Pembahasan soal SBMPTN fisika tahun 2016
Sebuah bola ditembakkan dari tanah ke udara. Pada ketinggian 9,1 m komponen kecepatan bola dalam arah x adalah 7,6 m/s dan dalam arah y adalah 6,1 m/s. Jika percepatan gravitasi g = 9,8 m/s2, maka ketinggian maksimum yang dapat dicapai bola kira-kira sama dengan…
A. 14 m
B. 13 m
C. 12 m
D. 11 m
E. 10 m
Pembahasan
Diketahui:
h = 9,1 meter
vx = 7,6 m/s
vy = 6,1 m/s
g = 9,8 m/s2
Ditanya: ketinggian maksimum
Jawab:
Ketinggian maksimum dihitung menggunakan rumus Gerak Vertikal ke Atas.
Perjanjian tanda : dalam menyelesaikan soal gerak vertikal ke atas, besaran vektor yang arahnya ke atas bertanda positif dan besaran vektor yang arahnya ke bawah bertanda negatif.
Diketahui:
vo = 6,1 m/s
vt = 0 (pada ketinggian maksimum, kecepatan benda = 0)
g = -9,8 m/s2
Ditanya: h
Hitung ketinggian maksimum menggunakan rumus gerak vertikal ke atas
vt2 = vo2 + 2 g h
02 = 6,12 + 2 (-9,8)(h)
0 = 37,21 – 19,6 (h)
37,21 = 19,6 (h)
h = 1,89 m
Ketinggian maksimum = 9,1 m + 1,9 m = 11 m
Jawaban yang benar adalah D.
Sebuah gaya konstan berarah horisontal dengan besar 50 N bekerja pada balok bermassa m = 5 kg. Balok bergerak ke atas dengan laju awal vo = 4 m/s sepanjang bidang miring kasar dengan sudut kemiringan θ (tan θ = ¾). Koefisien gesekan kinetik antara balok dengan permukaan bidang miring adalah μk = 0,2. Jarak yang ditempuh balok sebelum akhirnya berhenti adalah…
A. 10 m
B. 12 m
C. 15 m
D. 18 m
E. 22 m
w = gaya berat
wx = komponen gaya berat pada sumbu x
wy = komponen gaya berat pada sumbu y
F = gaya konstan berarah horisontal
Fx = komponen gaya pada sumbu x
Fy = komponen gaya pada sumbu y
N = gaya normal
fk = gaya gesek kinetis
w = m g = 5 (10) = 50 N
wx = w sin θ = 50 (3/5) = 30 N
wy = w cos θ = 50 (4/5) = 40 N
F = 50 N
Fx = F cos θ = 50 (4/5) = 40 N
Fy = F sin θ = 50 (3/5) = 30 N
N = wy + Fy = 40 + 30 = 70 N
fk = μk N = 0,2 (70) = 14 N
Terapkan hukum II Newton:
ΣF = m a
Fx – wx – fk = m a
40-30-14 = 5 a
-4 = 5 a
a = -4/5 m/s2
Gunakan rumus GLBB untuk menghitung jarak yang ditempuh balok sebelum berhenti.
Diketahui:
Kecepatan awal (vo) = 4 m/s
Perlambatan (a) = -4/5 m/s2
Kecepatan akhir (vt) = 0
Ditanya: Jarak tempuh (s)
Jawab:
vt2 = vo2 + 2 a s
0 = 42 + 2 (-4/5) s
0 = 16 – 8/5 s
16 = 8/5 s
16 (5) = 8 s
80 = 8 s
s = 80/8
s = 10 meter
Jawaban yang benar adalah A.
Seorang anak yang menggunakan sepasang sepatu bersol karet dengan luas setiap sol sepatu 14 cm2 meluncur di lantai. Gaya gesek yang bekerja pada setiap kaki adalah 20 N. Keadaan ini menyebabkan permukaan atas sol sepatu bergeser sebesar 2,38 x 10-3 m dari posisi awalnya. Jika modulus geser karet adalah 3 x 104 N/m2, ketebalan setiap sol sepatu tersebut adalah…
A. 15 mm
B. 12 mm
C. 10 mm
D. 7 mm
E. 5 mm
Pembahasan
Diketahui:
Luas permukaan (A) = 14 cm2 = 14 x 10-4 m2
Gaya gesek (F) = 20 N
Δx = 2,38 x 10-3 m
Modulus geser (S) = 3 x 104 N/m2
Ditanya: Ketebalan setiap sol sepatu
Jawab:
Jawaban yang benar adalah E.
