01 pembahasan ps 1 fisika sbmptn2014

PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI 1

1 A

Sebuah mobil bergerak dengan percepatan

konstan

vo = 10 m/s

v = 50 m/s

S = 60 m.

Waktu yang dibutuhkan mobil tersebut adalah

s2t

t2

501060

t2

vvS o

2 B

benda dilempar vertikal ke atas

kelajuan : vo = 35 m/s.

Jika g = 10 m/s2,

kecepatan benda pada saat t = 5 s adalah

s/m15v

51035v

gtvv o

Artinya: 15 m/s ke bawah

3 C

kelajuan awal : vo = 50 m/s,

membentuk sudut 37 dengan permukaan tanah percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s

2,

setelah 5 detik bola berada pada posisi

(x, y) dari titik asal, nilai x dan y adalah

cari dulu vox = vo cos = 50 cos 37

o = 40 m/s

voy = vo cos = 50 sin 37o = 30 m/s

Setelah : t = 5 detik

posisi peluru berada pada koordinat

m200x

540x

tvx ox

m25125150y

510530y

gttvy

2

21

2

21

oy

4 B

sistem dalam keadaan diam,

maka gaya normal dan tegangan tali yang bekerja

pada benda 7 kg adalah

pada balok 4 kg :

newton20T

40T2

0WT2

0F

1

pada balok 7 kg :

newton50N

070N20

0WNT

0F

2

7 kg

4 kg

HANYA BOLEH DIBERIKAN MULAI PEKAN KE-3

PROBLEM SET

FISIKA SUPERINTENSIF SBMPTN 2014

PEMBAHASAN

y

=60m

t = 5 s

2 PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI

5 C

batu bermassa : m = 2 kg

dilempar vertikal ke atas : vo = 10 m/s dari ketinggian : ho = 35 m dari tanah,

Kecepatan batu pada saat energi kinetiknya sama

dengan energi potensialnya adalah

Gunakan hukum kekekalan energi mekanik

s/m20v400v2

100700v2

100235102v22

mvmghmv2

mvmgh'Ek'Ek

EkEp'Ek'Ep

2

2

2

12

2

1

2o2

1o

2

2

1

2o2

1o

oo

6 D

Seorang anak yang bermassa 40 kg menaiki

perahu bermassa 80 kg yang sedang bergerak

dengan kelajuan 1 m/s di atas air danau yang

tenang. Suatu ketika anak tersebut melompat ke

belakang dengan kelajuan 1 m/s terhadap air.

Kecepatan perahu setelah anak melompat adalah

dengan hukum kekekalan momentum :

s/m2'v

'v80160

'v8040120

'v801401)8040(

'vm'vmv)mm(

P

P

P

P

PPAAPA

7 C

Sebuah batu 1 kg diputar di ujung tali membentuk

lingkaran vertikal dengan jari-jari 0,5 m. Apabila

kecepatan pada titik terendah adalah 5 m/s, maka

besar tegangan tali di titik tersebut adalah

N60T

5010T

5,0

5110T

R

2mvWT

R

2mvF

2

sp

8 D

kecepatan sudut : o = 12 rad/s.

di rem sehingga melambat

dalam waktu : t = 6 detik.

Banyaknya putaran yang ditempuh roda selama

pengereman adalah (dalam putaran)

putaran18

rad36

62

012

t2

o

9 E

Gaya tumpuan di A dan di B jika massa batang

diabaikan adalah:

Gaya tumpuan di A dan di B adalah :

Jika seimbang maka :

400FF

0F400F

0F

AB

AB

Dan syarat berikut (dengan poros di A) maka:

1600F

044001F

0

B

B

Kembali ke syarat awal, maka nilai FA adalah

N1200F

400F1600

400FF

A

A

AB

3 m

1 m

A

B

400 N

T

W


10 A

Benda terapung seimbang : 0F

V V VV

V1000V900

VgVg

Vgmg

FW

101

muncul yang109

TC

TC

TCfbb

TCf

A

11 B

Sebuah pipa memiliki dua penampang masing-

masing dengan diameter : d1 = 3 cm dan d2 = 5

cm terletak pada posisi mendatar

Kecepatan arus di penampang kecil 50 cm/det,

besar kecepatan arus di penampang besar adalah

s/cm18v

v)5(50)3(

vdvd

vAvA

QQ

2

22

4

2

4

22

2412

14

2211

21

12 C

30oC = x K K303273C30x o

40oR = y K K313273R40y o

45

50oF = z K K283273)3250((z

95

maka x + y + z = 909

13 E

a gram es -10oC dicampur dengan b gram air

bersuhu 20oC. Jika suhu akhir yang dicapai 5

oC,

kalor lebur es 80 kal/g, kalor jenis es 0,5 kal/goC,

maka perbandingan ab

adalah

6

1

90

15

b

a

x15a90

151b51a80a105,0a

TcmTcmLmTcm

QQQQ

QQ

aaaireseseseses

air321

lepasserap

14 C

Energi dalam : U = 1,25x104 J.

dua mol gas ideal : n = 2

pada suhu : T = 300 K

Derajat kebebasan molekul-molekul gas tersebut

adalah

5f

30031,821025,1

nRTU

2f4

2f

15 C

gas dikenai usaha : W = 500 J gas menyerap kalor : Q = + 200 kalori = 840 J

Maka :

J1340U

)500(U840

WUQ

U bernilai positif artinya energi dalam naik

16 C

Menerima kalor : Q1= 200 kalori reservoir bersuhu : T1 = 400 K

melepas kalor : Q2 = 175 kalori

reservoir lain yang suhunya : T2 = 320 K

Efisiensi ideal mesin itu adalah

%202,0

400

3201

T

T1

1

2

%5,12125,0

200

1751

Q

Q1

1

2

efisiensi real mesin adalah 12,5 % tapi efisiensi

ideal mesin adalah 20%, apabila efisiensi real

mesin dan efisiensi ideal mesin sama maka meisn

tersebut adalah mesin Carnot

es

air W FA

100oC

0oC

b g air

20oC

a g es

-10oC

tc

Q1 Q2 Q3

Qa


fob fok

17 A

cermin cekung mempunyai fokus : f = 60 cm.

Untuk menghasilkan bayangan terbalik dan berukuran lima kali tinggi benda,

h= 5h s = 5s (bertanda positif karena nyata, terbalik)

maka benda tersebut harus ditempatkan di depan

cermin pada jarak (dalam cm)

cm72s

s5

6

60

1

s5

1

s

1

60

1

's

1

s

1

f

1

18 A

Sebuah benda terletak 60 cm di depan lensa

plankonveks (n= 1,5) berjari-jari kelengkungan

20 cm. Bayangan benda tersebut terletak dari lensa dan bersifat .

Cari focus lensa plankonveks

R1 = konveks = 60 cm

R2 = plan = datar =

20

1

f

1

1

20

11

1

5,1

f

1

R

1

R

11

n

n

f

1

21m

L

cm120's

's

1

60

1

40

1

's

1

60

1

40

1

's

1

s

1

f

1

19 E

Seseorang hanya dapat melihat jelas paling jauh

200 cm di depan matanya.

Titik jauhnya : PR = 200 cm Atau s = 200 cm Agar ia dapat melihat benda yang jauh dengan

jelas,

Benda : s = jauh = tak berhingga maka ia harus memakai kacamata berkekuatan....

