Pembahasan SBMPTN Fisika 2015

Perjalanan dalam meraih impian memang selalu memerlukan usaha yang lebih. Salah satunya ketika bercita-cita untuk menembus PTN terbaik di Indonesia. Semua siswa-siswi di Indonesia selalu akan berebut tempat untuk menjadi bagian dari kampus terbaik seperti ITB, UI, dan UGM. Salah satu bentuk usaha dilakukan dengan belajar atau mempelajari konsep untuk ujian menembus PTN tersebut. Pada kali ini kita akan memfokuskan diri untuk menganalisis permasalahan tes fisika untuk SBMPTN 2015. Pada kali ini, setiap soal akan diikuti oleh soal untuk latihan dengan menggunakan konsep yang mirip. Soal tambahan ini diharapkan dapat melatih kecepatan dalam menganalisis permasalahan yang disajikan. Seperti sebuah pribahasa"sedikit demi sedikit lama-lama menjadi bukit". Seperti itulah usaha yang semestinya kita lakukan. Jangan pernah lelah untuk mengejar cita-cita. Jika lelah, bersabarlah. Jika gagal, bangkitlah. Dalam setiap kelelahan dan kegagalan akan selalu ada hikmah yang membuat kita belajar.

Soal-16: Posisi benda yang bergerak sebagai fungsi parabolik seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Pada saat t1 benda...

A. Bergerak dengan kecepatan negatif

B. Bergerak diperlambat

C. Berhenti sesaat

D. Bergerak lurus beraturan

E. Bergerak dengan percepatan yang berubah

Jawab: C

Konsep kecepatan jika dinyatakan dalam grafik posisi (x) terhadap waktu adalah konsep kemiringan grafik. Kalau diperhatikan pada t1 grafik tidak mempunyai kemiringan terhadap sumbu-t, hal ini menunjukkan bahwa kecepatan sesaat benda nol.

Mirorring problem: Perhatikanlah grafik di bawah ini dengan seksama. Grafik menunjukkan keadaan gerak benda dalam fungsi kecepatan terhadap waktu.

Pada saat t1 keadaan benda adalah

A. Benda berada di titik maksimum

B. Benda mempunyai kecepatan maksimum

C. Percepatan benda nol

D. Percepatan benda berubah

E. Kecepatan benda tetap

Soal-17: Sebuah balok yang mempunyai berat 100N terletak dalam bidang datar. Pada saat 0s balok diam dan 0s sampai 5 detik balok didorong dengan gaya mendatar  konstan 50N. Koefisien gesekan antara balok dan bidang datar adalah 0.2. Dalam selang waktu antara 5s dan 10s kelajuan balok...
A. Nol
B. Semakin berkurang
C. Semakin bertambah
D. Bernilai maksimum pada saat 7.5 detik
E. Bernilai minimum pada saat 7.5 detik

Jawab: B
Besaran yang diketahui.


Percepatan benda selama 0-5 detik, dan kecepatannya saat detik ke lima adalah




Waktu yang dibutuhkan benda untuk berhenti dapat dihitung dengan menulsikan kecepatan akhir nol.


 

Ini artinya butuh waktu 5+7.5 =12.5 detik agar balok berhenti. Oleh karena itu dalam rentang 5-10 detik kelajuan balok berkurang.

Mirroring Problem: Sebuah bola dilemparkan ke atas dengan kelajuan awal 40 m/s sehingga menjalani gerak vertikal ke atas (gesekan udara diabaikan). Dalam selang waktu 5-6 detik kelajuan beda akan
A. Konstan
B. Berkurang
C. Bertambah
D. Berkurang kemudian bertambah
E. Bertambah kemudian berkurang

Soal-18: Sebuah balok bergerak dari keadaan diam menuruni bidang miring yang panjang. Bagian pertama bidang miring tersebut licin dan bagian berikutnya sampai ke dasar adalah kasar. Setelah bergerak beberapa lama dibagian kasar balok berhenti. Pada peristiwa itu
1. Usaha oleh gaya gesek tidak sama dengan nol
2. Energi mekanik balok tetap
3. Gaya gesek pada balok melakukan usaha
4. Usaha oleh gaya gravitasi sama dengan perubahan energi potensial balok.

Jawab: B
Perhatikanlah gambar di sistem di bawah ini.

Konsep pertama dalam permsalahan ini adalah energi mekanik tidak kekal (tetap) karena adanya gesekan (2). Dalam hal ini pun usaha oleh gaya gravitasi tidak akan sama dengan negatif perubahan energi potensial (4). Lalu bagaimana cara menghitung usaha oleh gaya gesek, perhatikan titik A dan C dan gunakan usaha oleh gaya non konservatif sama dengan perubahan EK ditambah EP.

Persamaan diatas menunjukkan bahwa usaha oleh gaya gesek tidak nol dan usahanya ada karena ada perubahan energi potensial garvitasi.

