Pembahasan Fisika No. 26 - 30 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 26 sampai dengan nomor 30 tentang:

• listrik statis, 
• listrik dinamis, 
• induksi elektromagnetik (transformator), 
• teori atom, dan 
• teori relativitas.

Soal No. 26 tentang Listrik Statis

Sebuah bola konduktor dengan jari-jari R memiliki rongga berbentuk bola yang berjari-jari a dihitung dari pusat bola konduktor, dengan a > R/2. Di pusat bola konduktor diletakkan sebuah muatan titik +Q dan bola konduktor itu diberi muatan +Q. Jika k = 1/(4πε_o ) dengan ε_o adalah permitivitas listrik dalam udara maka besar kuat medan listrik di sebuah titik yang berjarak R/2 dari pusat bola konduktor adalah ….

Pembahasan

Perhatikan gambar ilustrasi untuk soal di atas!

Jika tidak ada muatan di pusat bola konduktor maka besar kuat medan listrik di dalam bola konduktor tersebut adalah nol. Tetapi karena di pusat bola konduktor terdapat muatan +Q, maka kuat medan listrik di suatu titik di dalam bola konduktor dipengaruhi muatan pusat tersebut. Sedangkan muatan di luar bola tidak berpengaruh.

Besar muatan titik di dalam bola konduktor tersebut adalah:

Jadi, besar kuat medan listrik di titik yang berjarak R/2 dari pusat bola konduktor adalah opsi (C).

Soal No. 27 tentang Listrik Dinamis

Sebuah rangkaian listrik diperlihatkan pada gambar.

Agar beda potensial antara titik A dan B 3,0 volt maka beda tegangan X yang harus dipasang adalah … volt.

A.   2
B.   3
C.   4
D.   6
E.   8

Pembahasan

Rangkaian hambatan listrik di atas dapat disederhanakan menjadi:

Rangkaian yang telah disederhanakan tersebut dikenal dengan istilah jembatan Wheatstone. Pada rangkaian jembatan Wheatstone, jika perkalian silang hambatannya bernilai sama maka hambatan yang ada di tengah tidak dilalui arus listrik.

Mari kita periksa perkalian silang hambatan pada rangkaian tersebut.

2 × 3 = 1 × 6
       6 = 6

Karena perkalian silangnya sama maka hambatan yang ada di tengah (5 Ω) tidak dilalui arus listrik sehingga dapat diabaikan. Dengan demikian, rangkaian tersebut dapat disederhanakan lagi menjadi:

Diketahui tegangan antara titik A dan B adalah 3 volt, maka: 

V_AB = I × R_AB
  3 V = I × 6 Ω
      I = 0,5 A 

V_CA = I × R_CA
        = 0,5 A × 2 Ω
        = 1 V

Beda tegangan X sama dengan beda tegangan antara titik C dan B.

X = V_CB
    = V_CA + V_AB
    = 1 V + 3 V
    = 4 V

Beda potensial antara titik C dan B (V_CB), baik yang melalui atas (hambatan 2 Ω + 6 Ω) maupun yang melalui bawah (hambatan 1 Ω + 3 Ω) besarnya sama karena tersusun paralel.

Jadi, beda potensial X yang harus dipasang adalah 4 volt (C).

Soal No. 28 tentang Induksi Elektromagnetik (Transformator)

Seorang siswa menginginkan arus listrik 1,6 A. Ia menghubungkan transformator yang efisiensinya 80% dan jumlah lilitannya 100 dan 200 dengan sumber arus 1 A dari baterai. Ternyata ia tidak mendapatkan arus listrik yang diharapkan. Ia mendapatkan arus listrik ….

A.   2 A karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus
B.   1,6 A karena ia menghubungkan lilitan 100 dengan sumber arus
C.   0,5 A karena ia menghubungkan lilitan 100 dengan sumber arus
D.   0 A karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus
E.   2 A karena ia menghubungkan lilitan 200 dengan sumber arus

Pembahasan

Pada transformator, arus induksi akan terjadi pada kumparan sekunder apabila kumparan primer dihubungkan dengan sumber arus listrik bolak-balik (AC). Sedangkan siswa tersebut menggunakan sumber arus baterai yang notabene merupakan sumber arus searah (DC) sehingga tidak terjadi induksi pada kumparan sekunder.

Jadi, siswa tersebut mendapatkan arus listrik 0 A (D).

Soal No. 29 tentang Teori Atom

Menurut model atom Bohr, jika elektron pada atom hidrogen bertransisi dari keadaan n ke keadaan (n − 1) maka perubahan radius atom hidrogen adalah sebanding dengan ….

A.   2n − 1
B.   2(n − 1)
C.   2n
D.   2n + 1
E.   2(n + 1)

Pembahasan

Jari-jari atom hidrogen pada keadaan n menurut model atom Bohr adalah : 

r_n = n² r_o

Sedangkan jari-jari atom hidrogen pada keadaan n − 1 adalah: 

r_n−1 = (n − 1)² r_o

Dengan demikian, perubahan jari-jari atom hidrogen yang bertransisi dari keadaan n ke keadaan (n − 1) adalah:

Δr = r_n − r_n−1
     = [n² − (n − 1)²]r_o
     = [n² − (n² − 2n + 1)]r_o
     = (n² − n² + 2n − 1)r_o
     = (2n − 1)r_o
Δr ~ 2n − 1

Jadi, perubahan radius atom hidrogen yang bertransisi dari keadaan n ke keadaan (n − 1) sebanding dengan 2n − 1 (A).

Soal No. 30 tentang Teori Relativitas

Sebuah pesawat ruang angkasa bergerak menjauhi bumi dengan kelajuan v yang mendekati laju cahaya. Seorang pengamat A di dalam pesawat mengamati suatu benda bermassa m dan bergerak dengan laju konstan u terhadap pesawat. Pengamat B diam di bumi. Menurut B massa benda lebih besar daripada m.

SEBAB

Laju cahaya sama menurut kedua pengamat.

Pembahasan

Menurut teori relativitas, massa suatu benda akan mengalami pertambahan jika bergerak dengan kecepatan relativistik (mendekati kecepatan cahaya).

Karena benda yang bermassa m tersebut begerak terhadap pesawat sedangkan pesawatnya bergerak relativistik, maka benda tersebut juga bergerak secara relativistik. Sehingga menurut pengamat B yang diam di bumi, masa benda tersebut akan mengalami pertambahan. [pernyataan betul]

Menurut postulat II Einstein, kecepatan cahaya adalah mutlak, tidak bergantung pada kerangka acuan. Artinya, nilai kecepatan cahaya selalu sama pada semua kerangka acuan. [alasan benar]

Jadi, pernyataan pada soal di atas salah sedangkan alasannya benar, tetapi tidak menunjukkan hubungan sebab-akibat sehingga jawabannya adalah (B).

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)

Simak juga:
Pembahasan Fisika SBMPTN 2014
Pembahasan Fisika SBMPTN 2016 
Pembahasan Fisika SBMPTN 2017
Pembahasan Fisika SBMPTN 2018
Pembahasan Fisika UTBK SBMPTN 2019

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.