Pembahasan Soal UTBK Fisika 2019

Pembahasan Soal UTBK Fisika 2019 - Ujian Tulis Berbasis Komputer (UTBK) tahun 2019 sudah selesai dilaksanakan. Hasil UTBK secara keseluruhan sudah diumumkan oleh LTMPT. Berikut ini adalah contoh soal UTBK Fisika 2019 yang dikumpulkan dari group Line "SAINTEK 2019" yang ternyata bertebaran kisi - kisi dan bocoran soal UTBK 2019. Mari kita bahas soal - soal tersebut untuk persiapan UTBK tahun 2020.

Kisi - Kisi Materi UTBK 2019

Besaran dan Dimensi

Soal 1
Satuan - satuan berikut yang merupakan satuan besaran pokok adalah? (UTBK 2019)
A. kandela, joule, watt
B. meter, sekon, watt
C. kelvin, joule, celcius
D. newton, kilogram, mole
E. kilogram, kelvin, ampere
Pembahasan
Satuan besaran pokok
Panjang (meter)
Massa (kg)
Waktu (sekon)
Suhu (kelvin)
Arus listrik (ampere)
Intensitas Cahaya (candela)
Jumlah zat (mol)
Jawaban E
Soal 2
Satuan - satuan berikut merupakan satuan besaran pokok, KECUALI
A. kelvin, mole, celcius
B. meter, sekon, kandela
C. celcius, kilogram, mole
D. kendela, meter, watt
E. kilogram, kelvin, ampere
Pembahasan
Besaran turunan - daya (watt)
Jawaban D
Soal 3
Yang termasuk besaran vektor adalah (UTBK 2019)
A. kelajuan, kecepatan, percepatan
B. tekanan, arus listrik, waktu
C. gaya, kelajuan, percepatan
D. massa, kelajuan, arus listrik
E. kecepatan, gaya, percepatan
Pembahasan
Besaran vektor (memiliki nilai dan arah)
perpindahan, kecepatan, gaya, impuls, momentum, dll
Jawaban E
Soal 4
Manakah pernyataan berikut yang benar?
A. $[M][L]^{2}[T]^{-2}$ adalah dimensi energi kinetik
B. $[M][L][T]^{-2}$ adalah dimensi energi potensial
C. $[M][L]^{2}[T]$ adalah dimensi momentum
D. $[M][L]^{3}[T]^{-2}$ adalah dimensi usaha
E. $[M][L]^{2}[T]^{-1}$ adalah dimensi daya
Pembahasan
Energi Kinetik (joule = $kgm^{2}/s^{2}$ ) $ML^{2}T^{-2}$
Energi Potensial (joule = $kgm^{2}/s^{2}$ ) $ML^{2}T^{-2}$
Momentum ( $kg.m/s$ ) $MLT^{-1}$
Usaha (joule = $kgm^{2}/s^{2}$ ) $ML^{2}T^{-2}$
Daya (watt = $kg.m^{2}/s^{3}$ ) $ML^{2}T^{-3}$
Jawaban A
Kinematika Gerak Lurus
Soal 5

Mobil A dan mobil B bergerak saling menjauh dari saat t= 0 s dengan kecepatan konstan berturut - turut sebesar 20 m/s dan 30 m/s. Pada saat t = ... s, keduanya terpisah sejauh 1200 m dan jarak tempuh mobil A pada saat itu adalah ... m

A. 12 dan 480
B. 12 dan 600
C. 12 dan 720
D. 24 dan 480
E. 24 dan 720
Pembahasan

Dua mobil bergerak saling menjauh

maka:

   $S_{A}+S_{B}=S_{total}$
$v_{A}t+v_{B}t=S_{total}$
$20t+30t=1200$
   $50t=1200$
   $t=24 \, s$
Jarak yang ditempuh mobil A
$S_{A}=v_{A}.t$
$S_{A}=20.24$
$S_{A}=480\, m$

Jawaban D

Optik
Soal 6
Yang merupakan sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin cembung adalah
A. diperbesar, maya, tegak
B. diperbesar, nyata , terbalik
C. diperbesar, maya, terbalik
D. diperkecil, nyata, tegak
E. diperkecil, maya, tegak
Pembahasan
Bayangan pada cermin cembung adalah maya, tegak dan diperkecil karena benda selalu di ruang 4 dan bayangan di ruang 1 cermin cembung
Jawaban E
Soal 7
Perhatikan pernyataan - pernyataan berikut ini
1. Cahaya memiliki energi
2. Cahaya termasuk gelombang longitudinal
3. Cahaya dapat terpolarisasi
4. Cahaya memerlukan medium untuk merambat
Pernyataan yang salah adalah?
A. 4
B. 1 dan 2
C. 1 dan 3
D. 2 dan 3
E. 2 dan 4
Pembahasan
Sifat Cahaya
- termasuk gelombang tranversal
- merambat tidak membutuhkan medium (elektromagnetik)
- cahaya termasuk energi (foton)
- dapat mengalami interfernsi, difraksi, polarisasi, refraksi, dispersi dll
- tidak dibelokkan medan listrik dan medan magnet
Jawaban C
Soal 8

Adi melakukan sebuah percobaan dengan memasukan sebatang pensil ke dalam gelas berisi air. Hasil pegamatan menunjukkan pensil terlihat bengkok. Peristiwa di atas adalah contoh fenomena . . .

A. dispersi
B. perbesaran bayangan
C. pembiasan cahaya
D. pemantulan cahaya
E. interferensi cahaya
Pembahasan

Pembiasan adalah pembelokkan arah rambat cahaya karena melewati dua medium yang berbeda kerapatannya. contoh : pensil tampak bengkok ketika dimasukan ke dalam gelas berisi air

Jawaban C
Soal 9

Serberkas cahaya datang dari udara menuju medium yang berindeks bias 1,5. Jika kecepatan gelombang cahaya di udara (atau di vakum) adalah $3\times 10^{8}$ m/s, kecepatan cahaya dalam medium tersebut adalah

A. $1\times 10^{8}$ m/s
B. $1,5\times 10^{8}$ m/s
C. $2\times 10^{8}$ m/s
D. $2,5\times 10^{8}$ m/s
E. $3,0\times 10^{8}$ m/s
Pembahasan

Pembiasan

Sinar datang dari udara menuju medium
$n_{udara}=1$
$n_{medium}=1,5$
$v_{udara}=3\times 10^{8}$
$v_{medium}=.....?$
$\frac{n_{m}}{n_{u}}=\frac{v_{u}}{v_{m}}$
$\frac{1,5}{1}=\frac{3\times 10^{8}}{v_{m}}$
$v_{m}=2\times 10^{8}\, m/s$
Jawaban C

Parabola
Soal 10

Sebuah bola berada di tepi sungai se-lebar 4 m seperti ditunjukkan gambar. Perbedaan tinggi antara kedua sisi sungai tersebut adalah 15 cm. Kemudian bola dipukul mendatar. Jika percepatan gravitasi g = 10 $m/s^{2}$ , besar kelajuan minimum yang diberikan pada bola tersebut agar tidak jatuh ke dalam sungai adalah . . . .

