Pembahasan Soal SBMPTN Elastisitas dan Gaya Pegas 1

Pembahasan Soal SBMPTN Elastisitas dan Gaya Pegas 1

BAHAN BELAJAR FISIKA ELASTISITAS PEMBAHASAN SBMPTN FISIKA

1. Seorang pelajar yang massanya 50 kg, bergantung pada ujung sebuah pegas, sehingga pegas bertambah panjang 10 cm. Dengan demikian tetapan pegas bernilai ....

   500 N/m 5 N/m 50 N/m 20 N/m 5000 N/m

   
   Pembahasan :
   Dik : m = 50 kg, Δx = 10 cm = 0,1 m.
   
   Berdasarkan teori elastisitas, hubungan gaya pegas dan pertambahan panjang pegas dapat dirumuskan sebagai berikut :
   

   F = k. Δx

   
   Dengan  :
   F = gaya pegas (N)
   k = tetapan pegas (N/m)
   Δx = pertambahan panjang pegas (m)
   
   Karena gaya yang dialami pegas adalah gaya berat (berat badan pelajar), maka berlaku :
   ⇒ F = k. Δx
   ⇒ W = k. Δx
   ⇒ m.g = k. Δx
   ⇒ 50 (10) = k (0,1)
   ⇒ 500 = 0,1 k
   ⇒ k = 5000 N/m
   Jadi, tetapan pegasnya adalah 5000 N/m.
   

   Jawaban : E

2. Sebuah pistol mainan bekerja dengan menggunakan pegas untuk melontarkan pelurunya. Jika pistol yang sudah dalam keadaan terkokang, yaitu dengan menekan pegas sejauh x, diarahkan dengan membuat sudut elevasi θ terhadap horizontal, peluru yang terlepas dapat mencapai ketinggian h. Jika massa peluru adalah m dan percepatan gravitasi g, maka konstanta pegas adalah ....

   A. k =	2mgh
   	x2 cos2 θ

   B. k =	2mgh
   	x2 sin2 θ

   C. y =	mgh
   	x2 cos2 θ

   D. y =	mgh
   	x2 sin2 θ

   E. y =	mgh
   	x2 tan2 θ

   
   Pembahasan :
   Karena peluru ditembakkan dengan sudut elevasi tetentu, maka gerak peluru merupakan gerak parabola. Berdasarkan konsep gerak parabola, ketinggian maksimum yang dapat dicapai oleh peluru dapat dihitung dengan rumus berikut :
   

   h = v2 sin2 θ  2g

   
   Dengan :
   h = ketinggian yang dicapai benda (m)
   v = kecepatan awal benda (m/s)
   θ =  sudut elevasi
   g = percepatan gravitasi (m/s²)
   
   Pada awal ditembakkan, energi potensial pegas diubah selurunhnya menjadi energi kinetik peluru sehingga berlaku :
   ⇒ EP pegas = Ek peluru
   ⇒ ½ kx² = ½ mv²
   ⇒ kx² = mv²
   
   Karena konstanta pegas berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan peluru, maka kita dapat mensubstitusi persmaan kecepatan peluru berdasarkan konsep parabola. Dari rumus ketinggian kita peroleh :
   

   ⇒ h =	v2 sin2 θ
   	2g

   ⇒ v2 =	2gh
   	sin2 θ

   
   Sekarang substitusi persamaan kecepatan di atas ke persamaan energi potensial pegas sehingga kita peroleh :
   ⇒ kx² = mv²
   

   ⇒ kx2 = m	2gh
   	sin2 θ

   ⇒ k =	2mgh
   	x2 sin2 θ

   Jawaban : B

Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Gaya Gravitasi 1

Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Gaya Gravitasi 1

BAHAN BELAJAR FISIKA GAYA GRAVITASI PEMBAHASAN SBMPTN FISIKA

1. Jarak antara matahari dan bumi adalah 1,5 x 10⁸ km, sedangkan jarak antara matahari dan neptunus adalah 4,5 x 10⁹ km. Periode neptunus mengelilingi matahari adalah 165 tahun dan massa neptunus adalah 18 kali massa bumi. Jika gaya gravitasi pada bumi oleh matahari adalah F dan kelajuan bumi mengelilingi matahari adalah V, maka gaya gravitasi pada neptunus oleh matahari serta kelajuan neptunus adalah ....

   F/10 dan V/11 F/50 dan 2V/11 F/100 dan 2V/55 F/50 dan V/55 3F/100 dan 3V/55

   
   Pembahasan :
   Misalkan jarak matahari dan bumi adalah Rb, jarak matahari dan neptunus adalah Rn, massa neptunus adalah mn, massa bumi mb, periode neptunus adalah Tn, dan periode bumi adalah Tb.
   ⇒ Rb = 1,5 x 10⁸ km
   ⇒ Rn = 4,5 x 10⁹ km = 30 Rb
   ⇒ mn = 18 mb
   ⇒ Tn = 165 tahun
   ⇒ Tn = 1 tahun
   
   Gaya gravitasi adalah gaya tarik-menarik antar dua benda bermassa yang terpisah pada jarak tertentu. Besar gaya gravitasi yang dialami oleh suatu benda akibat benda besar lainnya dapat dihitung dengan rumus berikut :
   

   F = G M.m r2

   
   Dengan :
   F = gaya gravitasi atau gaya berat (N)
   G = tetapan gravitasi (6,672 x 10^-11 N m²/kg²)
   M = massa benda yang lebih besar (kg)
   m = massa benda yang lebih kecil (kg)
   r = jarak antar kedua benda (m)
   
   Dengan rumus tersebut kita dapat menentukan gaya gravitasi yang dialami oleh bumi dan neptunusu.
   Gaya Gravitasi Bumi oleh Matahari
   

   ⇒ F = G	M.mb
   	(Rb)2

   Dengan M = massa matahari.
   
