Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 (1-20)

1. Pengukuran fisika

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.1

Pengukuran diameter silinder baja dengan mikrometer sekrup adalah 4,47 mm. Hasil pengukuran yang benar ditunjukkan pada gambar berikut adalah…

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 1

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 2

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 3

Pembahasan

A.

Skala utama = 4,5 mm

Skala putar = 47 x 0,01 mm = 0,47 mm

0,01 mm merupakan batas ketelitian mikrometer sekrup.

Diameter kawat = 4,5 mm + 0,47 mm = 4,97 mm

B.

Skala utama = 4 mm

Skala putar = 47 x 0,01 mm = 0,47 mm

0,01 mm merupakan batas ketelitian mikrometer sekrup.

Diameter kawat = 4 mm + 0,47 mm = 4,47 mm

C.

Skala utama = 5,5 mm

Skala putar = 47 x 0,01 mm = 0,47 mm

0,01 mm merupakan batas ketelitian mikrometer sekrup.

Diameter kawat = 5,5 mm + 0,47 mm = 5,97 mm

D.

Skala utama = 3 mm

Skala putar = 47 x 0,01 mm = 0,47 mm

0,01 mm merupakan batas ketelitian mikrometer sekrup.

Diameter kawat = 3 mm + 0,47 mm = 3,47 mm

E.

Skala utama = 7,5 mm

Skala putar = 47 x 0,01 mm = 0,47 mm

0,01 mm merupakan batas ketelitian mikrometer sekrup.

Diameter kawat = 7,5 mm + 0,47 mm = 7,97 mm

2. Vektor

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.2

Seseorang melakukan perjalanan menggunakan mobil berangkat dari posisi A ke B sejauh 30 km arah utara, dilanjutkan ke C arah timur 60 km dan akhirnya sampai di kota D sejauh 110 km arah selatan. Perpindahan mobil dari A sampai D adalah…

A. 200 kmPembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 4

B. 140 km

C. 120 km

D. 100 km

E. 80 km

Pembahasan

AA’ = 60 km

A’D = 110 km – 30 km = 80 km

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 5

Jawaban yang benar adalah D.

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.2

Andi melakukan perjalanan dengan menggunakan mobil dari kota A ke arah utara menuju kota B sejauh 100 km, kemudian melanjutkan perjalanan ke kota C ke arah timur sejauh 60 km, selanjutnya Andi ke arah selatan menuju kota D sejauh 20 km. Besar perpindahan mobil tersebut adalah…

A. 10 kmPembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 6

B. 20 km

C. 80 km

D. 100 km

E. 180 km

Pembahasan

D’D = 60 km

AD’ = 100 km – 20 km = 80 km

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 7

Jawaban yang benar adalah D.

3. Grafik GLBB

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.3

Perhatikan gambar berikut ini.

Jarak yang ditempuh benda pada waktu t = 40 sekon adalah…

A. 100 mPembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 8

B. 160 m

C. 220 m

D. 280 m

E. 320 m

Pembahasan

Luas bidang 1 = luas persegi panjang = (20-0)(8-0) = (20)(8) = 160 meter

Luas bidang 2 = luas segitiga = ½ (25-20)(8-0) = ½ (5)(8) = (5)(4) = 20 meter

Luas bidang 3 = luas segitiga = ½ (30-25)(8-0) = ½ (5)(8) = (5)(4) = 20 meter

Luas bidang 4 = luas persegi panjang = (40-30)(8-0) = (10)(8) = 80 meter

Jarak tempuh selama selang waktu 40 sekon = 160 + 20 + 20 + 80 = 280 meter

Jawaban yang benar adalah D.

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.3

Perubahan laju sebuah benda yang bergerak selama 20 detik dinyatakan dengan grafik v-t di bawah ini!

Jarak yang ditempuh oleh benda selama bergerak adalah…

A. 200 mPembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 9

B. 260 m

C. 300 m

D. 400 m

E. 470 m

Pembahasan

Luas bidang 1 = luas segitiga = ½ (5-0)(20-0) = ½ (5)(20) = (5)(10) = 50 meter

Luas bidang 2 = luas persegi panjang = (15-5)(20-0) = (10)(20) = 200 meter

Luas bidang 3 = luas segitiga = ½ (20-15)(20-0) = ½ (5)(20) = (5)(10) = 50 meter

Jarak tempuh selama selang waktu 20 sekon = 50 + 200 + 50 = 300 meter

Jawaban yang benar adalah C.

4. Gerak vertikal ke atas

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.4

Bola A dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan 10 m.s-1. Satu detik kemudian dari titik yang sama bola B dilempar vertikal ke atas pada lintasan yang sama dengan kecepatan 25 m.s-1. Tinggi yang dicapai bola B saat bertemu dengan bola A adalah…

A. 0,20 m

B. 4,80 m

C. 5,00 m

D. 5,20 m

E. 31,25 m

Pembahasan

Dalam menyelesaikan soal gerak vertikal ke atas, besaran vektor yang arahnya ke atas diberi tanda positif, besaran vektor yang arahnya ke bawah diberi tanda negatif.

Diketahui :

Kecepatan awal (vo) bola A = 10 m/s

Selang waktu (t) bola A berada di udara = x

Kecepatan awal (vo) bola B = 25 m/s

Selang waktu (t) bola B berada di udara = x – 1

Percepatan gravitasi (g) = -10 m/s2 (arah percepatan gravitasi ke bawah sehingga bertanda negatif)

Ditanya : Tinggi yang dicapai bola B saat bertemu dengan bola A (h)

Besaran yang ada adalah kecepatan awal (vo), percepatan gravitasi (g), ketinggian (h) dan selang waktu (t) sehingga digunakan rumus :

h = vo t + ½ g t2

Agar bertemu, ketinggian kedua bola harus sama.

hA = hB

vo t + ½ g t2 = vo t + ½ g t2

10x + ½ (-10) x2 = 25 (x-1) + ½ (-10) (x-1)2

10x – 5x2 = 25 (x-1) – 5 (x-1)2

10x – 5x2 = 25x – 25 – 5 (x2-2x+1)

10x – 5x2 = 25x – 25 – 5x2 + 10x – 5

10x – 5x2 – 25x + 25 + 5x2 – 10x + 5 = 0

– 5x2 + 5x2 + 10x – 25x – 10x + 25 + 5 = 0

10x – 25x – 10x + 25 + 5 = 0

25x + 25 + 5 = 0

25x + 30 = 0

25x = – 30

x = -30/-25

x = 1,2 sekon

Selang waktu bola A berada di udara sebelum bertemu bola B = 1,2 sekon.

