Pembahasan Fisika UN 2015 No. 16 - 20

Pembahasan soal Fisika Ujian Nasional 2015 nomor 16 sampai dengan nomor 20 tentang:

• pemuaian,
• difraksi kisi,
• interferensi cahaya,
• gelombang elektromagnetik, dan
• mikroskop.

Soal No. 16 tentang Pemuaian

Bejana kaca berisi air 4 liter pada suhu 30 °C, kemudian dipanaskan hingga volume air menjadi 4,2 liter pada suhu 80 °C. Dengan mengabaikan pemuaian bejana kaca, besar koefisien muai volume air adalah ....

A.   0,0010 °C⁻¹
B.   0,0015 °C⁻¹
C.   0,0020 °C⁻¹
D.   0.0040 °C⁻¹
E.   0,0060 °C⁻¹

Pembahasan

Setiap benda yang dipanaskan akan mengalami pemuaian, baik pemuaian panjang, luas, maupun pemuaian volume. Pemuaian volume suatu benda dinyatakan dengan

ΔV = γ.V₀ . Δt

ΔV = besar pemuaian volume
      = (4,2 − 4) liter
      = 0,2 liter
      = 2 × 10⁻⁴ m³

V₀  = volume awal
      = 4 liter
      = 4 × 10⁻³ m³

Δt  = perubahan suhu
      = (80 − 30) °C
      = 50 °C

γ    = koefisien muai volume

Substitusi besaran yang diketahui ke persamaan di atas diperoleh

        ΔV = γ.V₀ . Δt
2×10⁻⁴ = γ × 4×10⁻³ × 50
           γ = 0,001

Jadi, besar koefisien muai volume air adalah 0,0010 °C⁻¹ (A).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN tentang Kalor.

Soal No. 17 tentang Difraksi Kisi

Seberkas cahaya monokromatik dengan panjang gelombang 5 × 10⁻⁷ m mengenai kisi yang terdiri dari N garis/mm. Jika sudut deviasi orde pertama sebesar 30° maka nilai N adalah ....

A.   1.000 garis/mm
B.   500 garis/mm
C.   100 garis/mm
D.   50 garis/mm
E.   10 garis/mm

Pembahasan

Rumus umum difraksi adalah 

d sin θ = n λ

Kisi difraksi mempunyai N celah (garis) dengan lebar masing-masing celah adalah d. Hubungan antara d dan N adalah d = 1/N sehingga diperoleh

(1/N) sin θ = n λ
  (1/N) 0,5 = 1 × 5×10⁻⁷ m
           1/N = 10⁻⁶ m
           1/N = 10⁻³ mm
               N = 10³ garis/mm

Jadi, nilai N pada kisi tersebut adalah 1.000 garis/mm (A).

Soal No. 18 tentang Interferensi Cahaya

Seberkas cahaya monokromatik dijatuhkan pada dua celah sempit sehingga terjadi interferensi yang dapat terlihat di layar. Dari pernyataan berikut:

1. Semakin dekat jarak layar ke celah semakin jauh jarak antarpita.
2. Semakin dekat jarak layar ke celah semakin dekat jarak antarpita.
3. Semakin jauh dari terang pusat, intensitas semakin kecil.
4. Semakin jauh dari terang pusat, intensitas semakin besar.

Pernyataan yang benar adalah ....

A.   (3) dan (4)
B.   (2) dan (4)
C.   (2) dan (3)
D.   (1) dan (4)
E.   (1) dan (3)

Pembahasan

Rumus interferensi pada celah ganda (dua celah sempit) adalah



dengan p adalah jarak antarpola interferensi atau jarak antarpita dan l adalah jarak antara celah dan layar. Hubungan antara p dan l adalah 

p.d = n λ l
p ~ l

Dengan demikian hubungan antara p dan l adalah berbanding lurus. Artinya, semakin dekat jarak celah ke layar semakin dekat jarak antarpita. Demikian pula semakin jauh jarak celah ke layar semakin jauh jarak antar pita (pernyataan 1 salah, pernyataan 2 benar).

Terang pusat adalah pola interferensi yang paling kuat dengan intensitas paling tinggi. Semakin jauh dari terang pusat, intensitasnya semakin kecil (pernyataan 3 benar, pernyataan 4 salah).

Jadi, pernyataan yang benar adalah pernyataan nomor 2 dan 3 (C).

Perdalam soal no. 17 dan 18 di Pembahasan Fisika UN: Gelombang Cahaya.

Soal No. 19 tentang Gelombang Elektromagnetik

Perhatikan spektrum gelombang elektromagnetik berikut!

Kegunaan dari spektrum gelombang nomor 2 adalah ....

A.   dapat mendeteksi keberadaan objek
B.   mempunyai daya tembus kecil
C.   frekuensi paling kecil dan daya tembus besar
D.   dapat memotret bagian dalam tubuh
E.   untuk mengecek keaslian uang

Pembahasan

Urutan spektrum gelombang elektromagnetik berdasarkan gambar pada soal (dari panjang gelombang rendah ke panjang gelombang tinggi)

1. sinar gamma
2. sinar X (1)
3. ultraviolet (2)
4. cahaya tampak
5. inframerah
6. radar (3)
7. TV dan radio

Kegunaan sinar ultraviolet adalah

• proses fotosintesis pada tumbuhan,
• membantu pembentukan vitamin D pada tubuh manusia,
• membunuh kuman penyakit
• sterilisasi peralatan kedokteran
• memeriksa keaslian tanda tangan di bank
• mengecek keaslian uang

Jadi, di antara kegunaan spektrum gelombang nomor 2 (ultraviolet) adalah untuk mengecek keaslian uang (E).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gelombang Elektromagnetik.

Soal No. 20 tentang Mikroskop

Sebuah mikroskop mempunyai jarak fokus lensa objektif 5 mm dan jarak fokus lensa okuler 5 cm. Mikroskop tersebut menghasilkan perbesaran bayangan 25 kali untuk mata tidak berakomodasi. Benda harus diletakkan di depan lensa objektif pada jarak .... (S_n = 25 cm)

A.   30 mm
B.   25 mm
C.   15 mm
D.   6 mm
E.   3 mm 

Pembahasan

Perbesaran bayangan mikroskop tanpa akomodasi



 
S'_ob = 5 S_ob

Hubungan jarak benda dan jarak bayangan pada lensa objektif dirumuskan



Substitusi S'_ob = 5 S_ob pada rumus di atas diperoleh



     
S_ob = 6

Jadi, benda harus diletakkan di depan lensa objektif pada jarak 6 mm (D).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Alat-alat Optik.

Simak Pembahasan Soal Fisika UN 2015 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.