Ujung sebuah pipa silinder memiliki jari-jari 1,5 cm. Air (ρ air = 1,0 x 103 kg/m3) mengalir dengan laju tetap 7,0 m/s. Laju aliran massa yang meninggalkan pipa adalah…
A. 7000 kg/s
B. 48 kg/s
C. 7,0 kg/s
D. 4,9 kg/s
E. 2,5 kg/s
Pembahasan
Diketahui:
Jari-jari (r) pipa = 1,5 cm = 0,015 m
Luas permukaan pipa (A) = π r2 = π (0,015)2 = (3,14) 0,000225 m2 = 0,0007065 m2
Massa jenis air (ρ) = 1000 kg/m3
Kelajuan (v) = 7 m/s
Ditanya: Laju aliran massa yang meninggalkan pipa
Jawab:
Rumus debit:
Q = V / t = A v ………. Persamaan 1
Keterangan: Q = debit, V = volume, t = waktu, A = luas permukaan pipa, v = laju aliran air
Rumus massa jenis:
Keterangan: ρ = massa jenis, m = massa, V = volume,
Subtitusikan V pada persamaan 1 dengan V pada persamaan 2:
Jawaban yang benar adalah D.
Sejumlah gas ideal monoatomik mula-mula memiliki tekanan 120 kPa. Kemudian, gas dipanasi pada tekanan tetap sehingga mengembang. Misalkan konstanta gas universal dinyatakan sebagai R J.mol-1.K-1. Jika pada proses itu temperature gas naik menjadi 38,4/R Kelvin dan usaha per kmol yang dilakukan gas untuk mengembang adalah 8,4 J, maka volume mula-mula gas per kmol adalah…
A. 210 cc
B. 225 cc
C. 235 cc
D. 240 cc
E. 250 cc
Pembahasan
Diketahui:
Tekanan (P) = 120 kPa = 120.000 Pascal
Konstanta gas universal = R
Suhu (T) = 38,4/R
Usaha (W) per kilomol = 8,4 Joule
Ditanya: Volume awal (V1) per kilomol
Jawab:
Hitung volume akhir (V2):
P V2 = n R T
120.000 (V2) = R (38,4/R)
120.000 (V2) = 38,4
V2 = 38,4 /120.000
V2 = 0,00032
V2 = 0,32 x 10-3 m3/kmol
V2 = 0,32 x 10-3 x 106 cm3/kmol
V2 = 0,32 x 103 cm3/kmol
V2 = 320 cm3/kmol
V2 = 320 cc/kmol
Hitung volume awal (V1):
W = P (V2 – V1)
8,4 = 120 x 103 (0,32 x 10-3 – V1)
8,4 = 120 x 103 x 0,32 x 10-3 – (120 x 103 V1)
8,4 = 120 x 0,32 – (120 x 103 V1)
8,4 = 38,4 – (120 x 103 V1)
(120 x 103 V1) = 38,4 – 8,4
(120 x 103 V1) = 30
V1 = 30 / (120 x 103)
V1 = 0,25 x 10-3 m3
V1 = 0,25 x 10-3 x 106 cm3
V1 = 0,25 x 103 cm3
V1 = 250 cm3
V1 = 250 cc
Jawaban yang benar adalah E.
Gas Argon dapat dianggap sebagai gas ideal. Gas itu mula-mula mempunyai energi dalam E1 dan temperature T1. Gas tersebut mengalami proses dengan melakukan usaha W, melepaskan energi senilai Q dan keadaan akhir energi dalam Ef serta temperature Tf. Besarnya perubahan energi tersebut digambarkan seperti gambar di atas. Apa simpulan proses tersebut?
A. Gas mengalami proses Isobarik dan Tf < Ti
B. Gas mengalami proses Adiabatik dan Tf < Ti
C. Gas mengalami proses Isokhorik dan Tf < Ti
D. Gas mengalami proses Isotermal dan Tf = Ti
E. Gas mengalami proses Isokhorik dan Tf = Ti
Pembahasan
Berdasarkan gambar, energi awal (Ei) dan energi akhir (Ef) tidak berubah, dengan kata lain perubahan energi dalam bernilai nol. Rumus perubahan energi dalam : ΔU = 3/2 N k ΔT
Berdasarkan rumus ini, jika perubahan energi dalam nol (ΔU=0) maka perubahan suhu juga nol (ΔT=0). Perubahan suhu nol artinya suhu tidak berubah. Jika suhu tidak berubah maka gas tersebut mengalami proses isotermal.
Jawaban yang benar adalah D.
Sebuah jam dinding di permukaan bumi berfungsi dengan memanfaatkan gerak pada ayunan pendulum. Jika jam tersebut dibawa di dalam stasiun ruang angkasa dan jauh dari benda-benda ruang angkasa, maka…
A. jarum jam bergerak lebih cepat
B. jarum jam tidak bergerak
C. jam berfungsi lebih akurat
D. pendulum berayun lebih lambat
E. pendulum berayun dengan frekuensi lebih kecil
Pembahasan
Di permukaan bumi, pendulum bisa bergerak karena adanya gaya gravitasi bumi yang bekerja pada pendulum. Sebaliknya di luar angkasa, resultan gaya gravitasi mendekati nol sehingga jarum jam tidak bergerak.
