Pembahasan Soal UTUL UGM 2016 Fisika
Pada kesempatan kali ini, mari kita bedah soal UTUL UGM Fisika tahun 2016 paket 582 untuk mempersiapkan ujian UTUL UGM tahun selanjutnya. Ada beberapa materi yang perlu dipelajari, berikut materi fisika yang dikeluarkan di UTUL UGM Fisika tahun 2016:
1. Dinamika Gerak dan Kinematika Gerak
2. Kinematika Gerak
3. Dinamika Gerak
4. Dinamika Gerak
5. Dinamika Rotasi
6. Suhu dan Kalor - Termometer
7. Suhu dan Kalor - Asas Black
8. Teori Kinetik Gas
9. Medan magnet
10. Listrik Statis
11. Listrik Statis
12. Listrik Dinamis
13. Gaya Lorentz
14. GHS
15. Elastisitas dan Pegas
16. Optik - Cermin
17. Relativitas
18. Fisika Modern - Radiasi Benda Hitam
19. Relativitas
20. Gravitasi Newton
Berikut soal UTUL UGM Fisika tahun 2016 paket 582
1. Soal
Benda bermassa 2 kg dan keadaan diam dipercepat oleh gaya konstan sebesar 2 N. Berapa waktu yang dipantulkan oleh gaya tersebut sehingga benda bergerak dengan tenaga kinetik 100 J.
A. 2 s
B. 4 s
C. 5 s
D. 8 s
E. 10 s
Pembahasan
Diketahui
$m\;=\;2\;kg$
$v_{o}=\;0\;m/s$
$F\;=\;2\;N$
$E_{k}=\;100\;joule$
maka:
\begin{aligned} \Sigma F&=ma\\ 2&=2a\\ a&=1\;m/s^{2} \end{aligned}
kecepatan benda
\begin{aligned} E_{k}&=\frac{1}{2}mv^{2}\\ 100&=\frac{1}{2}(2)v^{2}\\ v&=10\;m/s \end{aligned}
waktu yang dibutuhkan
\begin{aligned} v_{t}&=v_{o}+a.t\\ 10&=\;0+(1)t\\ t&=\;1\;s \end{aligned}
Jawaban D
2. Soal
Sebuah batu dilemparkan vertikal ke atas dari tanah dengan kecepatan awal $V_{1}$. Saat batu berada pada titik tertinggi sebuah bola dilemparkan juga ke atas dari tanah dengan kecepatan awal $V_{2}$. Ternyata batu dan bola menyentuh tanah secara bersamaan. Perbandingan tinggi maksimum batu dan bola adalah?
A. 16
B. 9
C. 4
D. 3
E. 2
Pembahasan
Diketahui
$v_{1}$ = kecepatana awal batu
$v_{2}$ = kecepatan awal bola
Saat batu mencapai titik tertinggi, bola dilempar dan mecapai tanah bersamaan, maka:
$t_{Hmax1}=2t_{Hmax2}$
\begin{aligned} t_{Hmax1}&=2t_{Hmax2}\\ \frac{v_{1}}{g}&=2\frac{v_{2}}{g}\\ v_{1}&=2v_{2} \end{aligned}
Tinggi maksimum benda di lempar ke atas $H_{max}=\frac{v_{o}^{2}}{2g}$
\begin{aligned} \frac{H_{max1}}{H_{max2}}&=\frac{v_{1}^{2}}{v_{2}^{2}}\\ \frac{H_{max1}}{H_{max2}}&=\frac{(2v_{2})^{2}}{v_{2}^{2}}\\ \frac{H_{max1}}{H_{max2}}&=\frac{4v_{2}^{2}}{v_{2}^{2}}\\ \frac{H_{max1}}{H_{max2}}&=\frac{4}{1} \end{aligned}
Jawaban C
3. Soal
Sistem dua benda seperti gambar di bawah diketahui bahwa bidanag licin sempurna dan besar percepatan gravitasi setempat g. Kedua benda tersebut akan bergerak dengan percepatan sebesar
A. $g$
B. $\frac {1}{2}g$
C. $\frac {1}{3}g$
D. $\frac {1}{4}g$
E. $\frac {1}{5}g$
Pembahasan
\begin{aligned} \Sigma F_{total}&=m_{total}\;a\\ mg-mg\;sin\;30^{\circ}&=(m+m)a\\ mg-\frac{1}{2}mg&=2ma\\ \frac{1}{2}mg&=2ma\\ a&=\frac{1}{4}g \end{aligned}
Jawaban D
4. Soal
Dua buah balok dengan massa 3 kg dan 4 kg ditumpuk dengan balok bermassa lebih kecil berada di atas. Kedua balok berada di atas lantai kasar dengan koefisien gesek antar lantai dan balok dan antara balok dan balok sama yaitu koefisien gesek statik 0,3 dan koefisien gesek kinetik 0,2. Pada balok yang berada paling bawah diberi gaya arah horizontal sebesar 10 N. Maka total gaya yang bekerja pada balok yang paling atas adalah?