A. $\frac{60}{\sqrt{2}}$
B. $\frac{40}{\sqrt{2}}$
C. $\frac{50}{\sqrt{2}}$
D. $\frac{50}{\sqrt{3}}$
E. $\frac{40}{\sqrt{3}}$

Pembahasan

Diketahui
x = 4m
h = 15 cm = 0,15 m
Parabola dengan sudut $0^{o}$ (mendatar)
$x=v\sqrt{\frac{2h}{g}}$
$v=\sqrt{\frac{x^{2}g}{2h}}$

$v=\sqrt{\frac{4^{2}(10)}{2(0,15)}}$
$v=\frac{40}{\sqrt{3}}\, m/s$
Jawaban E

Soal 11

Sebuah batu dilontarkan dari tanah dengan kelajuan awal 60 m/s dan sudut elevasinya $\theta =53^{\circ }$ . Jika percepatan gravitasi g = 10 $m/s^{2}$ , batu memiliki komponen kecepatan vertikal ke atas 28 m/s pada saat ... setelah pelontaran.

A. 1,0 s
B. 1,5 s
C. 2,0 s
D. 2,5 s
E. 3,0 s

Pembahasan

v = 60 m/s

$\theta =53^{\circ }$

$v_{y}=28\, m/s$

maka:

$v_{y}=v_{o}sin\alpha -gt$

$28=60\, sin(53) -10t$

$28=60.\frac{4}{5} -10t$

$28=48 -10t$

$10t=20$

$t=2\, s$

Jawaban C

Usaha Energi
Soal 12

Sebuah beban bermassa m yang diikatkan pada ujung kanan sebuah pegas dengan konstanta pegas k diletakkan pada lantai datar dengan ujung pegas sebelah kiri terikat pada dinding. Beban ditarik ke kanan sampai ke titik A yang berjarak a dari titik setimbang dan kemudian dilepaskan sehingga berisolasi.

Setelah dilepas, beban bergerak ke kiri melewati titik seimbang O dan berhenti sesaat di titik B sebelah kiri titik seimbang. Apabila lantai licin sempurna serta $E_{m}$ dan $E_{k}$ berturut - turut adalah energi mekanik dan energi kinetik sistem, maka . . . .

A. $E_{k}$ di titik O kurang dari $E_{k}$ di B
B. $E_{k}$ di titik O sama dengan $E_{k}$ di B
C. $E_{k}$ di titik O kurang dari $E_{m}$ di A
D. $E_{k}$ di titik O sama dengan $E_{m}$ di A
E. $E_{k}$ di titik O lebih dari $E_{m}$ di A
Pembahasan

Karena permukaan licin, maka berlaku hukum kekekalan energi, energi mekanik dimanapun sama. Pernyataan yang benar adalah
$E_{kA}=0$ dan $E_{pA}=\frac{1}{2}kA^{2}$
$E_{kO}=\frac{1}{2}kA^{2}$ dan $E_{pO}=0$
$E_{kB}=$ 0 dan $E_{pB}=\frac{1}{2}kA^{2}$
$A=B$
maka nilai $E_{k}$ di titik O sama dengan $E_{m}$ di A
Jawaban D
Soal 13

Setelah dilepas, beban bergerak ke kiri melewati titik seimbang 0 dan berhenti sesaat pada jarak b di debelah kiri titik seimbang. Kemudian, beban bergerak ke kanan dan berhenti sesaat pada jarak c di sebelah kanan titik seimbang. Apabila $E_{k}$ adalah energi kinetik sistem dan $E_{k}$ di titik O sama dengan $\frac{1}{2}kb^{2}$ , maka . . . .

A. b < c
B. b > c
C. b < a
D. b = a
E. b > a
Pembahasan
Pernyataan yang benar adalah
$E_{kA}=0$ dan $E_{pA}=\frac{1}{2}kA^{2}$
$E_{kO}=\frac{1}{2}kA^{2}$ dan $E_{pO}=0$
$E_{kB}=$ 0 dan $E_{pB}=\frac{1}{2}kA^{2}$
$A=B$
Jawaban D
Soal 14

Setelah dilepas, beban bergerak ke kiri melewati titik seimbang dan berhenti sesaat di titik B, pada jarak b di sebelah kiri titik seimbang. Andaikan lantai kasar dan sampai di titik seimbang energi mekanik berkurang sebesar e, usaha gaya gesek dari titik A sampai titik B adalah . . . .

A. $e\frac{(a+b)}{a}$
B. $-e\frac{(a+b)}{a}$
C. $e\frac{(a-b)}{a}$
D. $e\frac{(b-a)}{a}$
E. $-e\frac{(a+b)}{b}$
Pembahasan
Energi yang hilang dari simpangan A sampai titik seimbang e
$W_{hilang}=f.s$
$e=f.a$
$f=\frac{e}{a}$
Maka
$W_{AB}=-f(a+b)$
$W_{AB}=-\frac{e}{a}(a+b)$
Jawaban B
Soal 15

Sebuah beban bermassa m digantungkan pada ujung sebuah tali ringan berpanjang l. Beban disimpangkan ke kanan sampai ke titik A dengan ketinggian h (anggap ketinggian titik setimbang adalah nol), kemudian dilepas sehingga berisolasi. Percepatan gravitasi ditempat itu adalah g.

Apabila beban berhenti sesaat di sebelah kiri titik seimbang O, gesekan udara diabaikan dan $E_{p}$ dan $E_{k}$ berturut turut adalah energi potensial dan energi kinetik sistem, maka?
A. $E_{k}$ di O kurang dari mgh
B. $E_{k}$ di O lebih dari mgh
C. $E_{k}$ di O kurang dari $E_{p}$ di A
D. $E_{k}$ di O sama dengan $E_{p}$ di A
E. $E_{k}$ di O lebih dari $E_{p}$ di A.
Pembahasan
Bandul
Karena tidak ada gesekan dengan udara maka berlaku hukum kekekalan energi.
Posisi A
$E_{pA}=mgh$
$E_{kA}=0$
Posisi O
$E_{pO}=0$
$E_{kO}=mgh$
Posisi B
$E_{pB}=mgh$
$E_{kB}=0$
maka pernyataan yang benar adalah $E_{k}$ di O sama dengan $E_{p}$ di A
Jawaban D
Soal 16

Setelah dilepas, beban berayun ke kiri melewati titik setimbang kemudian berhenti sesaat di titik B pada ketinggian d. Andaikan gaya gesek udara tidak diabaikan dan bernilai tetap serta panjang lintasan dari titik A ke titik B adalah s, usaha gaya gesek rata - rata per panjang lintasan dari titik A sampai titik B adalah?

A. $mg\frac{(d+h)}{s}$
B. $mg\frac{(d-h)}{s}$
C. $mg\frac{(d-s)}{h}$
D. $mg\frac{(h-s)}{d}$
E. $mg\frac{(d+h)}{(d-h)}$
Pembahasan
Gaya gesek dengan panjang lintasan (AB)
$W_{hilang}=W_{gesek}=-f.s$
$W_{gesek}=E_{pA}-E_{pB}$
$W_{gesek}=mgh-mgd$
$W_{gesek}=mg(h-d)$
$-f.s=mg(h-d)$
$f=\frac{mg(d-h)}{s}$
Jawaban B
Dinamika Gerak Lurus
Soal 17
Suatu balok bermassa 2 kg yang berada pada suatu bidang datar licin mengalami gaya konstan F = 10 newton dengan arah seperti ditunjukkan oleh gambar. Kecepatan balok pada saat t = 0 sekon adalah 2 m/s ke arah kiri.