   Gaya Gravitasi Neptunus oleh Matahari
   

   ⇒ F = G	M.mn
   	(Rn)2

   ⇒ F = G	M.(18mb)
   	(30Rb)2

   ⇒ F =	18	G	M.mb
   	900		(Rb)2

   ⇒ F =	1	F
   	50

   ⇒ F =	F
   	50

   
   Selanjutnya kita akan mencari kelajuan neptunus mengelilingi matahari. Hubungan antara kelajuan, jarak, dan periode dapat dilihat dari rumus berikut ini :
   

   V =  2π R T

   
   Dengan :
   V = kelajuan benda (m/s)
   R = jarak antar benda (m)
   T = periode (s)
   
   Laju Bumi Mengelilingi Matahari
   

   ⇒ V =	2π Rb
   	Tb

   ⇒ V =	2π Rb
   	1 tahun

   
   Laju Neptunus Mengelilingi Matahari
   

   ⇒ Vn =	2π Rn
   	Tn

   ⇒ Vn =	2π (30Rb)
   	165 tahun

   ⇒ Vn =	30	.	2π Rb
   	165		1 tahun

   ⇒ Vn =	2	V
   	11

   Jadi, gaya gravitasi yang dialami neptunus oleh matahari dan kelajuan neptunus mengelilingi matahari berturut-turut adalah F/50 dan 2V/11.
   

   Jawaban : B

2. Seorang astronout melayang dalam kapal angkasa yang sedang mengitari bumi, karena pada posisi itu ....

   Gaya gravitasi bumi pada astronot sama dengan nol Gaya gravitasi bumi dan bulan pada astronot di orbit itu saling meniadakan Gaya gravitasi bumi dan gaya archimedes saling meniadakan Gaya gravitasi bumi pada astronot dan kapal angkasa bertindak sebagai gaya sentripetal.

   
   Pembahasan :
   Astronot dapat melayang dalam kapal angkasa yang sedang mengitari bumi karena ada gaya yang berfungsi menahan kapal dan astronot sehingga tidak terpental. Gaya tersebut dalam gerak melingkar dikenal sebagai gaya sentripetal. Dalam hal ini, gaya gravitasi bumilah yang bertindak sebagai gaya sentripetal. Dengan begitu, pernyataan (4) benar.
   
   Pernyataan (1), (2), dan (3) salah karena :
   

   1. Meski tidak sebesar di permukaan bumi, gaya gravitasi bumi kepada astronot tidak sama dengan nol tetapi memang kecil. Meski begitu, hal tersebut diimbangi dengan gaya sentripetal kapal angkasa terhadap bumi. Jadi, pernyataan (1) salah.
   2. Pernyataan (2) salah karena pada kenyataannya posisi bulan, bumi, dan kapal angkasa tidak selalu berada dalam satu garis yang memungkinkan terjadinya peniadaan. Dengan begitu gaya gravitasi bumi dan bulan pada astronot tidak saling meniadakan.
   3. Karena udara di luar angkasa sangat tipis dan dapat ditiadakan, maka tidak ada gaya archimedes sehingga pernyataan (3) salah.

   
   Karena pernyataan yang benar hanya pernyataan (4), maka jawaban yang tepat adalah D.
   

   Jawaban : D

Soal dan Pembahasan SBMPTN Gaya, Usaha, & Energi 2

Soal dan Pembahasan SBMPTN Gaya, Usaha, & Energi 2

BAHAN BELAJAR FISIKA PEMBAHASAN SBMPTN FISIKA USAHA DAN ENERGI

1. Sebuah motor listrik mengangkat benda seberat 1,5 kg ke atas setinggi 3 m. Bila tegangan, arus, dan efisiensi motor berturut-turut adalah 12.5 V, 1.5 A, dan 60%, maka waktu yang diperlukan motor listrik untuk mengangkat benda tersebut adalah ....

   3 detik 4 detik 5 detik 6 detik 8 detik

   
   Pembahasan :
   Dik : h = 3 m, m = 1,5 kg, I = 1,5 A, V = 12,5 V, η = 60%.
   
   Pada soal diketahui bahwa efisiensi motor tersebut adalah 60%. Artinya, energi yang digunakan untuk mengangkat benda hanya sebesar 60% dari energi yang dikeluarkan oleh motor. Energi yang dilakukan oleh motor listrik merupakan energi listrik yang harganya bergantung pada besar tegangan, arus, dan waktu.
   

   W = V.I.t

   
   Dengan :
   W = energi listrik (J)
   V = tegangan listrik (V)
   I = kuat arus (A)
   t = waktu (s)
   
   Berdasarkan rumus di atas, maka kita peroleh :
   ⇒ W = V.I.t
   ⇒ W = 12,5 (1,5) t
   ⇒ W = 18,75 t
   
   Karena motor listrik bekerja untuk mengangkat benda, maka benda menerima energi. Energi yang diterima benda sama dengan energi potensial benda.⇒ E = Ep
   ⇒ E = m.g.h
   ⇒ E = 1,5 (10) (3)
   ⇒ E = 45 Joule
   
   Perpindahan benda terjadi karena adanya usaha dai motor listrik. Dengan begitu energi yang diterima benda sama dengan besar energi yang diberikan oleh motor listrik. Nah, karena efisiensi motor listrik hanya 60%, maka berlaku :
   ⇒ E = 60% W
   ⇒ 45 = 0,6 W
   ⇒ 45 = 0,6 (18,75 t)
   ⇒ 45 = 11,25 t
   ⇒ t = 4 sekon
   Jadi, waktu yang dibutuhkan motor listrik untuk mengangkat benda setinggi 3 m adalah 4 detik.
   

