Pembahasan Soal UTBK 2021 TKA Saintek Fisika

Soal UTBK 2021 TKA Saintek Fisika

UBTK tahun 2021 sudah selesai dilaksanakan pada tanggal 12 sampai 18 April 2021 (gelombang 1) dan pada tanggal 26 April sampai 2 Mei 2021 (gelombang 2). Program studi UTBK 2021 dibagi menjadi program Saintek, Soshum dan Campuran. Siswa yang memilih studi Saintek maka mengikuti tes TPS dan TKA Saintek. Siswa yang memilih studi Soshum maka mengikuti tes TPS dan TKA Soshum. Siswa yang memilih studi Campuran maka mengikuti tes TPS,TKA Saintek dan TKA Soshum.

Pada kesempatan ini mari kita mengulas sekilas tentang UTBK 2021 untuk mapel Fisika. Ada beberapa perbedaan dengan UTBK tahun 2019, terutama untuk TKA Siantek Fisika. Jumlah soal pada UTBK 2021 menjadi 13 nomor yang dikerjakan dalam waktu 22,5 menit. Pada UTBK 2019 jumlah soal tadinya 20 nomor dikerjakan dalam waktu 22,5 menit. Setelah ujian berlangsung dapat disimpulkan kalau tinggal kesukaran UTBK 2021 TKA Saintek Fisika lebih sukar dari UTBK 2019. Pembahasan soal UBTK TKA Saintek Fisika 2019 dapat di Pembahasan UTBK Fisika 2019. Setelah UTBK 2021 selesai tersebar soal - soal bocoran dan prediksi dari berbagai sumber yang admin coba kumpulkan agar menjadi bahan ajar untuk UTBK selanjutnya.

Berikut kumpulan soal - soal prediksi dan bocoran UTBK TKA Saintek Fisika 2021.

1. Soal

Sebuah balok bermassa 5 kg bergerak pada sebuah bidang datar licin dengan kecepatan 2 m/s. Kemudian balok tersebut menuruni bidang miring kasar dengan kemiringan $37^{\circ }$ dan mengalami gaya gesek sebesar 20 N. Setelah sampai dasar bidang miring, balok meluncur pada bidang datar licin pada kecepatan 4 m/s. Jika percepatan gravitasi pada tempat tersebut 10 $m/s^{2}$ , kedua bidang datar tersebut mempunyai perbedaan tinggi sebesar . . . .m

A. 0,8

B. 1,2

C. 1,5

D. 1,8

E. 2,0

Pembahasan

Diketahui:

$Em_{awal}=Em_{akhir}$

$Ep+Ek_{o}=Wgesek+Ek_{t}$

$mgh+\frac{1}{2}mv_{o}^{2}=f_{gesek}.s+\frac{1}{2}mv_{t}^{2}$

$mgh+\frac{1}{2}mv_{o}^{2}=f_{gesek}.\frac{h}{sin\, \, \theta }+\frac{1}{2}mv_{t}^{2}$

$5.10.h+\frac{1}{2}.5.2^{2}=20.\frac{h}{0,6}+\frac{1}{2}.5.4^{2}$

$50h+10=\frac{100h}{3}+40$

$\frac{50}{3}h=30$

$h=\frac{9}{5}m=1,8\, m$

Jawaban D

2. Soal

Gerak lurus sebuah benda diperlihatkan pada gambar di bawah ini. Kecepatan rata – rata benda tersebut antara t = 0 s dan t = 8 s adalah . . . . m/s

A. 4,50

B. 4,75

C. 5,00

D. 6,50

E. 7,00

Pembahasan

Diketahui grafik

maka:

$v=\frac{perpindahan}{waktu}=\frac{luas \, \, grafik}{waktu}$

$v=\frac{L_{1}+L_{2}}{t}=\frac{24+32}{8}=7\, \, m/s$

3. Soal

Dua buah sumber bunyi X dan Y serta pengamat P terletak pada sumbu x seperti pada gambar. Kedua sumber menghasilkan bunyi dengan frekuensi yang sama yaitu f. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah v. Pengamat P diam, sumber bunyi X bergerak ke kiri dengan laju v_s = ¼ v dan sumber bunyi Y bergerak ke kanan dengan laju v_s = nv. Jika selisih frekuensi bunyi dari kedua sumber menurut P adalah f/5, maka n sama dengan?