Selang waktu bola B berada di udara sebelum bertemu bola A = 1,2 sekon – 1 sekon = 0,2 sekon.

Tinggi yang dicapai bola A saat bertemu dengan bola B (h) :

h = vo t + ½ g t2 = (10)(1,2) + 1/2 (-10)(1,2)2 = 12 – 5(1,44) = 12 – 7,2 = 4,8 meter

Tinggi yang dicapai bola B saat bertemu dengan bola A (h) :

h = vo t + ½ g t2 = (25)(0,2) + 1/2 (-10)(0,2)2 = 5 – 5(0,04) = 5 – 0,2 = 4,8 meter

Jawaban yang benar adalah B.

5. Roda-roda berhubungan

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.5

Roda B dan C dipasang seporos dan roda A bersinggungan dengan roda B seperti gambar di samping. Jika jari-jari roda A sama dengan jari-jari roda C = 30 cm, jari-jari roda B = 60 cm, perbandingan kelajuan linear antara roda A, B, dan C adalah…

A. 1 : 1 : 1Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 10

B. 1 : 2 : 1

C. 1 : 4 : 1

D. 2 : 2 : 1

E. 4 : 1 : 2

Pembahasan

Diketahui :

Jari-jari roda A (rA) = 30 cm = 0,3 meter

Jari-jari roda B (rB) = 60 cm = 0,6 meter

Jari-jari roda C (rC) = 30 cm = 0,3 meter

Ditanya : Perbandingan kelajuan linear antara roda A, B, dan C

Jawab :

Kelajuan linear tepi roda A

Roda A dan roda B saling berhubungan seperti pada gambar di atas karenanya kecepatan sudut roda A tidak sama dengan kecepatan sudut roda B. Hal ini disebabkan karena keliling roda B lebih besar daripada roda A. Selama selang waktu yang sama, ketika roda A telah bergerak melingkar satu putaran (360o), roda B belum mencapai satu putaran (360o). Walaupun demikian selama selang waktu yang sama, jarak tempuh tepi roda A sama dengan jarak tempuh tepi roda B. Jadi kelajuan linear tepi roda A (vA) sama dengan kelajuan linear tepi roda B (vB).

Kelajuan linear tepi roda A :

vA = rA ωA = 0,3 ωA

Kelajuan linear tepi roda B

Roda B dan roda C saling menempel karenanya roda B dan roda C berputar bersama-sama. Apabila roda B bergerak melingkar satu putaran (360o) maka selama selang waktu yang sama roda C juga bergerak melingkar satu putaran (360o). Karena berputar bersama-sama maka kecepatan sudut roda B (ωB) sama dengan kecepatan sudut roda C (ωC) = ω. Tetapi kelajuan linear tepi roda B (vB) tidak sama dengan kelajuan linear tepi roda C (vC)

Kelajuan linear tepi roda B :

vB = rB ωB = 0,6 ωB = 0,6 ω

Kelajuan linear tepi roda C :

vC = rC ωC = 0,3 ωC = 0,3 ω

Kelajuan linear tepi roda A (vA) sama dengan kelajuan linear tepi roda B (vB)

vA = vB

0,3 ωA = 0,6 ω

ωA = 0,6 ω / 0,3

ωA = 2 ω

Kelajuan linear tepi roda A

vA = 0,3 ωA = 0,3 (2 ω) = 0,6 ω

Perbandingan kelajuan linear antara roda A, B, dan C

vA : vB : vC

0,6 ω : 0,6 ω : 0,3 ω

0,6 : 0,6 : 0,3

6 : 6 : 3

2 : 2 : 1

Jawaban yang benar adalah D.

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.5

Tiga buah roda dihubungkan seperti gambar di bawah.

Jika RA = 10 cm, RB = 4 cm dan RC = 40 cm, maka perbandingan kecepatan sudut roda A dan roda C adalah…

A. 1 : 1Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 11

B. 1 : 2

C. 1 : 4

D. 2 : 1

E. 4 : 1

Pembahasan

Diketahui :

Jari-jari roda A (rA) = 10 cm

Jari-jari roda B (rB) = 4 cm

Jari-jari roda C (rC) = 40 cm

Ditanya : Perbandingan kecepatan sudut roda A dan roda C

Jawab :

Kecepatan sudut roda A dan C

Keliling roda A jauh lebih besar daripada keliling roda C. Ketika roda C telah bergerak melingkar satu putaran (360o), selama selang waktu yang sama roda A belum mencapai satu putaran (360o). Dengan demikian, kecepatan sudut roda A tidak sama dengan kecepatan sudut roda C.

Walaupun demikian, roda A dan roda C saling berhubungan melalui tali atau rantai. Karena saling berhubungan maka selama selang waktu yang sama, jarak yang ditempuh tepi roda A sama dengan jarak yang ditempuh tepi roda C. Jadi kelajuan linear tepi roda C (vC) sama dengan kelajuan linear tepi roda A (vA).

vA = vC

rA ωA = rC ωC

10 ωA = 40 ωC

ωA / ωC = 40 / 10

ωA / ωC = 4 / 1

Jawaban yang benar adalah E.

6. Momentum, impuls dan gerak parabola

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.6

Perhatikan gambar di bawah ini!

Dalam sebuah permainan golf, bola yang massanya 0,2 kg (g = 10 m.s-2) akan dimasukkan ke dalam lubang C seperti tampak pada gambar. Pemukul menyentuh bola dalam waktu 0,01 sekon dan lintasan B-C ditempuh bola dalam waktu 1 sekon. Gaya yang diperlukan pemain golf untuk memukul bola supaya tepat masuk ke dalam lubang C adalah…

A. 20 NMomentum, impuls dan gerak parabola UN fisika SMA tahun 2016 - 1

B. 80 N

C. 120 N

D. 180 N

E. 200 N

Pembahasan

Diketahui :

Sudut (θ) = 60o

Massa bola (m) = 0,2 kg

Percepatan gravitasi (g) = 10 m.s-2

Selang waktu (Δt) = 0,01 sekon

Selang waktu tempuh lintasan B-C (t) = 1 sekon

Ditanya : Gaya impuls (F)

Jawab :

Rumus Impuls (I) = F Δt dan rumus Perubahan momentum (Δp) = m (vt – vo).