   Jawaban : B

2. Sebuah benda meluncur pada permukaan datar dengan kecepatan v = 4 m/s dan kemudian benda naik pada bidang miring dengan kemiringan 30^o. Bila tidak ada gesekan antara benda dan bidang luncur, maka panjang lintasan benda pada bidang miring adalah ....

   A. 40 cm	D. 120 cm
   B. 60 cm	E. 160 cm
   C. 80 cm

   
   Pembahasan :
   Dik : v = 4 m/s, θ = 30^o.
   
   Soal ini dapat kita kaji berdasarkan konsep kekekalan energi. Untuk mempermudah, kita perlu menggambar sketsa untuk melihat lintasan gerak benda tersebut. Berdasarkan soal cerita tersebut, gambar lintasan benda kurang lebih seperti gambar di bawah ini.
   
   

   

   
   Dari gambar di atas jelas terlihat bahwa ketika benda bergerak pada bidang datar, benda tidak memiliki energi potensial. Dengan asumsi bahwa kecepatan benda di bidang datar tetap, maka kecepatan benda di titik A akan sama dengan kecepatan awal benda yaitu 4 m/s.
   
   Selanjutnya benda bergerak ke atas bidang miring dengan kecepatan awal 4 m/s sampai berhenti (dari titik A ke titik B). Nah, panjang lintasan benda di bidang miring dari A ke B itulah yang akan kita hitung.
   
   Karena yang ditanya panjang lintasan pada bidang miring, maka kita hanya perlu melihat bidang miring sepanjang titik A dan B. Dalam hal ini berlaku hukum kekekalan energi mekanik. Dengan kata lain, energi mekanik di titik A akan sama dengan energi mekanik di titik B.
   
   Energi mekanik merupakan jumlah dari energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki oleh benda. Secara matematis dapat ditulis :
   

   EM = EP + EK

   EM = m.g.h + ½ m.v2

   
   Dengan :
   EM = energi mekanik benda (J)
   EP = energi potensial (J)
   EK = energi kinetik (J)
   m = massa benda (kg)
   g = percepatan gravitasi (m/s²)
   h = ketinggian (m)
   v = kecepatan benda (m/s)
   
   Berdasarkan kekekalan energi mekanik, maka :
   ⇒ EM_A = EM_B
   ⇒ EP_A + EK_A = EP_B + EK_B
   ⇒ 0 + EK_A = EP_B + 0
   ⇒ EK_A = EP_B
   ⇒ ½ m.v² = m.g.h
   ⇒ v² = 2gh
   ⇒ 4² = 2(10) h
   ⇒ 16 = 20 h
   ⇒ h = ⅘ m
   
   Keterangan :
   Eenergi potensial di titik A sama dengan nol karena ketinggian di titik A sama dengan nol. Sedangkan energi kinetik di titik B sama dengan nol karena di titik B benda berhenti sehingga kecepatannya nol.
   
   Karena ketinggian bidang miring sudah kita peroleh, maka panjang lintasan atau panjang bidang miringnya dapat kita hitung dengan menggunakan prinsip trigonometri (Perhatikan gambar di atas). Hubungan antara tinggi, panjang bidang miring, dan sudut kemiringan adalah :
   

   ⇒ sin θ =	h
   	s

   ⇒ s =	h
   	sin 30o

   ⇒ s =	⅘
   	½

   ⇒ s =1,6 meter
   ⇒ s = 160 cm
   
   

   Jawaban : E

Pembahasan Soal SBMPTN Gaya, Usaha dan Energi 1

Pembahasan Soal SBMPTN Gaya, Usaha dan Energi 1

BAHAN BELAJAR FISIKA PEMBAHASAN SBMPTN FISIKA USAHA DAN ENERGI

1. Sebuah benda yang massanya 0,10 kg jatuh bebas vertikal dari ketinggian 2 m ke hamparan pasir. Jika benda itu masuk sedalam 2 cm ke dalam pasir sebelum berhenti, maka gaya rata-rata yang dilakukan pasir untuk menghambat benda besarnya sekitar ....

   A. 30 N	D. 90 N
   B. 50 N	E. 100 N
   C. 60 N

   
   Pembahasan :
   Dik : s = 2 cm = 0,02 m, h = 2m, m = 0,1 kg.
   
   Untuk menjawab soal di atas, maka kita harus mengingat kembali hubungan antara gaya, usaha, dan energi. Secara matematis, hubungan ketiga besaran tersebut dapat ditulis sebagai berikut :
   

   W = F.s = ΔEP + ΔEK

   
   Dengan :
   W = usaha (Joule)
   F = gaya (N)
   s = perpindahan (m)
   EP = energi potensial (J)
   EK = energi  kinetik (J)
   
   Dengan menggunakan konsep tersebut, maka ada dua cara yang dapat kita gunakan untuk menyelesaikan soal di atas.
   
   Cara Pertama :
   ⇒ W = EP
   ⇒ F.s = m.g.h
   ⇒ F (0,02) = 0,1(10)(2)
   ⇒ 0,02 F = 2
   ⇒ F = 100 N
   
   Cara kedua :
   Cara kedua ini kita akan melihat berdasarkan hubungan usaha dengan energi kinetik. Untuk menentukan energi kinetik kita harus mengetahui kecepatan benda. Karena kecepatan awal benda (jatuh bebas) sama dengan nol, maka kecepatan akhir benda dapat dihitung dengan rumus berikut :
   ⇒ v = √2gh
   ⇒ v² = 2gh
   ⇒ v² = 2(10)(2)
   ⇒ v² = 40
   
   Hubungan usaha dan energi kinetik :
   ⇒ W = ΔEK
   ⇒ F.s = ½m (v² - v_o²)
   ⇒ 0,02 F = ½(0,1) (40 -0)
   ⇒ 0,02 F = 2
   ⇒ F = 100 N
   

   Jawaban : E

2. Sebuah tongkat yang panjangnya 40 cm dan tegak di atas permukaan tanah dijatuhi martil 10 kg dari ketinggian 50 cm di atas ujungnya. Bila gaya tahan rata-rata tanah adalah 1000 N, maka banyaknya tumbukan martil yang perlu dilakukan terhadap tongkat agar menjadi rata dengan permukaan tanah adalah ....