A. 1/2

B. 2/3

C. 3/4

D. 3/2

E. 4/3

Pembahasan

Diketahui grafik
Sumber X
Pendengar menjauhi sumber (v_s positif)

$f_{p}=\frac{v}{v+v_{s}}f_{s}$
$f_{p}=\frac{v}{v+\frac{1}{4}v}f$
$f_{p}=\frac{v}{\frac{5}{4}v}f$
$f_{pX}=\frac{4}{5}f$

Sumber Y
Pendengar menjauhi sumber (v_s positif)
$f_{p}=\frac{v}{v+v_{s}}f_{s}$
$f_{p}=\frac{v}{v+nv}f_{s}$
$f_{pY}=\frac{1}{1+n}f$
Frekuensi layangan
$f_{pelayangan}=f_{pX}-f_{pY}$
$\frac{1}{5}f=\frac{4}{5}f-\frac{1}{1+n}f$
$\frac{1}{1+n}f=\frac{4}{5}f-\frac{1}{5}f$
$\frac{1}{1+n}f=\frac{3}{5}f$
$\frac{1}{1+n}=\frac{3}{5}$
$5=3+3n$
$2=3n$
$n=\frac{2}{3}$

Jawaban B

4. Soal

Sebuah balok bermassa 1 kg bergerak di bidang datar kasar kemudian mendaki sebuah bidang miring yang licin. Panjang bidang miring 1,0 m dan kemiringan $30^{\circ }$ . Mula – mula balok bergerak pada bidang datar kasar, gaya gesek balok dan bidang datar kasar sebesar 1,0 N. Usaha oleh gaya total yang bekerja pada balok sampai ujung lintasan bidang miring adalah -6 Joule. Jika percepatan gravitasi 10 $m/s^{2}$ , panjang lintasan balok di bidang kasar adalah . . . . m

A. 5

B. 4

C. 3

D. 2

E. 1

Pembahasan

$W=\Delta E_{k}$

$W=E_{k2}-E_{k1}$

$-6=\frac{1}{2}(1)\left ( 0^{2}- v_{1}^{2}\right )$

$-6=0-E_{k1}$
$E_{k1}=6\, joule$

Hukum kekekalan energi

$E_{awal}= E_{akhir}$

$E_{k}=W_{gesek}+E_{p}$

$E_{k}=f_{g}s+mgs\, sin\theta$

$6=1.s+1.10.1.\, sin\30^{\circ }$

$6=s+1.10.1.\, (0,5)$

$6=s+5$

$s=1\, m$

Jawaban E

5. Soal

Dua buah balok bermassa m₁ = 1,0 kg dan m₂ = 2 kg dihubungkan dengan seutas tali yang bergerak tanpa slip melalui sebuah katrol (silinder pejal). Massa katrol 2,0 kg dan berotasi bebas tanpa gesekan, radiusnya 10 cm, sedangkan permukaan kasar licin. Diketahui besar percepatan gravitasi setempat 10 $m/s^{2}$ , besar tegangan tali pada m₁ sama dengan ….N

A. 3,5

B. 4,0

C. 5,0

D. 7,5

E. 10,0

Pembahasan

$a=\frac{m_{2}g}{m_{1}+m_{2}+\frac{1}{2}m_{k}}$

$a=\frac{2(10)}{1+2+\frac{1}{2}(2)}=5\, m/s^{2}$

Tegangan tali benda 1

$T_{1}=m_{1}a=(1)(5)=5\, \, N$

Jawaban C

6. Soal

Radius sebuah besi yang padat ketika di udara pada tekanan atmosfer adalah r. Saat bola itu dibenamkan ke suatu cairan sehingga mengalami tambahan tekanan sebesar ∆P, radiusnya menjadi d. Modulus Bulk bola besi itu adalah?