Teorema impuls-momentum menyatakan bahwa impuls = perubahan momentum. Secara matematis :

I = Δp

F Δt = m (vt – vo)

F = m (vt – vo) / Δt

Diketahui :

Δt = 0,01 sekon

m = 0,2 kg

vt = kecepatan akhir dalam rumus impuls-momentum = kecepatan awal bola (vo) dalam gerak parabola

vo = kecepatan awal dalam rumus impuls-momentum = 0 m/s (pada mulanya bola diam)

F = m (vt – vo) / Δt

F = 0,2 (vt 0) / 0,01

F = 0,2 vt / 0,01

Bersambung…..

Hitung kecepatan awal bola (vo) dalam gerak parabola

Sejak bola dipukul hingga bola mencapai titik B = gerak parabola tahap 1.

Bola bergerak dari B ke C = gerak parabola tahap 2.

Sebelum meninjau gerak parabola tahap 1, terlebih dahulu tinjau gerak parabola tahap 2 seperti pada gambar di atas dan di bawah.

Gerak parabola tahap 2 :

Gerak parabola terdiri dari dua jenis gerakan yakni gerak pada arah horisontal dan gerak pada arah vertikal. Gerak pada arah horisontal dianalisis seperti gerak lurus beraturan.

Momentum, impuls dan gerak parabola UN fisika SMA tahun 2016 - 2Diketahui :

Jarak horisontal (x) = 5 meter

Selang waktu bola di udara (t) = 1 sekon

x dan t telah diketahui karenanya vox bisa dihitung menggunakan rumus gerak lurus beraturan. vox merupakan komponen kecepatan awal bola pada arah horisontal.

vox = x / t = 5 meter / 1 sekon = 5 m/s.

Gerak parabola tahap 1 :

Kecepatan bola pada arah horisontal vox selalu sama sebagaimana kecepatan benda yang bergerak lurus beraturan sehingga vox pada gerak parabola tahap 1 = vox pada gerak parabola tahap 2 = 5 m/s.

Momentum, impuls dan gerak parabola UN fisika SMA tahun 2016 - 3Diketahui :

vox = 5 m/s

θ = 60o

vox dan θ telah diketahui sehingga kecepatan awal (vo) bisa dihitung.

cos θ = bawah / miring

cos θ = vox / vo

vo = vox / cos θ = 5 / cos 60o = 5 / 0,5 = 10 m/s

Jadi kecepatan awal gerak parabola (vo) adalah 10 m/s.

Kecepatan awal bola (vo) dalam gerak parabola = kecepatan akhir (vt) dalam rumus impuls-momentum.

Hitung gaya impuls (F)

Lanjutkan…..

F = 0,2 vt / 0,01

F = 0,2 (10) / 0,01

F = 2 / 0,01

F = 200 Newton

Jawaban yang benar adalah E.

7. Dinamika Partikel Sistem tali dan katrol

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.7

Dua buah balok dihubungkan dengan katrol licin dan massa katrol diabaikan seperti pada gambar. Massa A = mA, massa B = mB dan balok B turun dengan percepatan a. Jika percepatan gravitasinya g, maka besar tegangan tali yang terjadi pada balok B adalah…

A. T = mB.aPembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 12

B. T = mA (a – g)

C. T = mA (g – a)

D. T = mB (a – g)

E. T = mB (g – a)

Pembahasan

Bidang datar licin sehingga tidak ada gaya gesek yang menghambat gerakan balok A. Gaya yang menggerakan sistem balok adalah gaya berat balok B.

Hitung percepatan sistem :

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 13

Hitung gaya tegangan tali (T) :

Tinjau gerakan salah satu benda, misalnya A. A bergerak ke kanan.

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 14

Gantikan mA pada persamaan 1 dengan mA pada persamaan 2.

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 15

Jawaban yang benar adalah E.

8. Dinamika gerak melingkar beraturan

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.8

Mobil melaju pada sebuah tikungan jalan raya di posisi M seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

Koefisien gesekan statis antara roda dan jalan 0,4 (percepatan gravitasi 10 m.s-2). Agar mobil tidak keluar jalur, kecepatan maksimum yang diperbolehkan adalah…

A. 10 m.s-1Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 16

B. 210 m.s-1

C. 410 m.s-1

D. 510 m.s-1

E. 610 m.s-1

Pembahasan

Diketahui :

Koefisien gesek statis (μs) = 0,4

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Jari-jari kelengkungan (R) = 40 meter

Ditanya : kecepatan maksimum (v)

Jawab :

Rumus hukum II Newton pada gerak melingkar beraturan

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 17

Keterangan :

ΣF = gaya sentripetal = resultan gaya = gaya total, m = massa benda, as = percepatan sentripetal, v = kelajuan linear, R = jari-jari kelengkungan

Gaya sentripetal

Gaya sentripetal merupakan resultan gaya yang arahnya menuju pusat lintasan melingkar. Ketika mobil bergerak melingkar, satu-satunya gaya yang arahnya ke pusat lingkaran adalah gaya gesek statis, sehingga gaya gesek statis merupakan gaya sentripetal.

Rumus gaya gesek statis :

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 18

Keterangan :

μs = koefisien gesek statis, w = berat benda, m = massa benda, g = percepatan gravitasi.

Hitung kecepatan maksimum (v) :

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 19

Jawaban yang benar adalah C.

9. Momen Gaya

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.9

Batang yang panjangnya 6 meter dan massanya diabaikan bekerja tiga buah gaya seperti gambar. Besar momen gaya batang saat berotasi pada pusat massanya di O adalah…

A. FPembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 20

B. 3F

C. 4F

D. 5F

E. 6F

Pembahasan

Diketahui :

Sumbu putar di titik O.