Gaya tekan balok pada lantai sama dengan....
A. 15 newton
B. 20 newton
C. 25 newton
D. $20-5\sqrt{3}$ newton
E. $20+5\sqrt{3}$ newton
Pembahasan

maka gaya normal (N)=20 - 5 = 15 N
Jawaban A
Soal 18
Suatu balok bermassa 2 kg yang berada pada suatu bidang datar licin mengalami gaya konstan F = 10 newton dengan arah seperti ditunjukkan oleh gambar. Kecepatan balok pada saat t = 0 sekon adalah 2 m/s ke arah kiri.

Kecepatan balok pada t = $\frac{\sqrt{3}}{5}$ sekon dan pada t = $\frac{\sqrt{3}}{3}$ sekon adalah . . . .
A. sama besar dan berlawanan arah
B. sama besar dan searah
C. tidak sama besar tetapi searah
D. tidak sama besar dan berlawanan arah
E. sama dengan nol

Pembahasan

$\Sigma F=ma$
$-5\sqrt{3}=2a$
$a=-\frac{5}{2}\sqrt{3}\, \, m/s^{2}$
untuk t = $\frac{\sqrt{3}}{5}$ sekon
$v_{t}=v_{o}+at$
$v_{t}=2+\left ( -\frac{5}{2}\sqrt{3} \right )\left ( \frac{\sqrt{3}}{5} \right )$
$v_{t}=2+(-\frac{3}{2})$
$v_{t}=0,5\, m/s$
kecepatan 0,5 m/s ke kiri
untuk t = $\frac{\sqrt{3}}{3}$ sekon
$v_{t}=v_{o}+at$
$v_{t}=2+\left ( -\frac{5}{2}\sqrt{3} \right )\left ( \frac{\sqrt{3}}{3} \right )$
$v_{t}=2+(-2,5)$
$v_{t}=-0,5\, \, m/s$
kecepatan 0,5 m/s ke kanan
Maka pada t = $\frac{\sqrt{3}}{5}$ sekon dan pada t = $\frac{\sqrt{3}}{3}$ sekon kecepatannya sama besar dan berlawanan arah
Jawaban A

Bunyi
Soal 19

Seseorang sedang mengendarai sepeda motor dengan kecepatan 36 km/jam. Sebuah bus mendahului sepeda motor itu dengan kecepatan 72 km/jam. Selanjutnya, sopir bus membunyikan klakson dengan frekuensi 720 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, frekuensi klakson yang didengar oleh pengendara motor tersebut adalah . .

A. 710 Hz
B. 700 Hz
C. 690 Hz
D. 680 Hz
E. 670 Hz
Pembahasan

Diketahui

$v_{sumber}=36 \,km/jam=10 \, m/s$
$v_{pendengar}=72 \,km/jam=20 \, m/s$
$f_{sumber}=720\, Hz$
$f_{pendengar}=.....?$
Pendengar mengejar sumber
pendengar mendekati sumber $v_{p}$ bernilai positif dan sumber menjauhi pendengar $v_{s}$ bernilai positif

$f_{p}=\left (\frac{v+v_{p}}{v+v_{s}} \right )f_{s}$
$f_{p}=\left (\frac{340+10}{340+20} \right )720$
$f_{p}=\left (\frac{350}{360} \right )720$
$f_{p}=700\, Hz$
Jawaban B
Soal 20

Suatu gelombang terasa di Malang dengan intensitas $6\times 10^{5}\, W/m^{2}$ . Sumber gempa berasal dari suatu tempat berjarak 300 km dari Malang. Jika jarak antara Malang dan Surabaya sebesar 100 km dan ketiga tempat itu membentuk sudut segitiga siku - siku dengan sudut siku - siku di Malang, maka intensitas gempa yang terasa di Surabaya adalah ....( $W/m^{2}$ )

A. $2\times 10^{5}$
B. $3\times 10^{5}$
C. $4,5\times 10^{5}$
D. $5,4\times 10^{5}$
E. $7,5\times 10^{5}$
Pembahasan

Diketahui
$r_{m}=300\, km$
$I_{m}=6\times 10^{5}\,watt/m^{2}$
$r_{s}=\sqrt{100000}\, km$

Intensitas di Surabaya
$\frac{I_{s}}{I_{m}}=\left ( \frac{r_{m}}{r_{s}} \right )^{2}$
$\frac{I_{s}}{6\times 10^{5}}=\left ( \frac{300}{\sqrt{100000}} \right )^{2}$

$I_{s}=5,4\times 10^{6}\, watt/m^{2}$
Jawaban D

Soal 21

Saat menggonggong seekor anjing melepaskan daya sekitar 3,14 mW. Jika daya tersebut terdistribusi secara seragam ke semua arah, taraf intensitas dari gonggongan dua anjing secara bersamaan pada jarak 5 m adalah (log 2 =0,3)

A. 41 dB
B. 44 dB
C. 47 dB
D. 50 dB
E. 73 dB
Pembahasan

Diketahui
$P=3,14\, mW=3,14\times 10^{-3}watt$
$r=5\, m$
n = 2
Intensitas bunyi pada jarak 5 m
$I=\frac{P}{4\pi r^{2}}$
$I=\frac{3,14\times 10^{-3}}{4\pi (5)^{2}}$
$I=1\times 10^{-5}\, watt/m^{2}$
Taraf intensitas bunyi
$TI=10log\frac{I}{I_{o}}$
$TI=10log\frac{10^{-5}}{10^{-12}}$
$TI=70\, dB$
Taraf intensitas bunyi n = 2
$TI_{2}=TI_{1}+10log\frac{n_{2}}{n_{1}}$
$TI_{2}=70+10\, log\frac{2}{1}$
$TI_{2}=70+3$
$TI_{2}=73\, dB$
Jawaban E

Elastisitas
Soal 22

Seutas pita elastis dengan tetapan elatis k memiliki panjang l dan lebar b. Pita dipotong memanjang sehingga terbagi menjadi dua bagian yang sama lebarnya. Kedua bagian itu kemudian disambung pada ujung - ujungnya sehingga diperoleh pita elastis dengan panjang 2l dan lebar b/2. Tetapan elastik untuk pita sambungan ini dalam arah memanjangnya dalah?
A. k/4
B. k/2
C. k
D. 2k
E. 4k
Pembahasan
Diketahui
$L_{1}=l$
$A_{1}=A$
$k_{1}=k$
$L_{2}=2l$
$A_{2}=\frac{A}{2}$
$k_{2}=....?$
$k=\frac{EA}{L}$
maka:
$\frac{k_{1}}{k_{2}}=\frac{A.2L}{\frac{1}{2}AL}$
$\frac{k}{k_{2}}=\frac{4}{1}$
$k_{2}=\frac{1}{4}k$
Jawaban A
Soal 23
Seutas pita elastis memiliki panjang l dan lebar b. Jika salah satu ujung pita itu diklaim pada dinding dan ujung yang lain ditarik dengan gaya sebesar F, pita itu bertambah panjang sebesar $\Delta l$ . Pita kedua memiliki panjang l dan lebar 2b serta ketebalan yang sama. Jika salah satu ujung pita kedua itu diklem pada dinding dan ujung yang lain ditarik dengan gaya sebesar F, pita bertambah panjang 2 $\Delta l$ . Rasio modulus Young pita kedua dan modulus Young pita pertama adalah?