   4 kali tumbukan 5 kali tumbukan 6 kali tumbukan 8 kali tumbukan 10 kali tumbukan

   
   Pembahasan :
   Dik : l = 0,4 m; h = 0,5 m, F = 1000 N, m = 10 kg.
   
   Dalam peristiwa ini, besar usaha yang dilakukan oleh martil terhadap tongkat akan sama dengan energi yang hilang akibat gesekan antara tongkat dan tanah.
   ⇒ W = EP
   ⇒ F.s = m.g.h
   ⇒ 1000 s = 10 (10) (0,5)
   ⇒ 1000 s = 50
   ⇒ s = 0,05 m
   ⇒ s = 5 cm
   
   Berdasarkan perhitungan di atas, berarti setiap satu kali pukulan atau tumbukan, tongkat akan menancap sedalam 5 cm. Karena panjang tongkat 0,4 m, agar rata dengan tanah maka banyak tumbukan yang harus dilakukan adalah :
   ⇒ n = ^L⁄_s
   ⇒ n = ^0,4⁄_0,05
   ⇒ n = ⁴⁰⁄₅
   ⇒ n = 8 kali tumbukan.
   

   Jawaban : D

3. Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 40 m/s dan sudut elevasi 37^o. Jika massa peluru 0,01 kg, maka usaha oleh gaya gravitasi pada peluru sejak ditembakkan sampai jatuh ke tanah kembali adalah ....

   A. 100 J	D. 10 J
   B. 40 J	E. 0
   C. 20 J

   
   Pembahasan :
   Dik : vo = 40 m/s, m = 0,01 kg.
   
   Ketika peluru bergerak ke atas hingga mencapat titik tertinggi, peluru mengalami perlambatan akibat percepatn gravitasi. Usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi ini berlawanan arah dengan arah gerak (W₁ = -F.h)
   
   Ketika peluru bergerak turun dari titik tertinggi menuju permukaan tanah, peluru mengalami percepatan sebesar percepatan gravitasi. Dalam hal ini usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi searah dengan arah gerak peluru (W₂ = F.h)
   
   Karena dalam soal ditanya usaha total yang dilakukan oleh gaya gravitasi sejak peluru ditembakkan hingga peluru kembali ke tanah, maka :
   ⇒ W = W₁ + W₂
   ⇒ W = -F.h + F.h
   ⇒ W = 0
   

   Jawaban : E

Pembahasan Soal SBMPTN Mesin Carnot Suhu dan kalor 2

Pembahasan Soal SBMPTN Mesin Carnot Suhu dan kalor 2

BAHAN BELAJAR FISIKA PEMBAHASAN SBMPTN FISIKA SUHU DAN KALOR

1. Mesin carnot dioperasikan antara 2 reservoir kalor masing-masing suhunya T₁ dan T₂, dengan T₂ > T₁. Efisiensi mesin tersebut 40% dan besarnya T₁ = 27 ^oC. Supaya efisiensinya naik menjadi 60%, maka besarnya perubahan T₂ adalah ....

   250 K 300 K 350 K 400 K 500 K

   
   Pembahasan :
   Dik : T₁ = 27 ^oC = 300 K; η = 40%, η' = 60%
   
   Berdasarkan teori termodinamika, efisiensi mesin Carnot dapat dihitung dengan rumus berikut :
   

   η = W = Q1 - Q2 = Tt - Tr Q1 Q1 Tt

   
   Dengan :
   η = efisiensi mesin carnot
   Q₁ = kalor yang diserap
   Q₂ = kalor yang dilepas
   W = usaha
   T_t = suhu resevoir tinggi
   T_r = suhu reservoir rendah 
   
   Keadaan Pertama 
   

   ⇒ η =	Tt - Tr	=	T2 - T1
   	Tt		T2

   ⇒ 40% =	T2 - 300
   	T2

   ⇒ 0,4 =	T2 - 300
   	T2

   ⇒ 0,4 T₂ = T₂ - 300
   ⇒ -0,6 T₂ = -300
   ⇒ T₂ = 500 K
   
   Keadaan Kedua
   Efisiensi dinaikkan menjadi 60%
   

   ⇒ η' =	Tt - Tr	=	T2 - T1
   	Tt		T2

   ⇒ 60% =	T2 - 300
   	T2

   ⇒ 0,6 =	T2 - 300
   	T2

   ⇒ 0,6 T₂ = T₂ - 300
   ⇒ -0,4 T₂ = -300
   ⇒ T₂ = 750 K
   
   Besar perubahan T₂ adalah :
   ⇒ ΔT₂ = 750 - 500
   ⇒ ΔT₂ = 250 K
   

   Jawaban : A

2. Suatu mesin carnot menerima 2000 J dari reservoir panas dan melepaskan 1750 J pada reservoir dingin. Dengan demikian, efisiensi mesin itu adalah .....

   A. 6,25%	D. 25%
   B. 10%	E. 87,5%
   C. 12,5%

   
   Pembahasan :
   Dik :  Q₁ = 2000 J, Q₂ = 1750 J.
   
   Efisiensi mesin Carnot :
   

   ⇒ η =	Q1 - Q2
   	Q2

   ⇒ η =	2000 - 1750
   	2000

   ⇒ η =	250
   	2000

   ⇒ η = 0,125
   ⇒ η = 12,5 %
   

   Jawaban : C

3. Suatu pesawat pendingin Carnot mempunyai koefisien kinerja 6,5. Jika reservoir yang tinggi sama dengan 27 ^oC, maka reservoir yang bersuhu rendah adalah ....