A. -1,2
B. -0,7
C. 0
D. 0,7
E. 1,2
Pembahasan
$F=\;10\;N$
$m_{1}=\;4\;kg$
$m_{2}=\;3\;kg$
$\mu_{s1}=\mu_{s2}=0,3$
$\mu_{k1}=\mu_{k2}=0,2$
Besar gaya normal 1:
\begin{aligned} \Sigma F_{1}&=0\\ N_{1}-w_{1}-w_{2}&=0\\ N_{1}&=m_{1}g+m_{2}g\\ N_{1}&=40+30\\ N_{1}&=70\;N \end{aligned}
Besar gaya normal 2:
\begin{aligned} \Sigma F_{2}&=0\\ N_{2}-w_{2}&=0\\ N_{2}&=m_{2}g\\ N_{2}&=30\;N \end{aligned}
Perbandingan gaya tarik dan gaya gesek pada balok 1:
\begin{aligned} f_{s1}+f_{s2}&>F_{gerak}\\ \mu_{s1}N_{1}+\mu_{s2}N_{2}&>F\\ 0,3.70+0,3.30&>10\\ 30&>10 \end{aligned}
Karena gaya gesek lebih besar dari gaya gerak, maka benda akan tetap diam.
Jawaban C
5. Soal
Sebuah bola pejal bermassa m dan dan berjari - jari R menggelinding pada bidang horizontal tanpa slip. Kemudian bidang horizontal tersebut bersambung dengan dasar bidang miring sudut $\theta$. Ketika bola mulai naik ke atas bidang miring, kecepatan awalnya $V_{0}$. Asumsikan gerak bola menaiki bidang miring tanpa slip, jarak terjauh yang ditempuh pada bidang miring adalah?
A. $\frac {7}{10}\frac {v_{0}^{2}}{g}$
B. $\frac {7}{10}\frac {v_{0}^{2}}{g\; sin\; \theta}$
C. $\frac {7}{10}\frac {v_{0}^{2}}{g\; cos\; \theta}$
D. $\frac {10}{7}\frac {v_{0}^{2}}{g\; sin\; \theta}$
E. $\frac {10}{7}\frac {v_{0}^{2}}{g\; cos\; \theta}$
Pembahasan
Diketahui
Bola Pejal
$I=\frac{2}{5}MR^{2}$
nilai koefisien momen inersia bola pejal $k=\frac{2}{5}$
benda menggelinding dengan kecepatan awal $v_{o}$ dan kecepataan akhir nol, maka
\begin{aligned} v&=\sqrt{\frac{2gh}{1+k}}\\ v&=\sqrt{\frac{2gs\;sin\; \theta}{1+k}}\\ v&=\sqrt{\frac{2gs\;sin\; \theta}{1+\frac{2}{5}}}\\ v&=\sqrt{\frac{2gs\;sin\; \theta}{\frac{7}{5}}}\\ v&=\sqrt{\frac{10gs\;sin\; \theta}{7}}\\ s&=\frac{7}{10}\frac{v_{o}^{2}}{gsin\; \theta} \end{aligned}
Jawaban B
6. Soal
Dua buah termometer A dan B masing - masing menunjuk angka $20^{\circ}$ dan $30^{\circ}$ untuk es mencair serta $180^{\circ}$ dan $230^{\circ}$ untuk air mendidih. Kedua termometer tersebut menunjuk angka suhu yang sama pada suhu dalam termometer Celcius sebesar?