A. 1 : 4
B. 1 : 2
C. 1 : 1
D. 2 : 1
E. 4 : 1

Pembahasan

Diketahui

$L_{1}=l$

$L_{2}=l$
$x_{1}=\Delta l$
$x_{2}=2\Delta l$
$A_{1}=A$
$A_{2}=2A$
$F_{1}=F$
$F_{2}=F$
$\frac{E_{2}}{E_{1}}=$ .......?
$F=kx=\frac{EA}{L}\Delta L$
$E=\frac{FL}{A\Delta L}$
maka:
$\frac{E_{2}}{E_{1}}=\frac{A_{1}\Delta L_{1}}{A_{2}\Delta L_{2}}$
$\frac{E_{2}}{E_{1}}=\frac{A_{1}\Delta L_{1}}{A_{2}\Delta L_{2}}$
$\frac{E_{2}}{E_{1}}=\frac{A.\Delta L}{2A.2\Delta L}$
$\frac{E_{2}}{E_{1}}=\frac{1}{4}$
Jawaban A

Soal 24

Seutas pita elastis memiliki panjang l dan lebar b. Jika salah satu ujung pita itu diklaim pada dinding dan ujung yang lain ditarik dengan gaya sebesar F, pita itu bertambah panjang sebesar $\Delta l$ . Pita kemudian dilipat sehingga diperoleh pita dengan panjang l/2 dan lebar b, jika salah satu ujung pita yang dilipat itu diklem pada dinding, berapakah besar gaya yang digunakan untuk menarik ujung yang lain agar pita itu bertambah panjang sebesar $\Delta l$ ?

A. $\frac{F}{4}$
B. $\frac{F}{2}$
C. $F$
D. $2F$
E. $4F$

Pembahasan

Diketahui
$L_{1}=l$
$A_{1}=A$
$x_{1}=\Delta l$
$F_{1}=F$
$L_{2}=\frac{l}{2}$
$A_{2}=2A$
$x_{2}=\Delta l$
$F_{2}=....?$
$F=kx=\frac{EA}{L}\Delta L$
maka:

$\frac{F_{1}}{F_{2}}=\frac{A_{1}L_{2}}{A_{2}L_{1}}$

$\frac{F}{F_{2}}=\frac{A.\frac{L}{2}}{2A.L}$
$\frac{F}{F_{2}}=\frac{1}{4}$
$F_{2}=4F$

Jawaban E

Teori Kinetik Gas

Soal 25
Gas dengan jumlah mol n, tekanan P, dan suhu T disimpan dalam sebuah silinder yang berdiri tegak. Tutup silinder berupa piston yang massanya m, luas penampangnya S dan dapat bergerak bebas. Mula - mula piston diam dan tinggi kolom gas h. Kemudian, piston ditekan sedikit ke bawah sebesar y, lalu dilepas, sehingga berisolasi. Jika suhu gas tetap, gas dianggap sebagai pegas, dan $\frac{1}{h-y}=\frac{1}{h}\left ( 1+\frac{y}{h} \right )$ , nilai konstanta pegas itu . . . .

A. sebanding dengan $h^{2}$
B. sebanding dengan T
C. berbanding terbalik terhadap n
D. berbanding terbalik terhadap P
E. berbanding terbalik terhadap S
Pembahasan

Diketahui

P = tekanan

n = jumlah mol

T = suhu

m = massa

S = luas

L = h = panjang kolom udara

Gas di anggap sebagai pegas

Pegas
$F=kx$
Gas Ideal
$PV=nRT$
hubungan tekanan dengan gaya
$P=\frac{F}{A}$
maka:
$F=kx$
$PA=kx$
$\frac{nRT}{V}A=kx$
$k=\frac{nRTA}{V \, x}$
Maka pernyataan yang benar adalah konstanta pegas sebanding dengan suhu (T)
Jawaban B

Soal 26

Gas dengan jumlah mol n, tekanan P, dan suhu T disimpan dalam sebuah silinder yang berdiri tegak. Tutup silinder berupa piston yang massanya m, luas penampangnya S dan dapat bergerak bebas. Mula - mula piston diam dan tinggi kolom gas h. Kemudian, piston ditekan sedikit ke bawah sebesar y, lalu dilepas, sehingga berisolasi. Jika suhu gas tetap, gas dianggap sebagai pegas dengan konstanta pegas k , dan $\frac{1}{h-y}=\frac{1}{h}\left ( 1+\frac{y}{h} \right )$ , tekanan gas sama dengan . . . . pascal

A. $\frac{kh}{S}$
B. $\frac{kh}{nR}$
C. $\frac{kh}{RT}$
D. $\frac{kh^{2}}{nS}$
E. $\frac{kh^{2}}{TS}$
Pembahasan

Diketahui

P = tekanan

n = jumlah mol

T = suhu

m = massa

S = luas

L = h = panjang kolom udara

Gas di anggap sebagai pegas

Menggunakan analisis dimensi
P = tekanan (pascal) ===> $ML^{-1}T^{-2}$
k = konstanta gaya (N/m)
$N/m===> \frac{kg\, m/s^{2}}{m}===>MT^{-2}$
S = luas $m^{2}===>L^{2}$
h = tinggi (m) ===> L
maka:
dimensi

$P=\frac{kh}{S}$

$P\sim \frac{MT^{-2}L}{L^{2}}$

$P\sim ML^{-1}T^{-2}$
Soal 27

Gas dengan jumlah mol n, tekanan P, dan suhu T disimpan dalam sebuah silinder yang berdiri tegak. Tutup silinder berupa piston yang massanya m, luas penampangnya S dan dapat bergerak bebas. Mula - mula piston diam dan tinggi kolom gas h. Kemudian, piston ditekan sedikit ke bawah sebesar y, lalu dilepas, sehingga berisolasi. Jika suhu gas tetap, gas dianggap sebagai pegas, dan $\frac{1}{h-y}=\frac{1}{h}\left ( 1+\frac{y}{h} \right )$ , nilai konstanta pegas itu . . . .

A. sebanding dengan $h^{2}$

B. sebanding dengan P

C. berbanding terbalik terhadap T

D. berbanding terbalik terhadap n

E. berbanding terbalik terhadap S

Pembahasan

Diketahui

P = tekanan

n = jumlah mol

T = suhu

m = massa

S = luas

L = h = panjang kolom udara

Gas di anggap sebagai pegas

Pegas
$F=kx$
Gas Ideal
$PV=nRT$
hubungan tekanan dengan gaya
$P=\frac{F}{A}$
maka:
$F=kx$
$PA=kx$
$\frac{nRT}{V}A=kx$
Maka pernyataan yang benar adalah konstanta pegas sebanding dengan suhu (T)
Jawaban B
Kalor

Soal 28

Dalam wadah tertutup A, terdapat sejumlah es pada titik leburnya. Sementara itu, dalam wadah tertutup B terdapat sejumlah es asin (es terbuat dari air asin) pada titik leburnya yang massanya sama. Kedua wadah terbuat dari logam. Kemudian, kedua wadah diletakkan saling bersentuhan. Pada keadaan akhir, terdapat air asin bersama es asin dalam wadah B dan es dalam wadah A, karena .....

A. kalor jenis es lebih besar daripada kalor lebur es asin

B. titik lebur es asin lebih tinggi daripada titik lebur es

C. kalor jenis es asin lebih besar daripada kalor lebur es

D. titik lebur es asin lebih rendah daripada titik lebur es

E. kalor jenis air asin lebih besar daripada kalor lebur es
Pembahasan
Diketahui
Wadah A berisi es air murni
Wadah B berisi es air asin (garam)
memiliki massa sama, jika kedua wadah A dan wadah B disentuhkan maka es air asin lebih cepet melebur karena titik leburnya es asin lebih rendah daripada titik lebur es murni.
Jawaban D

Soal 29

Dalam wadah tertutup A, terdapat sejumlah es pada titik leburnya. Sementara itu, dalam wadah tertutup B terdapat sejumlah es asin (es terbuat dari air asin) pada titik leburnya dengan massa yang sama. Kedua wadah terbuat dari logam. Diketahui titik lebur es asin lebih rendah daripada titik lebur es. Kemudian, kedua wadah logam saling disentuhkan. Yang mungkin teramati pada keadaan akhir adalah?