   A. -5 oC	D. -12 oC
   B. -8 oC	E. -13 oC
   C. -10 oC

   
   Pembahasan :
   Dik : T_t = 27 ^oC = 300 K; Kp = 6,5
   
   Berdasarkan teori termodinamika, koefisien kinerja atau koefisien performa mesin pendingin dapat dihitung dengan rumus :
   

   Kp = Q2 = Q2 = Tr W Q1 - Q2 Tt - Tr

   
   Dengan :
   Kp = koefisien performa
   Q₁ = kalor yang diberikan pada tempertaur tinggi
   Q₂ = kalor yang diserap pada temperatur tinggi
   W = usaha
   T_t = suhu resevoir tinggi
   T_r = suhu reservoir rendah 
   
   Berdasarkan rumus tersebut :
   

   ⇒ Kp =	Tr
   	Tt - Tr

   ⇒ 6,5 =	Tr
   	300 - Tr

   ⇒ 6,5(300 - T_r) = T_r
   ⇒ 1950 - 6,5T_r = T_r
   ⇒ 1950 = 7,5T_r
   ⇒ T_r = 260 K
   ⇒ T_r = -13 ^oC .
   

   Jawaban : E

Pembahasan Soal SBMPTN Mekanika dan Hukum Newton 1

Pembahasan Soal SBMPTN Mekanika dan Hukum Newton 1

BAHAN BELAJAR FISIKA PEMBAHASAN SBMPTN FISIKA

1. Gaya (F) sebesar 12 N bekerja pada sebuah benda yang massanya m₁ menyebabkan percepatan a₁ sebesar 8 m/s². Jika F bekerja pada benda yang bermassa m₂ maka percepatan yang ditimbulkannya adalah 2 m/s². Jika F bekerja pada benda bermassa m₁ + m₂, maka percepatan benda tersebut adalah ....

   1,2 m/s2 1,6 m/s2 2,4 m/s2 3,0 m/s2 3,6 m/s2

   
   Pembahasan :
   Untuk menjawab soal di atas, tentu kita harus memahami hukum Newton. Berdasarkan hukum Newton, hubungan antara gaya, massa dan percepata adalah sebagai berikut :
   

   F = m.a

   
   Dengan:
   F = gaya (N)
   m = massa benda (kg)
   a = percepatan yang dialami benda (m/s²)
   
   Pada soal, ada tiga benda yang akan kita tinjau yaitu benda pertama (m₁), benda kedua (m₂), dan benda ketiga (m₁ + m₂). Untuk mengetahui percepatan yang dialami benda ketiga, maka kita harus mengetahui terlebih dahulu massa benda pertama dan benda kedua.
   
   Massa Benda Pertama
   Dik F = 12 N, a₁ = 8 m/s².
   
   Berdasarkan hukum newton, maka massa benda pertama adalah :
   ⇒ F = m₁ .a₁
   ⇒ 12 = 8 m₁
   ⇒ m₁ = ¹²⁄₈
   ⇒ m₁ = ³⁄₂ kg
   
   Massa Benda Kedua
   Dik F = 12 N, a₂ = 2 m/s².
   
   Berdasarkan hukum newton, maka massa benda kedua adalah :
   ⇒ F = m₂ .a₂
   ⇒ 12 = 2 m₂
   ⇒ m₂ = ¹²⁄₂
   ⇒ m₂ = 6 kg
   
   Percepatan Benda Ketiga
   Dik F = 12 N, m₃ = m₁ + m₂ = ³⁄₂ + 6 = ¹⁵⁄₂
   
   Berdasarkan hukum newton, maka percepatan benda ketiga adalah :
   ⇒ F = m₃ .a₃
   ⇒ 12 = ¹⁵⁄₂.a₃
   ⇒ 24 = 15 a₃
   ⇒ a₃ = ²⁴⁄₁₅
   ⇒ a₃ = 1,6 m/s²
   

   Jawaban : B

2. Balok yang beratnya W ditarik sepanjang permukaan mendatar dengan kelajuan konstan v oleh gaya F yang bekerja pada sudut θ terhadap sumbu horizontal. Besarnya gaya normal yang bekerja pada balok tersebut oleh permukaan lantai adalah ....

   W + F cos θ W + F sin θ W - F sin θ W - F cos θ W

   
   Pembahasan :
   Karena balok ditarik dengan kelajuan konstan, maka balok bergerak dengan laju konstan. Berdasarkan hukum Newton pertama, benda akan cenderung diam atau bergerak lurus beraturan (kecepatan tetap) jika resultan gaya yang bekerja kepada benda tersebut sama dengan nol.
   
   Hukum Newton 1
   

   ∑F = 0

   
   Untuk mengetahui gaya-gaya yang bekerja pada benda, maka kita perlu menggambar sketsanya sebagai berikut :
   
   

   

   
   Tinjau sumbu Horizontal
   Karena balok ditarik sepanjang permukaan datar, maka dalam arah horizontal ada dua gaya yang bekerja pada benda yaitu gaya tarik dalam arah x (Fx) dan gaya gesekan (fs). Gaya gesek merupakan gaya yang berfungsi melawan gerak benda dan arahnya berlawanan dengan arah kecepatan.
   
   Berdasarkan Hukum Newton :
   ⇒ ∑Fx = 0
   ⇒ Fx - fs = 0
   ⇒ F cos θ - fs = 0
   
   Tinjau sumbu Vertikal
   Dalam arah vertikal, ada tiga gaya yang bekerja pada benda yaitu gaya tarik dalam arah y (Fy), gaya berat (W), dan gaya normal (N). Karena benda tidak bergerak dalam arah vertikal (tidak ke bawah atau ke atas), maka berlaku hukum Newton pertama.
   