Gaya 1 (F1) = F

Jarak antara titik kerja F1 dengan sumbu rotasi (r1) = 3 meter

Gaya 2 (F2) = 2F

Jarak antara titik kerja F2 dengan sumbu rotasi (r2) = 2 meter

Gaya 3 (F3) = 2F

Jarak antara titik kerja F3 dengan sumbu rotasi (r3) = 3 meter

Ditanya : Besar momen gaya batang saat berotasi pada pusat massanya di O

Jawab :

Momen Gaya 1 :

τ1 = F1 r1 = (F)(3) = -3F

Momen gaya 1 menyebabkan batang berotasi searah rotasi jarum jam sehingga momen gaya 1 bertanda negatif.

Momen Gaya 2 :

τ2 = F2 r2 = (2F)(2) = 4F

Momen gaya 2 menyebabkan batang berotasi berlawanan dengan rotasi jarum jam sehingga momen gaya 2 bertanda positif.

Momen Gaya 3 :

τ3 = F3 r3 sin 30o = (2F)(3)(0,5) = 3F

Momen gaya 3 menyebabkan batang berotasi berlawanan dengan rotasi jarum jam sehingga momen gaya 3 bertanda positif.

Resultan momen gaya :

Στ = τ1 + τ2 + τ3

Στ = -3F + 4F + 3F

Στ = 4F

Besar momen gaya adalah 4F Newton meter. Momen gaya bertanda positif artinya rotasi batang berlawanan dengan rotasi jarum jam.

Jawaban yang benar adalah C.

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.9

Perhatikan gambar!

Jika batang AC massanya diabaikan, α = 30o, panjang AB = BC = 1 meter, momen gaya sistem dengan poros di titik A adalah…

A. 10√3 N.m searah jarum Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 21

B. 10√3 N.m berlawanan jarum

C. 20 N.m searah jarum

D. 20√3 N.m berlawanan jarum jam

E. 20√3 N.m searah jarum jam

Pembahasan

Diketahui :

Sumbu putar di titik A.

Gaya 1 (F1) = 10 N

Jarak antara titik kerja F1 dengan sumbu rotasi (r1) = 1 meter

Gaya 2 (F2) = 10 N

Jarak antara titik kerja F2 dengan sumbu rotasi (r2) = 1 meter

Gaya 3 (F3) = 20 N

Jarak antara titik kerja F3 dengan sumbu rotasi (r3) = 2 meter

Ditanya : Momen gaya sistem dengan poros di titik A

Jawab :

Momen Gaya 1 :

τ1 = F1 r1 sin 30o = (10)(1)(0,5) = 5 Newton meter

Momen gaya 1 menyebabkan batang berotasi berlawanan dengan rotasi jarum jam sehingga momen gaya 1 bertanda positif.

Momen Gaya 2 :

τ2 = F2 r2 sin 30o = (10)(1)(0,5) = -5 Newton meter

Momen gaya 2 menyebabkan batang berotasi searah rotasi jarum jam sehingga momen gaya 2 bertanda negatif.

Momen Gaya 3 :

τ3 = F3 r3 sin 60o = (20)(2)(0,5√3) = -20√3 Newton meter

Momen gaya 2 menyebabkan batang berotasi searah rotasi jarum jam sehingga momen gaya 2 bertanda negatif.

Resultan momen gaya :

Στ = τ1 + τ2 + τ3

Στ = 5 – 5 – 20√3

Στ = – 20√3 Newton meter

Besar momen gaya adalah 20√3 Newton meter. Momen gaya bertanda negatif artinya rotasi batang searah rotasi jarum jam.

Jawaban yang benar adalah E.

10. Titik Berat

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.10

Perhatikan gambar berikut ini!

Letak koordinat titik berat bidang berbentuk huruf H adalah…

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 22A. (3 ; 4)

B. (3,5 ; 2,5)

C. (3,5 ; 4)

D. (4 ; 3)

E. (4 ; 4)

Pembahasan

Bagi benda menjadi tiga bagian.

Luas bagian 1 (A1) = (2)(6) = 12 cm2

Titik tengah bagian 1 pada sumbu x (x1) = 1/2 (2) = 1 cm

Titik tengah bagian 1 pada sumbu y (y1) = 1/2 (6) = 3 cm

Luas bagian 2 (A2) = (4)(2) = 8 cm2

Titik tengah bagian 2 pada sumbu x (x2) = 2 + (1/2)(4) = 2 + 2 = 4 cm

Titik tengah bagian 2 pada sumbu y (y2) = 2 + (1/2)(2) = 2 + 1 = 3 cm

Luas bagian 3 (A3) = (2)(6) = 12

Titik tengah bagian 3 pada sumbu x (x3) = 2 + 4 + (1/2)(2) = 2 + 4 + 1 = 7 cm

Titik tengah bagian 3 pada sumbu y (y3) = 1/2 (6) = 3 cm

Koordinat titik berat benda pada sumbu x :

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 23

Koordinat titik berat benda pada sumbu y :

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 24

Koordinat titik berat bidang berbentuk huruf H adalah (x , y) = (4, 3)

Jawaban yang benar adalah D.

11. Fluida Statis

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.11

Perhatikan gambar balok berikut!

Sebuah balok dicelupkan pada kedua cairan yang berbeda jenisnya. Saat dimasukkan ke dalam cairan A, 0,6 bagian benda tercelup. Saat dimasukkan dalam cairan B, 0,5 bagian benda tercelup. Perbandingan massa jenis cairan A dan B adalah…

A. 1 : 1Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 25

B. 4 : 5

C. 5 : 4

D. 5 : 6

E. 6 : 5

Pembahasan

Diketahui :

Massa jenis balok = x

Bagian benda yang tercelup dalam cairan A = 0,6

Massa jenis cairan A = y

Bagian benda yang tercelup dalam cairan B = 0,5

Massa jenis cairan B = z

Ditanya : Perbandingan massa jenis cairan A dan B (y : z)

Jawab :

Bagian benda yang tercelup dalam cairan sama dengan perbandingan massa jenis benda terhadap massa jenis cairan.

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 26

Gantikan x pada persamaan 2 dengan x pada persamaan 1 :

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 27

Jawaban yang benar adalah D.

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.11

Perhatikan gambar!

