Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2015

Kecepatan benda yang bergerak sebagai fungsi waktu ditunjukkan pada gambar. Benda diperlambat pada selang waktu…

A. t_A – t_B

B. t_B – t_C

C. t_A – t_C

D. t_D – t_E

E. t_{C –} t_E

Pembahasan

Jawaban yang benar adalah A.

Sebuah balok dengan berat 100 N diam pada sebuah bidang datar. Kemudian, dari waktu t = 0 s sampai t = 5 s balok didorong dengan gaya konstan 50 N sejajar bidang datar. Koefisien gesek kinetik dan statik antara balok dan bidang datar berturut-turut adalah 0,2 dan 0,3. Dalam selang waktu antara t = 5 s sampai t = 10 s balok…

A. selalu diam

B. diam sesaat

C. bergerak

D. bergerak kemudian diam

E. diam kemudian bergerak

Pembahasan

Diketahui:

Selang waktu (t) = 5-0 = 5 sekon

Gaya dorong (F) = 50 N

Berat balok (w) = 100 N

Gaya normal (N) = w = 100 N

Koefisien gesek kinetik (μ_k) = 0,2

Koefisien gesek statik (μ_s) = 0,3

Gaya gesek statik (f_s) = μ_s N = (0,3)(100) = 30 N

Gaya gesek kinetik (f_k) = μ_k N = (0,2)(100) = 20 N

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²

Berat balok (w) = 100 N

Massa balok (m) = 100/10 = 10 kg

Ditanya: Dalam selang waktu antara t = 5 sekon dan t = 10 sekon, balok diam atau bergerak

Jawab:

Antara selang waktu 0-5 sekon

Rumus GLBB:

Kecepatan awal (v_o) = 0

Kecepatan akhir (v_t) = v_t

Selang waktu (t) = 5 sekon

v_t = v_o + a t

v_t – v_o = a t

(v_t – v_o) / t = a

Rumus hukum II Newton dan rumus GLBB:

ΣF = m a

F – f_k = m (v_t – v_o) / t

50 – 20 = (10)(v_t-0) / 5

30 = (10)(v_t) / 5

150 = (10)(v_t)

v_t = 150/10

v_t = 15 m/s

Antara selang waktu 5-10 sekon

Kecepatan awal (v_o) = 15 m/s

Kecepatan akhir (v_t) = v_t

Selang waktu (t) = 10-5 = 5 sekon

Gaya gesek kinetis (f_k) = 20 N

Rumus hukum II Newton dan rumus GLBB:

ΣF = m a

– f_k = m (v_t – v_o) / t

– 20 = 10 (v_t – 15) / 5

– 100 = 10 (v_t – 15)

– 100 = 10 v_t – 150

– 100 + 150 = 10 v_t

50 = 10 v_t

v_t = 50/10

v_t = 5 m/s

Dalam selang waktu antara t = 5 s sampai t = 10 s balok bergerak. Jawaban yang benar adalah C.

Sebuah balok bergerak dari keadaan diam menuruni suatu bidang miring yang panjang. Bagian pertama bidang miring itu licin dan bagian berikutnya sampai ke dasar bersifat kasar. Setelah bergerak selama beberapa saat di bagian yang kasar, balok berhenti. Pada peristiwa itu…

(1) usaha total pada balok tidak sama dengan nol

(2) usaha oleh gaya gravitasi bernilai positif

(3) usaha oleh gaya gravitasi sama dengan perubahan energi potensial balok

(4) usaha oleh gaya gesek tidak sama dengan nol

Pembahasan

Ada dua gaya yang bekerja pada benda, yakni gaya gravitasi dan gaya gesek.

Ketika benda melewati bidang miring licin, hanya gaya gravitasi yang bekerja pada benda. Ketika benda melewati bidang miring kasar, selain gaya gravitasi, ada juga gaya gesek yang bekerja pada benda.

1. Usaha total pada balok tidak sama dengan nol

Jika usaha total sama dengan nol maka tidak ada perpindahan. Balok mengalami perpindahan sehingga usaha total tidak sama dengan nol.

Pernyataan 1 benar

2. Usaha oleh gaya gravitasi bernilai positif

Usaha oleh gaya gravitasi bernilai positif karena arah gaya gravitasi (ke bawah) sama dengan arah perpindahan benda (ke bawah).

Pernyataan 2 benar

3. Usaha oleh gaya gravitasi sama dengan perubahan energi potensial gravitasi balok, dalam hal ini usaha positif yang dilakukan oleh gaya gravitasi menyebabkan energi potensial gravitasi balok berkurang.

Pernyataan 3 benar

4. Usaha oleh gaya gesek tidak sama dengan nol karena ada perpindahan yang dialami benda dan ada gaya gesek yang bekerja selama terjadi perpindahan tersebut.

Pernyataan 4 benar

Bila dua kelereng identik bergerak saling mendekat dengan laju sama pada sebuah lintasan lurus dan bertumbukan maka salah satu kelereng akan melepaskan sebagian energinya dan kelereng yang lain akan menerima energi dalam jumlah yang sama.

Sebab

Hukum kekekalan energi menjamin energi kinetik total kedua kelereng tidak berubah.

Pembahasan

Pernyataan di atas benar jika jenis tumbukan adalah lenting sempurna.