   Berdasarkan Hukum Newton :
   ⇒ ∑Fy = 0
   ⇒ Fy + N - W = 0
   ⇒ F sin θ + N - W = 0
   ⇒ N = W - F sin θ
   Jadi besar gaya normal yang bekerja pada balok adalah W - F sin θ.
   

   Jawaban : C

Pembahasan Soal SBMPTN Gerak Vertikal GLBB 2

Pembahasan Soal SBMPTN Gerak Vertikal GLBB 2

BAHAN BELAJAR FISIKA GLBB PEMBAHASAN SBMPTN FISIKA

1. Bola A terletak pada ketinggian 60 m vertikal di atas bola B. Pada saat yang bersamaan, A dilepas dan B dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan 20 m/s. Bola A dan bola B bertemu pada saat ....

   Laju kedua bola sama Bola B turun Dua detik setelah A dilepas Limabelas meter di atas posisi B mula-mula

   
   
   Pembahasan :
   Gerak vertikal (gerak vertikal ke atas, gerak vertikal ke bawah, dan gerak jatuh bebas) merupakan tiga contoh gerak lurus berubah beraturan yang mengalami percepatan atau perlambatan sebesar percepatan gravitasi.
   
   Untuk menjawab soal ini, berikut kami rangkum beberapa konsep yang harus kita perhatikan, yaitu :
   

   • Kecepatan awal pada gerak jatuh bebas sama dengan nol
   • Kecepatan benda pada titik tertinggi sama dengan nol
   • Saat dilempar ke atas, benda mengalami perlambatan (a = -g)
   • Saat jatuh bebas, benda mengalami percepatan (a = +g)
   • Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai titik tertinggi sama dengan waktu yang dibutuhkan untuk turun.
   • Jika tidak ada gesekan udara, maka massa benda tidak mempengaruhi kecepatan benda. 

   
   Pada soal di atas, kita harus meninjau 4 pernyataan yang diberikan untuk mencari pernyataan yang paling tepat. Bola A dan B akan bertemu saat jumlah jarak yang ditempuh oleh A dan B sama dengan 60 m. Dengan kata lain, jarak yang ditempuh A ditambah jarak yang ditempuh B sama dengan 60 meter. Nah, berdasarkan prinsip tersebut, maka secara matematis kita peroleh persamaan berikut :
   

   ha + hb = 60

   
   Dengan :
   h_b = tinggi atau jarak yang dicapai bola B
   h_a = tinggi atau jarak yang ditempuh bola A
   
   Kita sudah punya satu persamaan yang menjadi acuan untuk menyelesaikan soal ini. Selanjutnya, yang harus kita ketahui terlebih dahulu adalah nilai h_a dan h_b.
   
   Untuk Bola A
   Dik : v_oa = 0 ; a = g = 10 m/s².
   
   Berdasarkan prinsip GLBB, jarak yang ditempuh oleh bola A dapat dihitung dengan rumus berikut ini :
   

   ha =  voa.t + ½gt2

   
   Dengan :
   h_a = tinggi atau jarak yang ditempuh bola A (m)
   v_oa = kecepatan awal bola A (m/s)
   g = percepatan gravitasi (m/s²)
   t = waktu (s)
   
   Dengan rumus tersebut, kita peroleh :
   ⇒ h_a =  v_oa.t + ½at²
   ⇒ h_a =  0.(t) + ½(10)t²
   ⇒ h_a = 5t² .....(1)
   
   Untuk Bola B
   Dik : v_ob = 20 m/s ; a = -g = -10 m/s².
   
   Dengan rumus yang sama seperti pada bola A, maka kita peroleh :
   ⇒ h_a =  v_oa.t + ½at²
   ⇒ h_a =  20.(t) + ½(-10)t²
   ⇒ h_a = 20t - 5t² .....(2)
   
   Selanjutnya, substitusi persamaan (1) dan (2) ke rumus hubungan jarak sebagai berikut :
   ⇒ h_a + h_b = 60
   ⇒ 5t² + 20t - 5t² = 60
   ⇒ 20t = 60
   ⇒ t = 3 sekon
   Jadi, bola A dan B akan bertemu pada detik ke-3 atau setelah bergerak selama 3 detik.
   
   Kita sudah punya jawaban yang pasti untuk soal di atas, sekarang mari kita tinjau pernyataan pada soal satu persatu :
   
   Pernyataan Pertama (1)
   Dengan substitusi nilai t = 3s, maka kita akan mengetahui apakah kecepatan A dan B saat itu sama.
   ⇒ v_a = v_b
   ⇒ v_oa + at = v_ob + at
   ⇒ 0 + 10(3) = 20 + (-10)(3)
   ⇒ 30 = 20 - 30
   ⇒ 30 = -10
   (Salah)
   
   Pernyataan Kedua (2)
   Dari perhitungan pernyataan pertama kita ketahui bahwa kecepatan bola B berharga negatif yaitu -10 m/s. Tanda negatif menunjukkan bahwa arah gerak bola B pada detik ketiga berlawanan arah dengan arah kecepatan awalnya. Dengan kata lain, bola B sedang bergerak turun kembali. Dengan demikian pernyataan kedua benar.
   (Benar)
   
   Pernyataan Ketiga (3)
   Bola A dan B bertemu pada saat 3 detik setelah kedua bola itu bergerak, itu artinya bukan pada saat 2 detik setelah A dilepas.
   (Salah)
   
   Pernyataan Keempat (4)
   Pada saat t = 3s, posisi bola B adalah :
   ⇒ h_b =  v_ob.t + ½at²
   ⇒ h_b =  20(3) + ½(-10)(3)²
   ⇒ h_b = 60 - 45
   ⇒ h_b = 15 meter dari posisi awal B
   (Benar)
   
   Dengan demikian, pernyataan yang benar adalah 2 dan 4 (Opsi C). Tips : kalau penyataan 1 salah dan pernyataan 2 benar, maka pernyataan 4 pasti benar.
   