A. campuran air asin dan es asin dalam wadah B, air dalam wadah A

B. air asin dalam wadah B, air dalam wadah A

C. campuran air asin dan es asin dalam wadah B, campuran air dan es dalam wadah A

D. air asin dalam wadah B, es dalam wadah A

E. es asin dalam wadah B, campuran air dan es dalam wadah A
Pembahasan
Diketahui
Wadah A berisi es air murni
Wadah B berisi es air asin (garam)
memiliki massa sama, jika kedua wadah A dan wadah B disentuhkan maka es air asin lebih cepet melebur karena titik leburnya es asin lebih rendah daripada titik lebur es murni. Dalam keadaan akhir dalam wadah B terdapat air asin dan es dalam wadah A.
Jawaban D

Soal 30

Sejumlah es dan air berada pada keadaan setimbang dalam wadah kayu pada tekanan 1 atm dan suhu 0 $^{\circ }C$ . Pada campuran es dan air tersebut ditaburkan sejumlah garam. Diketahui titik lebur campuran es dan garam lebih rendah daripada titik lebur es. Hal berikut ini yang paling mungkin tejadi adalah

A. es di dalam bertambah jumlahnya

B. temperatur campuran es dan air tersebut naik

C. temperatur campuran es dan air tersebut turun

D. di dalam wadah hanya terdapat campuran air dan garam

E. di dalam wadah hanya terdapat campuran es dan garam
Pembahasan
Diketahui
Terdapat es dan air dalam wadah kemudian ditaburi garam maka yang terjadi adalah campuran es dan air temperaturnya turun karena garam dapat menurunkan titik beku es.
Jawaban C

Kapasitor
Soal 31

Dua kapasitor keping sejajar identik dirangkai secara paralel. Jarak antara dua keping konduktor dalam setiap kapasitor itu d. Muatan keseluruhan yang harus disimpan pada rangkaian kapasitor itu agar kuat medan listrik antara kedua keping itu sebesar E adalah Q. Berapakah kapasitansi tiap kapasitor itu?

A. $\frac{Q}{2Ed}$

B. $\frac{Q}{Ed}$

C. $\frac{2Q}{Ed}$

D. $\frac{2Q}{3Ed}$

E. $\frac{3Q}{2Ed}$
Pembahasan
Diketahui
2 kapasitor identik dirangkai paralel
$C_{_{total}}=C+C=2C$
$Q_{_{total}}=Q$
$E_{_{total}}=E$

Jika $E=\frac{V}{d}$ dan Q = CV
maka:
$E_{tot}=\frac{V_{tot}}{d}$
$E_{tot}=\frac{Q_{tot}}{C_{tot}\, d}$
$C_{tot}=\frac{Q_{tot}}{E_{tot}\, d}$
$2C=\frac{Q}{E\, d}$
$C=\frac{Q}{2Ed}$
Jawaban A
Soal 32
Dua kapasitor identik dirangkai secara seri. Tiap kapasitor memiliki kapasitansi C. Berapakah muatan keseluruhan yang harus disimpan pada rangkaian kapasitor itu agar energi listrik yang tersimpan pada tiap kapasitor itu sebesar W?
A. $\sqrt{CW}$
B. $\sqrt{2CW}$
C. $2\sqrt{CW}$
D. $2\sqrt{2CW}$
E. $4\sqrt{CW}$
Pembahasan
Diketahui
Dua kapasitor masing - masing C
Dirangkai seri

rangkaian seri nilai Q sama
$W=\frac{1}{2}\frac{Q^{2}}{C}$
$Q^{2}=2CW$
$Q=\sqrt{2CW}$
Jawaban B
Fluida Dinamis
Soal 33

Luas penampang saluran pembuangan gas dari pangkal sampai ke ujung bervariasi, sedangkan luas penampang ujungnya dapat diatur, jika debit aliran gas itu konstan, resultan momentum partikel - partikel gas yang keluar dari ujung saluran itu tiap satu satuan waktu TIDAK bergantung pada?
A. jenis gas
B. debit aliran
C. panjang saluran
D. rapat massa gas
E. luas penampang ujung saluran
Pembahasan
Diketahui
$Q=\frac{V}{t}=Av$
$v=\frac{V}{At}$
$V=\frac{m}{\rho }$
maka momentum partikel (p)
$p=mv=\frac{mV}{At}=\frac{m^{2}}{\rho At}$
Faktor yang tidak mempengaruhi momentum partikel adalah panjang saluran
Jawaban C
Soal 34
Luas penampang saluran pembuangan gas dari pangkal sampai ke ujung bervariasi, sedangkan luas penampang ujungnya dapat diatur. Resultan momentum partikel - partikel gas keluar dari ujung itu tiap satu satuan waktu ternyata berbanding terbalik dengan luas penampang ujung saluran. Pernyataan yang benar adalah?

A. terdapat kebocoran pada saluran

B. debit aliran gas pada saluran itu tetap

C. persamaan kontinuitas tidak berlaku pada aliran gas itu

D. tekanan gas di setiap titik dalam saluran sama

E. rapat massa aliran gas tidak bergantung pada posisi dan waktu
Pembahasan
Diketahui
Saluran pembuangan dengan luas penampang dapat diatur
Pernyataan yang benar adalah debit aliran gas pada saluran tetap sesuai dengan asas kontinuitas
Jawaban B

Soal 35

Suatu selang mengalirkan gas dengan debit yang tetap. Gas yang keluar dari ujung selang itu mendorong sebuah balok yang diletakkan pada lantai yang licin. Tumbukkan molekul - molekul gas dengan muka balok dianggap tumbukan lenting sempurna. Jika selang itu sekarang mengalirkan gas dengan debit yang sama, tetapi rapat massanya sepertiga rapat massa gas semula, percepatan balok menjadi?

A. seperempat kali semula
B. sepertiga kali semula
C. sama dengan semula
D. dua kali semula
E. empat kali semula
Pembahasan
Diketahui
$F=PA$
$P=\frac{1}{2}\rho v^{2}$
maka
$F=m_{benda}a$
$PA=m_{benda}a$
$\frac{1}{2}\rho v^{2}A=m_{benda}a$
dari persamaan di atas diperoleh $a\sim \rho$
jika rapat massa diubah menjadi sepertiga rapat massa gas semula, maka percepatan menjadi sepertiga kalinya.
Jawaban B
Soal 36

Suatu keran baling baling untuk menyiram rumput memiliki tiga ujung. Setiap ujung menyemburkan air dengan debit D yang sama. Luas penampang tiap - tiap ujung adalah A. Jika rapat massa air adalah $\rho$ dan torka total yang bekerja pada keran baling - baling itu $\tau$ , jarak setiap ujung keran dari sumbu putar sama dengan?

