Pembahasan Fisika UN 2015 No. 21 - 25

Pembahasan soal Fisika Ujian Nasional 2015 nomor 21 sampai dengan nomor 25 tentang:

• termodinamika,
• gelombang longitudinal,
• gelombang berjalan,
• efek Doppler, serta
• intensitas dan taraf intensitas.

Soal No. 21 tentang Termodinamika

Suatu gas ideal mengalami proses seperti pada diagram P-V di bawah ini.

Usaha yang dilakukan gas adalah ....

A.   2 × 10⁴ J
B.   1 × 10⁴ J
C.   3 × 10³ J
D.   2 × 10³ J
E.   1 × 10⁴ J

Pembahasan

Usaha yang dilakukan gas adalah luas daerah tertutup pada grafik P terhadap V. Dengan demikian besar usahanya sama dengan luas segitiga pada grafik di atas. 

W = ½ . a . t
     = ½ . ΔV . ΔP
     = ½ . 2 × 10⁵ . 0,1
     = 1 × 10⁴

Jadi, usaha luar yang dilakukan gas adalah 1 × 10⁴ joule (E).

Soal No. 22 tentang Gelombang Longitudinal

Gelombang longitudinal berupa rapatan dan regangan seperti pada gambar berikut.

Jika AB = 80 cm dan cepat rambat gelombang 2,4 m/s maka frekuensi gelombang tersebut adalah ....

A.   1,5 Hz
B.   3 Hz
C.   6 Hz
D.   9 Hz
E.   12 Hz

Pembahasan

Pada gelombang longitudinal, satu gelombang adalah jarak antara dua rapatan atau regangan yang berdekatan.

Berdasarkan gambar di atas, jarak AB sama dengan dua kali panjang gelombang.

AB = 80 cm
 2λ = 80 cm
   λ = 40 cm
      = 0,4 m

Frekuensi gelombang tersebut adalah


   

Jadi, frekuensi gelombang tersebut adalah 6 Hz.

Soal No. 23 tentang Gelombang Berjalan

Sebuah gelombang berjalan sesuai persamaan y = −4 sin π(2x − 50t) m. Dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut:

1. periode gelombang 0,02 sekon,
2. panjang gelombang 2 m,
3. cepat rambat gelombang 25 m/s, dan
4. dua titik berjarak 25 m sefase.

Kesimpulan yang benar adalah ....

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

Pembahasan

Langkah pertama adalah mengubah bentuk persamaan gelombang tersebut ke bentuk umumnya. 

y = −4 sin π(2x − 50t) 
   = −4 sin (2πx − 50πt)

Bandingkan bentuk tersebut dengan 

y = A sin (kx − ωt)

diperoleh 

A = −4 
k = 2π
ω = 50π

Sekarang kita periksa masing-masing kesimpulan dalam soal.

• Periode gelombang

ω = 50π

T = 0,04 sekon
(kesimpulan 1 salah)

• Panjang gelombang

k = 2π

λ = 1 m
(kesimpulan 2 salah)

• Cepat rambat gelombang

  
   = 25 m/s
(kesimpulan 3 benar)

• Karena panjang gelombangnya 25 m maka dua titik yang berjarak 25 m adalah sefase (kesimpulan 4 benar).

Jadi, kesimpulan yang benar adalah kesimpulan 3 dan 4 (E).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gelombang.

Soal No. 24 tentang Efek Doppler

Gambar berikut menunjukkan mobil polisi sedang mengejar seorang penjahat bermotor.

Mobil polisi sambil membunyikan sirine yang berfrekuensi 930 Hz mengejar motor penjahat yang melarikan diri dengan kecepatan 72 km/jam. Mobil polisi mempercepat kecepatannya hingga 108 km/jam agar dapat mengejar penjahat tersebut. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m/s maka besar frekuensi sirine yang didengar oleh penjahat bermotor tersebut adalah ....

A.   850 Hz
B.   900 Hz
C.   960 Hz
D.   1.020 Hz
E.   1.200 Hz

Pembahasan

Kita konversi dulu satuan kecepatan masing-masing. 

v_p = 72 km/jam
    = 72 × 10/36 m/s
    = 20 m/s 

v_s = 108 km/jam
    = 108 × 10/36 m/s
    = 30 m/s

Selalu letakkan pendengar di sebelah kiri ketika menganalisis soal efek Doppler.

Karena posisi pendengar di sebelah kiri maka arah panah ke kiri berarti negatif sehingga


    
     = 960

Jadi, besar frekuensi sirine yang didengar oleh penjahat bermotor adalah 960 Hz (C).

Perdalam materi no. 24 dan 25 di Pembahasan Fiska UN: Gelombang Bunyi.

Soal No. 25 tentang Intensitas dan Taraf Intensitas Bunyi

Seratus bel listrik yang identik dibunyikan serentak menghasilkan taraf intensitas bunyi 60 dB. Jika intensitas ambang bunyi 10⁻¹² W/m² maka besar intensitas bunyi satu bel listrik adalah ....

A.   10⁻⁴ W/m²
B.   10⁻⁵ W/m²
C.   10⁻⁶ W/m²
D.   10⁻⁷ W/m²
E.   10⁻⁸ W/m²

Pembahasan

Besaran yang diketahui pada soal 

TI₁₀₀ = 60 dB 
I₀ = 10⁻¹² W/m²

Taraf intensitas untuk n sumber bunyi dirumuskan

   TI_n = TI₁ + 10 log n
TI₁₀₀ = TI₁ + 10 log 100
    60 = TI₁ + 20
   TI₁ = 40 dB

Hubungan antara intensitas dan taraf intensitas adalah

Substitusi nilai TI₁ dan I₀ diperoleh:

Jika ^alog x = y maka x = a^y. Berdasarkan kaidah logaritma ini, diperoleh:

Jadi, besar intensitas bunyi satu bel listrik adalah 10⁻⁸ W/m² (E).

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.