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

v_x = 7,6 m/s

v_y = 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:

v_o = 6,1 m/s

v_t = 0 (pada ketinggian maksimum, kecepatan benda = 0)

g = -9,8 m/s²

Ditanya: h

Hitung ketinggian maksimum menggunakan rumus gerak vertikal ke atas

v_t² = v_o² + 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 v_o = 4 m/s sepanjang bidang miring kasar dengan sudut kemiringan θ (tan θ = ¾). Koefisien gesekan kinetik antara balok dengan permukaan bidang miring adalah μ_k = 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

w_x = komponen gaya berat pada sumbu x

w_y = komponen gaya berat pada sumbu y

F = gaya konstan berarah horisontal

F_x = komponen gaya pada sumbu x

F_y = komponen gaya pada sumbu y

N = gaya normal

f_k = gaya gesek kinetis

w = m g = 5 (10) = 50 N

w_x = w sin θ = 50 (3/5) = 30 N

w_y = w cos θ = 50 (4/5) = 40 N

F = 50 N

F_x = F cos θ = 50 (4/5) = 40 N

F_y = F sin θ = 50 (3/5) = 30 N

N = w_y + F_y = 40 + 30 = 70 N

f_k = μ_k N = 0,2 (70) = 14 N

Terapkan hukum II Newton:

ΣF = m a

F_x – w_x – f_k = 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 (v_o) = 4 m/s

Perlambatan (a) = -4/5 m/s²

Kecepatan akhir (v_t) = 0

Ditanya: Jarak tempuh (s)

Jawab:

v_t² = v_o² + 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 E_f serta temperature T_f. Besarnya perubahan energi tersebut digambarkan seperti gambar di atas. Apa simpulan proses tersebut?

A. Gas mengalami proses Isobarik dan T_f < T_i

B. Gas mengalami proses Adiabatik dan T_f < T_i

C. Gas mengalami proses Isokhorik dan T_f < T_i

D. Gas mengalami proses Isotermal dan T_f = T_i

E. Gas mengalami proses Isokhorik dan T_f = T_i

Pembahasan

Berdasarkan gambar, energi awal (E_i) dan energi akhir (E_f) 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 (v_s) = 20 m/s

Ditanya: Manakah pernyataan yang benar

Jawab:

Rumus efek Doppler:

Aturan tanda:

v selalu positif

v_p positif jika pendengar mendekati sumber bunyi

v_s positif jika sumber bunyi menjauhi pendengar

Pernyataan yang benar adalah 2 dan 4.