Jawaban yang benar adalah B.
Dua elemen pemanas listrik terbuat dari dua buah kawat sejenis dengan diameter 1 mm dan 2 mm dengan panjang masing-masing 2 m. Jika kedua kawat tersebut masing-masing dihubungkan dengan sumber tegangan yang sama, maka rasio antara daya yang dihasilkan oleh kawat berdiameter 1 mm dan 2 mm adalah…
A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. 1 : 4
D. 2 : 1
E. 4 : 1
Pembahasan
Rumus hambatan listrik dan hambatan jenis:
Keterangan: R = hambatan, ρ = hambatan jenis, l = panjang konduktor, A = luas permukaan konduktor
Rumus hukum Ohm:
V = I R
Keterangan: V = tegangan listrik, I = kuat arus listrik, R = hambatan listrik
Rumus daya listrik:
P = V I
P = (I R) I
P = I2 R
Berdasarkan rumus di atas, daya listrik (P) berbanding terbalik dengan diameter kawat (d):
Rasio antara daya yang dihasilkan oleh kawat berdiameter 1 mm dan 2 mm adalah:
4 : 1
Jawaban yang benar adalah E.
Dalam penelitian fisika sub-nuklir, sebuah partikel elementer dipercepat sebelum ditumbukkan dengan partikel lain. Pernyataan yang BENAR untuk kasus ini adalah…
A. partikel tersebut dapat dipercepat hingga maksimum 0,999c
B. percepatan partikel tersebut mengecil saat mendekati kecepatan cahaya
C. percepatan partikel tersebut membesar saat mendekati kecepatan cahaya
D. partikel tidak dipercepat saat kecepatan mendekati kecepatan cahaya
E. partikel mengalami perlambatan saat kecepatannya mendekati kecepatan cahaya
Pembahasan
Jawaban yang benar adalah B.
Sifat bayangan yang jatuh ke retina mata normal adalah nyata dan terbalik.
Sebab
Berkas cahaya yang masuk ke mata normal difokuskan oleh lensa mata dan jatuh di retina.
Pembahasan
Lensa mata bersifat konvergen karenanya bayangan yang dibentuk pada retina walaupun nyata tetapi terbalik. Pada lensa cembung alias lensa konvergen, bayangan terbalik ketika jarak benda (s) lebih besar daripada panjang fokus (f) lensa cembung.
Walaupun bayangan pada retina terbalik, syaraf otak mengubahnya menjadi tegak.
Sebuah bandul matematis diberi simpangan awal kemudian berosilasi harmonik seperti diperlihatkan dalam gambar. Jika acuan pengukuran energi potensial adalah titik C, pernyataan manakah yang benar?
(1) Energi kinetik bandul di titik A’ sama dengan energi kinetik bandul di titik B’
(2) Energi potensial bandul di titik A’ sama dengan energi potensial bandul di titik B’
(3) Selisih energi kinetik bandul di titik A’ dan A sama dengan selisih energi potensial bandul di titik B’ dan B
(4) Kecepatan bandul di titik A’ sama dengan kecepatan bandul di titik B
Pembahasan
Pernyataan yang benar adalah 1, 2 dan 3.
Seorang penonton lomba balap mobil mendengar deru mobil yang berbeda, ketika mobil mendekat dan menjauh. Rata-rata mobil balap mengeluarkan bunyi dengan frekuensi 800 Hz. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m/s dan kecepatan mobil 20 m/s, manakah pernyataan berikut yang benar?
(1) Frekuensi yang didengar saat mobil mendekat lebih kecil dari frekuensi yang dikeluarkan mobil
(2) Frekuensi yang didengar saat mobil mendekat lebih besar dari frekuensi yang dikeluarkan mobil
(3) Frekuensi yang didengar saat mobil mendekat sama dengan frekuensi yang dikeluarkan mobil
(4) Frekuensi yang didengar saat mobil mendekat adalah 850 Hz
Pembahasan
Diketahui:
Frekuensi sumber bunyi (f) = 800 Hz
Kelajuan bunyi di udara (v) = 340 m/s
Kecepatan sumber bunyi (vs) = 20 m/s
Ditanya: Manakah pernyataan yang benar
Jawab:
Rumus efek Doppler:
Aturan tanda:
v selalu positif
vp positif jika pendengar mendekati sumber bunyi
vs positif jika sumber bunyi menjauhi pendengar
Pernyataan yang benar adalah 2 dan 4.