   Jawaban : C

   
   

Pembahasan Soal SBMPTN Gerak Lurus Berubah Beraturan 1

Pembahasan Soal SBMPTN Gerak Lurus Berubah Beraturan 1

BAHAN BELAJAR FISIKA GLBB PEMBAHASAN SBMPTN FISIKA

1. Sebuah mobil mula-mula diam. Kemudian mobil tersebut dihidupkan dan mobil bergerak dengan percepatan tetap 2 m/s². Setelah mobil bergerak selama 10 detik mesinnya dimatikan. Mobil mengalami perlambatan tetap dan berhenti 10 detik kemudian. Jarak yang masih ditempuh mobil dari saat mesin dimatikan sampai berhenti adalah .....

   A. 210 m	D. 100 m
   B. 200 m	E. 20 m
   C. 195 m

   
   Pembahasan :
   Untuk mengerjakan soal di atas, yang perlu kita pahami adalah alur cerita atau proses pergerakkan mobil. Berdasarkan cerita di atas, maka ada dua keadaan yang bisa kita kaji yaitu :
   

   • Mobil mula-mula diam kemudian bergerak dan dipercepat
   • Mobil diperlambat hingga berhenti

   
   Karena pada soal diketahui percepatan tetap, maka pergerakan mobil merupakan gerak lurus berubah beraturan. Sekarang mari kita tinjau satu-persatu keadaan yang telah kita sebutkan di atas :
   
   

   Menentukan Jarak Tempuh Benda

   Keadaan Pertama
   Dik : vo = 0; a = 2 m/s², dan t = 10 s.
   
   Karena setelah 10 detik bergerak mesin mobil dimatikan, maka kita perlu mengetahui berapa kecepatan mobil pada detik ke-10 sejak mobil tersebut dipercepat. Berdasarkan konsep GLBB, maka kecepatan pada detik ke-10 dapat kita hitung dengan rumus berikut :
   

   vt = vo + a.t

   
   Dengan :
   vt = kecepatan benda pada detik ke-t (m/s)
   vo = kecepatan awal benda (m/s)
   a = percepatan benda (m/s²)
   t = waktu (s)
   
   Dengan rumus di atas, maka kita peroleh :
   ⇒ v_t = v_o + a.t
   ⇒ v_t = 0 + 2.(10)
   ⇒ v_t = 20 m/s
   
   Keadaan Kedua
   Dik : vo = 20 m/s; t = 10 s; dan v_t = 0.
   
   Karena mobil diperlambat setelah 10 detik, maka kecepatan pada detik ke-10 (yang telah kita hitung di atas) merupakan kecepatan awal untuk keadaan kedua. Dan karena mobil diperlambat hingga berhenti, maka kecepatan akhir untuk keadaan kedua ini adalah nol.
   
   Langkah selanjutnya yang dapat kita lakukan untuk menyelesaikan soal adalah mencari besar perlambatannya. Nah, karena kecepatan awal, kecepatan akhir, dan waktu sudah diketahui, maka besar perlambatan yang dialami mobil dapat dihitung dengan rumus berikut :
   

   a = Δv Δt

   
   Dengan :
   a = percepatan/perlambatan (m/s²)
   Δv = selisih kecepatan (m/s)
   Δt = selisih waktu (s)
   
   Dengan rumus tersebut kita peroleh :
   

   ⇒ a =	0 - 20
   	10

   ⇒ a =	-20
   	10

   ⇒ a = -2 m/s².
   Tanda negatif menunjukkan perlambatan.
   
   Nah, selanjutnya kita kembali pada soal utama yaitu menentukan jarak tempuh yang ditempuh mobil sejak mesinnya dimatikan. Itu artinya kita hanya mencari jarak tempuh pada keadaan kedua saja. Untuk menentukan jarak tempuh pada GLBB, maka ada dua rumus yang dapat kita gunakan disesuaikan dengan kebutuhan, yaitu :
   

   vt2 = vo2 + 2a.s

   s = vo.t + ½a.t2

   
   

   Dengan :
   vt = kecepatan benda pada detik ke-t (m/s)
   vo = kecepatan awal benda (m/s)
   a = percepatan benda (m/s²)
   t = waktu (s)

   
   Dengan rumus pertama :
   ⇒ v_t² = v_o² + 2a.s
   ⇒ (0)² = (20)² + 2(-2).s
   ⇒ 0 = 400 - 4s
   ⇒ 4s = 400
   ⇒ s = 100 m
   
   Dengan rumus kedua :
   ⇒ s = v_o.t + ½a.t²
   ⇒ s = (20)(10) + ½(-2).(10)²
   ⇒ s = 200 - 100
   ⇒ s = 100 m.
   
   Rumus mana yangdigunakan itu terserah kepada kita karena besaran-besaran yang diperlukan sudah diketahui nilainya yang penting hasil akhirnya sama.
   

   Jawaban : D

   
   

PEMBAHASAN SOAL SBMPTN SUHU DAN KALOR 1

PEMBAHASAN SOAL SBMPTN SUHU DAN KALOR 1

BAHAN BELAJAR FISIKA PEMBAHASAN SBMPTN FISIKA SUHU DAN KALOR

1. Sebuah bola berongga terbuat dari perunggu (koefisien muai linear α = 18 x 10^-6 m/^oC) pada suhu 0^o C jarin-jarinya = 1 m. Jika bola tersebut dipanaskan sampai 80^o C, maka besar pertambahan luas permukaan bola tersebut adalah .... m².