A. $\frac{\Delta Pd^{3}}{r^{3}}$

B. $\frac{\Delta Pr^{3}}{d^{3}}$

C. $\frac{\Delta Pr}{d}$

D. $\frac{\Delta Pr^{3}}{\left (r^{3}-d^{3} \right )}$

E. $\frac{\Delta P\left (r^{3}-d^{3} \right )}{r^{3}}$

Pembahasan

Modulus Bulk

$B=-\frac{\Delta P.V}{\Delta V}$

$B=-\frac{\Delta P.\frac{4}{3}\pi r^{3}}{\frac{4}{3}\pi d^{3}-\frac{4}{3}\pi r^{3}}$

$B=-\frac{\Delta P r^{3}}{d^{3}-r^{3}}$

$B=\frac{\Delta P r^{3}}{r^{3}-d^{3}}$

Jawaban D

7. Soal

Sebuah partikel bermassa diam m_o bergerak dengan kecepatan v. Jika energi kinetic partikel tersebut $E_{k}=\frac{2}{3}m_{o}c^{2}$ maka v = . . . . c (c = kecepatan cahaya di dalam vakum )

A. 0,25

B. 0,50

C. 0,60

D. 0,75

E. 0,80

Pembahasan

Relativitas Khusus

$E_{k}=\left ( \frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}} -1\right )E_{o}$

$\frac{2}{3}m_{o}c^{2}=\left ( \frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}} -1\right )m_{o}c^{2}$

$\frac{2}{3}=\frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}} -1$

$\frac{5}{3}=\frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}$

$\frac{25}{9}=\frac{1}{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}$

$1-\frac{v^{2}}{c^{2}}=\frac{9}{25}$

$\frac{v^{2}}{c^{2}}=1-\frac{9}{25}$

$\frac{v^{2}}{c^{2}}=\frac{16}{25}$

$v^{2}=\frac{16}{25}c^{2}$
$v=\frac{4}{5}c$

Jawaban E

8. Soal

Sebuah partikel bermuatan q dan bermassa m masuk dalam suatu daerah bermedan magnet homogen B. Jika lintasan partikel dalam medan magnet berbentuk lingkaran dengan kecepatan v, maka jari – jari partikel tersebut adalah?

A. $\frac{mB}{qv}$

B. $\frac{mq}{vB}$

C. $\frac{m}{q}\left ( \frac{v}{B} \right )^{2}$

D. $\frac{mv}{qB}$

E. $\frac{mv^{2}}{qB}$

Pembahasan

Gaya Lorentz

Muatan masuk dalam daerah medan magnet membentuk lintasan melingkar

berlaku:

$F_{L}=F_{sp}$
$Bqv=\frac{mv^{2}}{R}$
$R=\frac{mv}{Bq}$

Jawaban D

9. Soal

Dinding sebuah rumah terdiri dari dua lapisan. Lapisan A dengan ketebalan L_A dan konduktivitas termal K_A berada pada sisi luar rumah. Lapisan B dengan ketebalan L_B dan konduktivitas termalnya K_B=0,5 K_A berada di sisi dalam rumah. Jika temperature udara dalam T_d, temperature udara luar T₁=1,25 T_d dan temperature bidang batas kedua lapisan 1,2 T_d maka L_B – L_A sama dengan . . . .L_A

A. 0,50

B. 0,75

C. 1,00

D. 1,25

E. 1,50

Pembahasan
Diketahui:
A(Luar)
B(Dalam)

K_B=0,5 K_A

T₁=1,25 T_d

T = 1,2 T_d

$P_{A}=P_{B}$
$\left ( \frac{kA\Delta T}{L} \right )_{A}=\left ( \frac{kA\Delta T}{L} \right )_{B}$
$\left ( \frac{k_{A}(1,25d-1,2d)}{L_{A}} \right )=\left ( \frac{0,5k_{A}(1,2d-d)}{L_{B}} \right )$
$\frac{k_{A}(0,05d)}{L_{A}} =\frac{0,5k_{A}(0,2d)}{L_{B}}$
$\frac{0,05}{L_{A}} =\frac{0,1}{L_{B}}$
$L_{B}=2L_{A}$
Maka:

$L_{B}-L_{A}=2L_{A}-L_{A}=1L_{A}$

Jawaban C

10. Soal

Gas ideal monoatomic sebanyak n mol menjadi termodinamika dalam wadah yang volumenya tetap. Pada proses tersebut, gas menyerap kalor sebesar Q joule dan perubahan tekanan sebesar a Pa. Volume wadah sama dengan . . . . $m^{3}$

A. 2Q/a

B. Q/a

C. 2Q/3a

D. Q/2a

E. 2Q/5a

Pembahasan
Diketahui:
Volume tetap (isokhorik)