A.   $\frac{\tau A }{3\rho D^{2}}$
B. $\frac{2\tau A }{3\rho D^{2}}$
C. $\frac{\tau A }{\rho D^{2}}$
D. $\frac{3\tau A }{2\rho D^{2}}$
E. $\frac{3\tau A }{\rho D^{2}}$
Pembahasan
Diketahui
D = debit
A = luas penampang
$\tau$ = torka
$\rho$ = rapat massa
jarak ujung keran ke sumbu putar (r) = ...?
$\tau =Fr$
$F=PA$
$P=\frac{1}{2}\rho v^{2}$
$Q=Av$
Ada tiga 3 ujung keran, maka:
$\tau _{total}=3Fr$
   $\tau =\frac{3}{2}\rho v^{2}Ar$
   $\tau =\frac{3}{2}\rho \left ( \frac{Q}{A} \right )^{2}Ar$
$\tau =\frac{3}{2}\rho \frac{Q^{2}}{A}r$
$r=\frac{2\tau A }{3\rho Q^{2}}$
   $r=\frac{2\tau A }{3\rho D^{2}}$
Jawaban B
Soal 37

Suatu keran baling baling untuk menyiram rumput memiliki tiga ujung. Setiap ujung menyemburkan air dengan debit D yang sama. Luas penampang tiap - tiap ujung adalah A. Jika rapat massa air adalah $\rho$ dan torka total yang bekerja pada keran baling - baling itu $\tau$ , perkiraan luas penampang tiap - tiap ujung keran baling - baling?

A. $\rho D^{2}r/3\tau$

B. $2\rho D^{2}r/3\tau$

C. $\rho D^{2}r/\tau$

D. $3\rho D^{2}r/2\tau$

E. $3\rho D^{2}r/\tau$

Pembahasan
Diketahui
D = debit
A = luas penampang
$\tau$ = torka
$\rho$ = rapat massa
jarak ujung keran ke sumbu putar (r) = ...?
$\tau =Fr$
$F=PA$
$P=\frac{1}{2}\rho v^{2}$
$Q=Av$
Ada tiga 3 ujung keran, maka:
$\tau _{total}=3Fr$
   $\tau =\frac{3}{2}\rho v^{2}Ar$
   $\tau =\frac{3}{2}\rho \left ( \frac{Q}{A} \right )^{2}Ar$

   $\tau =\frac{3}{2}\rho \frac{Q^{2}}{A}r$
$A=\frac{3\rho Q^{2}r}{2\tau }$
$A=\frac{3\rho D^{2}r}{2\tau }$
Jawaban D

Fluida Statis
Soal 38

Sebuah gelas ukur diisi dengan suatu cairan hingga ketinggian h. Sebuah batu dengan volume V dimasukkan ke dalam cairan itu sehingga tenggelam sepenuhnya. Jika luas penampang gelas ukur itu A dan percepatan gravitasi g, perubahan tekanan hidrostatik di dasar gelas ukur dan ketinggian $\frac{1}{2}h$ berturut - turut adalah

A. $\rho g\frac{V}{A}$ dan $\rho g\frac{V}{A}$
B. $\rho gh$ dan $\rho g\frac{h}{2}$

C. $\rho g\frac{h}{2}$ dan $\rho gh$
D. $\rho g\frac{V}{2A}$ dan $\rho g\frac{V}{A}$
E. $\rho g\frac{V}{A}$ dan $\rho g\frac{V}{2A}$
Pembahasan

Diketahui

$\rho$ = massa jenis cairan
V = volume batu
Volume kenaikan zat cair = volume benda
$V_{naik}=V_{benda}=V$
$V=A\Delta h$
$\Delta h=\frac{V}{A}$
maka perubahan tekanan hidrostatik di dasar dan di kedalaman $\frac{1}{2}h$
$\Delta P=\rho g\Delta h$
$\Delta P=\rho g\frac{V}{A}$
Jawaban A

Soal 39

Sebuah gelas ukur diisi dengan cairan yang berjenis $\rho$ . Sebuah bola pingpong yang sangat ringan dengan volume V dibenamkan sepenuhnya ke dalam cairan itu. Jika percepatan gravitasi setempat g dan perubahan gaya tekan pada dasar gelas ukur akibat dibenamkannya bola pingpong itu $\Delta F$ , rapat massa caiaran itu adalah?

A. $\frac{2\Delta F}{Vg}$
B. $\frac{\Delta F}{Vg}$
C. $\frac{\Delta F}{2Vg}$
D. $\frac{2\Delta F}{3Vg}$
E. $\frac{3\Delta F}{2Vg}$
Pembahasan

Diketahui

$\rho$ = massa jenis cairan

V = volume bola pingpong

$\Delta F$ = perubahan gaya

maka :
$\Delta F=berat\, zat\, cair\, yang \, \, dipindahkan$
$\Delta F=\rho _{zc}gV_{bt}$
$\rho_{zc}=\frac{\Delta F}{gV}$
Jawaban B

Soal 40

Sebuah bola plastik diikat dengan seutas tali ringan dan dibenamkan ke dalam kolam renang hingga bola itu berada satu meter di bawah permukaan kolam. Ujung tali yang lain diikat pada dasar kolam. Dari bola itu keluar gelembung - gelembung udara melalui sebuah lubang kecil pada bola itu dan akhirnya berhenti. Tegangan tali selama dan sesudah gelombang - gelombang itu keluar?

A. terus membesar
B. membesar, kemudian tetap
C. mengecil, kemudian tetap
D. tetap, kemudian membesar
E. tetap sepanjang keluarnya gelembung - gelembung
Pembahasan
Diketahui
tegangan tali selama dan sesudah keluar gelembung - gelembung udara keluar akan mengecil kemudian tetap.
Jawaban C

Impuls Momentum
Soal 41
Sebuah benda A bermassa $m_{A}$ bergerak sepanjang sumbu x positif dengan laju konstan $v_{o}$ . Benda tersebut menumbuk benda B yang diam. Selama tumbukan, besar gaya interaksi yang dialami oleh benda A ditunjukkan dalam gambar. Besar gaya rata - rata yang bekerja pada benda B adalah?

A. $1,5F_{o}$
B. $1,25F_{o}$
C. $F_{o}$
D. $0,75F_{o}$
E. $0,5F_{o}$
Pembahasan
Diketahui Grafik (F,t)
Gaya rata yang diterima benda B sama dengan gaya yang diberikan benda A
$I=luas\, \, grafik(F,t)$
$F_{A}.t=\frac{1}{2}F.t$
$F_{A}=0,5F$
Jawaban E
Soal 42
Sebuah benda A bermassa $m_{A}$ bergerak sepanjang sumbu x positif dengan laju konstan. Benda tersebut menumbuk benda B bermassa $m_{B}$ yang diam. Selama tumbukan, gaya interaksi yang dialami benda B ditunjukan dalam gambar. Jika benda A setelah bertumbukan adalah $v_{A}$ . Lajunya mula - mula adalah?

