Pembahasan Fisika UN 2014 No. 1 - 5

Soal Fisika UN 2014 terdiri dari 20 paket soal. Ke-20 paket soal tersebut mempunyai tipe soal tingkat kesulitan yang sama. Oleh karena itu, Kak Ajaz hanya membahas satu paket soal. Mudah-mudahan dengan pembahasan satu paket soal ini bermanfaat.

Pembahasan soal Fisika UN 2014 nomor 1 sampai dengan nomor 5 adalah tentang:

• besaran dan pengukuran, 
• vektor resultan, 
• gerak lurus, 
• gerak melingkar, 
• serta hukum Newton.

Soal No. 1 tentang Besaran dan Pengukuran

Di bawah ini adalah hasil pengukuran massa sebuah benda dengan neraca Ohaus tiga lengan yang mempunyai ketelitian 0,1 gram.

Hasil pengukuran massa benda tersebut adalah ...

A.   221 gram
B.   212 gram
C.   203 gram
D.   122 gram
E.   120,2 gram

Pembahasan

Neraca Ohaus terdiri dari tiga lengan. Lengan pertama berskala ratusan gram, lengan kedua berskala puluhan gram, lengan ketiga berskala satuan gram. Neraca Ohaus mempunyai ketelitian hingga 0,1 gram. Cara membaca neraca Ohaus pada soal di atas:

Lengan 1 : 200 gram
Lengan 2 :   20 gram
Lengan 3 :     1 gram
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
Total        : 221 gram

Jadi, hasil pengukuran massa benda tersebut adalah 221 gram (A).

Soal No. 2 tentang Vektor Resultan

Sebuah benda bergerak 4√3 m ke arah barat, kemudian melanjut perjalanan 4 m ke arah utara, selanjutnya berbelok 60° ke arah timur sejauh 8 m. Besar resultan perjalanan benda tersebut adalah ....

A.   2 m
B.   4 m
C.   4√3 m
D.   6 m
E.   8 m

Pembahasan

Perjalanan benda tersebut dapat digambarkan dengan diagram vektor berikut ini.

Benda tersebut bergerak dari O ke A, dilanjutkan ke B, dan berakhir di C. OC adalah resultan vektor OA + AB + BC. Berdasarkan gambar, OC = OD + DC. OD sudah pasti = 4 m. Sedangkan DC dapat dicari dengan dua cara:

• Rumus Pythagoras

• Rumus Trigonometri

DC = BC sin 30°
      = 8 × 0,5 
      = 4

Dengan demikian OC dapat ditentukan.

OC = OC + DC
       = 4 + 4
       = 8

Jadi, besar resultan perjalanan benda tersebut adalah 8 m (E).

Soal No. 3 tentang Gerak Lurus

Sebuah benda bergerak lurus dengan kecepatan konstan 36 km/jam selama 5 sekon, kemudian dipercepat dengan percepatan 1 m/s² selama 10 sekon dan diperlambat dengan perlambatan 2 m/s² sampai benda berhenti. Grafik (v-t) yang menunjukkan perjalanan benda tersebut adalah ....

Pembahasan

Karena satuan kecepatan yang dipakai pada grafik adalah m/s, kita konversi terlebih dahulu satuan kecepatan awalnya. 

v₀ = 36 km/jam
    = 36 × 10/36 m/s
    = 10 m/s

Perjalanan benda tersebut mengalami tiga macam gerak sebagai berikut:

1. Gerak Lurus Beraturan (GLB)
5 detik pertama benda mengalami GLB dengan kecepatan tetap v₀ = 10 m/s. Grafiknya digambarkan grafik konstan (garis lurus).

2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) Dipercepat
10 detik kedua (dari detik ke-5 sampai detik ke-15) benda mengalami GLBB dipercepat dengan percepatan a = 1 m/s². Kecepatan benda tersebut adalah: 

v₁ = v₀ + at
    = 10 + 1 × 10
    = 20 m/s

Grafiknya digambarkan sebagai grafik naik (garis miring ke atas).

3. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) Diperlambat
Kemudian benda mengalami perlambatan a = -2 m/s². Benda tersebut diperlambat sampai berhenti, berarti v₂ = 0. 

v₂ = v₁ − at
 0 = 20 −2t
2t = 20
  t =10

Dengan demikian, selama 10 detik ketiga (dari detik ke-15 sampai detik ke-25), benda mengalami GLBB diperlambat sampai akhirnya berhenti. Grafiknya digambarkan sebagai grafik turun (garis miring ke bawah).

Jadi, grafik v-t yang menunjukkan perjalanan benda tersebut adalah grafik pada opsi (B).

Perdalam materi ini di Pembahasan Soal UN: Gerak Lurus.

Soal No. 4 tentang Gerak Melingkar

Ibnu menyalakan sebuah kipas angin sehingga kipas angin tersebut berputar dengan kecepatan sudut 1200 rpm. Jika jari-jari kipas angin tersebut 40 cm, pernyataan yang benar adalah ....

A.   frekuensi = 20 Hz dan periode putarannya = 0,5 s
B.   frekuensi = 20 Hz dan kecepatan linear di ujung jari-jari = 16π m/s
C.   periode = 0,5 s dan kecepatan linear di ujung jari-jari = 16π m/s
D.   kecepatan linear di ujung jari-jari = 16π m/s dan percepatan sentripetalnya = 64π m/s²
E.   periode = 0,52 s dan percepatan sentripetalnya = 64π m/s²

Pembahasan

Dari data pada soal diperoleh:

• Kecepatan sudut atau frekuensi sudut:

ω = 1200 rpm
    = 1200 × (2π/60) rad/s
    = 40π rad/s
(rpm : revolution per minute = putaran per menit)

• Frekuensi linear (biasanya hanya disebut frekuensi):

   ω = 2πf
40π = 2πf
     f = 20 Hz.

• Periode putar:

T = 1/f
   = 1/20
   = 0,05 s

• Kecepatan linear di ujung jari-jari:

v = ωR
   = 40π × 0,4
   = 16π m/s

• Percepatan sentripetal:

a_s = ω²R
    = (40π)² × 0,4
    = 640π² m/s²

Jadi, pernyataan yang benar adalah opsi (B).

Perdalam materi ini di Pembahasan Soal UN: Gerak Melingkar.

Soal No. 5 tentang Hukum Newton 

Seseorang dengan massa 60 kg berada dalam lift yang sedang bergerak ke bawah dengan percepatan 3 m/s². Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s² maka besar gaya normal yang dikerjakan lantai lift terhadap orang tersebut adalah ....

A.   180 N
B.   200 N
C.   340 N
D.   420 N
E.   600 N

Pembahasan

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gaya dan Hukum Newton.

Ketika seseorang berada di dalam lift, orang tersebut memberikan gaya berat (w) pada lift dengan arah ke bawah. Sementara itu, lift bereaksi dengan memberikan gaya normal (N) yang arahnya ke atas. Perhatikan ilustrasi berikut ini.

Arah gaya yang searah dengan arah percepatan nilainya positif. Sedangkan arah gaya yang berlawanan dengan arah percepatan nilainya negatif. Karena arah percepatan lift ke bawah maka w bernilai positif dan N bernilai negatif. Berlaku hukum II Newton:

     ΣF = ma
w − N = ma
       N = w − ma
          = mg − ma
          = 60 × 10 − 60 × 3
          = 420

Jadi, besar gaya normal yang dikerjakan oleh lantai lift terhadap orang tersebut adalah 420 N (D).

Simak Pembahasan Soal Fisika UN 2014 selengkapnya.

No. 01 - 05					No. 21 - 25
No. 06 - 10					No. 26 - 30
No. 11 - 15					No. 31 - 35
No. 16 - 20					No. 36 - 40

Soal berikutnya silakan buka Pembahasan Fisika UN 2014 No. 6 - 10.

Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf  di sini.

Demikian, berbagi pengetahuan bersama Kak Ajaz. Silakan bertanya di kolom komentar apabila ada pembahasan yang kurang jelas. Semoga berkah.