Sebuah benda ketika dimasukan ke dalam zat cair P terapung dengan 1/2 bagian volume berada di bawah permukaan zat cair dan ketika dimasukan ke dalam zat cair Q benda tersebut melayang. Perbandingan massa jenis zat cair P dan Q adalah…

A. 1 : 2Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 28

B. 2 : 1

C. 2 : 3

D. 3 : 1

E. 3 : 4

Pembahasan

Diketahui :

Massa jenis benda = x

Bagian benda yang tercelup dalam cairan P = 1/2 = 0,5

Massa jenis cairan P = y

Bagian benda yang tercelup dalam cairan Q = 1 (semua bagian benda tercelup)

Massa jenis cairan Q = z

Ditanya : Perbandingan massa jenis cairan P dan Q (y : z)

Jawab :

Bagian benda yang tercelup dalam cairan sama dengan perbandingan massa jenis benda terhadap massa jenis cairan.

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 29

Gantikan x pada persamaan 2 dengan x pada persamaan 1 :

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 30

Jawaban yang benar adalah B.

12. Azas Bernoulli

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.12

Sayap pesawat terbang dirancang agar memiliki gaya angkat ke atas maksimal, seperti gambar. Jika v adalah kecepatan aliran udara dan P adalah tekanan udara, maka sesuai dengan azas Bernoulli rancangan tersebut dibuat agar…

A. vA > vB sehingga PA > PBPembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 31

B. vA > vB sehingga PA < PB

C. vA < vB sehingga PA < PB

D. vA < vB sehingga PA > PB

E. vA > vB sehingga PA = PB

Pembahasan

Agar sayap pesawat memiliki gaya angkat ke atas maka gaya dorong udara di bagian bawah sayap lebih besar daripada gaya dorong di bagian atas sayap.

Gaya dorong pada bagian bawah sayap lebih besar jika tekanan udara pada bagian bawah sayap lebih besar. P = F/A, di mana tekanan P berbanding lurus dengan F. Jika tekanan semakin besar maka gaya juga semakin besar.

Asas Bernoulli menyatakan bahwa tekanan udara di bagian bawah sayap besar bila kecepatan udara di bagian bawah sayap kecil.

Jadi vA > vB sehingga PA < PB

Jawaban yang benar adalah B.

13. Torriceli

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.13

Tabung berisi air setinggi 100 cm terisi air penuh. Sebuah lubang Q terletak 10 cm di atas permukaan tanah. Jarak pancaran air horisontal (x) adalah…

A. 0,2 mPembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 32

B. 0,3 m

C. 0,6 m

D. 0,9 m

E. 1,0 m

Pembahasan

Diketahui :

Jarak lubang dari permukaan air (h) = 100 cm – 10 cm = 90 cm = 0,9 meter

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Jarak pancaran air horisontal (x)

Jawab :

Kelajuan air keluar dari lubang

Teorema Torriceli menyatakan bahwa kelajuan pancaran air yang keluar dari lubang sama dengan kelajuan jatuh bebas air dari ketinggian h. Secara matematis :

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 33

Keterangan : v = kelajuan, g = percepatan gravitasi, h = jarak lubang dari permukaan air

Kelajuan pancaran air yang keluar dari lubang :

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 34

Selang waktu air tiba di permukaan tanah

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 35Gerakan air dari lubang hingga tiba di tanah merupakan gerak parabola, di mana lintasannya seperti pada gambar di samping. Gerak parabola dianggap terdiri dari dua jenis gerakan yakni gerakan pada arah vertikal dan horisontal. Gerak arah horisontal dianalisis seperti gerak lurus beraturan dan gerak arah vertikal pada kasus ini dianalisis seperti gerak jatuh bebas.

Terlebih dahulu hitung selang waktu air berada di udara menggunakan rumus gerak jatuh bebas.

Diketahui :

Ketinggian lubang (y) = 10 cm = 0,1 meter

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : selang waktu (t)

Jawab :

y = 1/2 g t2

0,1 = 1/2 (10) t2

0,1 = 5 t2

t2 = 0,1 / 5

t2 = 0,02

t = √0,02 sekon

Jarak horisontal (x)

Diketahui :

Kecepatan awal (vo = vox) = 3√2 m/s

Selang waktu (t) air di udara = √0,02 sekon

Ditanya : Jarak horisontal (x)

Jawab :

v = x / t

x = v t = (3√2)(√0,02) = (3)(1,41)(0,14) = 0,59 = 0,6 meter

Jawaban yang benar adalah C.

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.13

Perhatikan gambar berikut!

Sebuah tangki berisi air setinggi 1 m. Pada titik P di dinding tangki terdapat lubang yang sangat kecil maka kecepatan keluarnya air adalah… (g = 10 m.s-2)

A. 5 m.s-1Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 36

B. 4 m.s-1

C. 2,5 m.s-1

D. 2 m.s-1

E. 1,5 m.s-1

Pembahasan

Diketahui :

Jarak lubang dari permukaan air (h) = 100 cm – 80 cm = 20 cm = 0,2 meter

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Kecepatan keluarnya air (v)

Jawab :

Kelajuan pancaran air yang keluar dari lubang :

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 37

Jawaban yang benar adalah D.

14. Momen Inersia

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.14

Empat partikel yang massanya berbeda terletak sebidang dengan posisi seperti gambar. Momen inersia sistem dengan poros garis mendatar p adalah…

A. 17 mb2Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 38

B. 22 mb2

C. 27 mb2

D. 31 mb2

E. 33 mb2

Pembahasan

Sumbu rotasi = garis mendatar p

Diketahui :

Massa partikel A (mA) = m

Massa partikel B (mB) = 2m

Massa partikel C (mC) = 3m

Massa partikel D (mD) = 4m

Jarak partikel A dari sumbu rotasi (rA) = b

Jarak partikel B dari sumbu rotasi (rB) = b

Jarak partikel C dari sumbu rotasi (rC) = 2b

Jarak partikel D dari sumbu rotasi (rD) = 2b

Ditanya : Momen inersia sistem dengan poros garis mendatar p

Jawab :

I = mA rA2 + mB rB2 + mC rC2 + mD rD2

I = (m)(b)2 + (2m)(b)2 + (3m)(2b)2 + (4m)(2b)2

I = mb2 + 2 mb2 + (3m)(4b2) + (4m)(4b2)

I = mb2 + 2 mb2 + 12 mb2 + 16 mb2

I = 31 mb2

Jawaban yang benar adalah D.

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.14

Perhatikan gambar berikut!