A. $-10^{\circ}C$
B. $-10^{\circ}C$
C. $-15^{\circ}C$
D. $-20^{\circ}C$
E. $-25^{\circ}C$
Pembahasan
7. Soal
Sebanyak m gram air bersuhu $42\;^{\circ}$ dicampur dengan n gram es bersuhu $-4\; ^{\circ}$. Ternyata keadaan akhir adalah setengah bagian es mencair. Perbandingan m dan n adalah?
A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. 1 : 4
D. 2 : 1
E. 4 : 1
Pembahasan
Air
$m_{air}=m\;gram$
$T_{air}= 42\;^{\circ}$
Es
$m_{es}=n\;gram$
$T_{es}= -4\;^{\circ}$
Setengah bagian es mencair maka $T_{campuran}=0^{\circ}C$ dan massa es yang melebur $m_{L}=0,5n$
\begin{aligned} Q_{lepas}&=Q_{terima}\\ Q_{1}+Q_{2}&=Q_{3}\\ m_{es}c_{es}\Delta T+m_{lebur}L_{es}&=m_{air}c_{air}\Delta T\\ n(0,5)(4)+0,5n(80)&=m(1)(42)\\ 42n&=42m\\ \frac{m}{n}&=\frac{1}{1} \end{aligned}
Jawaban A
8. Soal
Gas A dan gas B tersusun atas molekul - molekul diatomik. Massa molekul gas A adalah 4 kali massa gas B. Dengan menganggap gas A dan B sebagian gas ideal. Rasio energi kinetik rerata molekul A tehadap molekul gas B pada temperatur kamar adalah?
A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. $1\; : \; \sqrt {2}$
D. $1\; : \; \sqrt {3}$
E. 1 : 4
Pembahasan
Gas A dan gas B
$m_{A}=4m_{B}$
$T_{A}=T_{B}=T$ kedua gas pada temperatur kamar = suhu sama
Nilai $E_{k}=\frac{3}{2}kT$ (gas diatomik)
\begin{aligned} \frac{E_{k1}}{E_{k2}}&=\frac{T_{1}}{T_{2}}\\ \frac{E_{k1}}{E_{k2}}&=\frac{T}{T}\\ \frac{E_{k1}}{E_{k2}}&=\frac{1}{1} \end{aligned}
Jawaban A
9. Soal
Sebuah pipa logam yang cukup tipis memiliki jari - jari a. Pipa tersebut cukup panjang dan dialiri arus listrik senilai i. Induksi magnetik di titik P yang terletak sejauh r dari sumbu pipa dengan r>a aadalah?
A. nol
B. $\frac {\mu_{0}i}{2\pi r}$
C. $\frac {\mu_{0}i}{2\pi (a-r)}$
D. $\frac {\mu_{0}i}{2\pi r^{2}}$
E. $\frac {\mu_{0}i r}{2\pi a^{a}}$
Pembahasan
Induksi Magnet pada kawat lurus
a = jari - jari
r = jarak titik ke sumbu pipa
maka
$\displaystyle B=\frac{\mu_{o}i}{2\pi r}$
Jawaban B
10. Soal
Kapasitor plat paralel dengan jarak kedua platnya d dan kapasitasnya C, diisi muatan Q sehingga potensialnya V. Muatan titik q yang diletakkan di dalam kapasitor tersebut mengalami gaya elektrostatik sebesar?