dioptri5,0P

)200(

100100P

's

100

s

100P

20 B

Sebuah lup

jarak titik apinya : f = 20 cm mata normal : pp = 25 cm

Perbesaran anguler lup jika mata berakomodasi

maksimum adalah

25,2120

25M

1f

ppM

21 A

Mikroskop

sob = 3 cm

fob = 2 cm

fok = 2,5 cm

(pp = 25 cm)

garis sejajar tidak berakomodasi

cm6's

6

1

6

2

6

3

's

1

3

1

2

1

's

1

s

1

f

1

's

1

ob

ob

ob

obobob

20M

5,2

25

3

6M

f

pp

s

'sM

okob

ob

22 D

Teleskop

fokus obyektif = 200 cm

fokus okuler = 10 cm,

maka panjang teleskop dan perbesarannya

adalah.

cm210d

10200d

fokfobd

2010

200M

f

fM

ok

ob

fob fok

fok

ob

fob

3 cm 2,5 cm

d

2 cm


23 D

Percobaan interferensi dua celah

= 6000 = 6 10-4 mm jarak antara kedua celah : d = 0,5 mm

jarak dari layar ke celah L = 1 m = 1103 mm

Jarak dari pita terang pertama ke pita gelap ke

enam yang berdekatan adalah

mm4,5p

1065,4101

5,0p

5,4L

pd

4

3

24 C

= 5 x 10-7 m = 5 x 10-5 cm

orde kedua (k = 2) sudut = 30 maka jumlah garis per cm kisi adalah

5000N

1052

30sin

m

sinN

mN

sin

msind

5

o

25 B

Seberkas cahaya tidak terpolarisasi dengan

intensitas Io

Intensitas cahaya yang keluar dari susunan

polaroid tersebut adalah

Nilai Intensitas P1 : I1 = Io

Nilai Intensitas P2 : I2 =

o8

32o2

12

212

I)30(cosII

cosII

Intensitas cahaya yang keluar dari susunan

polaroid tersebut adalah : I3 =

o32

92o8

33

223

I)30(cosII

cosII

26 B

benda bermuatan : Qo = -3,2 x 10-17

C

digosok dengan kain dan ternyata muatannya menjadi -1,6 x 10

-17C.

Yang terjadi pada benda tersebut adalah

100106,1

106,1

e

106,1N

106,1Ne

Ne106,1102,3

NeQ'Q

19

1717

17

1717

o

Artinya : benda melepaskan 100 elektron

Benda melepas elektron karena muatan benda

lebih positif dari sebelumnya

27 B

Tiga partikel bermuatan, terletak seperti gambar !

(Gaya 1 dengan 2 (tarik menarik) :

N60)103(

103102109F

r

QkQF

22

669

AB

2

1221

Gaya 2 dengan 3 (tarik menarik) :

N100)106(

105102109F

r

QkQF

22

669

23

2

3223

Maka gaya total yang dialami muatan q2 adalah

N4060100F

FFF

2

21232

28 E

Bila medan listrik muatan +q di P adalah Eo, EB = Eo `maka medan listrik total akibat ketiga muatan

adalah .

o2C

o2B

o2A

E2r

q2kE

Er

kqE

Er

kqE

+ +

q1=3C

3 cm 3 cm q2=2C

q3=5C

2 m -q

2 m 2 m P

2 m +2q +q

A

B C

EA

EC

EB


10EE10E

0EE9E

90cos)E)(E3(2)E()E3(E

o2

oP

2o

2oP

ooo

2o

2oP

29 A

Potensial di titik ketiga :

nol180180V

103

)106(109

103

106109V

r

kQ

r

kQV

VVV

T

1

99

1

99

T

21T

21T

30 A

Kapasitor C1 dan C2 yang dipasang paralel

masing-masing mempunyai kapasitas

C1 = 2 F dan

C2 = 4 F. tegangan ujung-ujung kapasitor = 12 volt, maka

(1) kapasitas pengganti kedua kapasitor itu adalah

Cp = C1 + C2 = 6 F (2) muatan listrik C2

C48124Q

VCQ

2

222

(3) tegangan di C1 adalah 12 volt

Rangkaian parallel berarti tegangan di C1 dan

C2 sama dengan Vtotal = 12 volt

(4) energi yang tersimpan di C2 adalah

joule1028812104W

VCW

626

21

2

2222

12

31 B

Besar Tegangan AB adalah :

volt10V

05

)20(V

10

)10(V

0ii

AB

ABAB

21

32 A

Hambatan : R = 40 ohm

induktor : L = 200 mH

kapasitor : C = 200 F

tegangan = 200 Sin 100 t, cari dahulu :

