pdf un fisika sma 2013

61
Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net Pengukuran 1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.1 Sebuah pelat logam diukur ketebalannya dengan menggunakan mikrometer sekrup dan menunjukkan skala seperti yang terlihat pada gambar. Tebal benda tersebut adalah... A. 4,04 mm B. 5,02 mm C. 5,05 mm D. 6,00 mm E. 7,08 mm Pembahasan Amati gambar mikrometer sekrup di atas! Garis-garis vertikal di sebelah kiri merupakan skala utama dan garis-garis horisontal di sebelah kanan merupakan skala putar. Mikrometer skrup menggunakan satuan milimeter (mm). Skala utama mikrometer sekrup Skala utama = 5,5 mm Skala putar mikrometer sekrup Garis pada skala putar yang berhimpit dengan garis tengah pada skala utama adalah garis ke-50 karenanya skala putar = 50 x 0,01 mm = 0,5 (0,01 mm merupakan batas ketelitian mikrometer sekrup). Tebal benda adalah 5,5 mm + 0,5 mm = 6,0 mm. Jawaban yang benar adalah D. 2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.1 Gambar di samping menunjukkan pembacaan skala mikrometer sekrup yang digunakan untuk mengukur diameter luar tabung kayu. Diameter luar tabung kayu tersebut adalah... A. 4,59 mm B. 4,60 mm C. 4,61 mm D. 4,62 mm E. 4,63 mm Pembahasan Skala utama mikrometer sekrup Skala utama = 4,5 mm Skala putar mikrometer sekrup Garis pada skala putar yang berhimpit dengan garis tengah pada skala utama adalah garis ke-11 karenanya skala putar = 11 x 0,01 mm = 0,11 mm. Diameter luar tabung kayu adalah 4,5 mm + 0,11 mm = 4,61 mm. Jawaban yang benar adalah C. 3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.1 Gambar berikut menunjukkan hasil pembacaan skala pengukuran diameter bola kecil dengan menggunakan mikrometer skrup. Hasil pengukurannya adalah... A. 6,93 mm B. 6,94 mm C. 6,95 mm D. 6,96 mm E. 6,97 mm Pembahasan Skala utama mikrometer sekrup Skala utama = 6,5 mm © 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 1

Upload: kamli-ngalam

Post on 05-Dec-2015

276 views

Category:

Documents


5 download

DESCRIPTION

FisikaUjian Nasional Fisika SMA2013

TRANSCRIPT

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Pengukuran

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.1Sebuah pelat logam diukur ketebalannya dengan menggunakan mikrometer sekrup dan menunjukkan skala seperti yang terlihat pada gambar. Tebal benda tersebut adalah...A. 4,04 mmB. 5,02 mmC. 5,05 mmD. 6,00 mmE. 7,08 mmPembahasanAmati gambar mikrometer sekrup di atas! Garis-garis vertikal di sebelah kiri merupakan skala utama dan garis-garis horisontal di sebelah kanan merupakan skala putar. Mikrometer skrup menggunakan satuan milimeter (mm). Skala utama mikrometer sekrupSkala utama = 5,5 mmSkala putar mikrometer sekrupGaris pada skala putar yang berhimpit dengan garis tengah pada skala utama adalah garis ke-50 karenanya skala putar = 50 x 0,01 mm = 0,5 (0,01 mm merupakan batas ketelitian mikrometer sekrup).

Tebal benda adalah 5,5 mm + 0,5 mm = 6,0 mm.Jawaban yang benar adalah D.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.1Gambar di samping menunjukkan pembacaan skala mikrometer sekrup yang digunakan untuk mengukur diameter luar tabung kayu. Diameter luar tabung kayu tersebut adalah...A. 4,59 mmB. 4,60 mmC. 4,61 mmD. 4,62 mmE. 4,63 mmPembahasanSkala utama mikrometer sekrupSkala utama = 4,5 mmSkala putar mikrometer sekrupGaris pada skala putar yang berhimpit dengan garis tengah pada skala utama adalah garis ke-11 karenanya skala putar = 11 x 0,01 mm = 0,11 mm.

Diameter luar tabung kayu adalah 4,5 mm + 0,11 mm = 4,61 mm.Jawaban yang benar adalah C.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.1Gambar berikut menunjukkan hasil pembacaan skala pengukuran diameter bola kecil dengan menggunakan mikrometer skrup. Hasil pengukurannya adalah...A. 6,93 mmB. 6,94 mmC. 6,95 mmD. 6,96 mmE. 6,97 mmPembahasanSkala utama mikrometer sekrupSkala utama = 6,5 mm

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 1

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Skala putar mikrometer sekrupGaris pada skala putar yang berhimpit dengan garis tengah pada skala utama adalah garis ke-44 karenanya skala putar = 44 x 0,01 mm = 0,44 mm.

Diameter bola kecil adalah 6,5 mm + 0,44 mm = 6,94 mm.Jawaban yang benar adalah B.

Vektor

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.2 Resultan ketiga gaya pada gambar di samping adalah...A. 24 NB. 16 NC. 12 ND. 10 NE. 4 NPembahasanDiketahui :F1 = 20 Newton, Sudut antara F1 dan sumbu x = 0F2 = 20 Newton, Sudut antara F2 dan sumbu x = 60F3 = 24 Newton, Sudut antara F3 dan sumbu x = 60Ditanya : Resultan ketiga gaya (F1, F2 dan F3)Jawab :Komponen vektor gaya pada sumbu x dan y F1x = (F1)(cos 0) = (20)(1) = 20. Positif karena searah dengan sumbu x positif (ke kanan)F1y = (F1)(sin 0) = (20)(0) = 0F2x = (F2)(cos 60) = (20)(0,5) = -10. Negatif karena searah dengan sumbu x negatif (ke kiri) F2y = (F2)(sin 60) = (20)(0,5√3) = 10√3. Positif karena searah dengan sumbu y positif (ke atas)F3x = (F3)(cos 60) = (24)(0,5) = -12. Negatif karena searah dengan sumbu x negatif (ke kiri) F3y = (F3)(sin 60) = (24)(0,5√3) = -12√3. Negatif karena searah dengan sumbu y negatif (ke bawah)Resultan komponen vektor gaya pada sumbu x dan yFx = F1x - F2x - F3x = 20 – 10 – 12 = -2 Fy = F1y + F2y – F3y = 0 + 10√3 - 12√3 = -2√3 Resultan ketiga vektor gaya

F=√F x2+F y

2=√(−2)

2+(−2√3)

2

F=√4+(4)(3)=√4+12=√16F=4 Newton

Jawaban yang benar adalah E.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.2Vektor gaya F1, F2, dan F3 terletak pada sebuah diagram kartesius seperti gambar :Resultan ketiga vektor adalah...A. √26 NB. √76 NC. √84 ND. √168 NE. √204 NPembahasanDiketahui :F1 = 12 Newton, Sudut antara F1 dan sumbu x = 30F2 = 10 Newton, Sudut antara F2 dan sumbu x = 90

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 2

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

F3 = 8 Newton, Sudut antara F3 dan sumbu x = 30Ditanya : Resultan ketiga vektor gaya (F1, F2 dan F3)Jawab :Komponen vektor gaya pada sumbu x dan y F1x = (F1)(cos 30) = (12)(0,5√3) = 6√3. Positif karena searah dengan sumbu x positif (ke kanan)F1y = (F1)(sin 30) = (12)(0,5) = 6. Positif karena searah dengan sumbu y positif (ke atas) F2x = (F2)(cos 90) = (10)(0) = 0. F2y = (F2)(sin 90) = (10)(1) = -10. Negatif karena searah dengan sumbu y negatif (ke bawah)F3x = (F3)(cos 30) = (8)(0,5√3) = -4√3. Negatif karena searah dengan sumbu x negatif (ke kiri) F3y = (F3)(sin 30) = (8)(0,5) = -4. Negatif karena searah dengan sumbu y negatif (ke bawah)Resultan komponen vektor gaya pada sumbu x dan yFx = F1x + F2x - F3x = 6√3 + 0 – 4√3 = 2√3 Fy = F1y - F2y – F3y = 6 - 10 - 4 = -8 Resultan ketiga vektor gaya

F=√F x2+F y

2=√(2√3)

2+(−8)2

F=√(4)(3)+(64)=√12+64

F=¿√76 NewtonJawaban yang benar adalah B.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.2Perhatikan gambar di samping. Besar resultan ketiga gaya tersebut adalah...A. 0B. 2√3 NC. 4√3 ND. 8√3 NE. 12√3 NPembahasanDiketahui :F1 = 4 Newton, Sudut antara F1 dan sumbu x = 30F2 = 6√3 Newton, Sudut antara F2 dan sumbu x = 0F3 = 2 Newton, Sudut antara F3 dan sumbu x = 90Ditanya : Besar resultan ketiga gaya (F1, F2 dan F3)Jawab :Komponen vektor gaya pada sumbu x dan y F1x = (F1)(cos 30) = (4)(0,5√3) = 2√3. Positif karena searah dengan sumbu x positif (ke kanan)F1y = (F1)(sin 30) = (4)(0,5) = 2. Positif karena searah dengan sumbu y positif (ke atas)F2x = (F2)(cos 0) = (6√3)(1) = -6√3. Negatif karena searah dengan sumbu x negatif (ke kiri) F2y = (F2)(sin 0) = (6√3)(0) = 0. F3x = (F3)(cos 90) = (2)(0) = 0. F3y = (F3)(sin 90) = (2)(1) = -2. Negatif karena searah dengan sumbu y negatif (ke bawah)Resultan komponen vektor gaya pada sumbu x dan yFx = F1x - F2x + F3x = 2√3 – 6√3 + 0 = -4√3Fy = F1y + F2y – F3y = 2 + 0 - 2 = 0 Resultan ketiga vektor gaya

F=√F x2=√(−4√3)

2

F=√(16)(3)=4√3 NewtonJawaban yang benar adalah C.

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 3

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Gerak Lurus

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.3Dari puncak sebuah menara setinggi 45 m dijatuhkan sebuah batu. Jika percepatan gravitasi bumi 10 ms-2, kecepatan batu pada saat tepat menyentuh tanah adalah...A. 25 ms-1

B. 30 ms-1

C. 35 ms-1

D. 40 ms-1

E. 45 ms-1

PembahasanDiketahui :Tinggi (h) = 45 meterPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Kecepatan batu pada saat menyentuh tanah (vt)Jawab :Rumus gerak jatuh bebas :vt

2 = 2 g hKecepatan batu pada saat menyentuh tanah :vt

2 = 2 (10)(45) = 900vt = √900 = 30 m/s2

Jawaban yang benar adalah B.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.3Sebuah benda jatuh dari puncak menara tanpa kecepatan awal, setelah 2 sekon benda sampai di tanah. Jika g = 10 ms-2, maka tinggi menara adalah...A. 40 mB. 25 mC. 20 mD. 10 mE. 5 mPembahasanDiketahui :Selang waktu (t) = 2 sekonPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Tinggi menara (h)Jawab :Rumus gerak jatuh bebas :h = ½ g t2

Tinggi menara :h = ½ (10)(2)2 = (5)(4) = 20 meterJawaban yang benar adalah C.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.3Sebuah benda 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 m di atas tanah. Berapa lama waktu yang diperlukan oleh benda untuk mencapai tanah ? (g = 10 ms-2)A. 20 sekonB. 18 sekonC. 10 sekonD. 5 sekon

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 4

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

E. 2 sekonPembahasanMassa benda tidak diperhitungkan dalam penyelesaian soal gerak jatuh bebasDiketahui :Tinggi (h) = 20 meterPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Selang waktu benda mencapai tanah (t)Jawab :Rumus gerak jatuh bebas :h = ½ g t2

Selang waktu benda mencapai tanah :20 = ½ (10)(t2)20 = (5)(t2) 20/5 = t2

4 = t2

t = √4t = 2 sekonJawaban yang benar adalah E.

Gerak Melingkar Beraturan

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.4Tiga roda A, B dan C saling berhubungan seperti pada gambar. Jika jari-jari roda A, B dan C masing-masing 20 cm, 8 cm dan 4 cm, dan roda B berputar dengan kecepatan sudut 10 rad.s-1, maka roda C berputar dengan kecepatan sudutsebesar...A. 80 rad.s-1

B. 50 rad.s-1

C. 40 rad.s-1

D. 20 rad.s-1

E. 10 rad.s-1

PembahasanDiketahui :Jari-jari roda A (rA) = 20 cm = 0,2 meterJari-jari roda B (rB) = 8 cm = 0,08 meterJari-jari roda C (rC) = 4 cm = 0,04 meterKecepatan sudut roda B (ωB) = 10 rad/sDitanya : Kecepatan sudut roda C (ωC)Jawab :Kecepatan sudut dan kecepatan linear tepi roda ARoda A dan roda B saling menempel karenanya roda A dan roda B berputar bersama-sama. Apabilaroda B bergerak melingkar satu putaran (360o) maka selama selang waktu yang sama roda A juga bergerak melingkar satu putaran (360o). Karena berputar bersama-sama maka kecepatan sudut roda A (ωA) sama dengan kecepatan sudut roda B (ωB). Kecepatan sudut roda A :ωA = ωB = 10 radian/sekonKecepatan linear tepi roda A :Besar kecepatan linear tepi roda A dihitung menggunakan rumus hubungan antara kecepatan linear dan kecepatan sudut, v = r ω.

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 5

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

vA = rA ωA = (0,2 m)(10 rad/s) = 2 m/sKecepatan sudut dan kecepatan linear tepi roda C Keliling roda A jauh lebih besar daripada keliling roda C. Ketika roda C telah bergerak melingkar satu putaran (360o), selama selang waktu yang sama roda A belum mencapai satu putaran (360o). Dengan demikian, kecepatan sudut roda A tidak sama dengan kecepatan sudut roda C.Walaupun demikian, roda A dan roda C saling berhubungan melalui tali atau rantai. Karena saling berhubungan maka selama selang waktu yang sama, jarak yang ditempuh tepi roda A sama dengan jarak yang ditempuh tepi roda C. Jadi kecepatan linear tepi roda C (vC) sama dengan kecepatan linear tepi roda A (vA).Kecepatan linear tepi roda C :vC = vA = 2 m/s

Kecepatan sudut roda C :vC = rC ωC

ωC = vC / rC = 2 / 0,04 = 50 radian/sekon = 50 rad.s-1. Jawaban yang benar adalah B.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.4Sistem roda berjari-jari RA = 2 cm ; RB = 4 cm dan RC = 10 cm dihubungkan seperti gambar. Roda B diputar 60 putaran permenit, maka laju linear roda C adalah...A. 8π cm.s-1

B. 12 cm.s-1

C. 12π cm.s-1

D. 24 cm.s-1

E. 24π cm.s-1

PembahasanDiketahui :Jari-jari roda A (rA) = 2 cm Jari-jari roda B (rB) = 4 cm Jari-jari roda C (rC) = 10 cm Kecepatan sudut roda B (ωB) = 60 putaran/menit = 60 putaran/60 sekon = 1 putaran/sekon = 1(2π radian)/sekon = 2π rad/s Ditanya : Kecepatan linear roda C (vC)Jawab :Kecepatan linear tepi roda BKecepatan linear tepi roda B :vB = rB ωB = (4 cm)(2π rad/s) = 8π cm/s Kecepatan linear tepi roda ARoda A dan roda B dihubungkan dengan tali karenanya kecepatanlinear tepi roda A (vA) sama dengan kecepatan linear tepi roda B(vB). vA = vB = 8π cm/s Kecepatan linear tepi roda CRoda C dan roda A dihubungkan dengan tali karenanya kecepatanlinear tepi roda C (vC) sama dengan kecepatan linear tepi roda A(vA). vC = vA = vB = 8π cm/s Jawaban yang benar adalah A.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 67 No.4

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 6

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Perhatikan hubungan roda-roda berikut! Jari-jari roda RA = 25 cm, RB = 15 cm, RC = 40 cm dan roda C berputar dengan kecepatan putar 60 putaran per menit. Kecepatan sudut roda A adalah...A. 2,5π rad.s-1

B. 3π rad.s-1

C. 3,2π rad.s-1

D. 3,5π rad.s-1

E. 3,8π rad.s-1

PembahasanDiketahui :Jari-jari roda A (rA) = 25 cm = 0,25 meterJari-jari roda B (rB) = 15 cm = 0,15 meterJari-jari roda C (rC) = 40 cm = 0,4 meterKecepatan sudut roda C (ωC) = 60 putaran/menit = 60 putaran/60 sekon = 1 putaran/sekon = 1(2π radian)/sekon = 2π rad/s Ditanya : Kecepatan sudut roda A (ωA)Jawab :Kecepatan linear tepi roda CKecepatan linear tepi roda C :vC = rC ωC = (0,4 m)(2π rad/s) = 0,8π m/s Kecepatan linear tepi roda BRoda C dan roda B dihubungkan dengan tali karenanya kecepatan linear tepi roda C (vC) sama dengan kecepatan linear tepi roda B (vB). vB = vC = 0,8π m/s Kecepatan sudut dan kecepatan linear tepi roda ARoda A dan roda B saling berhubungan seperti pada gambar di atas karenanya kecepatan sudut rodaA tidak sama dengan kecepatan sudut roda B. Hal ini disebabkan karena keliling roda A lebih besardari roda B. Selama selang waktu yang sama, ketika roda A telah bergerak melingkar satu putaran (360o), roda B belum mencapai satu putaran (360o). Walaupun demikian selama selang waktu yang sama jarak tempuh tepi roda A sama dengan jarak tempuh tepi roda B. Jadi kecepatan linear tepi roda A (vA) sama dengan kecepatan linear tepi roda B (vB).Kecepatan linear tepi roda AvA = vB = vC = 0,8π m/s Kecepatan sudut roda AvA = rA ωA

ωA = vA / rA = 0,8π / 0,25 = 3,2π rad/sJawaban yang benar adalah C.