Empat partikel dihubungkan dengan batang yang massanya diabaikan. Besar momen inersia sistem terhadap poros melalui m1 dan m2 adalah…

A. 1/200 kg.m2Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 39

B. 1/300 kg.m2

C. 1/400 kg.m2

D. 1/600 kg.m2

E. 1/800 kg.m2

Pembahasan

Diketahui :

Massa partikel 1 (m1) = 1/4 kg

Massa partikel 2 (m2) = 1/2 kg

Massa partikel 3 (m3) = 1/4 kg

Massa partikel 4 (m4) = 1/4 kg

Jarak partikel 1 dari sumbu rotasi (r1) = 0

Jarak partikel 2 dari sumbu rotasi (r2) = 0

Jarak partikel 3 dari sumbu rotasi (r3) = 10 cm = 10/100 meter = 1/10 meter

Jarak partikel 4 dari sumbu rotasi (r4) = 10 cm = 10/100 meter = 1/10 meter

Ditanya : Momen inersia sistem

Jawab :

I = m1 r12 + m2 r22 + m3 r32 + m4 r42

I = (1/4)(0)2 + (1/2)(0)2 + (1/4)(1/10)2 + (1/4)(1/10)2

I = 0 + 0 + (1/4)(1/100) + (1/4)(1/100)

I = 1/400 + 1/400

I = 2/400

I = 1/200 kg.m2

Jawaban yang benar adalah A.

15. Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.15

Sebuah bola meluncur pada lintasan licin seperti pada gambar di bawah.

Bila laju bola di titik A adalah 6 m.s-1, di titik B adalah 92 m.s-1, dan g = 10 m.s-2, maka ketinggian titik B dari dasar lintasan adalah…

A. 0,5 mPembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 40

B. 0,52 m

C. 1 m

D. 2 m

E. 2,8 m

Pembahasan

Diketahui :

Laju bola di titik A (vA) = 6 m.s-1

Laju bola di titik B (vB) = 92 m.s-1

Percepatan gravitasi (g) = 10 m.s-2

Ketinggian A (hA) = 5,6 meter

Ketinggian B (hB) = h

Ditanya : Ketinggian titik B dari dasar lintasan

Jawab :

Lintasan licin sehingga tidak ada gaya gesek. Jadi satu-satunya gaya yang bekerja pada benda adalah gaya gravitasi. Gaya gravitasi merupakan gaya konservatif. Usaha yang dilakukan oleh gaya konservatif tidak bergantung pada bentuk lintasan tetapi bergantung pada perubahan posisi.

Jadi kita bisa menghitung ketinggian titik B dari dasar lintasan menggunakan rumus hukum kekekalan energi mekanik.

Energi mekanik awal = Energi potensial gravitasi

Ketika berada di titik A, bola belum bergerak sehingga kecepatannya nol. Kecepatan bola nol sehingga energi kinetik bola nol. Energi kinetik : EK = 1/2 m v2 = 1/2 m (0) = 0.

Tetapi bola berada pada ketinggian 5,6 meter dari dasar sehingga bola mempunyai energi potensial gravitasi. Energi potensial gravitasi : EP = m g h = m (10)(5,6) = 56 m

Energi mekanik awal = Energi potensial gravitasi + Energi kinetik = 56 m + 0 = 56 m

Energi mekanik akhir = Energi potensial gravitasi + Energi kinetik

Ketika berada di titik B, ketinggian bola adalah h. Energi potensial gravitasi : EP = m g h = m (10) h = 10 m h

Titik B berada jauh di bawah titik A sehingga bola masih bergerak dengan kelajuan tertentu. Bola masih bergerak dengan kelajuan tertentu sehingga bola mempunyai energi kinetik. Energi kinetik : EK = 1/2 m v2 = 1/2 m (92)2 = 1/2 m (92) = 46 m

Energi mekanik akhir = Energi potensial gravitasi + Energi kinetik = 10 m h + 46 m = m (10 h + 46)

Hukum kekekalan energi mekanik :

Energi mekanik awal = Energi mekanik akhir

56 m = m (10 h + 46)

56 = 10 h + 46

56 – 46 = 10 h

10 = 10 h

h = 10/10 = 1 meter

Jawaban yang benar adalah C.

16. Tumbukan dan Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.16

Perhatikan gambar berikut!

Dua benda bermassa sama m1 = m2 = 0,5 kg dilepas bersamaan dari ketinggian yang sama melewati lintasan cekung licin berjari-jari 1/5 meter. Jika kedua benda bertumbukan secara lenting sempurna, maka kecepatan masing-masing benda setelah bertumbukan adalah… (g = 10 m.s-1)

A. v’1 = -1 m.s-1 ; v’2 = 2 m.s-1Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 41

B. v’1 = +1 m.s-1 ; v’2 = -2 m.s-1

C. v’1 = -2 m.s-1 ; v’2 = +2 m.s-1

D. v’1 = -2 m.s-1 ; v’2 = +3 m.s-1

E. v’1 = +3 m.s-1 ; v’2 = -2 m.s-1

Pembahasan

Diketahui :

Massa benda (m) = m1 = m2 = 0,5 kg

Ketinggian awal (h1) = 1/5 meter

Ketinggian akhir (h2) = 0 (dasar lintasan)

Kecepatan awal benda (v1) = 0 (pada mulanya benda diam)

Kecepatan akhir benda (v2) = …. (kecepatan benda di dasar lintasan = kecepatan benda sebelum tumbukan)

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s

Ditanya : Kecepatan masing-masing benda setelah bertumbukan

Jawab :

Kecepatan benda sebelum tumbukan

Terlebih dahulu hitung kecepatan benda sebelum tumbukan menggunakan rumus hukum kekekalan energi mekanik. Kecepatan benda sebelum tumbukan = kecepatan benda ketika tiba di dasar lintasan = kecepatan akhir benda.

Energi mekanik awal = Energi mekanik akhir

Energi potensial gravitasi + Energi kinetik = Energi potensial gravitasi + Energi kinetik

m g h1 + 1/2 m v12 = m g h2 + 1/2 m v22

m g h1 + 0 = 0 + 1/2 m v22

m g h1 = 1/2 m v22

g h1 = 1/2 v22

2 g h1 = v22

2(10)(1/5) = v22

2(2) = v22

4 = v22

v2 = √4

v2 = 2 m/s

Kecepatan masing-masing benda sebelum tumbukan = 2 m//s.