$V_{1}=V_{2}=V$
$\Delta P=a$
W = 0
Kalor
$Q=W+\Delta U$
$Q=\Delta U$
$Q=\frac{3}{2}nR\Delta T$
$Q=\frac{3}{2}\left ( P_{2}V_{2}-P_{1}V_{1} \right )$
$Q=\frac{3}{2}\left ( P_{2}V-P_{1}V\right )$
$Q=\frac{3}{2}\left ( P_{2}-P_{1}\right )V$
$Q=\frac{3}{2}aV$
$V=\frac{2}{3}\frac{Q}{a}$
Jawaban C

11. Soal

Sebuah matematis dipasang pada langit – langit kabin sebuah wahana ruang angkasa. Panjang tali bandul 1,0 m . Pada suatu saat , wahana sedang jauh dari benda angkasa apapun dan dipercepat searah dengan vektor normal pada lantai kabin. Saat itu, bandul diayun dan memiliki frekuensi f = 0,48 Hz. Kemudian tali bandul itu diganti dengan tali yang lain dengan panjang 2,25m. Frekuensi bandul setelah tali diganti adalah . . . .Hz

A. 0,32

B. 0,42

C. 0,54

D. 0,68

E. 0,74

Pembahasan
Diketahui:
Bandul
$L_{1}=1,0\, m$
$f_{1}=0,48\, Hz$
$L_{2}=2,25\, m$
$f_{2}=...?$
$f=\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{g}{L}}$
$\frac{f_{1}}{f_{2}}=\sqrt{\frac{L_{2}}{L_{1}}}$
$\frac{0,48}{f_{2}}=\sqrt{\frac{2,25}{1}}$
$\frac{0,48}{f_{2}}=\frac{1,5}{1}$
$f_{2}=\frac{0,48}{1,5}$

$f_{2}=0,32\, Hz$

Jawaban A

12. Soal

Dua buah muatan A dan B masing – masing 2 µC dan 32 µC berjarak 60 cm satu sama lain. Sebuah titik C berada di antara kedua muatan mengalami medan listrik sama dengan nol. Perbandingan jarak muatan A dan B terhadap titik C adalah?

A. 4 : 1

B. 1 : 4

C. 2 : 3

D. 1 : 5

E. 3 : 2

Pembahasan

Diketahui

Karena kedua muatan listrik sejenis, maka daerah yang bernilai medan listriknya nol adalah diantara kedua muatan dan dekat muatan 1 karena lebih kecil.

Maka:

$\frac{Q_{1}}{r_{1}^{2}}=\frac{Q_{2}}{r_{2}^{2}}$

$\frac{r_{1}^{2}}{r_{2}^{2}}=\frac{Q_{1}}{Q_{2}}$

$\frac{r_{1}}{r_{2}}=\sqrt{\frac{Q_{1}}{Q_{2}}}$

$\frac{r_{1}}{r_{2}}=\sqrt{\frac{2}{32}}$

$\frac{r_{1}}{r_{2}}=\frac{1}{4}$

Jawaban B

13. Soal

Sebuah wadah berbentuk seperti pada gambar. Wadah berisi suatu cairan. Ketika ujung pipa B ditiup mendatar dengan kelajuan 20 m/s, tinggi kolom cairan pada pipa A sama dengan h_Adan tinggi kolom cairan pada pipa B sama dengan h_B dan h_A – h_B = h cm. Keduanya diukur dari garis l. Jika rapat massa udara 1,23 kg/m³ dan percepatan gravitasi 10 $m/s^{2}$ , rapat massa cairan adalah . . . . $kg/m^{3}$

A. 3075/h

B. 2460/h

C. 1230/-h

D. 2460/-h

E. 3690/-h

Pembahasan

Diketahui:

$v=20\, \, m/s$
$\rho _{u}=1,23\, \, kg/m^{3}$

Maka:

$v=\sqrt{\frac{2\rho _{zc}g(h_{2}-h_{1})}{\rho _{u}}}$
$\rho _{zc}=\frac{\rho _{u}v^{2}}{2g(h_{2}-h_{1})}$
$\rho _{zc}=\frac{1,23(20^{2})}{2(10)(h_{B}-h_{A})}$
$\rho _{zc}=\frac{1,23(400)}{20(-h).10^{-2}}$
$\rho _{zc}=\frac{2460}{-h}\, \, \, kg/m^{3}$

Jawaban D

14. Soal

Pada percobaan efek fotolistrik, diperoleh potensial penghenti $V_{1}$ untuk penyinaran dengan panjang gelombang 500 nm dan potensial penghenti 2,0 V untuk penyinaran dengan panjang gelombang 400 nm. Jika panjang gelombang ambang untuk logam target sama dengan 600 nm, nilai $V_{1}$ sama dengan . . . .V

A. 1,0

B. 0,9

C. 0,8

D. 0,7

E. 0,6

Pembahasan

Diketahui:

$V_{2}=2\, \, volt$

$\lambda _{1}=500\, nm$

$\lambda _{2}=400\, nm$

$V_{1}$ = . . . . ?