Reaktansi induktif : 202,0100LXL

Reaktansi kapasitif:

50102100

1

C

1X

4C

(1) Impedansi rangkaian adalah

50205040Z

XXRZ

22

2CL

2

(2) Arus efektif rangkaian adalah

A8,2A2250

2/200

Z

Vi efef

(3) Sudut fase antara arus dan tegangan adalah

Beda fase :

o

CL

37

4

3

40

5020tg

R

XXtg

(4) Tegangan efektif sumber adalah

volt141volt21002

200

2

VV mazef

33 A

Kawat panjang pada ketinggian 10 m dari

permukaan tanah.

kawat dialiri arus 4 A dari Barat ke Timur,,

maka besar induksi magnet tepat 2 m di atas tanah

adalah

T101B

82

4104

a2

iB

7

7o

Ke arah Utara

Q2 = 6 nC Q1 = + 6 nC

30 cm

10 m

2 m

4 A

Ingat :

R

Vi AB

6 B 5

4

20 V 10 V A

i1 i2

3Eo

Eo


34 C

partikel bermuatan : q = +5C medan magnet homogen : B = 0,4 T,

kecepatan : v = 3x105

m/s seperti gambar.

Sudut yang dibentuk antara kecepatan v dengan

medan magnet adalah 90o maka gaya yang

dialami partikel adalah

N6,090sin1031054,0F

sinBqvF

56

35 B

Kawat sepanjang : L = 15 cm

dengan kecepatan : v = 5 m/s

memotong tegak lurus medan magnet homogen : B = 0,4 tesla.

Beda potensial yang terjadi antara ujung-ujung

kawat adalah

volt3,0

90sin515,04,0

sinBLv

o

36 B

Persamaan getaran harmonis :

y = 20 sin 0,2t y dalam satuan cm dan t dalam satuan detik

kecepatan max : percepatan max :

s/cm4v

2,020v

Av

m

m

m

22m

2m

2m

s/cm88,0a

)2,0(20a

Aa

37 C

Persamaan gelombang :

y = A sin (t kx)

maka :

y = 0,1 sin (20t - 4x ), Dapat disimpulkan bahwa

(1) periode gelombang

s1,020

22T

(2) dua titik yang berjarak 30 cm, tidak sefase

cm50m5,04

2

k

2

6,050

30x

angka pecahan = tidak

sefase

(3) cepat rambat gelombang 2,5 cm/s

s/m54

20

kv

(4) pada saat t = 0,1 s maka simpangan titik yang

berjarak 1 m dari sumber berharga minimum

y = 25 sin )141,020(

y = 25 sin (- 2) y = nol harga minimum

38 C

Gelombang stasioner

y = 10 sin (0,2x) cos (40t) cm dengan x dalam centimeter dan t dalam sekon.

Pernyataan di bawah ini yang benar adalah

(1) pada x= 5 cm dari titik ujung tetap terjadi

amplitudo MINIMUM

nolA

52,0sin10A

x2,0sin10A

st

st

st

(2) gelombang stasioner tersebut adalah ujung

terikat

(3) frekuensi gelombang stasioner adalah

Hz20f

f240

f2

(4) amplitudo gelombang dapat memiliki harga nol

Karena Amplitudo gelombang berubah terhadap

fungsi x, x2,0sin10Ast

39 B

sebuah dawai dengan panjang : L = 50 cm

rapat massa : = 4 x 10-2 kg/m ditegangkan dengan gaya : F = 100 N adalah

kecepatan rambat gelombang pada dawai :

s/m50104

100Fv

2

Frekuensi nada dasar :