Kecepatan benda setelah tumbukan

Hitung kecepatan benda setelah tumbukan menggunakan rumus tumbukan lenting sempurna.

Pada tumbukan lenting sempurna, jika massa kedua benda sama dan arah gerak berlawanan maka ketika bertumbukan kedua benda bertukar kecepatan. Misalnya sebelum tumbukan benda A bergerak 2 m/s dan benda B bergerak -4 m/s, setelah tumbukan benda A bergerak 4 m/s dan benda B bergerak -2 m/s. Tanda negatif dan positif menunjukkan arah gerak kedua benda berlawanan.

Pada soal ini, arah gerak sebelum tumbukan berlawanan dan kecepatan kedua benda sebelum tumbukan 2 m/s sehingga kecepatan kedua benda setelah tumbukan juga 2 m/s, tetapi tandanya berbeda, salah satu positif dan lainnya negatif.

Jawaban yang benar adalah C.

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.16

Perhatikan gambar berikut!

Benda A dengan massa 2 kg dan benda B dengan massa 3 kg lepas pada pusat bidang 1/4 lingkaran secara bersamaan tanpa kecepatan awal. Kedua benda melewati bidang lengkung licin dan bertumbukan di titik C secara lenting sempurna (g = 10 m.s-2). Kecepatan benda A dan B sesaat setelah tumbukan adalah…

A. -2 m.s-1 dan -2 m.s-1Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 42

B. -3 m.s-1 dan 7 m.s-1

C. -4 m.s-1 dan 7 m.s-1

D. 4 m.s-1 dan -3 m.s-1

E. 7 m.s-1 dan 3 m.s-1

Pembahasan

Diketahui :

Massa benda A (m1) = 2 kg

Massa benda B (m2) = 3 kg

Ketinggian awal (h1) = 5 meter

Ketinggian akhir (h2) = 0 (dasar lintasan)

Kecepatan awal benda (v1) = 0 (pada mulanya benda diam)

Kecepatan akhir benda (v2) = …. (kecepatan benda di dasar lintasan = kecepatan benda sebelum tumbukan)

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s

Ditanya : Kecepatan masing-masing benda setelah bertumbukan

Jawab :

Kecepatan benda sebelum tumbukan

Terlebih dahulu hitung kecepatan benda sebelum tumbukan menggunakan rumus hukum kekekalan energi mekanik. Kecepatan benda sebelum tumbukan = kecepatan benda ketika tiba di dasar lintasan.

Energi mekanik awal = Energi mekanik akhir

Energi potensial gravitasi = Energi kinetik

m g h1 = 1/2 m v22

g h1 = 1/2 v22

2 g h1 = v22

2(10)(5) = v22

100 = v22

v2 = √100

v2 = 10 m/s

Kecepatan masing-masing benda sebelum tumbukan = 10 m/s. Massa benda tidak mempengaruhi kecepatan akhir.

Kecepatan benda setelah tumbukan

Kedua benda mempunyai massa berbeda dan bergerak berlawanan arah sehingga kecepatan masing-masing benda setelah tumbukan dihitung menggunakan persamaan ini :

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 43

Kecepatan masing-masing benda sesaat setelah tumbukan :

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 44

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 45

Tidak ada jawaban yang benar.

17. Impuls, Momentum, Tumbukan

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.17

Bola bermassa 200 gram dijatuhkan dari ketinggian 80 cm tanpa kecepatan awal. Setelah menumbuk lantai, bola memantul kembali dengan kecepatan 1 m.s-1 (g = 10 m.s-2). Besar impuls pada bola adalah…

A. 1,6 N.s

B. 1,5 N.s

C. 1,0 N.s

D. 0,8 N.s

E. 0,6 N.s

Pembahasan

Diketahui :

Massa bola = 200 gram = 0,2 kg

Ketinggian = 80 cm = 0,80 m

Kecepatan bola sebelum menumbuk lantai = ….

Kecepatan bola setelah menumbuk lantai / bola memantul = 1 m/s

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Besar impuls (I)

Jawab :

Kecepatan bola sebelum menumbuk lantai

Terlebih dahulu hitung kecepatan bola sebelum menumbuk lantai, menggunakan rumus gerak jatuh bebas.

Diketahui :

Ketinggian (h) = 80 cm = 0,8 m

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Kecepatan akhir (vt)

Jawab :

vt2 = 2 g h = 2(10)(0,8) = 2(8) = 16

vt = 16 = 4 m/s

Besar impuls (I)

Diketahui :

Massa bola (m) = 200 gram = 0,2 kg

Kecepatan bola sebelum menumbuk lantai (vo) = -4 m/s

Kecepatan bola setelah menumbuk lantai / bola memantul (vt) = 1 m/s

Arah gerak bola atau arah kecepatan bola berbeda sehingga salah satu kecepatan bertanda positif, kecepatan lain bertanda negatif.

Ditanya : Impuls (I)

Jawab :

Teorema impuls-momentum menyatakan bahwa impuls = perubahan momentum. Secara matematis :

I = Δp

I = m (vt – vo)

I = (0,2)(1– (-4))

I = (0,2)(1 + 4)

I = (0,2)(5)

I = 1 N.s

Jawaban yang benar adalah C.

18. Pemuaian

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.18

Sebuah bejana aluminium 2000 cm3, diisi air penuh pada suhu awal 0oC. Kemudian bejana ini dipanaskan sampai suhunya menjadi 90oC. Jika koefisien muai panjang aluminium 24 x 10-6 (oC)-1 dan koefisien muai volume air 6,3 x 10-4 (oC)-1, volume air yang tumpah adalah….