$Ek=E-E_{o}$

$qV=hc\left ( \frac{1}{\lambda }-\frac{1}{\lambda _{o}} \right )$

$V=\frac{hc}{q}\left ( \frac{1}{\lambda }-\frac{1}{\lambda _{o}} \right )$

$\frac{V_{1}}{V_{2}}=\frac{\frac{hc}{q}\left ( \frac{1}{\lambda_{1} }-\frac{1}{\lambda _{o}} \right )}{\frac{hc}{q}\left ( \frac{1}{\lambda_{2} }-\frac{1}{\lambda _{o}} \right )}$

$\frac{V_{1}}{V_{2}}=\frac{\left ( \frac{1}{\lambda_{1} }-\frac{1}{\lambda _{o}} \right )}{\left ( \frac{1}{\lambda_{2} }-\frac{1}{\lambda _{o}} \right )}$

$\frac{V_{1}}{V_{2}}=\frac{\frac{\lambda_{o}-\lambda_{1}}{\lambda_{1}\lambda_{o}}}{\frac{\lambda_{o}-\lambda_{2}}{\lambda_{2}\lambda_{o}}}$

$\frac{V_{1}}{V_{2}}=\frac{\left (\lambda_{o}-\lambda_{1} \right )\lambda_{2}}{\left (\lambda_{o}-\lambda_{2} \right )\lambda_{1}}$

$\frac{V_{1}}{2}=\frac{\left (600-500 \right )400}{\left (600-400 \right )500}$

$\frac{V_{1}}{2}=\frac{4}{10}$

$V_{1}=\frac{4}{5}\, \, volt$

Jawaban C

15. Soal

Sebuah benda bermassa $m_{o}$ . Usaha yang diperlukan agar partikel tersebut memiliki energi total 1,5 $m_{o}c^{2}$ dari keadaan diam adalah? ... $m_{o}c^{2}$ (c = cepat rambat cahaya di ruang vakum)

A. 1,50

B. 1,25

C. 1,00

D. 0,75

E. 0,50

Pembahasan

Diketahui:

$E_{total\left ( awal \right )}=0$

$E_{total\left ( akhir \right )}=1,5\, \, m_{o}c^{2}$

Maka:

$W=E_{tot\left ( akhir \right )}-E_{tot\left ( awal \right )}$

$W=E_{total\left ( akhir \right )}-E_{total\left ( awal \right )}$ $W=1,5m_{o}c^{2}-0=1,5\, \, m_{o}c^{2}$

Jawaban A

16. Soal

Dua balok bermassa $m_{1}$ = 1,0 kg dan $m_{2}$ =2,0 kg saling terhubung dengan seutas tali yang bergerak tanpa slip melalui sebuah katrol dengan momen inersia 0,01 $kgm^{2}$ berputar dengan percepatan linear 2,5 $m/s^{2}$ dan percepatan gravitasi 10 $m/s^{2}$ , jari - jari katrol adalah . . cm

A. 9,0

B. 10,0

C. 11,0

D. 12,0

E. 13,0

Pembahasan

Diketahui

$a=\frac{\left (m_{2}-m_{1} \right )g}{m_{1}+m_{2}+\frac{1}{2}m_{k}}$

$a=\frac{\left (m_{2}-m_{1} \right )g}{m_{1}+m_{2}+\frac{I}{R^{2}}}$

$2,5=\frac{\left (2-1 \right )10}{1+2+\frac{0,01}{R^{2}}}$

$2,5=\frac{10}{3+\frac{0,01}{R^{2}}}$

$7,5+\frac{0,025}{R^{2}}=10$

$\frac{0,025}{R^{2}}=2,5$

$R^{2}=\frac{0,025}{2,5}$

$R^{2}=0,01$

$R=0,1\, \, m=10\, \, cm$

Jawaban B

17. Soal

Sebuah benda bergerak lurus dengan kecepatan tetap. Jika tabel di bawah ini menunjukkan posisi benda tiap waktu, posisi benda saat t = 7 sekon adalah?