Hz505,02

50

L2

vf

v

30o

+


40 B

Dua sumber jarak : r1= 5 m ; TI1 = 30 dB. 20 sumber r2= 50 m TI2 = ... dB, maka pada jarak 50 m akan terdengar sebesar

dB20TI

102030TI

2

20log10

5

50log2030TI

n

nlog10

r

rlog20TITI

2

2

2

1

2

1

212

41 B

Polisi = sumber

penjahat = pendengar

penjahat mendengar bunyi dengan frekuensi

Efek Doppler :

Hz767f

300

295

40340

45340

780

f

vv

vv

f

f

p

p

s

p

s

p

42 C

Kecepatan relatif :

2

BPAB

BPABAP

c

VV1

VVV

2

AP

c

c5,0c4,01

c5,0c4,0V

2,1

c9,0VAP

c4

3VAP = 0 ,75 c

43 C

Massa : m = 2 kg

v = 0,6c = 3/5 c (lihat segitiga disamping) energi kinetik :

joule105,4E

)103(2E

cmE

cmcmE

EEE

EEE

16K

28

41

K

2o4

1K

2o

2o4

5K

ooK

oK

44 C

suhu : T1 = 127oC P1 = 20 W.

suhunya dinaikkan menjadi : T2 = 227oC,

laju radiasi kalornya sekarang mendekati : P2 = ...

Daya Radiasi Kalor :

4

4

TP

TeAP

watt49P

400

500

)273127(

)273227(

20

P

T

T

P

P

2

4

4

42

41

42

1

2

45 A

Cahaya kuning : = 610-7 m.

konstanta Planck h = 6,6 10-34 Js ,

kecepatan cahaya c = 3 108 m/s Jumlah foton : N = . per detik ; t = 1 s dengan daya : P = 10 W

foton103N

103106,6

106110

hc

tPN

NhctP

NhfE

19

834

7

5

4

3

v

B

VBC = 0,5c

Bumi

A

VAB=0,4c

P

vs = 40 m/s

S

vp = 45 m/s

P


46 B

FOTOLISTRIK

panjang gelombang : = 4400 = 4,4 107

m

fungsi kerja : Wo = 1,6 eV.

Energi kinetik maksimum fotoelektron yang lepas

dari permukaan logam tersebut

eV21,16,181,2E

6,1)106,1(104,4

103106,6E

Whc

E

K

197

834

K

oK

47 C

Panjang gelombang de Broglie elektron yang

kelajuannya 7,3x106 m/s adalah

m101103,7109

106,6

mv

h 10631

34

= 1

48 D

Panjang gelombang garis spektral yang

berhubungan dengan transisi, di dalam atom

hidrogen, dari n = 6 ke n = 3 adalah

2B

2K n

1

n

1R

1

nK = kulit dengan angka yang lebih kecil

nB = kulit dengan angka yang lebih besar

12

R

12

1R

36

14R

6

1

3

1R

1

22

49 D

massa inti helium ( 42 H ) = 4,002 sma,

massa proton = 1,007 sma,

massa neutron = 1,008 sma, 1 sma setara dengan 931 MeV,

ikat per nukleon inti 13H adalah

defek massa inti 13H :

sma 028,0m

002,4030,4m

002,4)008,12007,12(m

)m()mm(m iintnp

Energi ikat per nukleon 13H :

MeV 52,64

931028,0

nukleon

931mE

50 A

Grafik peluruhan zat radioaktif.

Dari grafik terlihat bahwa waktu paruhnya adalah

2 detik. Maka setelah 8 detik :

partikel50N

16

800800N

NN

2/8

21

T/t

21

o

yang tersisa 50 partikel, sehingga yang meluruh

adalah 800 50 = 750 partikel

N

t

800

4 detik

200

400

2

100

6

01 pembahasan ps 1 fisika sbmptn2014

Documents