Hukum Newton

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.5Perhatikan gambar! Sebuah balok mula-mula diam, lalu ditarik dengan gaya F ke atas sejajar dengan bidang miring. Massa balok 8 kg, koefisien gesekan µs = 0,5 dan θ = 45o. Agar balok tepat akan bergerak ke atas, gaya F harus sebesar....A. 40 NB. 60 NC. 60√2 ND. 80 NE. 80√2 NPembahasan

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 7

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Diketahui :Koefisien gesekan statis (µs) = 0,5Sudut (θ) = 45o

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Massa balok (m) = 8 kilogramBerat balok (w) = m g = (8 kg)(10 m/s2) = 80 kg m/s2 = 80 NewtonDitanya : Besar gaya F agar balok tepat akan bergerak ke atasJawab :

Balok tepat akan bergerak ke atas jika F ≥ wx + fs. Komponen gaya berat yang sejajar bidang miring :wx = w sin θ = (80)(sin 45) = (80)(0,5√2) = 40√2Komponen gaya berat yang tegak lurus bidang miring :wy = w cos θ = (80)(cos 45) = (80)(0,5√2) = 40√2Gaya normal :N = wy = 40√2 Gaya gesek statis :fs = µs N = (0,5)(40√2) = 20√2

Besar gaya F agar balok tepat akan bergerak ke atas :F ≥ wx + fs F ≥ 40√2 + 20√2 F ≥ 60√2 NewtonJawaban yang benar adalah C.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.5Balok yang bermassa 8 kg terletak di atas bidang miring kasar seperti gambar berikut. Gaya luar minimal yang dibutuhkan untuk menahan balok agar tidak meluncur ke bawah adalah... (sin 37o = 0,6, cos 37o = 0,8, g = 10 m.s-2, µk = 0,1) A. 6,4 NB. 4,6 NC. 48,5 ND. 54,4 NE. 68,8 NPembahasanDiketahui :Massa balok (m) = 8 kgPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Berat balok (w) = m g = (8)(10) = 80 NewtonSin 37o = 0,6Cos 37o = 0,8Koefisien gesek kinetis (µk) = 0,1

Ditanya : Gaya (F) luar minimal penahan balok agar balok tidak meluncur ke bawahJawab :Balok tidak meluncur ke bawah jika F = wx Komponen gaya berat yang sejajar bidang miring :wx = w sin θ = (80)(sin 37) = (80)(0,6) = 48Besar gaya F minimal agar balok tidak meluncur ke bawah :

F = wx F = 48 Newton

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 8

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 67 No.5Sebuah benda bermassa 5,0 kg ditarik dengan tali ke atas bidang miringyang kasar oleh sebuah gaya 71 N (g = 10 m.s-2, sin 37o = 0,6, cos 37o =0,8). Jika koefisien gesekan antara benda dan bidang adalah 0,4,percepatan yang dialami benda adalah...A. 0,5 ms-2

B. 2 ms-2

C. 2,5 ms-2

D. 3 ms-2

E. 5 ms-2

PembahasanDiketahui :Massa benda (m) = 5 kgPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Berat benda (w) = m g = (5)(10) = 50 NewtonGaya F = 71 NewtonSin 37o = 0,6Cos 37o = 0,8Koefisien gesekan = 0,4Ditanya : Percepatan benda (a)Jawab :Resultan GayaTerlebih dahulu hitung resultan gaya yang bekerja pada benda.

Komponen gaya berat yang sejajar bidang miring :wx = w sin θ = (50)(sin 37) = (50)(0,6) = 30Komponen gaya berat yang tegak lurus bidang miring :wy = w cos θ = (50)(cos 37) = (50)(0,8) = 40Gaya normal :N = wy = 40 Gaya gesek kinetis :fk = µk N = (0,4)(40) = 16

Resultan gaya yang bekerja pada bidang miring :∑F = F – wx - fk = 71 – 30 – 16 = 25 NewtonPercepatan benda Percepatan benda dihitung menggunakan rumus hukum II Newton :a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 m/s2 Jawaban yang benar adalah E.

4. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.6Dari gambar berikut, balok A mempunyai massa 2 kg danbalok B = 1 kg. Balok B mula-mula diam dan kemudianbergerak ke bawah sehingga menyentuh lantai. Bila g = 10m.s-2, nilai tegangan tali T adalah...A. 20,0 NewtonB. 10,0 NewtonC. 6,7 NewtonD. 3,3 NewtonE. 1,7 NewtonPembahasanDiketahui :

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 9

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Massa balok A (mA) = 2 kgMassa balok B (mB) = 1 kgPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Berat balok B (wB) = mB g = (1)(10) = 10 NewtonDitanya : Nilai tegangan tali (T)Jawab :Pada soal tidak ada keterangan mengenai gesekan karenanya abaikan saja gesekan. Percepatan sistem (a)Terlebih dahulu hitung percepatan sistem menggunakan rumus hukum II Newton. Balok B digantung sehingga terdapat gaya berat balok B yang menggerakan balok B ke bawah. Balok B danbalok A dihubungkan dengan tali sehingga balok B menarik balok A hingga keduanya bergerak bersama-sama. Bedanya balok B bergerak ke bawah dan balok A bergerak ke kanan. Hanya ada satu gaya yang sejajar dengan gerakan kedua balok yakni gaya berat balok B (wB). Gaya berat balok A tegak lurus arah gerakan balok A sehingga tidak diperhitungkan dalam menyelesaikan soal.Gaya tegangan tali mempunyai besar sama sepanjang tali dan arahnya berlawanan sehingga saling meniadakan. ∑F = m awB = (mA + mB) a10 = (2 + 1) a10 = 3 aa = 10/3 Tegangan tali (T)Tegangan tali dihitung dengan meninjau masing-masing balok secara terpisah. Tegangan tali pada balok A∑F = m aT = mA a = (2)(10/3) = 20/3 = 6,7 NewtonTegangan tali pada balok B∑F = m awB - T = mB a 10 – T = (1)(10/3)10 – T = 3,3T = 10 – 3,3 = 6,7 Newton Gaya tegangan tali (T) = 6,7 NewtonJawaban yang benar adalah C.

5. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.6Dari gambar berikut, balok A mempunyai massa 2 kg dan balok B= 1 kg. Bila gaya gesekan antara benda A dengan bidang 2,5Newton, sedangkan gaya gesekan tali dengan katrol diabaikan,maka percepatan kedua benda adalah...A. 20,0 m.s-2

B. 10,0 m.s-2

C. 6,7 m.s-2

D. 3,3 m.s-2

E. 2,5 m.s-2

PembahasanDiketahui :Massa balok A (mA) = 2 kgMassa balok B (mB) = 1 kgGaya gesek antara balok A dan bidang datar (fges A) = 2,5 Newton

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 10

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Berat balok B (wB) = mB g = (1)(10) = 10 NewtonDitanya : Percepatan kedua benda (a)Jawab :Percepatan kedua benda dihitung menggunakan rumus hukum II Newton.∑F = m awB – fges = (mA + mB) a10 – 2,5 = (2 + 1) a7,5 = 3 aa = 7,5 / 3 = 2,5 m/s2

Jawaban yang benar adalah E.

6. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.6Perhatikan gambar! Balok A bermassa 30 kg yang diam di atas lantai licin dihubungkan dengan balok B bermassa 10 kg melalui sebuah katrol. Balok B mula-mula ditahan kemudian dilepaskan sehingga bergerak turun. Percepatan sistem adalah... (g = 10 ms-2)A. 2,5 ms-2

B. 10 ms-2 C. 12 ms-2

D. 15 ms-2

E. 18 ms-2

PembahasanDiketahui :Massa balok A (mA) = 30 kgMassa balok B (mB) = 10 kgPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Berat balok B (wB) = mB g = (10)(10) = 100 Newton Ditanya : Percepatan sistem (a)Jawab :∑F = m awB = (mA + mB) a100 = (30 + 10) a100 = 40 aa = 100 / 40 a = 2,5 m/s2

Jawaban yang benar adalah A.

Dinamika Rotasi

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.7Dua buah bola yang dianggap sebagai partikel dihubungkan dengan seutas tali kawat seperti gambar. Bila massa bola P dan Q masing-masing 600 gram dan 400 gram, maka momen inersia sistem kedua bola terhadap poros AB adalah...A. 0,008 kg.m2

B. 0,076 kg.m2

C. 0,124 kg.m2

D. 0,170 kg.m2

E. 0,760 kg.m2

Pembahasan

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 11

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Diketahui :Massa bola P (mP) = 600 gram = 0,6 kgMassa bola Q (mQ) = 400 gram = 0,4 kgJarak bola P dari sumbu rotasi (rP) = 20 cm = 0,2 meterJarak bola Q dari sumbu rotasi (rQ) = 50 cm = 0,5 meter Ditanya : Momen inersia (I) sistem terhadap poros atau sumbu rotasi ABJawab :Rumus momen inersia partikel :I = m r2

Keterangan : I = momen inersia, m = massa partikel, r = jarak partikel dari sumbu rotasiMomen inersia bola PIP = (mP)(rP

2) = (0,6)(0,2)2 = (0,6)(0,04) = 0,024 kg m2 Momen inersia bola QIQ = (mQ)(rQ

2) = (0,4)(0,5)2 = (0,4)(0,25) = 0,1 kg m2 Momen inersia sistem partikel :I = IP + IQ = 0,024 + 0,1 = 0,124 kg m2

Jawaban yang benar adalah C.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.7Dua buah bola yang dihubungkan dengan kawat (massa kawat diabaikan) disusun seperti gambar. Besar momen inersianya adalah...A. 20 x 10-3 kg.m2

B. 25 x 10-3 kg.m2

C. 11 x 10-2 kg.m2

D. 55 x 10-2 kg.m2

E. 80 x 10-2 kg.m2

PembahasanDiketahui :Massa bola A (mA) = 200 gram = 0,2 kgMassa bola B (mB) = 400 gram = 0,4 kgJarak antara bola A dan sumbu rotasi (rA) = 0Jarak antara bola B dan sumbu rotasi (rB) = 25 cm = 0,25 meter Ditanya : Momen inersia (I) sistem Jawab :Momen inersia bola AIA = (mA)(rA

2) = (0,2)(0)2 = 0 Momen inersia bola BIB = (mB)(rB

2) = (0,4)(0,25)2 = (0,4)(0,0625) = 0,025 kg m2 Momen inersia sistem partikel :I = IA + IB = 0 + 0,025 = 0,025 kg m2 = 25 x 10-3 kg m2 Jawaban yang benar adalah B.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.7Perhatikan gambar dua bola yang dihubungkan dengan seutas kawat. Panjang kawat = 12 m, l1 = 4 m dan massa kawat diabaikan, maka besarnya momen inersia sistem adalah... A. 52,6 kg m2 B. 41,6 kg m2

C. 34,6 kg m2

D. 22,4 kg m2

E. 20,4 kg m2

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 12

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

PembahasanDiketahui :Massa bola A (mA) = 0,2 kgMassa bola B (mB) = 0,6 kgJarak antara bola A dan sumbu rotasi (rA) = 4 meterJarak antara bola B dan sumbu rotasi (rB) = 12 – 4 = 8 meterDitanya : Momen inersia (I) sistem Jawab :Momen inersia bola AIA = (mA)(rA

2) = (0,2)(4)2 = (0,2)(16) = 3,2 kg m2 Momen inersia bola BIB = (mB)(rB

2) = (0,6)(8)2 = (0,6)(64) = 38,4 kg m2 Momen inersia sistem partikel : I = IA + IB = 3,2 + 38,4 = 41,6 kg m2 Jawaban yang benar adalah B.

4. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.8Batang AB yang massanya diabaikan diletakkan mendatar dan dikerjakan tiga buah gaya seperti gambar. Resultan momen gaya yang bekerja pada batang jika diputar pada poros di D adalah... (sin 53o = 0,8)A. 2,4 N.mB. 2,6 N.mC. 3,0 N.mD. 3,2 N.mE. 3,4 N.mPembahasanDiketahui :Sumbu rotasi terletak di D.Jarak antara F1 dan sumbu rotasi (rAD) = 40 cm = 0,4 mJarak antara F2 dan sumbu rotasi (rBD) = 20 cm = 0,2 mJarak antara F3 dan sumbu rotasi (rCD) = 10 cm = 0,1 mF1 = 10 NewtonF2 = 10√2 NewtonF3 = 20 NewtonSin 53o = 0,8Ditanya : Resultan momen gaya jika batang diputar pada poros di DJawab :Hitung momen gaya yang ditimbulkan oleh masing-masing gaya.Momen gaya 1∑ τ1 = (F1)(rAD sin 53o) = (10 N)(0,4 m)(0,8) = 3,2 N.mMomen gaya 1 bertanda positif karena arah rotasi batang yang ditimbulkan oleh momen gaya 1 berlawanan arah dengan putaran jarum jam.Momen gaya 2∑ τ2 = (F2)(rBD sin 45o) = (10√2 N)(0,2 m)(0,5√2) = -2 N.mMomen gaya 2 bertanda negatif karena arah rotasi batang yang ditimbulkan oleh momen gaya 2 searah dengan putaran jarum jam.Momen gaya 3∑ τ3 = (F3)(rCD sin 90o) = (20 N)(0,1 m)(1) = 2 N.mMomen gaya 3 bertanda positif karena arah rotasi batang yang ditimbulkan oleh momen gaya 3 berlawanan arah dengan putaran jarum jam.Resultan momen gaya

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 13

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

∑ τ = ∑ τ1 + ∑ τ2 + ∑ τ3 ∑ τ = 3,2 – 2 + 2∑ τ = 3,2 Newton meterJawaban yang benar adalah D.

5. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.8Sebuah batang yang diabaikan massanya dipengaruhi tiga buah gaya FA = FC = 10 N dan FB = 20 N seperti gambar. Jika jarak AB = BC = 20 cm, maka besar momen gaya terhadap titik C adalah...A. 0 NmB. 1 NmC. 4 NmD. 6 NmE. 8 NmPembahasanDiketahui :Sumbu rotasi terletak di titik C.Jarak antara FA dan sumbu rotasi (rAC) = 40 cm = 0,4 meterJarak antara FB dan sumbu rotasi (rBC) = 20 cm = 0,2 meterJarak antara FC dan sumbu rotasi (rCC) = 0 cmFA = 10 NewtonFB = 20 NewtonFC = 10 NewtonDitanya : Resultan momen gaya jika batang diputar pada poros di CJawab :Hitung momen gaya yang ditimbulkan oleh masing-masing gaya.Momen gaya A∑ τ A = (FA)(rAC sin 90o) = (10 N)(0,4 m)(1) = -4 N.mMomen gaya A bertanda negatif karena arah rotasi batang yang ditimbulkan oleh momen gaya A searah dengan putaran jarum jam.Momen gaya B∑ τ B = (FB)(rBC sin 90o) = (20 N)(0,2 m)(1) = 4 N.mMomen gaya B bertanda positif karena arah rotasi batang yang ditimbulkan oleh momen gaya B berlawanan arah dengan putaran jarum jam.Momen gaya C∑ τC = (FC)(rCC sin 90o) = (10 N)(0)(1) = 0Momen gaya C bertanda bernilai 0 karena gaya FC berhimpit dengan sumbu rotasiResultan momen gaya∑ τ = ∑ τ1 + ∑ τ2 + ∑ τ3 ∑ τ = -4 + 4 + 0∑ τ = 0 N.mJawaban yang benar adalah A.

6. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.8Sebuah tongkat panjangnya 50 cm terdapat 3 gaya yangsama besarnya seperti pada gambar berikut. Jika tongkatdiputar dengan poros putar di titik C, maka besar momengaya total adalah...A. 1 NmB. 3 Nm C. 4 Nm

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 14

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

D. 5 NmE. 6 NmPembahasanDiketahui :Sumbu rotasi terletak di titik C.Jarak antara F1 dan sumbu rotasi (r1) = 30 cm = 0,3 meterJarak antara F2 dan sumbu rotasi (r2) = 10 cm = 0,1 meterJarak antara F3 dan sumbu rotasi (r3) = 20 cm = 0,2 meterF1 = 10 NewtonF2 = 10 NewtonF3 = 10 NewtonDitanya : Resultan momen gaya jika batang diputar pada poros di CJawab :Hitung momen gaya yang ditimbulkan oleh masing-masing gaya.Momen gaya 1∑ τ1 = (F1)(r1 sin 90o) = (10 N)(0,3 m)(1) = -3 N.mMomen gaya 1 bertanda negatif karena arah rotasi batang yang ditimbulkan oleh momen gaya 1 searah dengan putaran jarum jam.Momen gaya 2∑ τ2 = (F2)(r2 sin 90o) = (10 N)(0,1 m)(1) = 1 N.mMomen gaya 2 bertanda positif karena arah rotasi batang yang ditimbulkan oleh momen gaya 2 berlawanan arah dengan putaran jarum jam.Momen gaya 3∑ τ3 = (F3)(r3 sin 30o) = (10 N)(0,2 m)(0,5) = -1 N.mMomen gaya 3 bertanda negatif karena arah rotasi batang yang ditimbulkan oleh momen gaya 3 searah dengan putaran jarum jam.Resultan momen gaya∑ τ = ∑ τ1 + ∑ τ2 + ∑ τ3 ∑ τ = -3 + 1 - 1∑ τ = -3 N.mBesar resultan momen gaya adalah 3 Newton meter. Resultan momen gaya bertanda negatif artinyaarah rotasi batang yang ditimbulkan oleh resultan momen gaya, sama dengan arah rotasi jarum jam.Jawaban yang benar adalah B.

Usaha dan Energi

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.9Sebuah bola bermassa 500 gram dilempar vertikal ke atas dari permukaan tanah dengan kecepatan awal 10 ms-2. Bila g = 10 ms-2, maka usaha yang dilakukan gaya berat bola pada saat mencapai tinggi maksimum adalah...A. 2,5 JB. 5,0 JC. 25 JD. 50 JE. 500 JPembahasanAbaikan hambatan udara.Diketahui :Massa bola (m) = 500 gram = 0,5 kgKecepatan awal (vo) = 10 m/s2

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 15

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Kecepatan akhir (vt) = 0. Pada ketinggian maksimum, benda diam sesaat sebelum berbalik arah.Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Usaha (W) yang dilakukan oleh gaya berat bolaJawab :Teorema usaha-energi kinetik :Teorema usaha-energi kinetik menyatakan bahwa usaha total atau usaha yang dilakukan oleh resultan gaya pada sebuah benda sama dengan perubahan energi kinetik benda tersebut. Rumus teorema usaha-energi kinetik : Wtotal = ΔEK = EKt – EKo Wtotal = ½ m vt

2 – ½ m vo2 = ½ m (vt

2 – vo2)

Keterangan :EKt = energi kinetik akhir, EKo = energi kinetik awal, m = massa benda, vt = kecepatan akhir benda, vo = kecepatan awal benda.Usaha total :Usaha yang dilakukan oleh gaya berat bola sejak bola dilempar hingga bola mencapai ketinggian maksimum adalah :Wtotal = ½ m (vt

2 – vo2) = ½ (0,5)(02 – 102)

Wtotal = (0,25)(-100) = -25 JouleTanda negatif menunjukan bahwa arah perpindahan bola berlawanan dengan arah gaya berat bola. Arah perpindahan bola ke atas, arah gaya berat bola ke bawah. Gaya berat melakukan usaha negatifpada bola artinya usaha yang dilakukan oleh gaya berat menyebabkan energi potensial gravitasi bola bertambah dan energi kinetik bola berkurang. Gaya berat melakukan usaha positif apabila arahgaya berat bola sama dengan arah perpindahan bola (bola bergerak ke bawah).Jawaban yang benar adalah C.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.9Sebuah bola bermassa 1 kg dijatuhkan tanpa kecepatan awal dari atas gedung melewati jendela A dilantai atas ke jendela B di lantai bawah dengan beda tinggi 2,5 m (g = 10 m.s-2). Berapa besar usahauntuk perpindahan bola dari jendela A ke jendela B tersebut ?A. 5 JouleB. 15 JouleC. 20 JouleD. 25 JouleE. 50 JoulePembahasanDiketahui :Massa bola (m) = 1 kgKecepatan awal (vo) = 0 m/sKetinggian (h) = 2,5 meterPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Usaha total selama perpindahan bolaJawab :Kecepatan akhir bola (vt)Bola jatuh tanpa kecepatan awal karenanya gerakan bola termasuk gerak jatuh bebas. Terlebih dahulu hitung kecepatan akhir bola menggunakan rumus gerak jatuh bebas. Diketahui percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2, perubahan ketinggian bola (h) = 2,5 meter dan ditanyakan kecepatan akhir (vt) karenanya gunakan rumus vt

2 = 2 g hvt

2 = 2 g h = 2(10)(2,5) = 2(25) vt = √2(25) = 5√2Jadi kecepatan akhir bola adalah 5√2 m/s

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 16

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Usaha total = perubahan energi kinetikWtotal = ΔEK = ½ m (vt

2 – vo2) = ½ (1){(5√2)2 – 02}

Wtotal = ½ (25)(2) = 25 JouleJawaban yang benar adalah D.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.9Sebuah benda bermassa 2 kg mula-mula bergerak dengan kecepatan 72 km.jam-1. Setelah bergerak sejauh 400 m, kecepatan benda menjadi 144 km.jam-1 dan (g = 10 ms-2). Usaha total yang dilakukan benda pada saat itu adalah...A. 20 JB. 60 JC. 1.200 JD. 2.000 JE. 2.400 JPembahasanDiketahui :Massa benda (m) = 2 kgKecepatan awal (vo) = 72 km/jam = 20 m/sKecepatan akhir (vt) = 144 km/jam = 40 m/sJarak tempuh (s) = 400 meterPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Usaha total Jawab :Usaha total = perubahan energi kinetikWtotal = ΔEK = ½ m (vt

2 – vo2) = ½ (2)(402 – 202}

Wtotal = ½ (2)(1600 - 400) = 1200 JouleJawaban yang benar adalah C.

4. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.11Sebuah bola yang massanya 2 kg jatuh bebas dari posisi A seperti pada gambar. (g = 10 ms-2). Ketika sampai di titik B besar energi kinetik sama dengan 2 kali energi potensial, maka tinggi titik B dari tanah adalah...A. 80 mB. 70 mC. 60 mD. 40 mE. 30 mPembahasanDiketahui :Massa bola (m) = 2 kgPercepatan gravitasi (g) = 10 ms-2

Ketinggian A (hA) = 90 meterDitanya : Ketinggian B (hB)Jawab :Ketika bola tiba di titik B, energi kinetik bola di titik B sama dengan 2 kali energi potensial gravitasi bola di titik B. EK = 2 EP ½ m v2 = 2 m g hB

½ v2 = 2 g hB

v2 = 2(2)(10) hB

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 17

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

v2 = 40 hB

Hitung kecepatan (v) bola ketika tiba di titik B setelah jatuh dari titik A. v2 = 2 g h = 2(10)(90–hB) = 20(90–hB)Gantikan v2 pada persamaan di atas dengan v2 pada persamaan ini.v2 = 40 hB

20(90–hB) = 40 hB

1800–20 hB = 40 hB

1800 = 40 hB + 20 hB

1800 = 60 hB

hB = 1800 / 60hB = 30 meter Jawaban yang benar adalah E.

Elastisitas

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.10Grafik di bawah menunjukkan hubungan antara perubahan beban (ΔF) dengan pertambahan panjang (ΔX), grafik yang menunjukkan nilai konstanta elastisitas terkecil...A B C

D E

PembahasanRumus hukum Hookek = F / Δx Keterangan :Δx = pertambahan panjang, F = gaya, k = konstanta elastisitas Konstanta elastisitaskA = F / Δx = 1 / 8 = 0,125 kB = F / Δx = 8 / 3 = 2,7kC = F / Δx = 6 / 6 = 1 kD = F / Δx = 3 / 5 = 0,6kE = F / Δx = 2 / 4 = 0,5Jawaban yang benar adalah A.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.10Perhatikan grafik hubungan antara gaya (F) terhadap pertambahan panjang (ΔX) berikut! Manakah yang mempunyai konstanta elastisitas terbesar ?

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 18

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

A B C

D E

PembahasanKonstanta elastisitaskA = F / Δx = 50 / 10 = 5kB = F / Δx = 50 / 0,1 = 500kC = F / Δx = 5 / 0,1 = 50 kD = F / Δx = 500 / 0,1 = 5000kE = F / Δx = 500 / 10 = 50Jawaban yang benar adalah D.

Momentum, Impuls dan Tumbukan

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.12Bola pingpong bermassa 5 gram jatuh bebas dari ketinggian tertentu (g = 10 ms-2). Saat menumbuk lantai kecepatan bola 6 ms-1 dan sesaat setelah menumbuk lantai bola terpantul ke atas dengan kecepatan 4 ms-1. Besar impuls yang bekerja pada bola adalah...A. 0,50 NsB. 0,25 NsC. 0,10 NsD. 0,05 NsE. 0,01 NsPembahasanDiketahui :Massa bola (m) = 5 gram = 0,005 kgKecepatan bola sesaat sebelum menumbuk lantai (vo) = -6 m/sKecepatan bola sesaat setelah menumbuk lantai (vt) = 4 m/sKecepatan bertanda positif dan negatif artinya arah kecepatan bola atau arah gerakan bola sebelum tumbukan berlawanan dengan arah gerakan bola setelah tumbukan.Ditanya : Impuls (I)Jawab :Teorema impuls-momentum menyatakan bahwa impuls (I) sama dengan perubahan momentum (Δp).I = Δp = m vt – m vo = m (vt – vo) I = (0,005)(4 – (-6)) = (0,005)(4 + 6) = (0,005)(10) = 0,05 Newton sekonJawaban yang benar adalah D.

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 19

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.12Bola tenis massanya 100 gram dijatuhkan ke lantai dari ketinggian 20 cm tanpa kecepatan awal. Setelah mengenai lantai bola memantul dengan kecepatan 1 ms-1 dan (g = 10 ms-2). Perubahan momentum yang dialami bola tersebut adalah...A. 0,1 NsB. 0,3 NsC. 0,5 NsD. 0,8 NsE. 0,9 NsPembahasanDiketahui :Massa bola (m) = 100 gram = 0,1 kgKetinggian (h) = 20 cm = 0,2 meterPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Kecepatan bola sesaat setelah menumbuk lantai (vt) = 1 m/s Ditanya : perubahan momentum bolaJawab :Kecepatan bola sebelum tumbukan (vo)Hitung kecepatan bola sebelum tumbukan menggunakan rumus gerak jatuh bebas. Diketahui ketinggian bola jatuh bebas (h) = 0,2 meter, percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2 dan ditanya kecepatan bola pada saat menumbuk lantai karenanya digunakan rumus v2 = 2 g hv2 = 2 (10)(0,2) = 4 v = √4 = -2 m/sDiberi tanda negatif karena arah gerakan bola sebelum bertumbukan dengan lantai berlawanan dengan arah gerakan bola setelah bertumbukan dengan lantai.Perubahan momentum bola (Δp) Δp = m vt – m vo = m (vt – vo) Δp = (0,1)(1 – (-2)) = (0,1)(1 + 2) = (0,1)(3) = 0,3 Newton sekonJawaban yang benar adalah B.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.12Bola bermassa 0,5 kg jatuh bebas dari ketinggian h1 = 7,2 m di atas lantai dan terpantul mencapai ketinggian h2 = 3,2 m. Jika percepatan gravitasi bumi = 10 ms-2, impuls yang bekerja pada bola adalah...A. 2,0 NsB. 3,0 NsC. 10 NsD. 40 NsE. 80 NsPembahasanDiketahui :Massa bola (m) = 0,5 kgKetinggian bola jatuh bebas (h1) = 7,2 meterKetinggian bola memantul (h2) = 3,2 meterPercepatan gravitasi bumi (g) = 10 m/s2 Ditanya : Impuls yang bekerja pada bolaJawab :Kecepatan bola sesaat sebelum tumbukan (vo)

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 20

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Hitung kecepatan bola sesaat sebelum tumbukan menggunakan rumus gerak jatuh bebas. Diketahuiketinggian (h) = 7,2 meter, percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2 dan ditanyakan kecepatan akhir sesaat sebelum menumbuk lantai karenanya gunakan rumus v2 = 2 g h vo

2 = 2(10)(7,2) = 144vo = 2(10)(7,2) = 12 m/s Kecepatan bola sebelum tumbukan (vo) adalah -12 m/s. Tanda negatif hanya menjelaskan arah.Kecepatan bola sesaat setelah tumbukan (vt)Hitung kecepatan bola sesaat setelah tumbukan menggunakan rumus gerak vertikal ke atas. Diketahui ketinggian (h) = 3,2 meter, percepatan gravitasi (g) = -10 m/s2, kecepatan akhir pada ketinggian maksimum (vt

2) = 0 dan ditanyakan kecepatan awal sesaat setelah menumbuk lantai karenanya gunakan rumus vt

2 = vo2 + 2 g h

vt2 = vo

2 + 2 g h0 = vo

2 + 2 (-10)(3,2)vo

2 = 64vo = √64 = 8 m/s Kecepatan bola setelah tumbukan (vt) adalah 8 m/sImpuls yang bekerja pada bola (I)Impuls dihitung menggunakan rumus teorema impuls-momentum. Impuls (I) = perubahan momentum (Δp)I = m (vt – vo) = (0,5)(8-(-12)) = (0,5)(8 + 12) = 0,5(20) = 10 Newton sekonJawaban yang benar adalah C.

4. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.13Dua buah bola masing-masing bermassa m1 = 2 kg dan m2 = 1 kg menggelinding berlawanan arah dengan kelajuan v1 = 2 ms-1 dan v2 = 4 ms-1 seperti pada gambar berikut. Kedua bola kemudian bertumbukan dan setelah tumbukan keduanya saling menempel. Kecepatan kedua bola setelah tumbukan adalah...A. 2 ms-1

B. 1,2 ms-1

C. 1 ms-1 D. 0,5 ms-1

E. nolPembahasanDiketahui :Massa bola 1 (m1) = 2 kgMassa bola 2 (m2) = 1 kgKecepatan bola 1 sebelum tumbukan (v1) = 2 m/sKecepatan bola 2 sebelum tumbukan (v2) = -4 m/s Kecepatan bertanda positif dan negatif karena arah gerakan bola berlawanan. Tanda positif dan negatif menjelaskan arah gerakan bola.Ditanya : Kecepatan bola setelah tumbukan (v’) Jawab :Soal ini berkaitan dengan tumbukan tidak lenting. Pada tumbukan tidak lenting, hukum kekekalan energi kinetik tidak berlaku dan hanya berlaku hukum kekekalan momentum. Kecepatan bola setelah tumbukan dihitung menggunakan rumus hukum kekekalan momentum.m1 v1 + m2 v2 = (m1 + m2) v’(2)(2) + (1)(-4) = (2 + 1) v’4 – 4 = (3) v’0 = (3) v’v’ = 0

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 21

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Jawaban yang benar adalah E.

5. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.13Dua buah bola A dan B memiliki massa sama bergerak saling mendekati masing-masing dengan kecepatan 4 m.s-1 dan 6 m.s-1 seperti pada gambar! Keduanya kemudian bertumbukan lenting sempurna, dan kecepatan benda B setelah tumbukan 4 m.s-1 dengan arah berlawanan dari gerak semula. Kecepatan bola A sesaat setelah tumbukan adalah...A. 2 m.s-1

B. 2,5 m.s-1

C. 4 m.s-1

D. 5 m.s-1

E. 6 m.s-1

PembahasanDiketahui :Massa bola A (mA) = mMassa bola B (mB) = mKecepatan bola A sebelum tumbukan (vA) = 4 m/sKecepatan bola B sebelum tumbukan (vB) = 6 m/s Kecepatan bola B setelah tumbukan (vB’) = 4 m/sDitanya : Kecepatan bola A setelah tumbukan (vA’)Jawab :Jika dua benda yang bertumbukan lenting sempurna mempunyai massa sama, maka setelah tumbukan kedua benda saling bertukar kecepatan. Kecepatan bola A sebelum tumbukan (vA) = kecepatan bola B setelah tumbukan (vB’) = 4 m/s Kecepatan bola B sebelum tumbukan (vB) = kecepatan bola A setelah tumbukan (vA’) = 6 m/s Jika sebelum tumbukan bola A bergerak ke kiri maka setelah tumbukan bola A bergerak ke kanan. Demikian juga jika sebelum tumbukan bola B bergerak ke kanan maka setelah tumbukan bola B bergerak ke kiri. Jadi pada tumbukan lenting sempurna, arah gerakan benda sebelum dan setelah tumbukan berlawanan.Jawaban yang benar adalah E.

6. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 67 No.13Benda A dan benda B masing-masing bermassa 4 kg dan 5 kg bergerak berlawanan arah seperti gambar. Keduanya kemudian bertumbukan dan setelah tumbukan kedua benda berbalik arah dengan kecepatan A = 4 m.s-1 dan kecepatan B = 2 m.s-1, maka kecepatan benda B sebelum tumbukan adalah...A. 6,0 m.s-1

B. 3,0 m.s-1

C. 1,6 m.s-1

D. 1,2 m.s-1

E. 0,4 m.s-1

PembahasanDiketahui :Massa benda A (mA) = 4 kgMassa benda B (mB) = 5 kgKecepatan benda A sebelum tumbukan (vA) = 6 m/sKecepatan benda A setelah tumbukan (vA’) = 4 m/sKecepatan benda B setelah tumbukan (vB’) = -2 m/sTanda positif dan negatif menjelaskan arah gerak bola yang berlawanan.Ditanya : Kecepatan benda B sebelum tumbukan (vB)

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 22

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Jawab :Jenis tumbukan tidak dijelaskan pada soal ini. Tetapi berpedoman pada besaran-besaran yang diketahui disimpulkan bahwa soal ini berkaitan dengan tumbukan lenting sebagian atau tumbukan lenting tidak sempurna. Pada tumbukan lenting sebagian tidak berlaku hukum kekekalan energi kinetik dan hanya berlaku hukum kekekalan momentum. Kecepatan benda B sebelum tumbukan dihitung menggunakan persamaan hukum kekekalan momentum.mA vA + mB vB = mA vA’ + mB vB’(4)(6) + (5)(-2) = (4)(4) + (5)(vB’)24 – 10 = 16 + 5(vB’) 14 - 16 = 5 (vB’) -2 = 5 (vB’) vB’ = -2/5 vB’ = -0,4Tanda negatif artinya arah gerakan benda B setelah tumbukan berlawanan dengan arah benda sebelum tumbukan.Jawaban yang benar adalah E.

Fluida Dinamis

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.14Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut! (1) gaya angkat pada pesawat terbang(2) pompa hidrolik(3) penyemprot nyamuk(4) balon udara dapat mengudaraPernyataan di atas yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum Bernoulli adalah...A. (1) dan (2)B. (1) dan (3)C. (2) dan (4)D. (1), (2), dan (4)E. (1), (3), dan (4)PembahasanPernyataan yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum Bernoulli adalah (1) gaya angkat pada pesawat terbang dan (3) penyemprot nyamuk. (2) Pompa hidrolik prinsip kerjanya berdasarkan hukum Pascal. (4) Balon udara dapat mengudara prinsip kerjanya berdasarkan hukum Archimedes (pengapungan). Jawaban yang benar adalah B.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.14Perhatikan pernyataan berikut!(1) venturimeter(2) penyemprot nyamuk(3) barometer(4) termometerPernyataan yang berkaitan dengan penerapan hukum Bernoulli adalah...A. (1) dan (2)B. (1) dan (3)C. (1) dan (4)D. (2) dan (3)

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 23

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

E. (2) dan (4)PembahasanPernyataan yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum Bernoulli adalah (1) venturimeter dan (2) penyemprot nyamuk. (3) barometer prinsip kerjanya berdasarkan tekanan hidrostatis (4) termometer raksa atau alkohol prinsip kerjanya berdasarkan pemuaian.Jawaban yang benar adalah A.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.14Perhatikan pernyataan berikut!(1) pompa hidraulik(2) karburator(3) venturimeter(4) termometerAlat-alat yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum Bernoulli adalah...A. (1) dan (2)B. (1) dan (3)C. (1) dan (4)D. (2) dan (3)E. (2) dan (4)PembahasanPernyataan yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum Bernoulli adalah (2) karburator dan (3) venturimeter. (1) pompa hidraulik prinsip kerjanya berdasarkan tekanan hidrostatis, hukum Pascal. (4) termometer raksa atau alkohol prinsip kerjanya berdasarkan pemuaian.Jawaban yang benar adalah D.

4. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.15Sebuah bak yang besar berisi air dan terdapat sebuah kran seperti gambar. Jika g = 10 ms-2, maka kecepatan semburan air dari kran adalah...A. 3 ms-1

B. 8 ms-1

C. 9 ms-1

D. 30 ms-1

E. 900 ms-1

PembahasanDiketahui :Ketinggian (h) = 85 cm – 40 cm = 45 cm = 0,45 meterPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Kecepatan semburan air dari kran (v)Jawab :Teorema Torricelli menyatakan bahwa kecepatan semburan air melalui lubang yang berjarak h dari permukaan air sama dengan kecepatan jatuh bebas air dari ketinggian h.Kecepatan semburan air dihitung menggunakan rumus gerak jatuh bebas vt

2 = 2 g h vt

2 = 2 g h = 2(10)(0,45) = 9vt = √9 = 3 m/s Jawaban yang benar adalah A.

5. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.15Sebuah bak penampungan berisi air dan pada dinding t erdapat lubang (lihat gambar). Kelajuan air saat keluar dari lubang tersebut adalah... (g = 10 ms-2)A. 12 ms-1

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 24

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

B. 10 ms-1

C. 6 ms-1

D. 5 ms-1

E. 2 ms-1

PembahasanDiketahui :Ketinggian (h) = 1,5 m – 0,25 m = 1,25 meterPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Kelajuan air saat keluar dari lubang (v)Jawab :vt

2 = 2 g h = 2(10)(1,25) = 25vt = √25 = 5 m/s Jawaban yang benar adalah D.

6. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.15Sebuah bak penampungan berisi air setinggi 1 meter (g = 10 ms-2) dan pada dinding terdapat lubangkebocoran (lihat gambar). Kelajuan air yang keluar dari lubang tersebut adalah...A. 1 ms-1

B. 2 ms-1

C. 4 ms-1

D. 8 ms-1

E. 10 ms-1

PembahasanDiketahui :Ketinggian (h) = 1 m – 0,20 m = 0,8 meterPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Kelajuan air saat keluar dari lubang (v)Jawab :vt

2 = 2 g h = 2(10)(0,8) = 16vt = √16 = 4 m/s Jawaban yang benar adalah D.

Suhu, Kalor dan Perpindahan Kalor

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.16Selembar baja pada suhu 20oC memiliki ukuran seperti pada gambar. Jika koefisien muai panjang baja 10-5 oC-1 maka pertambahan luas pada suhu 60oC adalah...A. 0,08 cm2

B. 0,16 cm2

C. 0,24 cm2

D. 0,36 cm2

E. 0,64 cm2

PembahasanDiketahui :Panjang baja = 40 cm Lebar baja = 20 cm Luas baja mula-mula (Ao) = (40)(20) = 800 cm2

Koefisien muai panjang (α) baja = 10-5 oC-1

Koefisien muai luas (β) = 2 x koefisien muai panjang (2α) = 2 x 10-5 oC-1

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 25

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Perbedaan suhu (ΔT) = 60oC – 20oC = 40oCDitanya : Pertambahan luas baja pada suhu 60oCJawab :Rumus pemuaian luas :ΔA = β Ao ΔT Keterangan rumus :ΔA = pertambahan luas, β = koefisien muai luas, Ao = luas mula-mula, ΔT = perubahan suhu = suhu akhir – suhu awalPertambahan luas baja :ΔA = β Ao ΔT ΔA = (2 x 10-5)(800)(40) = 0,64 cm Jawaban yang benar adalah E.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.16Pelat besi pada suhu 20oC memiliki ukuran seperti gambar. Bila suhunya dinaikkan menjadi 100oC dan koefisien muai panjang besi 1,1 x 10-7 oC-1, maka luasnya sekarang menjadi...A. 4,0000106 m2

B. 4,0000140 m2

C. 4,0000376 m2

D. 4,0000704 m2

E. 4,0000726 m2

PembahasanDiketahui :Panjang besi = 2 m Lebar besi = 2 m Luas besi mula-mula (Ao) = (2)(2) = 4 m2

Koefisien muai panjang (α) besi = 1,1 x 10-7 oC-1

Koefisien muai luas (β) = 2 x koefisien muai panjang (2α) = 2,2 x 10-7 oC-1

Perbedaan suhu (ΔT) = 100oC – 20oC = 80oCDitanya : Luas besi pada suhu 100oCJawab :Pertambahan luas besi :ΔA = β Ao ΔT ΔA = (2,2 x 10-7)(4)(80) = 704 x 10-7 = 0,0000704 m2 Luas besi :Luas besi = luas awal + pertambahan luasLuas besi = 4 m2 + 0,0000704 m2 Luas besi = 4,0000704 m2

Jawaban yang benar adalah D.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.16Sebuah plat terbuat dari perunggu (α = 18.10-6 oC-1) pada suhu 0oC mempunyai ukuran seperti gambar. Jika plat tersebut dipanaskan sampai 80 oC, maka pertambahan luas plat adalah sebesar...A. 0,576.10-4 m2

B. 1,152.10-4 m2

C. 2,304.10-4 m2

D. 3,456.10-4 m2

E. 4,608.10-4 m2

PembahasanDiketahui :

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 26

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Panjang perunggu = 40 cm = 0,4 meter Lebar perunggu = 20 cm = 0,2 meter Luas perunggu mula-mula (Ao) = (0,4)(0,2) = 0,08 m2

Koefisien muai panjang (α) perunggu = 18 x 10-6 oC-1

Koefisien muai luas (β) = 2 x koefisien muai panjang (2α) = 36 x 10-6 oC-1

Perbedaan suhu (ΔT) = 80oC – 0oC = 80oCDitanya : Pertambahan luas perunggu pada suhu 80oCJawab :Pertambahan luas perunggu :ΔA = β Ao ΔT ΔA = (36 x 10-6)(0,08)(80) = 230,4 x 10-6 = 2,304 x 10-4 m2

Jawaban yang benar adalah C.

4. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.17Es bermassa M gram bersuhu 0oC, dimasukkan ke dalam air bermassa 340 gram suhu 20oC yang ditempatkan pada bejana khusus. Anggap bejana tidak menyerap/melepaskan kalor. Jika Les = 80 kal g-1, cair = 1 kal g-1 oC-1, semua es mencair dan kesetimbangan termal dicapai pada suhu 5oC, maka massa es (M) adalah...A. 60 gramB. 68 gramC. 75 gramD. 80 gramE. 170 gramPembahasanDiketahui :Massa air (m) = 340 gram Suhu es (Tes) = 0oC Suhu air (Tair) = 20oC Suhu kesetimbangan termal (T) = 5oCKalor lebur es (Les) = 80 kal g-1

Kalor jenis air (cair) = 1 kal g-1 oC-1 Ditanya : Massa es (M)Jawab :Asas Black menyatakan bahwa dalam sistem tertutup terisolasi, kalor yang dilepaskan oleh benda bersuhu tinggi sama dengan kalor yang diserap oleh benda bersuhu rendah.Kalor yang dilepas air (Q lepas) = kalor yang diserap es (Q serap)mair cair ( ∆ T) = mes Les + mes cair ( ∆ T) (340)(1)(20-5) = M (80) + M (1)(5-0)(340)(15) = 80M + 5M5100 = 85MM = 5100/85 M = 60 gramJawaban yang benar adalah A.

Catatan :Jika dinyatakan es bersuhu 0o maka air masih berwujud padat. Jika dinyatakan air bersuhu 0oC maka air berwujud cair. Bedakan penggunaan kata es dan air. Karena air masih berwujud padat ataues, maka kalor yang diserap terlebih dahulu digunakan untuk mencairkan semua es menjadi air, karenanya pada ruas kanan persamaan di atas ditambahkan rumus untuk menghitung banyaknya

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 27

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

kalor untuk mencairkan es (mes Les). Setelah semua es mencair menjadi air, kalor tambahan digunakan untuk menaikan suhu es dari 0oC menjadi 5oC.

Termodinamika

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.18Pada termodinamika, gas ideal mengalami proses isotermik jika...A. perubahan keadaan gas suhunya selalu tetapB. semua molekul bergerak dengan kecepatan berbedaC. semua keadaan gas suhunya selalu berubahD. pada suhu tinggi kecepatan molekulnya lebih tinggiE. tekanan dan volume gas tidak mengalami perubahanPembahasanIsotermal atau isotermik artinya suhu tetap.Jawaban yang benar adalah A.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.18Semua gas ideal mengalami proses isokhorik sehingga...A. semua molekul kecepatannya samaB. pada suhu tinggi kecepatan rata-rata molekul lebih besarC. tekanan gas menjadi tetapD. gas akan melakukan usahaE. tidak memiliki energi dalamPembahasanIsokhorik = volume tetap.Jawaban yang benar adalah B. 3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 67 No.18Pernyataan yang benar tentang proses termodinamika adalah...A. isobarik adalah proses perubahan gas pada tekanan tetapB. isobarik adalah proses perubahan gas pada suhu tetapC. isokhorik merupakan proses perubahan gas pada tekanan tetapD. isotermis adalah proses perubahan gas pada volume tetapE. isokhorik adalah proses perubahan gas pada suhu tetapPembahasanIsobarik = tekanan tetapIsokhorik = volume tetapIsotermis = suhu tetapJawaban yang benar adalah A.

4. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.19Perhatikan grafik siklus Carnot ABCDA di bawah ini! Berdasarkan data pada grafik, efisiensi mesin Carnot adalah...A. 10 % B. 20 %C. 25 %D. 30 %E. 35 %PembahasanDiketahui :

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 28

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Suhu rendah (TL) = 350 KSuhu tinggi (TH) = 500 KDitanya : Efisiensi mesin Carnot (e)Jawab :

Efisiensi mesin Carnot :e = (TH – TL) / TH

e = (500 – 350) / 500e = 150 / 500 e = 0,3e = 30/100 = 30 %Jawaban yang benar adalah D.

5. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.19Pada grafik P-V mesin Carnot berikut diketahui reservoir suhu tinggi 600 K dan suhu rendah 400 K. Jika usaha yang dilakukan oleh mesin adalah W, maka kalor yang dikeluarkan pada suhu rendahadalah...A. WB. 2 WC. 3 WD. 4 WE. 6 WPembahasanDiketahui :Suhu rendah (TL) = 400 KSuhu tinggi (TH) = 600 KDitanya : Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah (Q2) Jawab :Efisiensi mesin Carnot :e = (TH – TL) / TH

e = (600 – 400) / 600 e = 200 / 600 e = 1/3Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :W = e Q1

Keterangan : W = usaha yang dilakukan mesin, e = efisiensi mesin, Q1 = kalor yang diserap mesin.W = (1/3)(Q1) 3W = Q1

K alor yang dikeluarkan pada suhu rendah :Q2 = Q1 – W Q2 = 3W – W Q2 = 2W Jawaban yang benar adalah B.

6. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 67 No.19Grafik P-V dari sebuah siklus Carnot terlihatseperti gambar berikut. Jika kalor yang dilepaske lingkungan 3.000 Joule, maka kalor yangdiserap sistem adalah...A. 3.000 JB. 4.000 JC. 4.800 JD. 6.000 JE. 8.000 JPembahasanDiketahui :

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 29

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Suhu rendah (TL) = 500 KSuhu tinggi (TH) = 800 KKalor yang dilepaskan (Q2) = 3000 JouleDitanya : Kalor yang diserap sistem (Q1) Jawab :Efisiensi mesin Carnot :e = (TH – TL) / TH

e = (800 – 500) /8600 e = 300 / 800 e = 3/8Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :W = e Q1

W = (3/8)(Q1) 8W/3 = Q1

Q2 = Q1 – W Q2 = 8W/3 – 3W/3 Q2 = 5W/3 3Q2 = 5WW = 3Q2/5 = 3(3000)/5 = 9000/5 = 1800

K alor yang diserap sistem :Q1 = W + Q2 = 1800 + 3000 = 4800 Joule Jawaban yang benar adalah C.

Gelombang Mekanik

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.20Dua gabus berada di puncak-puncak gelombang. Keduanya bergerak naik turun di atas permukaan air laut sebanyak 20 kali dalam waktu 4 detik mengikuti gelombang air laut. Jika jarak kedua gabus100 cm dan di antaranya terdapat dua lembah dan satu bukit, maka frekuensi gelombang dan cepat rambat gelombang berturut-turut adalah...A. 0,2 Hz dan 200 cm.s-1

B. 5,0 Hz dan 200 cm.s-1

C. 0,2 Hz dan 250 cm.s-1

D. 2,5 Hz dan 250 cm.s-1

E. 5,0 Hz dan 250 cm.s-1

PembahasanDiketahui :Kedua gabus berada di puncak-puncak gelombang dan di antara kedua gabus terdapat 2 lembah dan 1 bukit (amati gambar). Jadi terdapat dua panjang gelombang di antara kedua gabus.

Panjang gelombang (λ) = 100 cm / 2 = 50 cm. Frekuensi (f) = 20/4 = 5 HertzDitanya : frekuensi gelombang dan cepat rambat gelombangJawab :Frekuensi gelombang (f) = 5 HertzCepat rambat gelombang (v) = f λ = (5)(50 cm) = 250 cm/sJawaban yang benar adalah E.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.20

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 30

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Sebuah pegas (slinky) digetarkan sehingga menghasilkan gelombang longitudinal dengan jarak duarapatan terdekat = 40 cm. Jika cepat rambat gelombangnya 20 ms-1, maka panjang gelombang dan frekuensi gelombangnya adalah...A. 0,2 m dan 100 HzB. 0,4 m dan 50 HzC. 0,8 m dan 25 HzD. 40 m dan 0,50 HzE. 80 m dan 0,25 HzPembahasanDiketahui :Jarak antara dua rapatan berdekatan atau jarak antara dua regangan berdekatan atau jarak antara dua puncak berdekatan atau jarak antara dua lembah berdekatan = 1 panjang gelombang.Panjang gelombang (λ) = 40 cm = 0,4 meterCepat rambat gelombang (v) = 20 m/s Ditanya : Panjang gelombang (λ) dan frekuensi gelombang (f)Jawab :Panjang gelombang (λ) = 0,4 meterFrekuensi gelombang (f) = v / λ = 20 / 0,4 = 50 HertzJawaban yang benar adalah B.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.20Pada permukaan air laut terdapat dua buah gabus yang terpisah satu sama lain sejauh 60 cm. Keduanya turun naik bersama permukaan air laut sebanyak 20 kali selama 10 sekon. Bila salah satudi puncak gelombang yang lain di lembah gelombang. Sedang di antara kedua gabus terdapat satu bukit gelombang, maka periode gelombang dan cepat rambat gelombang adalah...A. 0,5 s dan 20 cm.s-1

B. 0,5 s dan 30 cm.s-1

C. 0,5 s dan 80 cm.s-1

D. 2 s dan 120 cm.s-1

E. 2 s dan 240 cm.s-1

PembahasanDiketahui :Panjang gelombang (λ) = 60 cm / 1,5 = 40 cmFrekuensi (f) = 20/10 = 2 HertzDitanya : Periode gelombang dan cepat rambat gelombangJawab :

Periode (T) = 1/f = 1/2 = 0,5 sekonCepat rambat gelombang (v) = f λ = (2)(40) = 80 cm/sJawaban yang benar adalah C.

Alat Optik

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.22Perhatikan gambar! Perbesaran teropong untuk mata tidak berakomodasi berdasarkan gambar di atas adalah...

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 31

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

A. 14,5 kaliB. 12,5 kaliC. 11,5 kaliD. 10,5 kaliE. 9,5 kali

PembahasanJika benda yang letaknya jauh dilihat langsung menggunakan mata maka benda tersebut tampak sangat kecil. Agar benda yang letaknya jauh dapat dilihat secara jelas maka digunakan alat bantu berupa teropong atau teleskop. Jadi fungsi teropong adalah memperbesar ukuran benda yang letaknya jauh sehingga dapat dilihat dengan jelas oleh mata. Berdasarkan gambar di atas, teropong tersusun dari dua lensa cembung alias lensa konvergen. Teropong yang terdiri dari dua lensa konvergen merupakan teropong astronomi atau teropong bintang. Lensa yang berada lebih dekat dengan benda disebut lensa obyektif dan lensa yang berada lebih dekat dengan mata disebut lensa okuler. Lensa obyektif berfungsi untuk menghasilkan bayangan nyata di mana bayangan nyata tersebut dianggap sebagai benda oleh lensa okuler. Selanjutnya lensa okuler mempebesar bayangan tersebut. Bayangan yang dihasilkan oleh lensa okuler bersifat maya, terbalik dan diperbesar. Jika mata berakomodasi minimum atau mata dalam kondisi rileks maka bayangan benda yang dihasilkan oleh lensa okuler berada pada jarak tak berhingga. Hal ini terjadi jika bayangan nyata yang dibentuk oleh lensa obyektif dan dianggap sebagai benda oleh lensa okuler, berada pada titik fokus lensa obyektif dan titik fokus lensa okuler, sebagaimana ditunjukan pada gambar di atas. Panjang teropong = panjang fokus lensa obyektif (fob) + panjang fokus lensa okuler (fok).Diketahui :Panjang fokus lensa obyektif (fob) = 100 cmPanjang fokus lensa okuler (fok) = 8 cmDitanya : Perbesaran teropong untuk mata tak berakomodasi (akomodasi minimum)Jawab :Perbesaran total teropong :M = -fob / fok M = -100 cm / 8 cm M = -12,5 kaliTanda negatif artinya bayangan akhir atau bayangan yang dibentuk lensa okuler bersifat terbalik.Jawaban yang benar adalah B.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.22Lintasan berkas sinar ketika melalui sistem optik teropong bintang ditunjukkan seperti gambar. Berdasarkan gambar diatas, perbesaran bayangan untuk mata tidak berakomodasi adalah...

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 32

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

A. 60 kaliB. 50 kaliC. 45 kaliD. 40 kaliE. 30 kaliPembahasanDiketahui :Panjang fokus lensa obyektif (fob) = 200 cmPanjang fokus lensa okuler (fok) = 5 cmDitanya : Perbesaran bayangan akhir untuk mata tidak berakomodasiJawab :Perbesaran total teropong :M = -fob / fok M = -200 cm / 5 cm M = -40 kaliTanda negatif artinya bayangan terbalik.Jawaban jawaban yang benar adalah D.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.22Perhatikan gambar jalannya sinar pada teropong berikut! Jika jarak lensa obyektif dengan lensa okuler (d) besarnya 11 kali jarak fokus lensa okuler maka perbesaran yang dihasilkan teropong untuk mata tidak berakomodasi adalah...A. 10 kaliB. 16 kali C. 21 kaliD. 30 kaliE. 50 kaliPembahasanDiketahui :Jarak lensa obyektif dan lensa okuler = panjang teropong = 11 fok

Panjang fokus lensa okuler (fok) = fok

Panjang fokus lensa obyektif (fob) = panjang teropong – panjang fokus lensa okuler = 11 fok - fok = 10 fok Ditanya : Perbesaran teropongJawab :M = -fob / fok M = -10 fok / fok M = -10 kaliTanda negatif artinya bayangan terbalik.Jawaban jawaban yang benar adalah A.

Gelombang Cahaya

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.23Diagram di bawah menggambarkan percobaan Young. Jika d adalah jarak antara 2 celah, L adalah jarak celah ke layar dan P2 adalah jarak garis terang ke 2 dari terang pusat, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan (1 Å = 10-10 m) adalah...A. 3.000 Å B. 4.000 ÅC. 5.000 Å

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 33

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

D. 5.500 ÅE. 6.000 ÅPembahasanDiketahui :Jarak antara dua celah(d) = 1 mm = 1 x 10-3

meter Jarak celah ke layar (L) = 1 meterJarak garis terang ke 2 dari terang pusat (P2) = 1 mm = 1 x 10-3 meterOrde (n) = 2 (terang pusat adalah terang pertama jadi n = 0. Terang kedua adalah garis terang pertama jadi n = 1, n = 2 garis terang kedua)Ditanya : Panjang gelombang cahaya (λ) yang digunakan adalah...Jawab :Rumus interferensi celah ganda (interferensi konstruktif) :d sin θ = n λ

sin θ ≈ tan θ = P2 / L = (1 x 10-3) / 1 = 1 x 10-3 meter Panjang gelombang cahaya :λ = d sin θ / n λ = (1 x 10-3)(1 x 10-3) / 2 = (1 x 10-6) / 2 λ = 0,5 x 10-6 meter = 5 x 10-7 meterλ = 5000 x 10-10 meter λ = 5000 ÅJawaban yang benar adalah C.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.23Pada suatu percobaan interferensi celah ganda, dihasilkan data seperti gambar di samping. Maka nilai panjang gelombang yang digunakan adalah... (1 m = 1010 Å) A. 4500 Å B. 5000 ÅC. 6000 ÅD. 6500 ÅE. 7000 ÅPembahasanDiketahui :Jarak antara dua celah (d) = 0,8 mm = 8 x 10-4 meter Jarak celah ke layar (L) = 1 meterJarak garis terang ke 4 dari terang pusat (P) = 3 mm = 3 x 10-3 meterOrde (n) = 4Ditanya : Panjang gelombang cahaya (λ) yang digunakan adalah...Jawab :Rumus interferensi celah ganda (interferensi konstruktif) :d sin θ = n λ

sin θ ≈ tan θ = P / L = (3 x 10-3) / 1 = 3 x 10-3 meter Panjang gelombang cahaya :λ = d sin θ / n λ = (8 x 10-4)(3 x 10-3) / 4 = (24 x 10-7) / 4 λ = 6 x 10-7 meter = 6000 x 10-10 meter λ = 6000 Å

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 34

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Jawaban yang benar adalah C.3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 67 No.23Gambar di samping merupakan sketsa lintasan sinar pada peristiwa interferensi celah ganda S1 dan S2, titik A dan B adalah dua garis gelap yang berurutan danpanjang gelombang yang digunakan 6000 Å (1 Å = 10-10 m).Jarak antara kedua celah adalah...A. 0,015 mmB. 0,2 mmC. 1,5 mmD. 1,6 mmE. 1,8 mmPembahasanJarak antara kedua celah dihitung menggunakan rumus interferensi konstruktif dengan beranggapan jarak antara dua garis gelap yang berurutan sama dengan jarak antara dua garis terang berurutan. Diketahui :Jarak celah ke layar (L) = 1 meterPanjang gelombang yang digunakan (λ) = 6000 Å = 6000 x 10-10 meter = 6 x 10-7 meterJarak antara terang pusat ke garis terang pertama (P) = 0,2 mm = 0,2 x 10-3 meter = 2 x 10-4 meterOrde garis terang pertama (n) = 1 Ditanya : Jarak antara kedua celah (d)Jawab :Rumus interferensi konstruktif :d = n λ / sin θ

sin θ ≈ tan θ = P / L = (2 x 10-4) / 1 = 2 x 10-4 meter Jarak antara kedua celah :d = n λ / sin θ = (1)(6 x 10-7) / (2 x 10-4) d = (6 x 10-7) / (2 x 10-4) = (3 x 10-3) d = 0,003 meter d = 3 mm

Gelombang Bunyi

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.24Mobil ambulan A bergerak dengan kecepatan 0,25 v di belakang mobil sedan B yang berkecepatan 0,2 v searah A. Pada saat itu mobil ambulan A membunyikan sirine 1.000 Hz. Jika kecepatan rambat bunyi v, frekuensi yang didengar pengemudi mobil sedan B adalah...A. 1.500 HzB. 1.250 HzC. 1.111 HzD. 1.067 HzE. 1.000 HzPembahasanDiketahui :Frekuensi sumber bunyi (f) = 1.000 HzKecepatan sumber bunyi (vs) = -0,25 v (relatif terhadap medium yang menghantar bunyi)Cepat rambat bunyi (v) = vKecepatan pendengar (vp) = -0,2 v (relatif terhadap medium yang menghantar bunyi) Ditanya : Frekuensi bunyi yang didengar pendengar (f’)

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 35

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Jawab :Rumus efek Doppler :

f '=f ( v± v p

v± vs)

Aturan tanda :v selalu positifvp positif jika pendengar mendekati sumber bunyivp negatif jika pendengar menjauhi sumber bunyivs positif jika sumber bunyi menjauhi pendengarvs negatif jika sumber bunyi mendekati pendengarvp = 0 jika pendengar diamvs = 0 jika sumber bunyi diam

f '=1000( v−0,2vv−0,25v )

f '=1600( 0,8 v0,75 v )

f '=1600( 0,80,75 )

f '=1600 (1,067 )

f '=1067 Hz

Jawaban yang benar adalah D.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.24Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 640 Hz bergerak mendekati seorang pengamat dengan kecepatan 20 m/s. Jika cepat rambat bunyi di udara sebesar 340 m/s dan pengamat bergerak menjauhi searah sumber bunyi dengan kecepatan 10 m/s, maka frekuensi bunyi didengar oleh pengamat adalah...A. 600 HzB. 660 HzC. 900 HzD. 980 HzE. 1300 HzPembahasanDiketahui :Frekuensi sumber bunyi (f) = 640 HzKelajuan sumber bunyi (vs) = -20 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi)Cepat rambat bunyi (v) = 340 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi)Kelajuan pendengar (vp) = -10 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi)Ditanya : Frekuensi bunyi yang didengar pendengar (f’)Jawab :

f '=f ( v± v p

v± vs)=640( 340−10

340−20 )f '=640( 330

320 )=640( 3332 )

f '=20(331 )=660 Hz

Jawaban yang benar adalah B.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.24Suatu sumber bunyi bergerak dengan kecepatan 60 m/s meninggalkan pengamat yang berada di belakangnya bergerak searah dengan sumber bunyi dengan kecepatan 10 m/s. Jika kecepatan rambat bunyi di udara 340 m/s dan frekuensi sumber bunyi 800 Hz, maka frekuensi bunyi yang didengar oleh pengamat adalah...A. 700 HzB. 800 HzC. 940 HzD. 960 HzE. 1.120 HzPembahasan