Waktu (s)	Posisi (m)
0	0,0
1	2,5
2	5,0
3	7,5
4	10,0

A. 14,5 m

B. 15,0 m

C. 16,0 m

D. 16,5 m

E. 17,5 m

Pembahasan

Diketahui : data pada tabel

Benda bergerak dengan kecepatan konstan

$v_{0\rightarrow 2}=v_{0\rightarrow 7}$
$\frac{x_{2}-x_{0}}{t_{2}-t_{0}}=\frac{x_{7}-x_{0}}{t_{7}-t_{0}}$
$\frac{5-0}{2-0}=\frac{x_{7}-0}{7-0}$
$\frac{5}{2}=\frac{x_{7}}{7}$
$x_{7}=\frac{35}{2}=17,5\, m$

Jawaban E

18. Soal

Suatu sistem mekanik tersusun dari dua katrol berbentuk silinder yang ditempel sesumbu seperti pada gambar. Jari - jari $R_{1}=$ 10 cm dan $R_{2}=$ 5 cm. Pada setiap katrol dililitkan seutas tali dengan beban diujungnya. Jika tegangan tali pada $m_{1}$ = 12,5 N dan $m_{2}$ = 15 N sedangkan percepatan linear beban $m_{2}$ = 2,5 $m/s^{2}$ dan momen inersia katrol kedua adalah

A. 0,01

B. 0,02

C. 0,03

D. 0,04

E. 0,05

Pembahasan

Diketahui :

$R_{1}=$ 10 cm dan $R_{2}=$ 5 cm

$T_{1}=$ 12,5 N

$T_{2}=$ 15 N

$a_{2}=2,5\, \, m/s^{2}$
$a_{2}=\alpha R_{2}$
$2,5=\alpha (0,05)$
$\alpha=50\, rad/s^{2}$
Katrol

$\Sigma \tau =I\alpha$
$T_{1}R_{1}-T_{2}R_{2} =I\alpha$
$12,5(0,1)-15(0,05) =I (50)$
$0,5 =I (50)$
$I=0,01 \, rad/s^{2}$

Jawaban A

19. Soal

Muatan titik A 1 µC berada di x =0 cm dan muatan titik 4 µC berada di x = 60 cm. Di titik x = 30 cm diletakkan muatan titik C. Jika energi potensial sistem sama dengan nol, muatan titik C sama dengan . . . . µC

A. -1/5

B. 1/5

C. -2/5

D. 2/5

D. -3/5

Pembahasan

Diketahui

$E_{p_{total}}=E_{p_{12}}+E_{p_{13}}+E_{p_{23}}$

Energi potensial sistem sama dengan nol maka nilai Qc :

$0=k\frac{Q_{1}Q_{2}}{r_{12}}+k\frac{Q_{1}Q_{3}}{r_{13}}+k\frac{Q_{2}Q_{3}}{r_{23}}$

$0=k\frac{Q_{A}Q_{B}}{r_{AB}}+k\frac{Q_{A}Q_{C}}{r_{AC}}+k\frac{Q_{B}Q_{C}}{r_{BC}}$

$0=k\frac{(1)(4)}{60}+k\frac{(1)Q_{C}}{30}+k\frac{(4)Q_{C}}{30}$

$-k\frac{(1)(4)}{60}=k\frac{(1)Q_{C}}{30}+k\frac{(4)Q_{C}}{30}$

$-\frac{4}{60}=\frac{Q_{C}}{30}+\frac{4Q_{C}}{30}$

$-\frac{4}{60}=\frac{5Q_{C}}{30}$

$Q_{C}=-\frac{2}{5}\, Coulomb$

Jawaban C

20. Soal

Proyeksi gerak sebuah partikel bermuatan negatif -q kekanan dan bermassa m pada bidang xy tampak pada gambar di atas. Di ruang itu terdapat medan magnet tetap B searah sumbu z positif, tidak ada medan listrik E dan komponen kecepatan $v_{x}$ > 0. Komponen kecepatan pada bidang xy dan v adalah?