A. $qC/d^{2}$
B. $qV/d$
C. $qV/C$
D. $qCV$
E. $qQ^{2}/C$
Pembahasan
Diketahui
d = jarak dua plat
C = kapasitas kapasitor
q= muatan listrik yang dipindahkan
V = potensial listrik
maka gaya elektrostatik (F) ?
Medan listrik pada plat sejajar
$E=\frac{V}{d}$ dan $F=E$
$F=qE=q\frac{V}{d}$
Jawaban B
11. Soal
Selembar plat dengan luas A memiliki muatan senilai Q yang tersebar merata. Kuat medan listrik di titik - titik yang sangat dekat dengan permukaan plat itu dan jauh dari sisi - sisinya adalah?
A. $2\pi kQ/A$
B. $-2\pi kQ/A$
C. $\pi kQ/A$
D. $-\pi kQ/A$
E. $kQ/A$
Pembahasan
A = luas plat
Q = muatan listrik
E = medan listrik
Dua plat sejajar
$E=\frac{\sigma}{\varepsilon_{o}}=\frac{q}{A\varepsilon_{o}}$
Selembar plat
$E=\frac{\sigma}{2\varepsilon_{o}}=\frac{q}{2A\varepsilon_{o}}$
untuk $k=\frac{1}{4\pi \varepsilon_{o}}$ maka $\varepsilon_{o}=\frac{1}{4\pi k}$
Medan listrik pada selembar plat
\begin{aligned} E&=\frac{\sigma}{2\varepsilon_{o}}\\ E&=\frac{Q}{2A\frac{1}{4\pi k}}\\ E&=\frac{2\pi k Q}{A} \end{aligned}
Jawaban A
12. Soal
Tinjau suatu rangkain listrik sebagaimana ditunjukkan pada gambar. Hitunglah arus listrik $I_{3}$ dalam hambatan 2 ohm.
A. 0,91 A
B. 0,61 A
C. 0,091 A
D. 0,061 A
E. 0 A
Pembahasan
$E_{1}=12\;volt$ dan $R_{1}=4\; \Omega$
$E_{2}=-8\;volt$ dan $R_{2}=6\; \Omega$
$E_{3}=0\;volt$ dan $R_{3}=2\; \Omega$
nilai $I_{3}= . . . . ?$
\begin{aligned} I_{3}&=\frac{(E_{1}-E_{3})R_{2}+(E_{2}-E_{3})R_{1}}{R_{1}R_{2}+R_{1}R_{3}+R_{2}R_{3}}\\ I_{3}&=\frac{(12-0)6+(-8-0)4}{4.6+4.2+6.2}\\ I_{3}&=\frac{40}{44}\\ I_{3}&= 0,91 \end{aligned}
13. Soal
Sebuah partikel bermuatan q dan bermassa m bergerak dalam lintasan lingkaran dengan jari - jari r dalam medan magnet serbasama B. Jika arah gerak partikel tegak lurus terhadap arah medan magnetik. Hitunglah momentum partikel?
A. $qB^{2}r$
B. $qBr^{2}$
C. $qBr$
D. $qB/r$
E. $q^{2}B/r$
Pembahasan
Diketahui
q = muatan listrik
B = medan magnetik
m = massa muatan listrik
r = jari - jari lintasan
bergerak membentuk lintasan lingkaran maka sudut antara B dan v adalah $90^{\circ}$ (tegak lurus)
maka berlaku :
\begin{aligned} F_{sp}&=F_{lorentz}\\ \frac{mv^{2}}{r}&= Bqv\\ \frac{mv}{r}&=Bq\\ \frac{p}{r}&=mv\\ p&=Bqr \end{aligned}
Jawaban C
14. Soal
Benda bermassa 2 kg bergetar selaras sederhana. Ketika benda tersebut berada di titik setimbang kecepatanya 2 m/s dan ketika di simpangan 20 cm benda itu diam. Kecepatan benda ketika di simpangan 16 cm sebesar?