A. $v_{A}+\frac{2F_{o}(\Delta t_{o})}{m_{A}}$
B. $v_{A}+\frac{F_{o}(\Delta t_{o})}{2m_{A}}$
C. $v_{A}+\frac{F_{o}(\Delta t_{o})}{m_{B}}$
D. $v_{A}+\frac{2F_{o}(\Delta t_{o})}{(m_{A}+m_{B})}$
E. $v_{A}+\frac{2F_{o}(\Delta t_{o})}{2(m_{A}+m_{B})}$
Pembahasan
Diketahui Grafik (F,t)
$v_{oA}=v_{o}$
$v_{tA}=-v_{A}(balik \, \, arah)$
Maka:
$I=\Delta p$
$Luas \, grafik (F,t))=m(v_{tA}-v_{oA})$
$\frac{1}{2}F_{o}\Delta t_{o}=m(-v_{A}-v_{oA})$
$\frac{F_{o}\Delta t_{o}}{2m}=-v_{A}-v_{oA}$
$v_{oA}=-v_{A}-\frac{F_{o}\Delta t_{o}}{2m}$
$v_{oA}=-(v_{A}+\frac{F_{o}\Delta t_{o}}{2m})$
Jawaban B
Soal 43
Sebuah benda A bermassa $m_{A}$ bergerak sepanjang sumbu x positif dengan laju konstan $v_{oA}$ dan menumbuk benda B dalam keadaan diam. Laju benda A dan B sebelum tumbukan, saat tumbukan, dan setelah tumbukan ditunjukkan oleh grafik. Tumbukan kedua benda terjadi dalam waktu yang singkat $\Delta t_{o}$ . Massa benda A dan B masing - masing adalah $m_{A}$ dan $m_{B}$ . Besar dan arah gaya rata-rata yang dialami benda A saat tumbukan adalah?

A. $\frac{(m_{A}+m_{B})v_{B}}{\Delta t_{o}}$ , arah sumbu x negatif
B. $\frac{m_{A}v_{A}}{\Delta t_{o}}$ , arah sumbu x positif
C. $\frac{m_{A}v_{A}}{\Delta t_{o}}$ , arah sumbu x negatif
D. $\frac{m_{B}v_{B}}{\Delta t_{o}}$ , arah sumbu x positif
E. $\frac{m_{B}v_{B}}{\Delta t_{o}}$ , arah sumbu x negatif
Pembahasan
Diketahui Grafik (v,t)
Benda A
$v_{oA}=v_{oA}$
$v_{tA}=v_{A}$
Benda B
$v_{oB}=0$
$v_{tB}=v_{B}$
Gaya yang dialami benda A akibat tumbukan dengan benda B
Tinjau benda B
$I=\Delta p$
$F\Delta t=m_{B}(v_{tB}-v_{oB})$
$F=\frac{m_{B}(v_{B}-0)}{\Delta t}$
$F=\frac{m_{B}v_{B}}{\Delta t}$
Benda B setelah tumbukan seolah - olah mendorong benda A ke kiri sehingga kecepatan benda A berkurang.
Jawaban E
Dinamika Rotasi
Soal 44

Sebuah silinder bermassa 5 kg dengan jari - jari 50 cm berada dalam celah lantai miring seperti ditunjukkan gambar. Sudut kemiringan salah satu sisi lantai adalah $\theta$ (tan $\theta$ = 3/4). Jika benda tersebut ditarik dengan gaya horizontal F = 90 N dan momen inersia silinder relatif terhadap A adalah 2,0 $kgm^{2}$ , percepatan sudut sesaat silinder relatif terhadap titik A adalah?
A. 3,0 $rad/s^{2}$
B. 3,5 $rad/s^{2}$
C. 4,0 $rad/s^{2}$
D. 4,5 $rad/s^{2}$
E. 5,0 $rad/s^{2}$
Pembahasan

Diketahui
m = 5 kg
R = 50 cm = 0,5 m
tan $\theta$ = 3/4
F = 90 N
I = 2,0 $kgm^{2}$
Percepatan sudut silinder dengan sumbu putar di A?
$\Sigma \tau =I\alpha$
$F.r_{1}-W.r_{2}=I\alpha$
$90.0,3-50.0,4=2\alpha$
$27-20=2\alpha$
$\alpha =\frac{7}{2}$
$\alpha =3,5\, rad/s^{2}$
Jawaban B

Soal 45

Sebuah batang dengan panjang L = 4 m dan massa M= 20 kg digantung menggunakan tali pada titik tengahnya sehingga tali membentuk sudut $\theta$ = $60^{o}$ terhadap bidang datar. Ujung kiri batang berada pada dinding vertikal yang kasar dengan koefisien gesek statik $\mu =\frac{1}{5}\sqrt{3}$ . Pada jarak x dari dinding sebuah beban bermassa m = 10 kg, digantungkan pada batang (lihat gambar). Nilai x agar ujung kiri batang tepat akan bergeser ke atas adalah?

A. 3,7 m
B. 3,5 m
C. 3,2 m
D. 3,0 m
E. 2,8 m
Pembahasan

Diketahui
Batang
L = 4 m
M = 20 kg
$\theta$ = $60^{o}$
$\mu =\frac{1}{5}\sqrt{3}$
beban
m = 10 kg
Nilai x agar batang seimbang?
Tinjau sumbu x
$\Sigma F_{x}=0$
$N-\frac{1}{2}T=0$
$N=\frac{1}{2}T$
Tinjau sumbu y
   $\Sigma F_{y}=0$
$\frac{1}{2}\sqrt{3}T-f_{g}-100-200=0$
$\frac{1}{2}\sqrt{3}T-\frac{1}{5}\sqrt{3}(\frac{1}{2}T)-100-200=0$
$\frac{2}{5}\sqrt{3}T-300=0$
   $\frac{2}{5}\sqrt{3}T=300$
$T=\frac{750}{\sqrt{3}}N$
Tinjau Rotasi
   $\Sigma \tau =0$
   $100.x+200.2-\frac{1}{2}\sqrt{3}T.2=0$
   $100.x+200.2-\frac{1}{2}\sqrt{3}\left ( \frac{750}{\sqrt{3}} \right ).2=0$
   $100x+400-750=0$
$100x=350$
   $x=3,5\, m$
Jawaban B
Listrik Dinamis
Soal 46

Dua buah sumber tegangan, dua buah hambatan identik, dan sebuah amperemeter ideal disusun menjadi rangkaian sederhana seperti ditunjukkan pada gambar (a). Sumber tegangan $\varepsilon _{1}$ adalah sumber tegangan yang tegangannya dapat di ubah - ubah, sedangakan sumber tegangan $\varepsilon _{2}$ tetap. Grafik antara arus yang terbaca pada amperemeter dan besar tegangan $\varepsilon _{1}$ ditunjukan oleh gambar (b). Jika tegangan pada sumber $\varepsilon _{1}$ = 0, beda tegangan antara titik b dan e pada rangkaiannya adalah?

A. 3,5 volt
B. 3,0 volt
C. 2,5 volt
D. 2,0 volt
E. 1,5 volt
Pembahasan

Diketahui

grafik (V,I)

$R_{tot}=\frac{\Delta \varepsilon _{1}}{\Delta I}$
$R_{tot}=\frac{3-0,5}{(10-5)\times 10^{-3}}$
$R_{tot}=\frac{2,5}{5\times 10^{-3}}$
$R_{tot}=500\, ohm$
Nilai   $V_{AB}=...?$
Diambil $\varepsilon _{1}=3\, volt$ dan $I_{tot}=10\times 10^{-3}A$
maka:
   $\Sigma E+\Sigma IR=0$
   $-\varepsilon _{2}-\varepsilon _{1}+IR=0$
$-\varepsilon _{2}-3+10\times 10^{-3}(500)=0$
$-\varepsilon _{2}-3+5=0$
$\varepsilon _{2}=2\, volt$
Tegangan antara titik A dan B jika tegangan pada sumber $\varepsilon _{1}$ = 0
$V_{AB}=\Sigma E+\Sigma IR$
$V_{AB}=\varepsilon _{1}+\varepsilon _{2}$
$V_{AB}=0+2=2\, \, \, Volt$
Jawaban D

Soal 47

Dua buah sumber tegangan, dua buah hambatan identik, dan sebuah amperemeter ideal disusun menjadi rangkaian sederhana seperti ditunjukkan pada gambar (a). Sumber tegangan $\varepsilon _{1}$ adalah sumber tegangan yang tegangannya dapat di ubah - ubah, sedangakan sumber tegangan $\varepsilon _{2}$ tetap. Grafik arus yang terbaca pada amperemeter terhadap tergangan $\varepsilon _{1}$ ditunjukkan oleh gambar. Besar tegangan $\varepsilon _{2}$ adalah?