   A. 0,83 x 10-2 π

   B. 1,02 x 10-2 π

   C. 1,11 x 10-2 π

   D. 1,15 x 10-2 π

   E. 1,21 x 10-2 π

   
   Pembahasan :
   Dari soal diketahui :
   ⇒ α = 18 x 10^-6 m/^oC
   ⇒ ΔT = 80 - 0 = 80^o C
   ⇒ r = 1 m
   
   Karena yang ditanya adalah pertambahan luas, maka soal ini merupakan soal muai luas. Pertambahan luas dapat dihitung dengan rumus berikut :
   
   

   ΔA = Ao β ΔT

   
   Dengan :
   ΔA = pertambahan luas (m²)
   Ao = luas mula-mula (m²)
   β = koefisein muai luas = 2α
   ΔT = perubahan suhu (^oC)
   
   Karena luas mula-mula belum diketahui, maka kita hitung terlebih dahulu.
   ⇒ Ao = 4 π.r²
   ⇒ Ao = 4 π.(1)²
   ⇒ Ao = 4π
   Karena opsi pilihan dalam bentuk π, maka π tidak perlu dimasukkan nilainya.
   
   Selanjutnya kita hitung pertambahan luas :
   ⇒ ΔA = Ao β ΔT
   ⇒ ΔA = Ao 2α ΔT
   ⇒ ΔA = 4π. 2(18 x 10^-6) 80
   ⇒ ΔA = 320π. 36 x 10^-6
   ⇒ ΔA = 11520 π x 10^-6
   ⇒ ΔA = 1,15 x 10^-2 π m²
   

   Jawaban : D
   
   
2. Suatu kalorimeter berisi es (kalor jenis es = 0,5 kal/g K, kalor lebur es = 80 kal/g) sebanyak 36 gram pada suhu -6^o C. Kapasitas kalor kalorimeter ialah 27 kal/K. Kemudian ke dalam kalorimeter itu dituangkan alkohol (kalor jenis alkohol = 0,58 kal/g K) pada suhu 50^o C yang menyebabkan suhu akhir menjadi 8^o C. Maka massa alkohol yang dituangkan adalah ..... gram.

   A. 108	D. 288
   B. 150	E. 300
   C. 200

   
   Pembahasan :
   Dari soal diketahui :
   ⇒ c_es = 0,5 kal/g K
   ⇒ L = 80 kal/g
   ⇒ m_es = 36 g
   ⇒ H = 27 kal/K
   ⇒ c_alkohol = 0,58 kal/g K
   
   Untuk menyelesaikan soal di atas, kita gunakan asas Black. Secara sederhana, prinsip dari asas Black adalah sebagai berikut :
   
   

   Kalor lepas = kalor terima

   
   Pada kasus di atas, yang melepas kalor adalah alkohol. Sementara yang menyerap kalor adalah es, air, dan kalorimeter.
   
   Kalor yang dilepas :
   ⇒ Q = m_alkohol . c_alkohol . ΔT
   ⇒ Q = m (0,58) (42)
   ⇒ Q = 24,36 m
   
   Kalor yang diterima :
   

   • Oleh es 
     Untuk menaikkan suhunya dari -6^o C sampai 0^o C :
     ⇒ Q₁ = m_es .c_es. ΔT
     ⇒ Q₁ = 36 (0,5) {0 - (-6)}
     ⇒ Q₁ = 18 (6)
     ⇒ Q₁ = 108 kalori
     
     Untuk melebur :
     ⇒ Q₂ = m_es .L
     ⇒ Q₂ = 36 (80)
     ⇒ Q₂ = 2880 kalori
     
     
   • Oleh air
     Untuk menaikkan suhu air es dari 0^o C sampai 8^o C :
     ⇒ Q₃ = m_air .c_air. ΔT
     ⇒ Q₃ = 36 (1) (8 -0)
     ⇒ Q₃ = 36.(8)
     ⇒ Q₃ = 288 kalori
     
     
   • Oleh kalori meter
     Suhu kalorimeter berubah dari -6^o C menjadi 8^o C :
     ⇒ Q₄ = H.ΔT
     ⇒ Q₄ = 27 {8 - (-6)}
     ⇒ Q₄ = 27 (14)
     ⇒ Q₄ = 378 kalori.

   
   Berdasarkan asas Black :
   ⇒ Q lepas = Q serap
   ⇒ Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄
   ⇒ 24,36 m = 108 + 2880 + 288 + 378
   ⇒ 24,36 m = 3654
   ⇒ m = 150 gram
   

   Jawaban : B
   
   
3. Jika kita berada di dekat api unggun, maka kalor akan merambat dari api unggun ke tubuh kita melalui proses ....

   Radiasi dan konveksi Radiasi dan konduksi Konduksi dan konveksi  Radiasi Konveksi

   
   Pembahasan :
   Perpindahan kalor atau panas dapat terjadi melalui tiga cara, yaitu :
   

   • Konduksi
     Konduksi merupakan perpindahan kalor tanpa disertai perpindahan zat perantara. Konduksi dapat terjadi jika terdapat medium perantara atau konduktor. Konduksi biasanya terjadi pada zat padat.
     
     
   • Konveksi
     Konveksi merupakan perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan zat perantaranya. Konveksi umumnya terjadi pada zat cair dan gas.
     
     
   • Radiasi
     Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa zat perantara. Perpidahan kalor terjadi melalui pancaran.

   
   Berdasarkan penjelasan di atas, maka dapat kita simpulkan bahwa kalor dari api unggun merambat ke tubuh melalui pancaran sekaligus melalui zat perantara berupa gas-gas di udara. Dengan demikian, kalor bepindah dengan cara radiasi dan konveksi.
   

   Jawaban : A