Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2018 (1-20)

1. Pengukuran

Pada saat melakukan praktikum pengukuran dengan menggunakan jangka sorong, seorang siswa mengukur dimensi balok tinggi, panjang dan lebar dengan hasil pengukuran sebagai berikut.

Volume balok tersebut sesuai kaidah angka penting adalah…

Pembahasan

Tinggi balok:

Skala utama = 4,2 cm

Skala tambahan = 9 x 0,01 cm = 0,09 cm

Hasil pengukuran = 4,2 cm + 0,09 cm = 4,29 cm

Panjang balok:

Skala utama = 5,6 cm

Skala tambahan = 6 x 0,01 cm = 0,06 cm

Hasil pengukuran = 5,6 cm + 0,06 cm = 5,66 cm

Lebar balok:

Skala utama = 7,2 cm

Skala tambahan = 6 x 0,01 cm = 0,06 cm

Hasil pengukuran = 7,2 cm + 0,06 cm = 7,26 cm

Volume balok = panjang x lebar x tinggi

Volume balok = 5,66 cm x 7,26 cm x 4,29 cm

Volume balok = 176,282964 cm³

Berdasarkan aturan perkalian angka penting, hasil perkalian harus mempunyai jumlah angka penting, sebanyak angka penting paling sedikit dari bilang-bilangan yang dikalikan.

Panjang = jumlah angka penting 3

Lebar = jumlah angka penting 3

Tinggi = jumlah angka penting 3

Jadi hasil perkalian harus mempunyai angka penting 3.

Jadi volume balok = 176 cm³ (jumlah angka penting 3).

2. Vektor perpindahan

3. Gerak lurus beraturan

4. Gerak melingkar

5. Gerak parabola

6. Dinamika gerak lurus

7. Gravitasi

Percepatan gravitasi di permukaan planet X adalah 12 kali percepatan gravitasi di permukaan bumi. Jika jari-jari planet X adalah ½ kali jari-jari bumi, maka massa planet X adalah….. kali massa bumi.

Pembahasan

Diketahui:

Percepatan gravitasi planet X = 12g

Percepatan gravitasi bumi = g

Jari-jari planet X = ½ r

Jari-jari bumi = r

Massa bumi = m

Ditanya: Massa planet X

Jawab:

Rumus percepatan gravitasi:

Keterangan:

g = Percepatan gravitasi, G = konstanta gravitasi umum, m = massa benda, r = jari-jari benda

Percepatan gravitasi planet X:

Percepatan gravitasi bumi:

Hitung massa planet X dengan menggabungkan kedua persamaan di atas:

Massa planet X adalah 3 kali massa planet bumi.

8. Momen gaya

9. Energi kinetik translasi dan rotasi

10. Keseimbangan benda tegar

11. Titik berat

12. Gas ideal

13. Gaya apung

14. Debit air

Suatu pembangkit listrik tenaga air menggunakan turbin yang diputar oleh air dari bendungan yang jatuh dari ketinggian 90 meter. Pembangkit listrik tersebut menghasilkan daya 9 Mwatt. Jika efisiensi pembangkit 50%, maka debit air pada pembangkit tersebut adalah…

Pembahasan

Diketahui:

Ketinggian (h) = 90 meter

Daya (P) = 9000.000 Watt = 9000.000 Joule/sekon

Efisiensi pembangkit (e) = 50%

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²

Massa jenis air (ρ) = 1000 kg/m³

Ditanya: Debit air pada pembangkit

Jawab:

Daya = Energi / waktu

Daya = 9000.000 Joule/sekon

Energi potensial gravitasi:

EP = m g h

9000.000 = m (10)(90)

9000.000 = m (900)

m = 9000.000 / 900

m = 10.000 kg

Massa jenis air = massa air / Volume

Volume = massa / massa jenis air

Volume = 10.000 / 1000

Volume = 10 m³

Efisiensi pembangkit adalah 50% sehingga hanya 50% volume air yang menghasilkan energi listrik. Jadi volume total = 2 x 10 m³ = 20 m³.

Debit air = 20 m³ / sekon.