A. 100,94 cm3

B. 100,84 cm3

C. 100,64 cm3

D. 100,54 cm3

E. 100,44 cm3

Pembahasan

Diketahui :

Volume awal bejana aluminium dan air (Vo) = 2000 cm3 = 2 x 103 cm3

Suhu awal bejana aluminium dan air (T1) = 0oC

Suhu akhir bejana aluminium dan air (T2) = 90oC

Koefisien muai panjang aluminium (α) = 24 x 10-6 (oC)-1

Koefisien muai volume aluminium (γ) = 3α = 3 (24 x 10-6 (oC)-1 ) = 72 x 10-6 oC-1

Koefisien muai volume air (γ) = 6,3 x 10-4 (oC)-1

Ditanya : Volume air yang tumpah

Jawab :

Rumus pemuaian volume :

V = Vo + γ Vo ΔT

V – Vo = γ Vo ΔT

ΔV = γ Vo ΔT

Keterangan :

V = volume akhir, Vo = volume awal, ΔV = perubahan volume, γ = koefisien muai volume, ΔT = perubahan suhu.

Hitung perubahan volume bejana aluminium :

ΔV = γ Vo ΔT = (72 x 10-6)(2 x 103)(90) = 12960 x 10-3 = 12,960 cm3

Hitung perubahan volume air :

ΔV = γ Vo ΔT = (6,3 x 10-4)(2 x 103)(90) = 1134 x 10-1 = 113,4 cm3

Perubahan volume air lebih besar daripada bejana aluminium sehingga sebagian air tumpah.

Hitung volume air yang tumpah :

113,4 cm3 – 12,960 cm3 = 100,44 cm3

Jawaban yang benar adalah E.

19. Perpindahan kalor

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.19

Batang logam yang sama ukurannya, tetapi terbuat dari logam yang berbeda digabung seperti pada gambar di samping ini. Jika konduktivitas termal logam I = 4 kali konduktivitas logam II, maka suhu pada sambungan kedua logam tersebut adalah…

A. 45oCPembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 47

B. 40oC

C. 35oC

D. 30oC

E. 25oC

Pembahasan

Diketahui :

Konduktivitas termal logam I = 4k

Konduktivitas termal logam II = k

Suhu tepi logam I = 50oC

Suhu tepi logam II = 0oC

Ditanya : Suhu pada sambungan kedua logam

Jawab :

Rumus laju perpindahan kalor secara konduksi :

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 48

Keterangan : Q/t = laju perpindahan kalor, k = konduktivitas termal, A = luas permukaan, T1-T2 = perubahan suhu, l = panjang batang

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 49

Kedua logam mempunyai ukuran yang sama sehingga A dan l dihilangkan dari persamaan.

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 50

Jawaban yang benar adalah B.

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.19

Gambar berikut ini menunjukkan batang logam A dan B yang jenisnya berbeda disambung pada salah satu ujungnya.

Luas penampang kedua batang sama, tetapi panjang A dua kali panjang B dan koefisien konduksi termal A adalah 3 kali B. Jika ujung bebas A dan B dikenakan suhu yang besarnya berbeda, maka suhu tepat pada sambungan adalah…

A. 60oCPembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 51

B. 64oC

C. 70oC

D. 76oC

E. 78oC

Pembahasan

Diketahui :

Konduktivitas termal batang A = 3k

Konduktivitas termal batang B = k

Panjang batang A = 2l

Panjang batang B = l

Suhu tepi batang A = 100oC

Suhu tepi batang B = 40oC

Ditanya : Suhu pada sambungan kedua batang

Jawab :

Rumus laju perpindahan kalor secara konduksi :

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 52

Keterangan : Q/t = laju perpindahan kalor, k = konduktivitas termal, A = luas permukaan, T1-T2 = perubahan suhu, l = panjang batang

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 53

Kedua batang mempunyai luas penampang sama sehingga A dihilangkan dari persamaan.

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 54

Jawaban yang benar adalah D.

20. Azas Black

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.20

Sebanyak 75 gram air yang suhunya 0oC dicampur dengan 50 gram air sehingga suhu campurannya 40oC, maka suhu awal air 50 gram adalah…

A. 125oC

B. 120oC

C. 110oC

D. 100oC

E. 80oC

Pembahasan

Diketahui :

Massa air 1 (m1) = 75 gram

Suhu awal air 1 (T1) = 0oC

Massa air 2 (m2) = 50 gram

Suhu akhir campuran (T) = 40oC

Satuan massa sama sehingga tidak perlu konversi

Ditanya : Suhu awal air 2 (T2)

Jawab :

Asas Black menyatakan bahwa dalam sistem tertutup terisolasi, kalor yang dilepaskan oleh benda bersuhu tinggi sama dengan kalor yang diserap oleh benda bersuhu rendah.

Qlepas = Qserap

m1 c (ΔT1) = m2 c (ΔT2)

Kalor jenis air sama sehingga c dilenyapkan dari persamaan.

m1 (ΔT1) = m2 (ΔT2)

(75)(40 – 0) = (50)(T2 – 40)

(75)(40) = (50)(T2 – 40)

3000 = 50 T2 2000

3000 + 2000 = 50 T2

5000 = 50 T2

T2 = 100

Jawaban yang benar adalah D.

Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.20

Suatu logam 200 gram dipanaskan sampai 120oC kemudian dimasukkan ke dalam 100 gram air pada suhu 30oC. Setelah keadaan seimbang suhu campuran menjadi 60oC. Apabila kalor jenis air 4200 J.kg-1 oC-1, maka kalor jenis logam tersebut adalah….

A. 10,5 J.kg-1oC-1

B. 105 J.kg-1oC-1

C. 150 J.kg-1oC-1

D. 1050 J.kg-1oC-1

E. 1500 J.kg-1oC-1

Pembahasan

Konversi satuan massa dari gram menjadi kilogram (satuan Internasional)

Diketahui :

Massa logam (m1) = 200 gram = 0,2 kg

Suhu logam (T1) = 120oC

Massa air (m2) = 100 gram = 0,1 kg

Suhu air (T2) = 30oC

Suhu akhir campuran (T) = 60oC

Kalor jenis air (c2) = 4200 J.kg-1 oC-1

Ditanya : Kalor jenis logam (c1)

Jawab :

Qlepas = Qserap

m1 c1 (ΔT1) = m2 c2 (ΔT2)

(0,2)(c1)(120 – 60) = (0,1)(4200)(60 – 30)

(0,2)(c1)(60) = (0,1)(4200)(30)

12 c1 = 12600

c1 = 12600 / 12

c1 = 1050

Jawaban yang benar adalah D.

 

[wpdm_package id=’10288′]

Jumlah halaman : 47
Jumlah nomor soal : 40
Jumlah soal dan pembahasan : 66