Pembahasan Fisika No. 26 - 30 TKD Saintek SBMPTN 2014 Kode Naskah 512

Pembahasan soal Tes Kemampuan Dasar Sains dan Teknologi (TKD Saintek) Seleksi Bersama Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SBMPTN) tahun 2014 kode naskah 512 mata uji Fisika nomor 26 sampai dengan nomor 30 tentang:

• rangkaian listrik sederhana, 
• peluruhan radioaktif, 
• getaran harmonis sederhana, 
• termodinamika, serta 
• energi dan daya listrik.

Soal No. 26 tentang Rangkaian Listrik Sederhana

Rangkaian listrik arus searah sederhana terdiri dari sebuah baterai dan sebuah resistor.

Jika baterai memiliki gaya gerak listrik (ggl) 12 V dan hambatan 24 Ω, sedangkan resistor memiliki hambatan 96 Ω seperti ditunjukkan pada gambar, beda potensial antara ujung-ujung resistor sebesar ….

A.   2,4 V
B.   4,8 V
C.   6,4 V
D.   9,6 V
E.   12 V

Pembahasan

Data yang diketahui pada soal: 

E = 12 V 
r = 24 Ω 
R = 96 Ω

Hukum Ohm yang berlaku untuk rangkaian listrik sederhana seperti gambar di atas adalah:

 E = I (R + r)
12 = I (96 + 24)
12 = 120I
   I = 0,1

Nilai kuat arus tersebut kita gunakan untuk menentukan beda potensial antara ujung-ujung resistor. 

V_R = IR
     = 0,1 × 96
     = 9,6

Jadi, beda tegangan di antara ujung-ujung hambatan tersebut adalah 9,6 volt (D).

Soal No. 27 tentang Peluruhan Radioaktif

Sesudah dua jam, seperenam belas dari unsur mula-mula suatu unsur radioaktif tetap tinggal. Waktu paruh unsur radioaktif tersebut adalah ….

A.   30 menit
B.   45 menit
C.   60 menit
D.   120 menit
E.   150 menit

Pembahasan

Unsur yang tinggal setelah mengalami reaksi peluruhan selama 2 jam adalah 1/16 unsur mula-mula.

Sedangkan reaksi peluruhan secara sederhana dirumuskan sebagai:

dengan t adakah waktu peluruhan dan T adalah waktu paruh.

Dengan membanding persamaan (1) dan (2) diperoleh:

Karena bilangan pokok pada ruas kiri sama dengan ruas kanan, diperoleh:

 t/T = 4
2/T = 4
   T = 2/4 jam
      = 1/2 jam
      = 30 menit

Jadi, waktu paruh unsur radioaktif tersebut adalah 30 menit (A).

Soal No. 28 tentang Getaran Harmonis Sederhana

Pada getaran selaras sederhana, jika t = 0, x = x_o, dan v = v_o maka amplitudo getarannya adalah .

SEBAB

Energi totalnya sebesar ½kA².

Pembahasan

Besaran energi yang perlu diingat pada getaran harmonis sederhana adalah:

• Energi potensial : E_p = ½kx²
• Energi kinetik     : E_k = ½mv²
• Energi mekanik   : E_m = ½kA²

Karena energi mekanik merupakan penjumlahan dari energi potensial dan energi mekanik, maka energi mekanik dikenal juga sebagai energi total. [alasan betul]

Sekarang kita tentukan nilai amplitudonya dengan menggunakan hukum kekekalan energi.

    E_m = E_p + E_k
½kA² = ½kx² + ½mv²

Nilai k = mω²  atau m = k/ω² sehingga diperoleh:

Untuk t = 0, x = x_o, dan v = v_o maka amplitudo getarannya adalah:

Dengan demikian, pernyataan soal tersebut salah (bentuk persamaan amplitudonya hampir sama, beda + dan − saja).

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

Soal No. 29 tentang Termodinamika

Sebuah wadah tertutup diisi n mol gas ideal monoatomik. Suhu dan tekanan gas adalah T_o dan P_o, sedangkan volume wadah dijaga tetap V_o. Ketika suhunya diturunkan menjadi ¾T_o maka ….

1. tekanannya menjadi ¾P_o
2. energi yang dilepas adalah ¾nRT_o
3. usaha yang dilakukan gas adalah nol
4. perubahan energi dalamnya adalah −¾nRT_o

Pembahasan

Persamaan umum gas ideal dirumuskan sebagai: 

PV = nRT

Jika volume wadah dijaga tetap (volume konstan) maka besaran P hanya bergantung pada T.

  P ~ T

 
   P = ¾P_o       [pernyataan 1 benar]

Pada proses isokhorik (volume konstan) tidak terjadi perubahan volume (ΔV = 0) sehingga usaha yang dilakukan juga nol. 

W = P.ΔV
    = P x 0
    = 0     [pernyataan 3 benar]

Perubahan energi dalam untuk gas monoatomik dirumuskan sebagai:

ΔU = 3/2 nRΔT
       = 3/2 nR(T − T_o)
       = 3/2 nR(¾T_o − T_o)
       = 3/2 nR(−¼T_o)
       = −⅜ nRT_o  [pernyataan 4 salah]

Sedangkan energi yang dilepas memenuhi hukum I Termodinamika. 

Q = W + ΔU
    = 0 + (−⅜ nRT_o)
    = −⅜ nRT_o              [pernyataan 2 salah]

Jadi, pernyataan yang benar adalah pernyataan 1 dan 3 sehingga jawabannya adalah (B).

Soal No. 30 tentang Energi dan Daya Listrik

Dua buah lampu listrik A dan B disusun seri dan dipasang pada tegangan 220 V seperti gambar di bawah ini.

Spesifikasi lampu A adalah 36 W; 220 V dan lampu 18 W; 220 V. Pada susunan lampu tersebut berlaku ….

1. tegangan pada kedua lampu sama
2. arus pada kedua lampu sama
3. daya pada kedua lampu sama
4. jumlah daya pada kedua lampu 12 W

Pembahasan

Setiap lampu mempunyai hambatan sehingga susunan lampu bisa diibaratkan susunan hambatan.

Pada rangkaian dua lampu seri, arus yang melalui kedua lampu sama besar. 

I = I_A = I_B      [pernyataan 2 benar]

Sedangkan tegangan pada kedua hambatan tidak sama. [pernyataan 1 salah, pernyataan 2 benar] 

V = V_A + V_B   [pernyataan 1 salah]

Daya lampu dirumuskan sebagai P = V I. Karena V_A ≠ V_B maka P_A ≠ P_B yang berarti bahwa daya pada kedua lampu besarnya tidak sama. [pernyataan 3 salah]

Penjumlahan daya pada susunan seri mirip dengan penjumlahan hambatan pada susunan paralel.


 P = 36/3 W
    = 12 W   [pernyataan 4 benar]

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

Simak Pembahasan Soal TKD Saintek SBMPTN 2014 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:
Pembahsaan Fisika SBMPTN 2015
Pembahsaan 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.