A. 1,8 m/s
B. 1,6 m/s
C. 1,2 m/s
D. 1,0 m/s
E. 0,8 m/s
Pembahasan
$m =\;2\;kg$
$v_{1}=\;2\;m/s$ dengan $y_{1}=\;0\;cm$
$A=\;20\;cm$
$y=\;16\;cm$
$v_{2}= . . . . .?$ dengan $y=\;16\;cm$
maka
\begin{aligned} \frac{v_{2}}{v_{1}}&=\frac{\omega \sqrt{A^{2}-y_{2}^{2}}}{\omega \sqrt{A^{2}-y_{1}^{2}}}\\ \frac{v_{2}}{2}&=\frac{\sqrt{20^{2}-16^{2}}}{\sqrt{20^{2}-0^{2}}}\\ \frac{v_{2}}{2}&=\frac{12}{20}\\ v_{2}&=1,2\;m/s \end{aligned}
Jawaban C
15. Soal
Suatu pegas dengan konstanta pegas k diregangkan sebesar x. Seandainya separuh usaha yang digunakan untuk meregangkan pegas tadi dipakai untuk meregangkan pegas kedua, pegas kedua ternyata teregang sebesar $x/4$. Maka konstanta pegas kedua adalah . . . k
A. 2
B. 4
C. 6
D. 8
E. 32
Pembahasan
Diketahui
Keadaan Pertama(1)
$k_{1}=k$
$x_{1}=x$
$W_{1}=W$
Keadaan Kedua (2)
$k_{2}= . . . .?$
$x_{2}=x/4 $
$W_{2}=\frac{1}{2}W$
Maka:
\begin{aligned} \frac{W_{1}}{W_{2}}&=\frac{\frac{1}{2}k_{1}x_{1}^{2}}{\frac{1}{2}k_{2}x_{2}^{2}}\\ \frac{W}{\frac{1}{2}W}&=\frac{k.x^{2}}{k_{2}.(x/4)^{2}}\\ 2&=\frac{k.x^{2}}{k_{2}.x^{2}/16}\\ 2&=\frac{16k}{k_{2}}\\ k_{2}&=8k \end{aligned}
Jawaban D
16. Soal
Pada cermin cekung dengan jarak fokus f, jika perbesaran yang dihasilkan adalah $n(n>1)$, maka jarak antara benda dengan bayangan dapat dituliskan sebagai
A. $\left (\frac {n+1}{n}\right)f$
B. $(n+1)f$
C. $\left (\frac {n^{2}-1}{n^{2}+1}\right)f$
D. $\left (\frac {n^{2}+1}{n}\right)f$
E. $\left (\frac {n^{2}-1}{n}\right)f$
Pembahasan
Diketahui
Perbesaran yang dihasilkan $n$ dengan $n>1$ maka benda di ruang 2 dan bayangan ruang 3.
17. Soal
Sebuah batang panjang diamnya L. Batang tersebut bergerak searah dengan arah membujurnya, sehingga dilihat oleh pengamat yang diam panjangnya adalah 0,6 L. Pengamat lain yang bergerak searah dengan gerak batang, mengamati panjang batang sebesar 0,8 L. Jika c adalah kelajuan cahaya, maka kelajuan batang relatif terhadap pengamat yang bergerak adalah?
A. 0,8 c
B. 0,6 c
C. 0,5 c
D. 0,4 c
E. 0,2 c
Pembahasan
Diketahui
$L$ = panjang batang diam
Batang bergerak sehingga telihat $0,6L$ menurut pengamat diam
Batang bergerak terlihat $0,8L$ menurut pengamat lain yang bergerak
Kelajuan batang menurut pengamat bergerak
\begin{aligned} L_{t}&=L_{o}\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}\\ 0,8L&=L\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}\\ v&=0,6c \end{aligned}
Jawaban B
18. Soal
Suhu suatu permukaan benda hitam adalah 693 $^{\circ}C$. Intensitas maksimum yang dipancarkan oleh permukaan benda tersebut terjadi pada frekuensi?