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 36

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Diketahui :Frekuensi sumber bunyi (f) = 800 HzKelajuan sumber bunyi (vs) = 60 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi)Cepat rambat bunyi (v) = 340 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi)Kelajuan pendengar (vp) = 10 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi)Ditanya : Frekuensi bunyi yang didengar pendengar (f’)Jawab :

f '=f ( v± v p

v± vs)=800( 340+10

340+60 )f '=800( 350

400 )=800( 3540 )

f '=20(35

1 )=700 Hz

Jawaban yang benar adalah A.4. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.25Intensitas bunyi di titik P yang berjarak 3 m dari sumber bunyi adalah 10-4 watt/m2. Titik R berjarak300 m dari sumber bunyi. Jika intensitas ambang I0 = 10-12 watt/m2, maka perbandingan taraf intensitas di titik P dan R adalah...A. 1 : 2B. 2 : 1C. 2 : 3D. 2 : 4E. 3 : 4PembahasanDiketahui :Intensitas bunyi di titik P (IP) = 10-4 W/m2

Jarak titik P dari sumber bunyi (rP) = 3 meterJarak titik R dari sumber bunyi (rR) = 300 meterIntensitas ambang (Io) = 10-12 Watt/m2

Ditanya : Perbandingan taraf intensitas di titik P dan R (TIP : TIR)Jawab :Rumus hubungan antara intensitas dengan jarak :Ip rp

2 = IR rR2

Intensitas bunyi di R :(10-4)(32) = (IR)(3002)(10-4)(9) = (IR)(90000)9 x 10-4 = (IR)(9 x 104)IR = 9 x 10-4 : 9 x 10-4

IR = 10-8

Intensitas bunyi di titik R adalah 10-8 W/m2.

Taraf intensitas di P :

TI = 10 log II o

TI = 10 log 10−4

10−12 =¿ 10 log 108

TI = (8)(10)(log 10) = (8)(10)(1)TI = 80 dBTaraf intensitas di R :

TI = 10 log II o

TI = 10 log 10−8

10−12 =¿ 10 log 104

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 37

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

TI = (4)(10)(log 10) = (4)(10)(1)TI = 40 dBPerbandingan TI di titik P dan R :80 dB : 40 dB2 : 1Jawaban yang benar adalah B.

5. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.25Intensitas bunyi di titik A yang berjarak 1 meter dari sumber bunyi adalah 10-7 W/m2. Titik B berjarak 100 meter dari sumber bunyi. Jika intensitas ambang 10-12 W/m2, perbandingan taraf intensitas di A dan B adalah... A. 5 : 3B. 5 : 1C. 4 : 5D. 4 : 3E. 3 : 1PembahasanDiketahui :Intensitas bunyi di titik A (IA) = 10-7 W/m2

Jarak titik A dari sumber bunyi (rA) = 1 meterJarak titik B dari sumber bunyi (rR) = 100 meterIntensitas ambang (Io) = 10-12 Watt/m2

Ditanya : Perbandingan taraf intensitas di titik A dan B (TIA : TIB)Jawab :Rumus hubungan antara intensitas dengan jarak :IA rA

2 = IB rB2

Intensitas bunyi di titik B :(10-7)(12) = (IB)(1002)(10-7)(1) = (IB)(10.000)1 x 10-7 = (IB)(1 x 104)IB = 10-7 : 104

IB = 10-11

Intensitas bunyi di titik R adalah 10-11 W/m2.

Taraf intensitas di titik A :

TI = 10 log II o

TI = 10 log 10−7

10−12 =¿ 10 log 105

TI = (5)(10)(log 10) = (5)(10)(1)TI = 50 desiBellTaraf intensitas di titik B :

TI = 10 log II o

TI = 10 log 10−11

10−12 =¿ 10 log 101

TI = (1)(10)(log 10) = (1)(10)(1)TI = 10 desiBellPerbandingan TI di titik A dan B :50 dB : 10 dB5 : 1Jawaban yang benar adalah B.

6. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.25

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 38

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Titik A dan B mempunyai jarak masing-masing 800 m dan 400 m dari sumber bunyi. Jika pada daerah A mendengar bunyi dengan intensitas 10-3 W/m2, maka perbandingan taraf intensitas titik A dan B adalah... (log 2 = 0,3 dan Io = 10-12 W/m2) A. 11 : 15B. 15 : 11C. 15 : 16D. 16 : 11E. 16 : 15PembahasanDiketahui :Intensitas bunyi di titik A (IA) = 10-3 W/m2

Jarak titik A dari sumber bunyi (rA) = 800 meterJarak titik B dari sumber bunyi (rB) = 400 meterIntensitas ambang (Io) = 10-12 Watt/m2

Log 2 = 0,3Ditanya : Perbandingan taraf intensitas di titik A dan B (TIA : TIB)Jawab :Rumus hubungan antara intensitas dengan jarak :IA rA

2 = IB rB2

Intensitas bunyi di titik B :(10-3)(8002) = (IB)(4002)(10-3)(640.000) = (IB)(160.000)(10-3)(64) = (IB)(16)(10-3)(4) = (IB)(1)IB = 4 x 10-3 : 1IB = 4 x 10-3

Intensitas bunyi di titik B adalah 4 x 10-3 W/m2.

Taraf intensitas di titik A :

TI = 10 log II o

TI = 10 log 10−3

10−12 =¿ 10 log 109

TI = (9)(10)(log 10) = (9)(10)(1)TI = 90 desiBellTaraf intensitas di titik B :

TI = 10 log II o

TI = 10 log 4 x10−3

10−12 =¿ 10 log (4 x 109)

TI = 10 log 4 + 10 log 109

TI = 10 log 22 + 10 log 109

TI = (2)(10)(log 2) + (9)(10)(log 10)TI = (2)(10)(0,3) + (9)(10)(1)TI = 6 + 90TI = 96 desiBellPerbandingan TI di titik P dan R adalah :90 dB : 96 dB15 : 16Jawaban yang benar adalah C.

Listrik Statis

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.26

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 39

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Dua buah muatan listrik diletakkan terpisah seperti gambar. Muatan di A adalah 8 µC dan gaya tarik menarik yang bekerja pada kedua muatan adalah 45 N. Jika muatan A digeser ke kanan sejauh1 cm dan k = 9.109 Nm2.C-2, maka gaya tarik menarik yang bekerja pada kedua muatan adalah...A. 45 NB. 60 NC. 80 ND. 90 NE. 120 NPembahasanDiketahui :Muatan listrik di A (qA) = 8 µC = 8 x 10-6 CoulombGaya listrik antara kedua muatan (F) = 45 NewtonJarak antara kedua muatan (rAB) = 4 cm = 0,04 meter = 4 x 10-2 meter Konstanta (k) = 9 x 109 Nm2.C-2 Ditanya : Gaya listrik antara kedua muatan jika muatan A digeser ke kanan sejauh 1 cm atau 0,01 meterJawab :Terlebih dahulu menghitung muatan listrik di B, setelah itu menghitung gaya listrik antara kedua muatan listrik, jika muatan listrik di A digeser ke kanan sejauh 1 cm. Muatan listrik di B :Rumus hukum Coulomb :F = k (qA)(qB) / r2

F r2 = k (qA)(qB) qB = F r2 / k (qA)Muatan listrik di B :qB = (45)(4 x 10-2)2 / (9 x 109)(8 x 10-6)qB = (45)(16 x 10-4) / 72 x 103

qB = (720 x 10-4) / (72 x 103)qB = 10 x 10-7 CoulombGaya listrik antar muatan listrik A dan B :Jika muatan di A digeser ke kanan sejauh 1 cm maka jarak antara kedua muatan menjadi 3 cm = 0,03 meter = 3 x 10-2 meterF = k (qA)(qB) / r2

F = (9 x 109)(8 x 10-6)(10 x 10-7) / (3 x 10-2)2

F = (9 x 109)(80 x 10-13) / (9 x 10-4)F = (1 x 109)(80 x 10-13) / (1 x 10-4)F = (80 x 10-4) / (1 x 10-4)F = 80 NewtonJawaban yang benar adalah C.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.26Dua muatan listrik P dan Q yang terpisah 10 cm mengalami gaya tarik menarik 8 N. Jika muatan Q digeser 5 cm menuju muatan P (1 µC = 10-6 C dan k = 9 x 109 Nm2.C-2), maka gaya listrik yang terjadi adalah...A. 8 NB. 16 NC. 32 ND. 40 NE. 56 NPembahasan

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 40

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Diketahui :Jarak antara muatan P dan Q (rPQ) = 10 cm = 0,1 m = 1 x 10-1 m Gaya listrik antara muatan P dan Q (F) = 8 NMuatan listrik Q (qQ) = 40 µC = 40 x 10-6 CKonstanta (k) = 9 x 109 Nm2.C-2 Ditanya : Gaya listrik antara muatan P dan Q jika muatan Q digeser 5 cm menuju muatan PJawab :Terlebih dahulu menghitung muatan listrik P, setelah itu menghitung gaya listrik antara kedua muatan listrik, jika muatan listrik Q digeser 5 cm menuju muatan P. Muatan listrik P :qP = F r2 / k (qQ)qP = (8)(1 x 10-1)2 / (9 x 109)(40 x 10-6)qP = (8)(1 x 10-2) / 360 x 103

qP = (8 x 10-2) / (36 x 104) qP = (1 x 10-2) / (4,5 x 104)qP = (1/4,5) x 10-6 CoulombGaya listrik antar muatan listrik P dan Q :Jika muatan di Q digeser ke kiri 5 cm maka jarak antara kedua muatan menjadi 5 cm = 0,05 meter = 5 x 10-2 meterF = k (qP)(qQ) / r2

F = (9 x 109)( (1/4,5) x 10-6)(40 x 10-6) / (5 x 10-2)2

F = (2 x 103)(40 x 10-6) / (25 x 10-4)F = (80 x 10-3) / (25 x 10-4)F = 3,2 x 101 F = 32 NewtonJawaban yang benar adalah C.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 70 No.26Perhatikan gambar muatan listrik berikut. Gaya listrik yang dialami muatan qB adalah 8 N (1 µC = 10-6 C) dan (k = 9.109 N.m2.C-2). Jika muatan qB digeser menjadi 4 cm dari A, maka gaya listrik yang dialami qB sekarang adalah...A. 2 NB. 4 NC. 6 ND. 8 NE. 10 NPembahasanDiketahui :Jarak antara muatan A dan B (rAB) = 2 cm = 0,02 m = 2 x 10-2 m Gaya listrik antara muatan A dan B (F) = 8 NMuatan listrik A (qA) = 2 µC = 2 x 10-6 CKonstanta (k) = 9 x 109 Nm2.C-2 Ditanya : Gaya listrik antara muatan A dan B jika jarak antara kedua muatan menjadi 4 cmJawab :Terlebih dahulu menghitung muatan listrik B, setelah itu menghitung gaya listrik antara kedua muatan listrik jika jarak kedua muatan listrik menjadi 4 cm = 0,04 meter = 4 x 10-2 meter. Muatan listrik B :qB = F r2 / k (qA)qB = (8)(2 x 10-2)2 / (9 x 109)(2 x 10-6)qB = (8)(4 x 10-4) / (18 x 103)

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 41

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

qB = (32 x 10-4) / (18 x 103)qB = (32/18) x 10-7

qB = (16/9) x 10-7 CoulombGaya listrik antara muatan A dan B :F = k (qA)(qB) / r2

F = (9 x 109)(2 x 10-6)( (16/9) x 10-7) / (4 x 10-2)2

F = (18 x 103)( (16/9) x 10-7) / (16 x 10-4)F = (2 x 103)(16 x 10-7) / (16 x 10-4)F = (2 x 103)(1 x 10-7) / (1 x 10-4)F = (2 x 10-4) / (1 x 10-4)F = 2 Newton Jawaban yang benar adalah A.

4. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.27Perhatikan gambar berikut! Muatan q3 diletakkan pada jarak 5 cm dari q2, maka kuat medan listrik pada muatan q3 adalah... (1 µC = 10-6 C)A. 4,6 x 107 N.C-1

B. 3,6 x 107 N.C-1

C. 1,6 x 107 N.C-1

D. 1,4 x 107 N.C-1

E. 1,3 x 107 N.C-1

PembahasanMuatan q3 diletakkan pada jarak 5 cm dari q2, maksudnya bukan di sebelah kiri q2 tetapi di sebelah kanan q2. Jika di sebelah kiri q2 maka resultan medan listrik bernilai nol. Hal ini dikarenakan jarak antara muatan q3 dengan muatan q1 dan q2 adalah 5 cm dan besar muatan q1 sama dengan muatan q2.

Karena muatan q3 positif maka arah medan listrik pada muatan q3 menuju muatan negatif q2 (E2) dan menjauhi muatan positif q1 (E1). Resultan medan listrik adalah penjumlahan kuat medan listrik E1 dan E2. Diketahui :Muatan q1 = 5 µC = 5 x 10-6 CoulombMuatan q2 = 5 µC = -5 x 10-6 CoulombJarak antara muatan q1 dan muatan q3 (r1) = 15 cm = 0,15 m = 15 x 10-2 meterJarak antara muatan q2 dan muatan q3 (r2) = 5 cm = 0,05 m = 5 x 10-2 meterk = 9 x 109 N m2 C-2

Ditanya : Kuat medan listrik pada muatan q3

Jawab :Kuat medan listrik 1E1 = k q1 / r1

2 E1 = (9 x 109)(5 x 10-6) / (15 x 10-2)2 E1 = (45 x 103) / (225 x 10-4) E1 = 0,2 x 107 N/C Kuat medan listrik 2E2 = k q2 / r2

2 E2 = (9 x 109)(5 x 10-6) / (5 x 10-2)2 E2 = (45 x 103) / (25 x 10-4) E2 = 1,8 x 107 N/C Resultan kuat medan listrik

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 42

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Resultan kuat medan listrik di muatan q3 adalah :E = E2 – E1 = (1,8 x 107) – (0,2 x 107) = 1,6 x 107 N/C Arah medan listrik ke kiri atau searah E2. Jawaban yang benar adalah C.

5. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.27Dua muatan listrik terpisah seperti pada gambar. Kuat medan pada titik P adalah... (k = 9 x 109 N m2 C-2)A. 9,0 x 109 N.C-1

B. 4,5 x 109 N.C-1

C. 3,6 x 109 N.C-1

D. 5,4 x 109 N.C-1

E. 4,5 x 109 N.C-1

Pembahasan

Diketahui :Muatan qA = +2,5 C Muatan qB = -2 C Jarak antara muatan qA dan titik P (rA) = 5 m Jarak antara muatan qB dan titik P (rB) = 2 mk = 9 x 109 N m2 C-2

Ditanya : Kuat medan listrik di titik PJawab :Kuat medan listrik AEA = k qA / rA

2 EA = (9 x 109)(2,5) / (5)2 EA = (22,5 x 109) / 25 EA = 0,9 x 109 N/C Kuat medan listrik BEB = k qB / rB

2 EB = (9 x 109)(2) / (2)2 EB = (18 x 109) / 4 EB = 4,5 x 109 N/C Resultan kuat medan listrikResultan kuat medan listrik di titik P adalah :E = EB - EA = (4,5 – 0,9) x 109 = 3,6 x 109 N/C Arah medan listrik ke kiri atau searah EB.Jawaban yang benar adalah C.

6. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 67 No.27Dua muatan listrik masing-masing bermuatan Q1 = -40 µC dan Q2 = +5 µC terletak pada posisi seperti pada gambar (k = 9 x 109 N.m2.C-2 dan 1 µC = 10-6 C), kuat medan listrik di titik P adalah... A. 2,25 x 106 N.C-1

B. 2,45 x 106 N.C-1

C. 5,25 x 106 N.C-1

D. 6,75 x 106 N.C-1

E. 9,00 x 106 N.C-1

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 43

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Pembahasan

Diketahui :Muatan q1 = -40 µC = -40 x 10-6 C Muatan q2 = +5 µC = +5 x 10-6 C Jarak antara muatan q1 dan titik P (r1) = 40 cm = 0,4 m = 4 x 10-1 mJarak antara muatan q2 dan titik P (r2) = 10 cm = 0,1 = 1 x 10-1 mk = 9 x 109 N m2 C-2

Ditanya : Kuat medan listrik di titik PJawab :Kuat medan listrik 1E1 = k q1 / r1

2 E1 = (9 x 109)(40 x 10-6) / (4 x 10-1)2 E1 = (360 x 103) / (16 x 10-2) E1 = 22,5 x 105 N/C Kuat medan listrik 2E2 = k q2 / r2

2 E2 = (9 x 109)(5 x 10-6) / (1 x 10-1)2 E2 = (45 x 103) / 1 x 10-2 E2 = 45 x 105 N/C Resultan kuat medan listrikResultan kuat medan listrik di titik P adalah :E = E2 – E1 = (45 – 22,5) x 105 = 22,5 x 105 N/C E = 2,25 x 106 N/C Arah medan listrik ke kanan atau searah E2.Jawaban yang benar adalah A.

7. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.28Dari gambar muatan berikut, yang menunjukkan garis-garis gaya pada dua muatan saling berdekatan adalah...A B

C D

E

PembahasanGaris medan listrik atau garis gaya listrik digambarkan keluar dari muatan positif menuju muatan negatif. Jika terdapat muatan positif dan negatif didekatkan maka garis gaya listrik tampak seperti pada jawaban A.

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 44

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Jawaban yang benar adalah A.

8. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.28Dua muatan listrik didekatkan satu sama lain dalam satu garis hubung sehingga akan menghasilkangaris-garis gaya listrik. Gambar yang benar adalah...A B

C D

E

PembahasanJawaban yang benar adalah D.

9. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.28Garis-garis gaya yang benar antara dua muatan adalah...A B

C D

E

PembahasanJawaban yang benar adalah D.

10. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.29Perhatikan gambar rangkaian kapasitor di samping! Besar energi listrik pada rangkain tersebut adalah... (1 µF = 10-6 F)A. 65 x 10-6 Joule B. 52 x 10-6 JouleC. 39 x 10-6 JouleD. 26 x 10-6 JouleE. 13 x 10-6 JoulePembahasanDiketahui :Kapasitor 1 (C1) = 3 µF Kapasitor 2 (C2) = 1 µF Kapasitor 3 (C3) = 2 µF Kapasitor 4 (C4) = 6 µF Kapasitor 5 (C5) = 4 µF

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 45

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Tegangan listrik (V) = 5 voltDitanya : Energi listrik pada rangkaianJawab :Kapasitor pengganti rangkaian kapasitor seri-paralelKapasitor 2 dan kapasitor 3 dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :CA = C2 + C3 = 1 + 2 = 3 µFKapasitor 1, kapasitor A dan kapasitor 4 dirangkai seri. Kapasitor pengganti :1/CB = 1/C1 + 1/CA + 1/C4 = 1/3 + 1/3 + 1/6 = 2/6 + 2/6 + 1/6 = 5/6 CB = 6/5 µF Kapasitor B dan kapasitor 5 dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :C = CB + C5 = 6/5 + 4 = 6/5 + 16/4 = 24/20 + 80/20 = 104/20 = 5,2 µFC = 5,2 x 10-6 Farad Energi listrik pada rangkaianE = ½ C V2 = ½ (5,2 x 10-6)(52) = (2,6 x 10-6)(25) E = 65 x 10-6 Joule Jawaban yang benar adalah A.

11. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.29Perhatikan gambar rangkaian kapasitor berikut! Besar energi listrik dalam rangkaian kapasitor gabungan ini adalah... (1 µF = 10-6 F)A. 0,6 x 10-3 JouleB. 1,2 x 10-3 JouleC. 1,8 x 10-3 JouleD. 2,4 x 10-3 JouleE. 3,0 x 10-3 JoulePembahasanDiketahui :Kapasitor 1 (C1) = 4 µF Kapasitor 2 (C2) = 6 µF Kapasitor 3 (C3) = 12 µF Kapasitor 4 (C4) = 2 µF Kapasitor 5 (C5) = 2 µF Tegangan listrik (V) = 40 voltDitanya : Energi listrik pada rangkaianJawab :Kapasitor pengganti rangkaian kapasitor seri-paralelKapasitor 1, kapasitor 2 dan kapasitor 3 dirangkai seri. Kapasitor pengganti :1/CA = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/4 + 1/6 + 1/12 = 3/12 + 2/12 + 1/12 = 6/12 CA = 12/6 = 2 µF Kapasitor 4 dan kapasitor 5 dirangkai seri. Kapasitor pengganti :1/CB = 1/C4 + 1/C5 = 1/2 + 1/2 = 2/2 CB = 2/2 = 1 µF Kapasitor A dan kapasitor B dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :C = CA + CB = 2 + 1 = 3 µFC = 3 x 10-6 Farad Energi listrik pada rangkaianE = ½ C V2 = ½ (3 x 10-6)(402) = (1,5 x 10-6)(1600) E = 2400 x 10-6 = 2,4 x 10-3 Joule Jawaban yang benar adalah D.

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 46

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

12. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.29Perhatikan gambar rangkaian kapasitas berikut. Energi yang tersimpan dalam rangkaian listrik di atas adalah...A. 576 JouleB. 288 JouleC. 144 JouleD. 72 JouleE. 48 JoulePembahasanDiketahui :Kapasitor 1 (C1) = 4 F Kapasitor 2 (C2) = 4 F Kapasitor 3 (C3) = 4 F Kapasitor 4 (C4) = 4 F Kapasitor 5 (C5) = 2 F Tegangan listrik (V) = 12 voltDitanya : Energi listrik pada rangkaianJawab :Jawab :Kapasitor pengganti rangkaian kapasitor seri-paralelKapasitor 1, kapasitor 2 dan kapasitor 3 dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :CA = C1 + C2 + C3 = 4 + 4 + 4 = 12 F Kapasitor 4 dan kapasitor 5 dirangkai paralel. Kapasitor pengganti :CB = C4 + C5 = 4 + 2 = 6 F Kapasitor A dan kapasitor B dirangkai seri. Kapasitor pengganti :1/C = 1/CA + 1/CB = 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12C = 12/3 = 4 Farad Energi listrik pada rangkaianE = ½ C V2 = ½ (4)(122) = (2)(144) E = 288 Joule Jawaban yang benar adalah B.

Listrik Dinamis

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.30Perhatikan gambar rangkaian tertutup di samping! Apabila R1 = 2Ω, R2 = 4Ω, R3 = 6Ω, maka kuat arus yang mengalir pada rangkaian adalah...A. 1,2 AmpereB. 1,0 AmpereC. 0,6 AmpereD. 0,5 AmpereE. 0,2 AmperePembahasanDiketahui :Resistor 1 (R1) = 2ΩResistor 2 (R2) = 4ΩResistor 3 (R3) = 6ΩSumber ggl 1 (E1) = 9 VSumber ggl 2 (E2) = 3 V

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 47

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Ditanya : Kuat arus yang mengalir pada rangkaian (I) Jawab :Soal ini berkaitan dengan hukum Kirchhooff. Langkah-langkah dan cara menyelesaikan soal ini : Pertama, pilih arah arus sesuka hati anda. Anda bisa memilih arus berlawanan atau searah dengan arah putaran jarum jam. Kedua, ketika arus melewati hambatan atau resistor (R) terjadi penurunan potensial sehingga V = IR bertanda negatif. Ketiga, jika arus bergerak dari potensial rendah ke tinggi (– ke +) maka maka sumber ggl (E) tersebut bertanda positif karena terjadi pengisian energi pada sumber ggl. Jika arus bergerak dari potensial tinggi ke rendah (+ ke -) maka sumber ggl (E) tersebut bertanda negatif karena terjadi pengosongan energi pada sumber ggl. Pada penyelesaian soal ini, arah arus dipilih searah dengan arah putaran jarum jam. - I R1 + E1 – I R2 – I R3 – E2 = 0- 2 I + 9 – 4 I – 6 I – 3 = 0- 12 I + 6 = 0- 12 I = - 6 I = -6 / -12I = 0,5 Kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian adalah 0,5 Ampere. Kuat arus listrik bertanda positif artinya arah arus listrik sesuai dengan perkiraan yakni searah dengan arah putaran jarum jam. Apabila kuat arus listrik bertanda negatif maka arah arus listrik berlawanan dengan arah putaran jarum jam. Jawaban yang benar adalah D.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.30Perhatikan gambar rangkaian berikut! Besar kuat arus yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah...A. 0,6 AB. 1,2 AC. 1,6 AD. 2,0 AE. 2,5 APembahasanPada penyelesaian soal ini, arah arus dipilih searah dengan arah putaran jarum jam. -20 – 5I -5I – 12 – 10I = 0-32 – 20I = 0-32 = 20II = -32 / 20I = -1,6 AmpereKarena kuat arus listrik bertanda negatif maka arah arus listrik sebenarnya berlawanan dengan arahputaran jarum jam. Arah arus listrik tidak sesuai dengan perkiraan awal yakni searah dengan arah putaran jarum jam.Jawaban yang benar adalah C.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.30Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut ini! Besar kuat arus yang mengalir pada rangkaian adalah...A. 5/3 AB. 8/3 AC. 11/3 AD. 13/3 AE. 14/3 A

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 48

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

PembahasanPada penyelesaian soal ini, arah arus dipilih searah dengan arah putaran jarum jam. - I – 6I + 12 - 2I + 12 = 0-9I + 24 = 0-9I = -24I = 24 / 9I = 8 / 3 Ampere Karena kuat arus listrik bertanda positif maka arah arus listrik sama dengan perkiraan yakni searah dengan putaran jarum jam.Jawaban yang benar adalah C.

Induksi Magnetik

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.31Selembar kawat berarus listrik dilengkungkan seperti pada gambar. Jika jari-jari kelengkungan sebesar 50 cm, maka besarnya induksi magnetik di pusat lengkungan adalah... (µo = 4π.10-7 Wb.A-1 m-1)A. 1/3 π . 10-7 T B. 1 . 10-7 TC. π . 10-7 TD. 2 . 10-7 TE. 2π . 10-7 TPembahasanDiketahui :Jari-jari kelengkungan (r) = 50 cm = 0,5 meterKuat arus (I) = 1,5 AmperePermeabilitas vakum (µo) = 4π.10-7 Wb.A-1 m-1 Ditanya : Kuat medan magnet di pusat lengkungan yang ditimbulkan oleh arus listrik yang mengalir pada kawatJawab :360o = 1 keliling lingkaran. Karena 120o / 360o = 1/3 maka 120o = 1/3 keliling lingkaran.Rumus kuat medan magnet di pusat kumparan dengan sejumlah lilitan :

B=μo N I

2 rKeterangan : B = kuat medan magnet, N = jumlah lilitan, I = kuat arus listrik, r = jari-jari kelengkungan.Pada soal di atas, hanya terdapat 1 lilitan sehingga N dilenyapkan saja dari persamaan. Kumparan kawat pada soal di atas bukan 1 lingkaran tetapi 1/3 lingkaran. Rumus di atas disesuaikan lagi dengan soal ini sehingga berubah menjadi :

B=13

μo I

2 rKuat medan magnet di pusat lengkungan :

B=13

μo I

2 r=

μo I

6 r

B=(4 π . 10−7

)(1,5)

6(0,5)

B=(6 π .10−7

)

3

B=2π . 10−7 Tesla

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 49

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Arah medan magnet tegak lurus ke dalam menjauhi pandangan mata.Jawaban yang benar adalah E.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.31Seutas kawat lurus dilengkungkan dan dialiri arus 6 A seperti pada gambar. Jika jari-jari kelengkungan R = 3π cm, maka besar induksi magnetik di titik P adalah...A. 0,5 x 10-5 TB. 2,0 x 10-5 TC. 4,0 x 10-5 TD. 6,0 x 10-5 TE. 8,0 x 10-5 TPembahasanDiketahui :Jari-jari kelengkungan (r) = 3π cm = (3π/100) meter

= 3π/102 meter = 3π.10-2 meter Kuat arus (I) = 6 AmperePermeabilitas vakum (µo) = 4π.10-7 Wb.A-1 m-1 Ditanya : Kuat medan magnet di pusat lengkungan yang ditimbulkan oleh arus listrik yang mengalir pada kawatJawab :360o = 1 keliling lingkaran. Karena 45o / 360o = 1/8 maka 45o = 1/8 keliling lingkaran.Kuat medan magnet di pusat lengkungan :

B=18

μo I

2 r=

μo I

16 r

B=(4 π . 10−7

)(6)

16(3 π .10−2)

B=(24 π .10−7

)

16(3 π . 10−2)

B=(8. 10−7

)

16(1. 10−2)

B=(1.10−7

)

2(1.10−2)

B=0,5. 10−5TeslaArah medan magnet tegak lurus ke dalam menjauhi pandangan mata.Jawaban yang benar adalah A.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.31Perhatikan gambar! Suatu penghantar dialiri arus listrik I = 9A, jika jari-jari kelengkungan R = 2π cm dan µo = 4π.10-7 Wb.A-1.m-1, maka besar induksi magnetik di titik P adalah...A. 3 . 10-5 TB. 6 . 10-5 TC. 9 . 10-5 TD. 12 . 10-5 TE. 15 . 10-5 TPembahasanDiketahui :Jari-jari kelengkungan (r) = 2π cm = (2π/100) meter

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 50

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

= 2π/102 meter = 2π.10-2 meter Kuat arus (I) = 9 AmperePermeabilitas vakum (µo) = 4π.10-7 Wb.A-1 m-1 Ditanya : Kuat medan magnet di pusat lengkungan yang ditimbulkan oleh arus listrik yang mengalir pada kawatJawab :360o – 120o = 240o. Karena 240o / 360o = 2/3 maka 240o = 2/3 keliling lingkaran.Kuat medan magnet di pusat lengkungan :

B=23

μo I

2 r=

2 μo I

6r

B=2(4 π . 10−7

)(9)

6(2 π . 10−2)

B=(8 π .10−7

)(9)

6(2π . 10−2)

B=(4.10−7

)(3)

2(1.10−2)

B=(2.10−7

)(3)

(1.10−2)

B=(6. 10−7

)

(1. 10−2)

B=6.10−5 Tesla

Arah medan magnet tegak lurus ke dalam menjauhi pandangan mata.Jawaban yang benar adalah B.

Gaya Magnet

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.32Jika q adalah muatan listrik positif, v adalah gerak muatan, B adalah medan magnet dan F adalah arah gaya magnet, maka gambar yang tepat untuk sebuah muatan yang melintasi medan magnet adalah...A B

C D

E

PembahasanArti simbol x dan o pada gambarPerhatikan gambar-gambar di atas. Simbol x artinya arah medan magnet B tegak lurus ke dalam menembus bidang monitor (menjauhi pembaca). Simbol o artinya arah medan magnet B tegak lurus ke luar (mendekati pembaca).

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 51

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Arah gerak muatan listrik (v), arah medan magnet (B) dan arah gaya magnet (F) saling tegak lurus satu sama lain. Arah gerak muatan listrik, medan magnet dan gaya magnet ditentukan secara tepat menggunakan aturan tangan kanan.