Mirroring problem: Suatu balok suatu balok yang mempunyai kecepatan tertentu pada dasar bidang miring menaiki bidang miring sampai pada ketinggian tertentu. Sebelum akhirnya balok kembali ke dasar bidang miring. Pada peristiwa tersebut
1. Usaha oleh gaya gravitasi sama dengan perubahan energi potensial
2. Usaha oleh gaya gravitasi adalah nol
3. Energi kinetik di dasar lebih besar dari energi potensial di ketinggian maksimum
4. Energi mekanik sistem kekal.

Soal-19: Bila dua buah kelereng bergerak saling mendekat dengan laju yang sama pada sebuah lintasan lurus, maka momentum benda selalu berlawanan.

SEBAB

Kekekalan momentum setiap kelereng harus berlaku.

Jawab: C
Momentum merupakan besaran vektor dengan arahnya akan selalu sama dengan arah kecepatan benda. Ketika dua benda bergerak berlawanan arah maka momentum kedua benda tersebut juga akan berlawanan arah. Untuk sistem di atas kekekalan momentum berlaku untuk momentum total sistem, artinya jumlah momentum kedua benda awal dan akhir selalu sama selama tidak ada gaya luar yang mempengaruhi.

Mirroring problem: Kedua benda mempunyai massa yang sama dan bergerak dalam arah saling tegak lurus saling mendekat, momentum kedua benda setelah bertembukan akan berarah 45 derajat terhadap arah gerak benda satu.

SEBAB

Resultan momentum kedua benda harus dihitung menggunakan resultan vektor

Soal-20: Sebuah balok plastik homogen mengapung disebuah bejana cairan. Volume balok yang berada di atas cairan adalah 3 cc. Jika massa balok itu adalah 14.4 gram dan massa jenis cairan 1.2 g/cc, volume balok adalah
A. 13.6 cc
B. 14.0 cc
C. 14.4 cc
D. 15.0 cc
E. 15.6 cc

Jawab: D
Besaran yang diketahui.


Jika balok dalam keadaan setimbang maka resultan gaya sama dengan nol. Itu artinya gaya archimides pada balok harus sama dengan gaya berat.


 

Mirroring Problem: Suatu balok berada logam ditimbang dalam suatu cairan menggunakan neraca pegas menunjukkan  berat 20N. Jika massa benda diudara adalah 3 kg, massa jenis balok tersebut adalah (massa jenis air 1 gr/cc)
A. 5 g/cc
B. 4 g/cc
C. 3 g/cc
D. 2 g/cc
E. 3g/2cc

Soal-21: Sebuah balon yang awalnya berisi gas sebanyak 1 Liter ditambahkan gas yang sama sehingga menjadi 1.2 liter dan massa gas di dalam balon menjadi 1.5 kalinya. Jika suhu gas tetap, rasio pertambahan tekanan tekanan terhadap tekanan awalnya adalah
A. 1/4
B. 1/3
C. 1/2
D. 2/3
E. 3/4

Jawab: A
Besaran yang diketahui.


Karena isotermis maka berlaku perbandingan


Jadi perbandingan pertambahan tekanan terhadap tekanan awal adalah


Mirrorong Problem: Sebuah tabung gas yang elastis berisi gas dengan volume awal V. Gas mengalami pemanasan dengan tekanan tetap sehingga volumenya menjadi 1.5 kali volume semula. Dengan anggapan tabung tidak bocor, rasio pertambahan suhu terhadap suhu awal adalah
A. 1/4
B. 1/3
C. 1/2
D. 2/3
E. 3/4

Soal-22: Untuk menaikan suhu n mol gas ideal secara isokhorik sebesar deltaT diperlukan kalor sebesar 20nR dengan R=8.31 J/molK adalah konstanta nominal gas ideal. Jika gas dipanaskan pada tekanan tetap dengan pertambahan suhu sebesar deltaT, maka diperlukan kalor sebesar 30nR Joule. Jika suhu gas tersebut mula-mula 300K maka suhu setelah dipanaskan adalah
A. 310 K
B. 320 K
C. 330 K
D. 340 K
E. 350 K

Jawab: A
Besaran yang diketahui.