A. $2\times 10^{14}Hz$
B. $1\times 10^{14}Hz$
C. $5\times 10^{13}Hz$
D. $2\times 10^{13}Hz$
E. $1\times 10^{13}Hz$
Pembahasan
Frekuensi pada intensitas maximum
$T=693^{\circ}=966\; K$
Maka:
\begin{aligned} \lambda &=\frac{b}{T}\\ \frac{c}{f}&=\frac{b}{T}\\ f&=\frac{cT}{b}\\ f&=\frac{3\times 10^{8}\times 966}{2,898\times 10^{-3}}\\ f&=1\times 10^{14}Hz \end{aligned}
Jawaban B
19. Soal
Sebuah bermassa M meluruh dari keadaan diam menjadi dua partikel, yang satu bermassa m dan yang satu lagi tidak bermassa. Besar momentum partikel yang bermassa m adalah?
A. $(M^{2}-2m^{2})c/M$
B. $(2M^{2}-2m^{2})c/M$
C. $m^{2}c/M$
D. $M^{2}c/M$
E. $(M^{2}-2m^{2})c/2M$
Pembahasan
Diketahui
$E^{2}=E_{o}^{2}+p^{2}c^{2}$
$E=\sqrt{E_{o}^{2}+p^{2}c^{2}}$
maka
\begin{aligned} E_{awal}&=E_{akhir}\\ E&=E_{m}+E_{\sim}\\ Mc^{2}&=\sqrt{E_{o}^{2}+p^{2}c^{2}}+\sqrt{p^{2}c^{2}}\\ Mc^{2}-pc&=\sqrt{m^{2}c^{4}+p^{2}c^{2}}\;(kuadrat)\\ M^{2}c^{4}+p^{2}c^{2}-2pMc^{3}&=m^{2}c^{4}+p^{2}c^{2}\\ M^{2}c^{4}-m^{2}c^{4}&=2pMc^{3}\\ p&=\frac{M^{2}c^{4}-m^{2}c^{4}}{2Mc^{3}}\\ p&=\frac{(M^{2}-m^{2})c^{4}}{2Mc^{3}}\\ p&=\frac{(M^{2}-m^{2})c}{2M} \end{aligned}
Jawaban E
20. Soal
Sebuah roket bermassa m bergerak ke atas permukaan planet bermassa M berjari - jari R dengan kecepatan awal $\frac {1}{2}$ kali kecepatan lepas. Tinggi maksimum roket dari permukaan planet adalah?
A. $\frac {4}{3}R$
B. $R$
C. $\frac {2}{3}R$
D. $\frac {1}{2}R$
E. $\frac {1}{3}R$
Pembahasan
Diketahui
$v_{lepas}=\sqrt{\frac{2GM}{R}}$
Tinggi maksimum roket dari permukaan planet(h)?
$r_{1}=R$
$v_{1}=\frac{1}{2}v_{lepas}=\frac{1}{2}\sqrt{\frac{2GM}{R}}$
$r_{2}=R+h$
$v_{2}=0\;m/s$
berlaku hukum kekekalan energi
\begin{aligned} E_{p1}+E_{k1}&=E_{p2}+E_{k2}\\ -G\frac{Mm}{R}+\frac{1}{2}mv_{1}^{2}&=-G\frac{Mm}{R+h}+0\\ -G\frac{Mm}{R}+\frac{1}{2}m\left(\frac{1}{2}\sqrt{\frac{2GM}{R}} \right)^{2}&=-G\frac{Mm}{R+h}+0\\ -G\frac{Mm}{R}+\frac{1}{4}G\frac{Mm}{R}&=-G\frac{Mm}{R+h}\\ -\frac{1}{R}+\frac{1}{4R}&=-\frac{1}{R+h}\\ -\frac{3}{4R}&=-\frac{1}{R+h}\\ \frac{3}{4R}&=\frac{1}{R+h}\\ 4R&=3R+3h\\ 3h&=R\\ h&=\frac{1}{3}R \end{aligned}
Jawaban E
Ketik tombol like untuk mendapatkan SOAL UM UGM LENGKAP.
Semoga bermanfaat🙏
