usaha negatif terjadi jika arah gaya berlawanan dengan arah gerak benda yang berakibat pada pengurangan kecepatan, sebaliknya usaha positif terjadi jika arah gaya sama dengan arah gerak benda yang berakibat bertambahnya kecepatan benda.

Kaca pembesar

Seorang peneliti sedang memeriksa daun dengan menggunakan lensa cembung yang berjarak fokus 25/3 cm sebagai kaca pembesar. Manakah pernyataan yang benar?

(1) Perbesaran sudut sama dengan 4 bila bayangan akhir benda berada sejauh 25 cm

(2) Perbesaran sudut sama dengan 3 bila bayangan akhir benda berada di tak hingga

(3) Kekuatan lensa cembung adalah 12 Dioptri

(4) Jarak bayangan nyata adalah di 25/3 cm jika jarak benda adalah 50/3 cm

Pembahasan

(1) Rumus perbesaran sudut lup ketika bayangan akhir berada di jarak tertentu (mata berakomodasi maksimum)

M = N / f + 1

M = perbesaran sudut lup, N = titik dekat mata normal (25 cm), f = panjang fokus lup

M = 25 : 25/3 + 1 = 25 x 3/25 + 1 = 3 + 1 = 4

Pernyataan 1 benar

(2)

Rumus perbesaran sudut lup ketika bayangan akhir berada di tak hingga (mata akomodasi minimum)

M = N / f

M = perbesaran sudut lup, N = titik dekat mata normal (25 cm), f = panjang fokus lup

Perbesaran sudut lup:

M = 25 : 25/3 = 25 x 3/25 = 3

Pernyataan 2 benar

(3) Kekuatan lensa cembung

P = 1/f = 1 : 25/3 = 1 x 3/25 = 3/25 Dioptri

Pernyataan 3 salah

(4) Jarak bayangan nyata

1/s’ = 1/f – 1/s

1/s’ = 1:25/3 – 1:50/3

1/s’ = 1×3/25 – 1×3/50

1/s’ = 3/25 – 3/50

1/s’ = 6/50 – 3/50

1/s’ = 3/50

s’ = 50/3

Pernyataan 4 salah

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