Hukum I thermodinamika untuk proses isokhorik


Hitung usaha untuk proses isobar,


Suhu akhir dapat diperoleh dari persamaan gas ideal


Mirroring Problem: Untuk menaikan suhu n mol gas ideal secara isokhorik sebesar deltaT diperlukan kalor sebesar Q dengan R=8.31 J/molK adalah konstanta nominal gas ideal. Jika gas dipanaskan pada tekanan tetap dengan pertambahan suhu sebesar deltaT, maka diperlukan kalor sebesar 40nR Joule. Jika suhu gas tersebut mula-mula 27 derajat celcius dan suhu setelah dipanaskan 47 derjat celcius, nilai Q adalah
A. 10nR
B. 20nR
C. 30nR
D. 40nR
E. 50nR

Soal-23: Sebuah dawai yang panjangnya 1m dan rapat massa 2/1000 kg/m ditarik dengan tegangan 80N, maka
1. Cepat rambat gelombang bunyi pada dawai adalah 200 m/s
2. Frekuensi dasar pada bunyi yang dihasilkan adalah 100 Hz
3. Frekuensi harmonik kedua bunyi yang dihasilkan dawai adalah 200Hz
4. Frekuensi harmonik ketiga bunyi yang dihasilkan dawai adalah 250 Hz

Jawab: A
Besaran yang diketahui.


Cepat rambat pada dawai


Frekuensi dasar dicapai untuk n=0


Frekuensi harmonik kedua dicapai untuk n = 1


Frekuensi harmonik ketiga dicapai untuk n = 2


Mirroring Problem: Sebuah dawai yang panjangnya 1m dan rapat massa 8/1000 kg/m ditarik dengan tegangan 80N, maka
1. Cepat rambat gelombang bunyi pada dawai adalah 100 m/s
2. Frekuensi dasar pada bunyi yang dihasilkan adalah 50 Hz
3. Frekuensi nada atas kedua bunyi yang dihasilkan dawai adalah 150Hz
4. Frekuensi nada atas ketiga bunyi yang dihasilkan dawai adalah 200 Hz

Soal-24: Gelombang cahaya diarahkan pada celah ganda dengan tegak lurus pada garis hubung antar dua celah. Jika jarak celah ganda dan layar dijadikan dua kali semula, maka jarak antara dua pola terang yang berurutan menjadi dua kali semula.

SEBAB

Jarak antara dua pola terang yang berurutan semakin besar untuk pola terang yang semakin jauh dari terang pusat

Jawab: C
Pada interferensi celah ganda dan celah tunggal dan sejenisnya, jarak antara dua pola terang yang berurutan berbanding lurus dengan jarak celah ke layar. Jika jarak celah ke layar menjadi dua kali semula, jarak antara pola terang atau gelap yang berurutan akan menjadi dua kali semula. Jarak ini tidak bergantung pada jauh tidaknya ke terang pusat karena sama untuk semua keadaan. Yang berbeda adalah tingkat intensitas yang semakin mengecil menjauhi terang pusat.

Mirroring Problem: Dua berkas cahaya dilewatkan pada celah tunggal dan celah ganda secara tegak lurus dengan semua besaran lain kedua celah sama. Lebar terang pusat yang terbentuk pada celah ganda lebih kecil dibandingkan lebar terang pusat pada celah tunggal.

SEBAB

Intensitas cahaya di terang pusat celah ganda lebih kuat daripada celah tunggal.

Soal-25: Sebuah lensa tebal mempunyai permukaan bikonveks dengan jari-jari kelengkuungan 30 cm dan 50 cm. Jika indek bias lensa 3/2, jarak fokus lensa ketika berada diudara adalah (indek bias udara adalah satu)..
A.12.5 cm
B. 25.0 cm
C. 37.5 cm
D. 50.0 cm
E. 62.5 cm

Jawab: C
Besaran yang diketahui.


Fokus lensa diudara dapat dihitung dengan persamaan pembuat lensa (selalu diingat bahwa konvek = cembung (+R) dan konkaf = cekung (-R)).


Mirroring Problem: Sebuah lensa tebal mempunyai permukaan datar cembung (plankonveks) dengan jari-jari kelengkuungan 50 cm. Jika indek bias lensa 3/2, jarak fokus lensa ketika berada diudara adalah (indek bias udara adalah satu)..
A. 100 cm
B. 110cm
C. 120 cm
D. 130 cm
E. 140 cm

Soal-26: Sebuah konduktor dengan jari-jari R memiliki rongga berbentuk bola yang berjari-jari a dihitung dari pusat konduktor, dengan a > R/2. Di  pusat bola konduktor diletakkan muatan titik +Q dan bola konduktor diberi muatan +Q. Jika k adalah konstanta gaya coulomb, besar kuat medan listrik pada suatu titik yang berjarak R/2 dari pusat bola konduktor adalah
A. 0
B. kQ/R²

C. 4kQ/R²

D. 8kQ/R²

E. kQ/(R+a)²

Jawab: C
Karena titik yang ditanyakan medan listrik berjarak R/2, medan listrik di titik ini hanya dipengaruhi oleh muatan sumber yang berada dipusat bola saja. Jadi nilai medan listriknya adalah


Mirroring Problem: Sebuah konduktor dengan jari-jari R memiliki rongga berbentuk bola yang berjari-jari a dihitung dari pusat konduktor, dengan a > R/2. Di  pusat bola konduktor diletakkan muatan titik +Q dan bola konduktor diberi muatan +Q. Jika k adalah konstanta gaya coulomb, besar kuat medan listrik pada suatu titik yang berjarak R dari pusat bola konduktor adalah
A. 0
B. 2kQ/R²

C. 4kQ/R²

D. 6kQ/R²

E. 8kQ/R²

Soal-27: Sebuah rangkaian listrik ditunjukkan seperti pada gambar di bawah ini.