A. 2,00 volt

B. 2,25 volt

C. 2,50 volt

D. 2,75 volt

E. 3,00 volt
Pembahasan

Diketahui

grafik (V,I)

$R=\frac{\Delta \varepsilon _{1}}{\Delta I}$

$R=\frac{3-0,5}{(10-5)\times 10^{-3}}$

$R=\frac{2,5}{5\times 10^{-3}}$

$R=500\, ohm$
hambatan susunan paralel maka
$R_{tot}=\frac{500\times 500}{500+500}=250\, ohm$
Diambil $\varepsilon _{1}=3\, volt$ dan $I=10\times 10^{-3}A$
karena hambatan paralel maka arus listrik total
$I_{tot}=20\times 10^{-3}A$
Besar tegangan $\varepsilon _{2}$
$-\varepsilon _{2}-3+20\times 10^{-3}(500)=0$
$-\varepsilon _{2}-3+5=0$
$\varepsilon _{2}=2\, volt$
Jawaban A

Gaya Lorentz

Soal 48
Partikel bermuatan +q bergerak dengan kecepatan v memasuki daerah bermedan magnet konstan B melalui titik O seperti ditunjukan gambar. Arah medan megnetik B ke bawah

Sesaat setelah melewati titik O, gaya yang bekerja pada partikel sama dengan . . . .

A. nol

B. $\frac{1}{2}qvB$

C. $\frac{\sqrt{3}}{2}qvB$

D. $qvB$

E. $\sqrt{3}qvB$

Pembahasan

Diketahui

q = muatan listrik

v = kecepatan partikel

B = medan magnet

$\theta$ = sudut antara v dan B

$\theta =60^{o}$

maka:

$F=Bqv\, sin\, \theta$
$F=Bqv\, sin\,(60^{o})$
$F=\frac{1}{2}\sqrt{3}Bqv$
Jawaban C

Soal 49

Di daerah bermedan magnet, partikel bergerak dalam lintasan berbentuk . . .

A. solenoida dengan sumbu melengkung

B. toroida dengan sejajar v

C. spiral dengan ukuran penampang mengecil

D. solenoida dengan sumbu sejajar medan magnetik

E. spiral dengan ukuran penampang membesar

Pembahasan
Diektahui partikel bermuatan positif bergerak terhadap medan magnet membentuk sudut $\theta =60^{o}$ , maka bentuk lintasan adalah spiral atau helix atau solenoida dengan sumbu sejajar medan magnetik
Jawaban D

Termodinamika

Soal 50
Suatu gas ideal monoatomik sebanyak n mol mengalami proses termodinamik seperti ditunjukkan gambar. Proses AB adalah proses isotermik, jika T kelvin adalah temperatur gas ketika berada dalam keadaan A dan konstanta gas umum sama dengan R J/mol. K, kerja yang dilakukan gas pada proses CA adalah . . . joule

A. $nRT-p_{A}V_{A}$

B. $-nRT-p_{A}V_{B}$

C. $-nRT+p_{A}V_{A}$

D. $nRT+p_{A}V_{B}$

E. $nRT-p_{A}V_{B}$

Pembahasan

Diketahui

Proses AB adalah isotermal

$T_{A}=T_{B}=T$

Proses CA adalah isobarik

Usaha CA

$W_{CA}=nRT_{A}-nRT_{C}$

$W_{CA}=nRT-P_{A}V_{B}$

Jawaban E

Soal 51

Sejumlah gas argon mengalami proses kuasistatik dari keadaan A ke keadaan B kemudian ke keadaan C dan kembali ke keadaan A seperti ditunjukkan pada gambar. Anggaplah gas argon sebagai gas ideal. Sketsa grafik temperatur gas sebagai fungsi volume pada proses AB yang mungkin adalah?

Pembahasan
Diketahui
proses kuasistatik dari keadaan A ke keadaan B
Nilai W positif maka grafik T dan V yang sesuai adalah yang ditunjukan grafik D
atau menggunakan analisis matematika untuk grafik AB

V = x

P = y
y = mx+c
P = mV+c
PV = nRT
maka
PV = nRT
(mV+c)V = nRT
$T=\left (\frac{m}{nR} \right )V^{2}+\left (\frac{c}{nR} \right )V$
$T=aV^{2}+bV$
maka hubungan grafik T dan V berbentuk persamaan kuadrat maka grafik berbentuk kurva dengan koefisien a positif.

Jawaban D
Soal tambahan
1. Soal

Kapasitor 2 bola konduktor terpusat terdiri atas sebuah bola konduktor pejal dengan jari - jari a dan sebuah bola konduktor berongga dengan jari - jari rongga b (lihat gambar). Kapasitansi kapasitor tersebut $C=\frac{ab}{k(b-a)}$ . Misalkan W adalah energi yang disimpan pada kapasitor itu, berapakah beda potensial listrik antara kedua bola konduktor itu?
A. $\sqrt{\frac{2Wk(b-a)}{ab}}$
B. $\sqrt{\frac{2Wk(b+a)}{ab}}$
C. $\sqrt{\frac{Wk(b-a)}{ab}}$
D. $\sqrt{\frac{ab}{2Wk(b-a)}}$
E. $\sqrt{\frac{ab}{Wk(b-a)}}$
Pembahasan

Diketahui

$C=\frac{ab}{k(b-a)}$

Potensial listrik (V): .....?

$W=\frac{1}{2}CV^{2}$

$V=\sqrt{\frac{2W}{C}}$

$V=\sqrt{\frac{2W}{\frac{ab}{k(b-a)}}}$

$V=\sqrt{\frac{2Wk(b-a)}{ab}}$

Jawaban A

2. Soal

A. $\frac{RT}{nh^{2}}y$

B. $\frac{nRT}{h^{2}}y$

C. $\frac{nR}{Th^{2}}y$

D. $\frac{h^{2}}{nRT}y$

E. $\frac{nRT}{yh^{2}}$

Pembahasan

Diketahui

P = tekanan

n = jumlah mol

T = suhu

m = massa

S = luas

L = h = panjang kolom udara

Gas di anggap sebagai pegas

Gunakan analisis dimensi
F = Gaya (newton) ===> $MLT^{-2}$
R = konstanta gas (J/mol. K)
$\frac{kg m^{2}/s^{2}}{mol.K}=ML^{2}T^{-2}N^{-1}\theta ^{-1}$
S = luas $m^{2}===>L^{2}$
h = tinggi (m) ===> L
y = perubahan tinggi (m) ===> L

maka persamaan rumus yang benar adalah:
$\frac{nRT}{h^{2}}y$ = $\frac{(N)(ML^{2}T^{-2}N^{-1}\theta ^{-1})(\theta )(L)}{L^{2}}=MLT^{-2}$
Jawaban B

Untuk melatih kesiapan kalian menghadapi UBTK 2020, uji kemampuan kalian di Latihan Soal UTBK 2020.
Silakan comment di kolom yang disediakan. Apabila masih perlu ditambahkan pembahasan soal utbk fisika tahun 2019 yang lain.

Ketik tombol like untuk mendukung website ini.