Debit air yang jatuh dari ketinggian 90 meter adalah 20 m³/sekon.

15. Usaha

16. Hukum kekekalan energi mekanik

17. Elastisitas

18. Kekekalan momentum linear

Seseorang yang bermassa 50 kg berdiri di atas perahu yang bermassa 200 kg. Perahu bergerak dengan kecepatan 7,5 m/s. Saat tiba di tempat tujuan, penumpang melompat dengan kecepatan 10 m/s searah gerak perahu. Kelajuan perahu sesaat setelah penumpang melompat adalah…

Pembahasan

Diketahui:

Massa orang (m₁) = 50 kg

Massa perahu (m₂) = 200 kg

Kecepatan perahu dan orang = 7,5 m/s

Kecepatan orang, searah perahu = 10 m/s

Ditanya: Kelajuan perahu sesaat setelah penumpang melompat

Jawab:

Momentum awal = momentum akhir

(m₁ + m₂) v = m₁ v₁’ + m₂ v₂’

(50 + 200) 7,5 = (50)(7,5 + 10) + (200) v₂’

(250) 7,5 = (50)(17,5) + (200) v₂’

1875 = 875 + (200) v₂’

1875 – 875 = (200) v₂’

1000 = (200) v₂’

1000 / 200 = v₂’

v₂’ = 5 m/s

Kelajuan perahu sesaat setelah penumpang melompat adalah 5 m/s.

19. Tumbukan

Sebuah bola bilyar A bermassa 100 gram bergerak menuju bola bilyar B bermassa sama yang mula-mula dalam keadaan diam seperti gambar. Besar kecepatan bola A sesudah tumbukan adalah…

Pembahasan

Bola bilyar A dan B bermassa sama. Bola A bergerak dengan kecepatan 5 m/s dan bola bilyar B dalam keadaan diam. Massa kedua bola sama sehingga jika kedua bola bertumbukan tepat di pusat massa, bola A diam dan bola B bergerak dengan kecepatan 5 m/s, searah dengan arah gerak bola A mula-mula.

Berdasarkan gambar di atas, tumbukan tidak terjadi tepat di pusat massa bola sehingga setelah tumbukan, bola B bergerak ke utara dengan kecepatan 3 m/s sehingga bola A bergerak ke timur dengan kecepatan 4 m/s.

3² + 4² = 5²

9 + 16 = 25

20. Kalor jenis

Berikut data kalor jenis dari 4 zat padat.

Keempat zat padat dengan massa yang sama diberi kalor juga dengan jumlah yang sama. Urutan zat yang mengalami kenaikan suhu dari tertinggi ke terendah adalah…

Pembahasan

Diketahui:

Massa (m) = 1

Kalor (Q) = 1

Kalor jenis aluminium (c₁) = 900 J.kg^{-1 o}C^-1

Kalor jenis tungsten (c₂) = 134 J.kg^{-1 o}C^-1

Kalor jenis tembaga (c₃) = 386 J.kg^{-1 o}C^-1

Kalor jenis perak (c₄) = 236 J.kg^{-1 o}C^-1

Ditanya: Urutan zat yang mengalami kenaikan suhu dari tertinggi ke terendah

Jawab:

Kenaikan suhu aluminium:

Q = m c ΔT

ΔT = Q / m c = 1 / (1)(900) = 1 / 900 = 0,0011 ^oC

Kenaikan suhu tungsten:

ΔT = Q / m c = 1 / (1)(134) = 1 / 134 = 0,0075 ^oC

Kenaikan suhu tembaga:

ΔT = Q / m c = 1 / (1)(386) = 1 / 386 = 0,0026 ^oC

Kenaikan suhu perak:

ΔT = Q / m c = 1 / (1)(236) = 1 / 236 = 0,0042 ^oC

Urutan zat yang mengalami kenaikan suhu dari tertinggi ke terendah:

Tungsten, perak, tembaga, aluminium.

Semakin kecil kalor jenis zat, semakin besar perubahan suhu. Semakin besar kalor jenis zat, semakin kecil perubahan suhu.