Kuat arus yang melalui kawat ggl 2V adalah
A. 0.2 A
B. 0.4 A
C. 0.5 A
D. 0.6 A
E. 0.7 A

Jawab: C
Arus tidak akan melewati hambatan 5 Ohm karena tegangan pada pertigaan atas dan bawah kedua ujung 6 ohm adalah sama.

Jadi arus yang melalui elemen 2V adalah arus total dalam rangkaian di atas.

Mirroring Problem: Perhatikanlah rangkaian di bawah ini.

Jika nilai hambatan yang tidak diberi angka sama semua atau identik. Kuat arus yang melewati hambatan 5 ohm adalah
A. 0 A
B. 1 A
C. 2 A
D. 3 A
E. 4 A

Soal-28: Seorang siswa menginginkan arus listrik AC 0.5A. Ia menghubungkan trafo yang efisiensinya 80% dan jumlah lilitannya 100 dan 200 dengan sumber arus 1.25A yang berasal dari baterai. Ternyata ia tidak mendapatkan arus listrik yang diharapkan. Ia mendapati arus listrik...
A. 2.5 A karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus.
B. 0.625 A karena ia menghubungkan lilitan 100 dengan sumber arus.
C. 0.5 A karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus.
D. 0.5 A karena ia menghubungkan lilitan 100 dengan sumber arus.
E. 0 A karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus.

Jawab:E
Karena sumber arus tarfo harus arus AC supaya ada perubahan fluks magnetik dan menghasilkan arus sekunder, tarfo di atas akan menghasilkan arus nol karena dihubungkan dengan arus DC yang tidak akan menghasilkan perubahan fluks magnetik.

Mirroring Problem: Seorang siswa menginginkan arus listrik AC 0.5A. Ia menghubungkan trafo yang efisiensinya 80% dan jumlah lilitannya 100 dan 200 dengan sumber arus 2A yang berasal dari AC. Ternyata ia tidak mendapatkan arus listrik yang diharapkan. Ia mendapati arus listrik...
A. 3.2 A karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus.
B. 3.2 A karena ia menghubungkan lilitan 100 dengan sumber arus.
C. 2.0A karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus.
D. 2.0 A karena ia menghubungkan lilitan 100 dengan sumber arus.
E. 2.0 karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus.

Soal-29: Menurut model atom Bohr, jika elektron pada atom hydrogen bertransisi dari n ke n-1, maka perubahan radius atom hydrogen sebanding dengan...
A. 2n-1
B. 2(n-1)
C. 2n
D. 2n+1
E. 2(n+1)

Jawab:
Besaran diketahui.


Perubahan radiusnya akan sebanding dengan


Mirroring Problem: Menurut model atom Bohr, jika elektron pada atom hydrogen bertransisi dari n ke n-1, maka perubahan energi atom hydrogen sebanding dengan...
A. 2n-1/n²(n-1)²

B. 2(n-1)/n²(n-1)²

C. 2n/n²(n-1)²

D. 2n+1/n²(n-1)²

E. 2(n+1)/n²(n-1)²

Soal-30: Pengamat A diam terhadap permukaan bumi, sedangkan pengamat B bergerak bersama sejumlah muon yang tercipta pada suatu ketinggian tertentu. Waktu hidup muon menurut kedua pengamat adalah sama.

SEBAB

Jumlah partikel tidak dipengaruhi oleh kerangka pengamat.

Jawab: D
Karena peristiwa muon yang bergerak terhadap A dan B berbeda, waktu hidup muon akan berbeda menurut A dan B. Muon diam terhadap B dan bergerak terhadap A. Ini artinya A akan mengukur waktu hidup muon lebih lama daripada B. inilah yang disebut konsep dilatasi waktu. Jumlah partikel tidak terpengaruh oleh kerangka pengamat, kecuali jumlahnya tersebut bergantung pada waktu seperti bahan-bahan radioaktif.

Mirroring Problem: Pengamat A diam terhadap permukaan bumi, sedangkan pengamat B bergerak ke sebuah planet dengan kelajuan mendekati cahaya kemudian kenali kebumi selama 12 tahun menurut jamnya sendiri . Jika A dan B berumur sama, A dan B akan mengukur usia keduanya selalu sama.

SEBAB

Menurut B, ketika ia kembali ketemu dengan A, usianya A lebih muda daripada B.