Pembahasan Fisika UN 2014 No. 6 - 10

Pembahasan soal Fisika UN 2014 nomor 6 sampai dengan nomor 10 tentang:

• dinamika rotasi,
• titik berat,
• momen gaya,
• gerak menggelinding, dan
• elastisitas pegas.

Soal No. 6 tentang Dinamika Rotasi

Sebuah katrol dari benda pejal dengan tali yang dililitkan pada sisi luarnya ditampilkan seperti gambar.

Gesekan katrol diabaikan. Jika momen inersia katrol I = β dan tali ditarik dengan gaya tetap F maka nilai F setara dengan ....

A.   F = αβR
B.   F = αβ²R
C.   F = α(βR)⁻¹
D.   F = αβR⁻¹
E.   F = R(αβ)⁻¹

Pembahasan

Karena katrol tersebut mempunyai percepatan (a) maka berlaku hukum II Newton. Hukum II Newton yang berlaku pada katrol adalah:

   Στ = I α 
  FR = βα       (I = β)
    F = αβR⁻¹

Jadi, nilai F setara dengan F = αβR⁻¹ (D).

Soal No. 7 tentang Titik Berat

Perhatikan bangun bidang berikut ini!

Koordinat titik berat bangun bidang tersebut adalah ....

A.   (1½, 1½) cm
B.   (2, ½) cm
C.   (2, 1½) cm
D.   (2½, 1½) cm
E.   (2½, 2½) cm

Pembahasan 

Ini soal pandangan mata. Hanya dipandang sudah terjawab. Bangun bidang tersebut benar-benar simetris, baik pada sumbu x maupun pada sumbu y. Sehingga letak titik berat benda tersebut tepat di tengah-tengah bangun.

Jadi, koordinat titik berat bangun bidang tersebut adalah (2, 1½) cm (C).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Titik Berat.

Soal No. 8 tentang Momen Gaya

Perhatikan gambar berikut ini!

Besar resultan momen gaya terhadap poros titik O oleh gaya-gaya yang bekerja pada batang jika massanya diabaikan adalah ....

A.   7,5 Nm
B.   4 Nm
C.   3,5 Nm
D.   3 Nm
E.   2 Nm

Pembahasan

Anggap saja di titik O terdapat engsel yang dapat memutar batang 360°. Bila F₁ dan F₂ ditarik maka batang akan berputar berlawanan arah jarum jam. Sedangkan bila F₃ ditarik maka batang akan berputar searah putaran jarum jam.

Karena F₂ arahnya miring, terlebih dahulu kita proyeksikan ke arah vertikal menjadi F₂ sin 30°.
Jika putaran yang berlawanan jarum jam kita anggap positif dan putaran yang searah jarum jam kita anggap negatif, besar resultan momen gaya di titik O adalah:

Στ = F₁R₁ + F₂ sin 30° R₂ − F₃R₃
     = 6 × 1 + 6 × ½ × 2 − 4 × 2
     = 4

Jadi, besar resultan momen gaya terhadap titik poros O oleh gaya-gaya yang bekerja pada batang adalah 4 Nm (B).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Momen Gaya.

Soal No. 9 tentang Gerak Menggelinding

Sebuah silinder pejal (I = ½ mR²) dengan massa 3 kg bergerak menggelinding tanpa tergelincir mendaki bidang miring kasar yang mempunyai sudut elevasi α dengan sin α = 0,6. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s² dan kecepatan awal benda 10 m/s maka panjang lintasan miring itu yang ditempuh benda sebelum berhenti adalah ....

A.   9,5 m
B.   10,5 m
C.   11,5 m
D.   12,5 m
E.   13,5 m

Pembahasan

Perhatikan ilustrasi dari soal tersebut!

Sebuah silinder diberi kecepatan awal v_o sehingga dapat mendaki bidang miring sampai sejauh s. Ketika mencapai jarak s, silinder berhenti (v_t = 0). Percepatan gerak menggelinding dirumuskan;

dengan k adalah konstanta momen inersia ( I = ½ mR² berarti k = ½). Sehingga percepatan geraknya adalah:

Rumus yang berkenaan dengan permasalahan tersebut adalah : 

v_t² = v_o² − 2 as
  0 = 10² − 2 × 4 × s
8 s = 100
   s = 12,5

Jadi, panjang lintasan bidang miring yang ditempuh silinder sebelum berhenti adalah 12,5 m (D).

Soal No. 10 tentang Elastisitas Pegas

Perhatikan grafik hubungan gaya ΔF dengan pertambahan panjang Δx pada suatu pegas di bawah ini!

Berdasarkan grafik, pegas tetap akan bersifat elastis pada gaya tarik sebesar ....

A.   0 sampai 4 N
B.   0 sampai 8 N
C.   0 sampai 12 N
D.   8 N sampai 12 N
E.   8 N sampai 16 N

Pembahasan

Penjelasan grafik di atas adalah sebagai berikut.

• 0 - 8 N adalah daerah elastisitas atau daerah hukum Hooke yang digambarkan dengan garis lurus (linear). Cirinya mempunyai perbandingan ΔF terhadap Δx yang sama.
• 12 N adalah batas elastisitas, artinya kurang dari 12 N masih elastis, lebih dari 12 N tidak elastis.
• 12 N - 16 N adalah daerah plastis, artinya pegas dapat mengalami pertambahan panjang tetapi tidak bisa kembali ke keadaan semula (tidak elastis).
• 16 N adalah titik patah, artinya pegas tidak akan mengalami pertambahan panjang, jika dipaksakan akan putus.

Jadi, benda tetap akan bersifat elastis pada gaya tarik antara 0 - 12 N (C).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Elastisitas Bahan.

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

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.