A. $\frac{qBR}{m}$ searah gerak jarum jam dan $v_{x}$ konstan

B. $\frac{qBR}{m}$ searah gerak jarum jam dan $v_{x}$ tidak konstan

C. $\frac{qBm}{R}$ berlawanan arah gerak jarum jam dan $v_{x}$ konstan

D. $\frac{qBR}{m}$ berlawanan arah gerak jarum jam dan $v_{x}$ tidak konstan

B. $\frac{qBR}{m}$ berlawanan arah gerak jarum jam dan $v_{x}$ konstan

Pembahasan

Gaya Lorentz

Muatan masuk dalam daerah medan magnet membentuk lintasan melingkar

berlaku:

$F_{L}=F_{sp}$
$Bqv=\frac{mv^{2}}{R}$

$v_{x}=\frac{qBR}{m}$

Kaidah tangan kanan 2

B >>> Z(+)

F >>> Y(+)

v >>> X(+)

nilai kecepatan linear tetap dan arah berubah

Jawaban D

21. Soal

Pada suatu percobaan efek fotolistrik diperoleh nilai $\frac{hc}{e}=12,4\times 10^{-7}\, Jm/C$ dengan h tetapan Planck, c kelajuan cahaya dalam vakum dan e muatan elektron. Energi kinetik maksimum yang mungkin dimiliki elektron yang lepas sama dengan 1,03 eV ketika percobaan dilakukan dengan foton berpanjang gelombang 400 nm. Panjang gelombang ambang untuk logam target sama dengan . . . . nm.

A. 450

B. 500

C. 550

D. 600

E. 650

Pembahasan

Efek Fotolistrik

$\lambda =400\, nm$

$E_{k}=1,03\, eV=1,03\times 1,6\times 10^{-19}\, \, joule$

$V=\frac{E_{k}}{q}=\frac{1,03\times 1,6\times 10^{-19}}{1,6\times 10^{-19}}=1,03 \, Volt$

Energi Kinetik

$Ek=E-E_{o}$

$qV=hc\left ( \frac{1}{\lambda }-\frac{1}{\lambda _{o}} \right )$

$V=\frac{hc}{q}\left ( \frac{1}{\lambda }-\frac{1}{\lambda _{o}} \right )$

$1,03=12,4\times 10^{-7}\left ( \frac{1}{400\times 10^{-9}} -\frac{1}{\lambda _{o}}\right )$

$\frac{1,03}{12,4\times 10^{-7}}= \frac{1}{4\times 10^{-7}} -\frac{1}{\lambda _{o}}$

$0,083\times 10^{7}= 0,25\times 10^{7} -\frac{1}{\lambda _{o}}$

$0,167\times 10^{7} =\frac{1}{\lambda _{o}}$

$\lambda _{o} =\frac{1}{0,167\times 10^{7}}$

$\lambda _{o} =5,988\times 10^{-7}m$

$\lambda _{o} =600\, nm$

Jawaban D

22. Soal

Dua sumber bunyi A dan B serta pengamat O terletak di sumbu x, sebagaimana pada gambar. Kedua sumber menghasilkan bunyi dengan frekuensi sama f. Cepat rambat di udara adalah v. Pengamat O diam, sumber bunyi A bergerak ke kiri dengan laju $v_{A}=0,25v$ dan sumber bunyi B bergerak ke kanan dengan laju $v_{b}=bv$ . Jika selisih frekuensi bunyi kedua sumber menurut O adalah 2/15 f, b sama dengan . . . .

A. 0,1

B. 0,2

C. 0,3

D. 0,4

E. 0,5

Pembahasan

Frekuensi Pelayangan

$https://latex.codecogs.com/svg.image?f_{pelayangan}=f_{pA}-f_{pB}$

   $https://latex.codecogs.com/svg.image?\frac{2}{15}f=\frac{v}{v+0,25v}f-\frac{v}{v+b v}f$
   $https://latex.codecogs.com/svg.image?\frac{2}{15}=\frac{1}{1,25}-\frac{1}{1+b}$
   $https://latex.codecogs.com/svg.image?\frac{2}{15}=\frac{4}{5}-\frac{1}{1+b}$
$https://latex.codecogs.com/svg.image?\frac{1}{1+b}=\frac{4}{5}-\frac{2}{15}$
$https://latex.codecogs.com/svg.image?\frac{1}{1+b}=\frac{12}{15}-\frac{2}{15}$
$https://latex.codecogs.com/svg.image?\frac{1}{1+b}=\frac{10}{15}$
$15=10+10b$
   $5=10b$
   $b= 0,5$

Jawaban E

23. Soal

Muatan A 1 µC berada di x = 0 cm dan muatan titik B 16 µC berada di x = 60 cm. Besaran medan listrik di titik C sama dengan nol. Rasio jarak AC terhadap BC sama dengan?

