Pembahasan Fisika UN 2016 No. 11 - 15

Pembahasan soal-soal Fisika Ujian Nasional (UN) tahun 2016 nomor 11 sampai dengan nomor 15 tentang:

• fluida statis, 
• fluida dinamis (daya angkat sayap pesawat), 
• fluida dinamis (tangki berlubang), 
• momen inersia, serta 
• usaha dan energi.

Soal No. 11 tentang Fluida Statis

Perhatikan gambar!

Sebuah benda ketika dimasukkan ke dalam zat cair 1 terapung dengan ½ bagian volumenya berada di bawah permukaan dan ketika dimasukkan ke dalam zat cair 2 terapung ¾ bagian volumenya berada di bawah permukaan, maka perbandingan massa jenis zat cair 1 dan 2 adalah ....

A.   3 : 4
B.   3 : 2
C.   2 : 3
D.   1 : 3
E.   1 : 2

Pembahasan

Ketika benda dimasukkan ke dalam cairan 1, ½ bagian volumenya tenggelam, maka: 

V₁ = ½V_b
 
Sehingga massa jenis cairan 1 (ρ₁) adalah:

ρ₁.g.V₁ = ρ_b.g.V_b
ρ₁.½V_b = ρ_b.V_b
        ρ₁ = 2ρ_b
 
Sedangkan ketika benda dimasukkan ke dalam cairan 2, ¾ bagian volumenya tenggelam, maka: 

V₂ = ¾V_b
 
Sehingga massa jenis cairan 2 (ρ₂) adalah:

ρ₂.g.V₂ = ρ_b.g.V_b
ρ₂.¾V_b = ρ_b.V_b
        ρ₂ = 4/3ρ_b

Dengan demikian, perbandingan ρ₁ terhadap ρ₂ adalah:

ρ₁ : ρ₂ = 2ρ_b : 4/3ρ_b
           = 2 : 4/3
              (masing-masing dikalikan 3)
           = 6 : 4
           = 3 : 2

Jadi, perbandingan massa jenis zat cair 1 dan 2 adalah 3 : 2 (B).

Soal No. 12 tentang Fluida Dinamis (Daya Angkat Sayap)

Sayap pesawat terbang dirancang agar memiliki gaya angkat ke atas maksimum, seperti gambar.

Jika v adalah kecepatan aliran udara dan P adalah tekanan udara maka sesuai dengan asas Bernoulli, rancangan tersebut dibuat agar ....

A.   v_A > v_B sehingga P_A > P_B
B.   v_A > v_B sehingga P_A < P_B
C.   v_A < v_B sehingga P_A < P_B
D.   v_A < v_B sehingga P_A > P_B
E.   v_A > v_B sehingga P_A = P_B

Pembahasan

Soal ini sering keluar di UN dan tidak diubah sedikit pun, baik gambar maupun kalimat.

Sayap pesawat terbang akan mempunyai daya angkat maksimal apabila tekanan udara di bawah sayap lebih besar daripada tekanan udara di atasnya. 

P_A < P_B

Sesuai dengan hukum Bernoulli, tekanan udara berbanding terbalik dengan kecepatan aliran udara. Sehingga: 

v_A > v_B

Jadi, agar sayap pesawat terbang mempunyai daya angkat maksimal maka harus memenuhi opsi (B).

Perdalam materi ini di Pembahasan Kimia UN: Mekanika Fluida.

Soal No. 13 tentang Fluida Dinamis (Tangki Berlubang)

Air dalam bak setinggi 0,2 m terletak 5 m di atas permukaan tanah.

Di dasar bak terdapat lubang kran kecil sehingga air memancar keluar dan jatuh di permukaan tanah pada jarak R. Jika g = 10 m.s⁻², nilai R adalah ....

A.   2 meter
B.   5 meter
C.   7 meter
D.   10 meter
E.   15 meter

Pembahasan

Misalkan h adalah ketinggian dari permukaan air ke lubang kran dan H adalah ketinggian dari lubang kran ke permukaan tanah. 

h = 0,2 m 
H = 5 m

Jarak jatuhnya air diukur dari kaki bak (R) dirumuskan sebagai:

Jadi, jarak mendatar jatuhnya air adalah 2 meter (A).

Perdalam soal no. 11 - 13 di Pembahasan Fisika UN: Mekanika Fluida.

Soal No. 14 tentang Momen Inersia

Perhatikan gambar empat partikel yang dihubungkan dengan batang penghubung berikut!

Massa m₁ = m₂ = 4 kg dan m₃ = m₄ = 2 kg, panjang a = 1 meter dan b = 2 meter, serta massa batang penghubung diabaikan. Momen inersia sistem partikel terhadap sumbu y adalah ....

A.   24 kg.m²
B.   32 kg.m²
C.   34 kg.m²
D.   56 kg.m²
E.   60 kg.m²

Pembahasan

Misalkan jarak antara partikel terhadap sumbu y adalah R, maka: 

R₁ = 2a
     = 2 × 1 meter
     = 2 meter  

R₂ = a
     = 1 meter 

R₃ = b
     = 2 meter 

R₄ = 2b
     = 2 × 2 meter
     = 4 meter

Momen inersia sistem partikel tersebut adalah:

I = ∑mR²
  = m₁R₁² + m₂R₂² + m₃R₃² + m₄R₄²
  = 4×2² + 4×1² + 2×2² + 2×4²
  = 16 + 4 + 8 + 32
  = 24 60

Jadi, momen inersia sistem partikel terhadap sumbu y adalah  24 60 kg.m² (E).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Momen Inersia.

Soal No. 15 tentang Usaha dan Energi

Perhatikan gambar berikut!

Sebuah bola sedang meluncur menuruni lintasan licin. Bila laju benda di titik A sama dengan 6 m.s⁻¹ dan g = 10 m.s⁻², laju benda di titik B adalah ....

A.   √52 m.s⁻¹
B.    √65 m.s⁻¹
C.   √92 m.s⁻¹
D.   √95 m.s⁻¹
E.   √128 m.s⁻¹

Pembahasan

Perubahan energi potensial dari titik A ke titik B sama dengan perubahan energi kinetik dari titik B terhadap titik A.

                   ∆E_k = ∆E_p
½m(v_B² − v_A²) = mg(h_A − h_B)
 ½ × (v_B² − 6²) = 10 × (5,6 − 1)
                          = 46
           v_B² − 36 = 92
                    v_B² = 128
                      v_B = √128

Jadi, laju benda di titik B adalah √128 m.s⁻¹ (E).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Usaha dan Energi.

Simak Pembahasan Soal Fisika UN 2016 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.