Pembahasan Fisika No. 21 - 25 TKD Saintek SBMPTN 2015 Kode Naskah 502

Pembahasan soal Tes Kemampuan Dasar Sains dan Teknologi (TKD Saintek) Seleksi Bersama Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SBMPTN) tahun 2015 kode naskah 502 subtes Fisika nomor 21 sampai dengan nomor 25 tentang:

• teori kinetik gas, 
• termodinamika, 
• gelombang bunyi, 
• gelombang cahaya, dan 
• alat optik.

Soal No. 21 tentang Teori Kinetik Gas

Sebuah balon yang awalnya berisi gas 1 liter ditambahkan gas yang sama sehingga volume balon menjadi 1,2 liter dan massa gas di dalam balon menjadi satu setengah kalinya. Jika suhu gas tetap maka rasio pertambahan tekanan terhadap tekanan awalnya adalah ….

A.   0,25
B.   0,33
C.   0,50
D.   0,67
E.   0,75

Pembahasan

Data yang diketahui pada soal: 

V₁ = 1 liter 
V₂ = 1,2 liter 
m₂ = 1,5 m₁

Persamaan umum gas ideal adalah: 

PV = nRT
      = (m/M_r) RT

Karena terjadi pada suhu tetap dan jenis gas yang digunakan sama (M_r sama) maka berlaku hubungan kesetaraan:

Rasio pertambahan tekanan terhadap tekanan awalnya adalah:

Jadi, perbandingan pertambahan tekanan terhadap tekanan awalnya adalah 0,25 (A).

Soal No. 22 tentang Termodinamika

Untuk menaikkan suhu n mol gas ideal secara isokhorik sebesar ∆T diperlukan kalor sebesar 20nR joule dengan R = 8,31 adalah nominal konstanta umum gas ideal. Jika gas tersebut dipanaskan pada tekanan tetap dengan pertambahan suhu sebesar ∆T maka kalor yang diperlukan adalah 30nR joule. Jika suhu gas setelah dipanaskan adalah 310 K maka suhu awalnya adalah … K.

A.   260
B.   270
C.   280
D.   290
E.   300

Pembahasan

Data pada yang diketahui pada soal:

Kalor isokhorik : Q_v = 20nR
Kalor isobarik   : Q_p = 30nR
Suhu akhir         : T₂ = 310 K

Persamaan umum hukum I Termodinamika adalah: 

Q = W + ∆U
 
Pada peristiwa isokhorik (volume tetap) tidak ada usaha luar yang dihasilkan (W = 0) sehingga perumusan hukum I Termodinamika menjadi:

     Q = W + ∆U
    Q_v = 0 + ∆U
20nR = ∆U
 
Pada peristiwa isobarik (tekanan tetap) usaha luar yang dihasilkan adalah: 

W = P.∆V

    = nR∆T
 
Sehingga perumusan hukum I Termodinamika pada peristiwa isobarik adalah:

     Q = W + ∆U
    Q_p = nR∆T + ∆U
30nR = nR∆T + 20nR
10nR = nR∆T
    ∆T = 10

  T₂ − T₁ = 10
310 − T₁ = 10
           T₁ = 310 − 10
                = 300

Jadi, suhu awal gas ideal tersebut adalah 300 K (E).

Soal No. 23 tentang Gelombang Bunyi

Seorang pembawa acara talk show menghirup helium untuk mengubah suaranya. Setelah menghirup helium, nada suaranya naik. Hal tersebut dikarenakan ….

1. amplitudo meningkat
2. panjang gelombang tetap
3. frekuensi menurun
4. kecepatan meningkat

Pembahasan

Nada berhubungan erat dengan frekuensi. Nada naik berarti frekuensi tinggi. Berarti pernyataan 3 salah (jika pernyataan 3 salah, otomatis pernyataan 1 juga salah).

Medium helium lebih renggang daripada medium oksigen sehingga kecepatan suara yang melalui medium helium lebih cepat. [pernyataan 4 benar)].

Berdasarkan rumus: 

v = f λ

karena kecepatan (v) dan frekuensi (f) berubah (bertindak sebagai variabel) maka panjang gelombang (λ) harus bertindak sebagai konstanta. Dengan demikian, panjang gelombang suara yang melalui medium helium besarnya tetap. [pernyataan 2 benar]

Jadi, pernyataan 2 dan 4 benar sehingga jawabannya adalah (C).

Soal No. 24 tentang Gelombang Cahaya

Jika panjang gelombang cahaya yang digunakan pada percobaan Young digandakan maka jarak antarpola terang yang berturutan menjadi setengah kalinya.

SEBAB

Interferensi maksimum pada percobaan Young terjadi jika beda panjang lintasan gelombang cahaya merupakan kelipatan bulat panjang gelombangnya.

Pembahasan

Persamaan umum yang berlaku untuk interferensi celah ganda (percobaan Young) adalah:

Hubungan jarak antarpola (p) dan panjang gelombang cahaya (λ) adalah sebanding atau berbanding lurus. Artinya, jika panjang gelombang cahaya diperbesar dua kali (digandakan) maka jarak antarpola juga ikut naik dua kali. [pernyataan salah]

Interferensi maksimum terjadi jika harga m merupakan bilangan bulat (m = 1, 2, 3, ...) sedangkan  interferensi minimum terjadi ketika harga m merupakan kelipatan 1/2 (m = 1/2, 3/2, 5/2, ...). [alasan benar]

Jadi, pernyataan pada soal tersebut salah sedangkan alasannya benar sehingga jawabannya adalah (D).

Soal No. 25 tentang Alat Optik

Sebuah lensa tebal memiliki permukaan bikonveks dengan jari-jari kelengkungan masing-masing 30 cm dan 50 cm. Jika indeks bias lensa 1,5 maka jarak fokus lensa ketika berada di udara adalah … cm.

A.   100
B.   120
C.   130
D.   150
E.   160

Pembahasan

Jarak fokus lensa bikonveks (cembung-cembung) yang terletak di udara memenuhi rumus:

dengan: 

n   : indeks bias lensa = 1,5 
R₁ : jari-jari kelengkungan permukaan lensa depan = +30 cm 
R₂ : jari-jari kelengkungan permukaan lensa belakang = −50 cm

Mengapa R₂ bernilai negatif padahal lensa cembung. Dilihat dari arah datangnya sinar, permukaan lensa belakang merupakan lensa cekung sehingga berharga negatif. Perhatikan gambar berikut ini!

Dengan demikian, jarak fokus lensa bikonveks di udara adalah:

Jadi, jarak fokus lensa ketika berada di udara adalah 150 cm (D).

Simak Pembahasan Soal TKD Saintek SBMPTN 2015 selengkapnya.

No. 01 - 05 (Mat)	No. 31 - 35 (Kim)
No. 06 - 10 (Mat)	No. 36 - 40 (Kim)
No. 11 - 15 (Mat)	No. 41 - 45 (Kim)
No. 16 - 20 (Fis)	No. 46 - 50 (Bio)
No. 21 - 25 (Fis)	No. 51 - 55 (Bio)
No. 26 - 30 (Fis)	No. 56 - 60 (Bio)

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.