A. 1 : 4

B. 4 : 1

C. 2 : 3

D. 3 : 2

E. 1 : 5

Pembahasan

Diketahui

$\frac{Q_{A}}{r_{A}^{2}}=\frac{Q_{B}}{r_{B}^{2}}$

$\frac{r_{A}^{2}}{r_{B}^{2}}=\frac{Q_{A}}{Q_{B}}$

$\frac{r_{A}}{r_{B}}=\sqrt{\frac{Q_{A}}{Q_{B}}}$

$\frac{r_{A}}{r_{B}}=\sqrt{\frac{1}{16}}$

$\frac{r_{A}}{r_{B}}=\frac{1}{4}$

Jawaban A

24. Soal

Gas ideal monotomik sebanyak n mol menjalani proses termodinamika dalam wadah yang volumenya tetap b $m^{3}$ . Dalam proses tersebut gas mengalami perubahan tekanan sebesar a Pa. Perubahan energi dalam gas sebesar . . . . J.

A. 3ab/2

B. 2ab

C. 5ab/2

D. 3ab

E. 7ab/2

Pembahasan

Diketahui:
Volume tetap (isokhorik)

$V_{1}=V_{2}=V$ = b $m^{3}$
$\Delta P=a$
W = 0

Perubahan energi dalam

$\Delta U=\frac{3}{2}nR\Delta T$

$\Delta U=\frac{3}{2}nR(T_{2}-T_{1})$

$\Delta U=\frac{3}{2}(nRT_{2}-nRT_{1})$

$\Delta U=\frac{3}{2}(P_{2}V-P_{1}V)$

$\Delta U=\frac{3}{2}(P_{2}-P_{1})V$

$\Delta U=\frac{3}{2}\Delta P\, V$

$\Delta U=\frac{3}{2}ab$

Jawaban A

25. Soal

Di suatu tempat vakum udara benda yang berukuran sangat kecil dengan massa diam sebesar m_oditembakkan sehingga bergerak dengan kecepatan 0,8 c. Energi total dan energi kinetik benda tersebut sebesar?

A. 5/3 $m_{o}c^{2}$ dan 2/3 $m_{o}c^{2}$

B. 2/3 $m_{o}c^{2}$ dan 5/3 $m_{o}c^{2}$

C. 3/5 $m_{o}c^{2}$ dan 4/5 $m_{o}c^{2}$

D. 4/5 $m_{o}c^{2}$ dan 3/5 $m_{o}c^{2}$

E. 1/3 $m_{o}c^{2}$ dan 2/3 $m_{o}c^{2}$

Pembahasan

Diketahui

v = 0,8 c

m_{o = massa benda diam}

_{Energi Total Relativitas}

$E=\frac{E_{o}}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}$
$E=\frac{m_{o}c^{2}}{\sqrt{1-\frac{\left (0,8c \right )^{2}}{c^{2}}}}$
$E=\frac{m_{o}c^{2}}{\sqrt{1-\frac{0,64c^{2}}{c^{2}}}}$
$E=\frac{m_{o}c^{2}}{\sqrt{0,36}}$
$E=\frac{m_{o}c^{2}}{0,6}$
$E=\frac{5}{3}m_{o}c^{2}$
Energi Kinetik Relativitas

$E_{k}=E-E_{o}$
$E_{k}=\frac{5}{3}E_{o}-E_{o}$
$E_{k}=\frac{2}{3}E_{o}$
$E_{k}=\frac{2}{3}m_{o}c^{2}$
Jawaban A

26. Soal

Sebuah pipa U diisi cairan K dan L. Massa jenis cairan L dua kali massa jenis cairan K dan massa jenis cairan K 1000 kali rapat massa udara. Ketika ujung atas pipa L ditiup mendatar dengan kelajuan udara v, tinggi kolom cairan pada K sama dengan $h_{k}$ dan tinggi cairan pada L sama dengan $h_{L}$ dengan $h_{k}-2h_{L}=h$ . Keduanya diukur dari garis A, berapakah v = . . . m/s.