Aturan tangan kananRentangkan tangan kanan, tegakkan ibu jari dan rapatkan keempat jari yang lain. Atur agar keempat jari menunjukan arah medan magnet (B) dan ibu jari menunjukan arah gerak muatan (v). Jika muatan positif, telapak tangan kanan menuju arah gaya magnet (F). Jika muatan negatif, punggung tangan kanan menuju arah gaya magnet (F).

Terapkan kaidah tangan kanan pada gambar-gambar di atas.Jawaban yang benar adalah A.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.32Sebuah muatan negatif (-q) bergerak di dalam medan magnet homogen B seperti ditunjukkan pada gambar. Gambar yang benar mengenai gaya magnetik yang dialami muatan adalah...A B

C D

E

PembahasanTerapkan kaidah tangan kanan pada gambar-gambar di atas. Jawaban yang benar adalah E.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.32Sebuah muatan positif bergerak memotong medan magnet homogen secara tegak lurus. Gambar yang benar tentang arah gaya magnet, kecepatan, dan medan magnet adalah...A B

C D

E

PembahasanTerapkan kaidah tangan kanan pada gambar-gambar di atas.Jawaban yang benar adalah B.

Induksi Elektromagnetik

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 52

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.33Sebuah kumparan menembus medan magnet homogen secara tegak lurus sehingga terjadi GGL induksi. Jika kumparan diganti dengan kumparan lain yang mempunyai lilitan 2 kali jumlah lilitan kumparan semula dan laju perubahan fluksnya tetap, maka perbandingan GGL induksi mula-mula dan akhir adalah...A. 1 : 1B. 1 : 2C. 2 : 1D. 3 : 1E. 3 : 2PembahasanDiketahui :Jumlah lilitan (N) awal = 1Jumlah lilitan (N) akhir = 2Laju perubahan fluks awal (ΔØB / Δt) = laju perubahan fluks akhir (ΔØB / Δt)Ditanya : Perbandingan GGL induksi mula-mula dan akhirJawab :Rumus hukum induksi Faraday :E = -N (ΔØB / Δt)Keterangan : E = ggl induksi, N = jumlah lilitan, ΔØB / Δt = laju perubahan fluks Perbandingan GGL induksi awal dan akhir :E awal : E akhir-N (ΔØB / Δt) : -N (ΔØB / Δt)1 : 2Jawaban yang benar adalah B.2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.33Pada keadaan awal (1) fluks magnetik berubah sebesar 5 Wb selama 2 detik pada sebuah kumparanyang mempunyai 20 lilitan. Pada keadaan (2) untuk perubahan fluks yang sama dibutuhkan waktu 8 detik. Perbandingan GGL induksi keadaan (1) dan (2) adalah... A. 1 : 1B. 2 : 1C. 3 : 1D. 4 : 1E. 4 : 3PembahasanDiketahui :Laju perubahan fluks (ΔØB / Δt) awal = 5/2Laju perubahan fluks (ΔØB / Δt) akhir = 5/8 Jumlah lilitan (N) = 20Ditanya : Perbandingan GGL induksi awal dan akhirJawab :E awal : E akhir-N (ΔØB / Δt) : -N (ΔØB / Δt)20 (5/2) : 20 (5/8)5/2: 5/81/1 : 1/44 : 1Jawaban yang benar adalah D.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.33

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 53

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Fluks magnetik kumparan pertama mempunyai 200 lilitan berubah sebesar 0,06 Wb dalam waktu 0,4 s. Pada kumparan kedua, fluks magnetiknya berubah sebesar 0,08 Wb dalam waktu 0,2 s. Bila jumlah lilitan kumparan kedua diganti separuh jumlah lilitan kumparan pertama maka perbandingan GGL induksi kumparan pertama dan kedua adalah...A. 2 : 3B. 3 : 1C. 3 : 4D. 3 : 5E. 3 : 8PembahasanDiketahui :Laju perubahan fluks (ΔØB / Δt) awal = 0,06/0,4Jumlah lilitan (N) awal = 200Laju perubahan fluks (ΔØB / Δt) akhir = 0,08/0,2Jumlah lilitan (N) akhir = 100Ditanya : Perbandingan GGL induksi awal dan akhirJawab :E awal : E akhir-N (ΔØB / Δt) : -N (ΔØB / Δt)200 (0,06/0,4) : 100 (0,08/0,2)2 (0,15) : 1 (0,4)0,3 : 0,43 : 4Jawaban yang benar adalah C.

Listrik Arus Bolak Balik

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.34 Perhatikan tabel pengukur tegangan dan arus dari sebuah trafo ideal di bawah ini!

Berdasarkan tabel di atas, nilai R dan P adalah...A. R = 600 Volt; P = 30 lilitanB. R = 200 Volt; P = 30 lilitanC. R = 60 Volt; P = 40 lilitanD. R = 20 Volt; P = 40 lilitanE. R = 10 Volt; P = 20 lilitanPembahasanRumus transformator Vs Np = Ns Vp dan Vp Ip = Vs Is

Keterangan : Vs = tegangan sekunder, Vp = tegangan primer, Ns = lilitan sekunder, Np = lilitan primer, Ip = kuat arus primer, Is = kuat arus sekunderTegangan primer (Vp)Vp Ip = Vs Is

Vp (4) = (10)(80)Vp = 800 / 4Vp = R = 200 VoltLilitan sekunder (Ns)Vs Np = Ns Vp

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 54

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

(10)(600) = Ns (200)6000 = 200 Ns

Ns = 6000 / 200Ns = P = 30 lilitanJawaban yang benar adalah B.2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.34Tabel berikut menampilkan data dua trafo ideal.

Berdasarkan data pada tabel di atas, nilai K dan L berturut-turut adalah...A. K = 1 A dan L = 20 VoltB. K = 2 A dan L = 30 VoltC. K = 3 A dan L = 40 VoltD. K = 4,5 A dan L = 53 VoltE. K = 5 A dan L = 30 VoltPembahasanGunakan salah satu rumus transformator untuk menentukan kuat arus sekunder trafo 1 dan tegangan sekunder trafo 2. Jika menghitung kuat arus sekunder trafo 1 maka gunakan data trafo 1, demikian juga apabila menghitung tegangan sekunder trafo 2 maka gunakan data trafo 2. Kuat arus sekunder (Is) transformator 1Vp Ip = Vs Is

(200)(3) = (300)(Is)Is = 600 / 300Is = K = 2 AmpereTegangan sekunder (Vs) transformator 2Vp Ip = Vs Is

(40)(0,75) = Vs (1)Vs = L = 30 VoltJawaban yang benar adalah B.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.34Perhatikan data pengukuran beberapa besaran dalam trafo berikut!

Berdasarkan data pada tabel di atas, nilai P dan Q berturut-turut adalah...A. P = 100 Volt dan Q = 4 AmpereB. P = 100 Volt dan Q = 6 AmpereC. P = 110 Volt dan Q = 4 AmpereD. P = 110 Volt dan Q = 2 AmpereE. P = 220 Volt dan Q = 2 AmperePembahasanTegangan primer (Vp)Vs Np = Ns Vp

(220)(300) = (600) Vp

(220)(3) = (6) Vp

660 = 6 Vp

Vp = 660 / 6Vp = P = 110 Volt Kuat arus primer (Ip)

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 55

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Vp Ip = Vs Is

(110)(Ip) = (220)(2)(110)(Ip) = 440Ip = 440 / 110Ip = Q = 4 Ampere Jawaban yang benar adalah C.

4. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.35Perhatikan diagram rangkaian RLC berikut ini!

Kuat arus maksimum dari rangkaian adalah.. (1 µF = 10-6 F) A. 1,3 AB. 1,5 AC. 2,0 AD. 2,4 AE. 2√2 APembahasanDiketahui :Resistor (R) = 12 OhmInduktor (L) = 0,075 HKapasitor (C) = 500 µF = 500 x 10-6 F = 5 x 10-4 Farad Tegangan (V) = Vo sin ωt = vo sin 2πft = 26 sin 200tDitanya : Kuat arus maksimum dari rangkaianJawab :Impedansi (Z) rangkaian :

Z=√R2+(X L−XC)

2

Reaktansi induktif (XL) = ωL = (200)(0,075) = 15 OhmReaktansi kapasitif (XC) = 1 / ωC = 1 / (200)(5 x 10-4) = 1 / (1000 x 10-4) = 1 / 10-1 = 101 = 10 Ohm Resistor (R) = 12 Ohm

Z = √122+(15−10)

2=√144+52

Z = √144+25=√169Z = 13 OhmKuat arus (I) :I = V / Z = 26 Volt / 13 Ohm I = 2 Volt/OhmI = 2 AmpereJawaban yang benar adalah C.

Efek Fotolistrik

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.37Perhatikan pernyataan berikut! (1) Lepas tidaknya elektron dari logam ditentukan oleh panjang gelombang cahaya yang datang

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 56

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

(2) Intensitas cahaya yang datang tidak menjamin keluarnya elektron dari permukaan logam(3) Di bawah frekuensi ambang, elektron tetap keluar dari logamnya asal intensitas cahaya yang datang diperbesar Pernyataan yang benar yang berkaitan dengan efek fotolistrik adalah...A. (1), (2), dan (3)B. (1) dan (2) sajaC. (1) dan (3) sajaD. (2) dan (3) sajaE. (3) sajaPembahasanPernyataan (1) : Pernyataan ini benar. Jika panjang gelombang yang datang lebih kecil dari panjanggelombang ambang logam maka elektron tidak terlepas.Pernyataan (2) : Pernyataan ini benar. Keluarnya elektron dari permukaan logam bergantung pada frekuensi atau panjang gelombang atau energi cahaya.Pernyataan (3) : Pernyataan ini salah. Elektron keluar dari logam jika frekuensi cahaya lebih besar dari frekuensi ambang logam. Terlepasnya elektron dari permukaan logam bergantung pada energi cahaya bukan pada intensitas cahaya. Energi cahaya bergantung pada frekuensi atau panjang gelombang (E = hf). Intensitas cahaya berkaitan dengan laju pemancaran energi cahaya, bukan mempengaruhi besar atau kecilnya energi cahaya.Jawaban yang benar adalah B.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.37Perhatikan pernyataan berikut! (1) Elektron dapat keluar dari permukaan logam saat logam disinari gelombang elektromagnetik(2) Lepas tidaknya elektron dari permukaan logam bergantung pada frekuensi cahaya yang datang(3) Besar fungsi kerja untuk setiap logam samaPernyataan yang benar berkaitan dengan efek fotolistrik adalah...A. (1), (2), dan (3)B. (1) dan (2)C. (1) dan (3)D. (2) dan (3)E. (3) sajaPembahasanPernyataan (1) : Pernyataan ini benar. Gelombang elektromagnetik terdiri dari banyak jenis gelombang yang mempunyai frekuensi atau panjang gelombang yang berbeda-beda. Hanya gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi atau panjang gelombang lebih besar dari frekuensi ambang atau panjang gelombang yang dapat mengeluarkan elektron dari logam. Pernyataan (2) : Pernyataan ini benar. Jika frekuensi cahaya lebih kecil daripada frekuensi ambang logam maka elektron tidak terlepas dari logam. Sebaliknya apabila frekuensi cahaya lebih besar dari frekuensi ambang logam maka elektron terlepas dari logam. Pernyataan (3) : Pernyataan ini salah. Fungsi kerja logam adalah kerja minimum atau energi minimum yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron dari permukaan logam. Fungsi kerja untuk setiap logam bergantung pada karakteristik logam tersebut.Jawaban yang benar adalah B.

Relativitas Khusus

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.38

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 57

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

Panjang benda diukur oleh pengamat diam = 12 m. Berapakah panjang benda itu bila diukur oleh pengamat yang bergerak dengan kecepatan 0,8 c (c = kecepatan cahaya) relatif terhadap benda ?A. 12,6 m B. 12,2 mC. 9,6 mD. 7,2 mE. 6,0 mPembahasanDiketahui :Lo = 12 meterv = 0,8 c Ditanya : Panjang benda bila diukur oleh pengamat yang bergerak (L) Jawab :Rumus kontraksi panjang :

L=Lo √1−(v /c )2

Keterangan :Lo = Panjang benda ketika diukur oleh pengamat diamL = Panjang benda ketika diukur pengamat yang bergerak v = Kecepatan gerak pengamat c = Kecepatan cahayaPanjang benda bila diukur oleh pengamat yang bergerak :

L=12√1−(0,8 c /c )2

L=12√1−(0,8)2

L=12√1−0,64L=12√0,36L=12(0,6)

L=7,2meterJawaban yang benar adalah D.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.38Suatu peristiwa terjadi selama 3 s menurut pengamat yang bergerak menjauhi peristiwa itu dengan kecepatan 0,8 c (c = kecepatan cahaya). Menurut pengamat yang diam, peristiwa itu terjadi dalam selang waktu...A. 5,0 sB. 4,8 sC. 3,0 sD. 1,8 sE. 1,2 sPembahasanDiketahui :tm = 3 sekonv = 0,8 cDitanya : Selang waktu kejadian menurut pengamat yang diam (tm)Jawab :Rumus dilatasi waktu :

tm=t s √1−(v /c)2

Keterangan : tm = Selang waktu kejadian menurut pengamat yang bergerakts = Selang waktu kejadian menurut pengamat yang diamSelang waktu kejadian menurut pengamat yang diam :

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 58

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

t s=tm

√1−(v /c)2

t s=3

√1−(0,8c /c)2

t s=3

√1−(0,8)2

t s=3

√1−0,64

t s=3

√0,36

t s=3

0,6t s=5 sekon

Jawaban yang benar adalah D.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.38Panjang benda diukur saat bergerak menyusut 20 cm dari panjangnya saat diukur dalam keadaan diam. Bila panjang benda diukur dalam keadaan diam panjangnya 1 m dan c = kecepatan cahaya, maka kecepatan gerak benda tersebut adalah...A. 0,2 cB. 0,3 cC. 0,4 cD. 0,6 cE. 0,8 cPembahasanDiketahui :Lo = 1 meterL = 1 meter – 0,2 meter = 0,8 meterDitanya : Kecepatan gerak benda (v)Jawab :Rumus kontraksi panjang :

γ=Lo

L

1

√1−(v /c)2=

Lo

L

Keterangan : γ = Konstanta

c = Kecepatan cahayaLo = Panjang benda ketika diamL = Panjang benda ketika bergerakKecepatan gerak benda :

1

√1−(v /c)2=

Lo

L

1

√1−(v /c)2=

10,8

1

√1−(v /c)2=1,25

12

(√1−(v /c )2)

2 =1,252

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 59

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

1

1−(v /c)2=1,5625

11,5625

=1−(v /c)2

0,64=1−(v /c )2

(v /c)2=1−0,64

(v /c)2=0,36

v /c = √0,36v /c = 0,6

v = 0,6 cJawaban yang benar adalah D.

Fisika Inti

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.39Perhatikan reaksi fusi berikut!

1H1 + 1H1 → 1d2 + e10 + E

Diketahui :Massa 1H1 = 1,0078 smaMassa 1d2 = 2,01410 sma

Massa e10 = 0,00055 sma

1 sma = 931 MeV Nilai E (energi yang dihasilkan) pada reaksi fusi tersebut adalah...A. 0,44 MeVB. 0,88 MeVC. 0,98 MeVD. 1,02 MeVE. 1,47 MeVPembahasanMassa reaktan dan produk :Massa reaktan (mreaktan) = 1,0078 sma + 1,0078 sma = 2,0156 smaMassa produk (mproduk) = 2,01410 sma + 0,00055 sma = 2,01465 smaMassa yang hilang selama reaksi :Δm = mreaktan - mproduk Δm = 2,01560 sma - 2,01465 smaΔm = 0,00095 smaMassa yang hilang pada reaksi fusi adalah 0,00095 sma. 1 sma setara dengan energi sebanyak 931 MeV. 0,00095 sma setara dengan energi sebanyak 0,00095 x 931 MeV = 0,88445 MeV.Jawaban yang benar adalah B.

Keterangan :Sma = satuan massa atomMeV = mega elektron volt (satuan energi).

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 60

Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2013 http://gurumuda.net

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 61