Sebuah mesin menghasilkan intensitas bunyi 10^-5 W/m². Intensitas batas ambang yang dapat didengar adalah 10^-12 W/m². Pernyataan berikut ini yang benar adalah…

(1) Taraf intensitas bunyi mesin tersebut adalah 70 dB

(2) Taraf intensitas bunyi sepuluh mesin yang identik yang beroperasi bersamaan adalah 72 dB

(3) Intensitas bunyi dari sepuluh mesin yang identik yang beroperasi bersamaan adalah 10^-4 W/m²

(4) Taraf intensitas bunyi sepuluh mesin yang identik yang beroperasi bersamaan sama dengan 10 kali dari taraf intensitas satu mesin

Pembahasan

Diketahui:

Intensitas bunyi (I) = 10^-5 W/m²

Intensitas batas ambang (Io) = 10^-12 W/m²

Jawab:

(1) Taraf intensitas bunyi mesin tersebut adalah 70 dB

Pernyataan 1 benar

(2) Taraf intensitas bunyi sepuluh mesin yang identik yang beroperasi bersamaan adalah 72 dB

TI 10 mesin = TI 1 mesin + 10 log x

TI = 70 + 10 log 10

TI = 70 + 10 log 10¹

TI = 70 + (1)(10)(log 10)

TI = 70 + 10(1)

TI = 70 + 10

TI = 80 dB

Pernyataan 2 salah

3. Intensitas bunyi dari sepuluh mesin yang identik yang beroperasi bersamaan adalah 10^-4 W/m²

Intensitas 10 mesin :

I = (10)(10^-5) = (10¹)(10^-5)

I = 10^-4 W/m²

Pernyataan 3 benar

(4) Taraf intensitas bunyi sepuluh mesin yang identik yang beroperasi bersamaan sama dengan 10 kali dari taraf intensitas satu mesin

Taraf intensitas bunyi satu mesin = 70 dB

Taraf intensitas bunyi sepuluh mesin = 80 dB

Pernyataan 4 salah

Gelombang cahaya diarahkan pada celah ganda secara tegak lurus garis hubung antar celah. Jika jarak antar celah dijadikan setengah kalinya maka jarak antara dua terang yang berurutan menjadi dua kalinya.

Sebab

Jarak antara dua terang yang berturutan semakin besar untuk terang yang semakin jauh dari terang pusat.

Pembahasan

Keterangan rumus:

y = jarak antara dua terang berurutan, d = jarak antara celah

Jika d dijadikan 1/2, maka y menjadi 2. Pernyataan ini benar atau salah? Buktikan melalui perhitungan

Pernyataan ini benar.

Sebab Jarak antara dua terang yang berturutan semakin besar, untuk terang yang semakin jauh dari terang pusat. Pernyataan ini salah, karena jarak antara dua terang yang berturutan sama besar.

Sebuah lensa tebal memiliki permukaan bikonveks dengan jari-jari kelengkungan masing-masing 30 cm dan 50 cm. Jika indeks bias lensa 1,5 maka jarak fokus lensa ketika berada di udara adalah…cm

A. 100

B. 120

C. 130

D. 150

E. 160

Pembahasan

Persamaan lensa:

Perjanjian tanda:

Jari-jari kelengkungan (r) positif jika pusat kelengkungan berada pada sisi transmisi lensa dan negatif jika berada pada sisi cahaya datang.

Diketahui:

anggap cahaya datang pada permukaan lensa yang mempunyai jari-jari kelengkungan lebih kecil, sehingga r₂ negatif.

jari-jari kelengkungan (r₁) = 50 cm

jari-jari kelengkungan (r₂) = -30 cm

indeks bias (n) = 1,5

Ditanya: jarak fokus lensa (f)

Jawab:

Sebuah rangkaian listrik ditunjukkan oleh gambar berikut. Kuat arus yang melalui kawat K adalah…

A. 0,2 A

B. 0,4 A

C. 0,5 A

D. 0,6 A

E. 0,7 A

Pembahasan

Arus listrik bergerak dari potensial tinggi ke potensial rendah; arus listrik menjauhi terminal positif dan mendekati terminal negatif.

Arah arus I₁, I₂ dan I₃ dipilih seperti pada gambar.

Pertama, terapkan hukum I Kirchhoff pada titik cabang

I₃ = I₁ + I₂ ………. persamaan 1

Kedua, terapkan hukum II Kirchhoff pada loop 1 (loop atas)

2 – 2 I₂ – 6 I₂ = 0

2 – 8 I₂ = 0

2 = 8 I₂

I₂ = 2/8 = 1/4 = 0,25 A ………. persamaan 2

Ketiga, terapkan hukum II Kirchhoff pada loop 2 (loop bawah)

2 – 2 I₁ – 6 I₁ = 0

2 – 8 I₁ = 0

2 = 8 I₁

I₁ = 2/8 = 1/4 = 0,25 A

Hitung I₃:

I₃ = I₁ + I₂ = 0,25 A + 0,25 A = 0,5 Ampere

Jawaban yang benar adalah C.

Seorang siswa menginginkan daya listrik AC 18 W. Ia menghubungkan transformator yang efisiensinya 75% dan jumlah lilitannya 100 dan 200 dengan baterai 12 V. Ternyata ia tidak mendapatkan daya listrik yang diharapkan. Ia mendapati daya listrik AC sebesar…

A. 36 W karena ia menghubungkan lilitan 100 dengan baterai

B. 24 W karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan baterai

C. 12 W karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan baterai

D. 0 W karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan baterai

E. 18 W karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan baterai

Pembahasan

Transformator merupakan sebuah alat untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik AC. Baterai merupakan sumber tegangan listrik DC.

Jawaban yang benar adalah D.