Pembahasan Fisika UN 2016 No. 6 - 10

Pembahasan soal-soal Fisika Ujian Nasional (UN) tahun 2016 nomor 6 sampai dengan nomor 10 tentang:

• gerak parabola, 
• gaya dan hukum Newton, 
• gerak melingkar (tikungan), 
• momen gaya, serta 
• titik berat.

Soal No. 6 tentang Gerak Parabola

Perhatikan gambar di bawah ini!

Dalam sebuah permainan golf, bola yang massanya 0,2 kg (g = 10 m.s⁻²) akan dimasukkan ke dalam lubang C seperti tampak pada gambar. Pemukul menyentuh bola dalam waktu 0,01 sekon dan lintasan B - C ditempuh dalam waktu 1 sekon. Gaya yang diperlukan pemain golf untuk memukul bola supaya tepat masuk ke dalam lubang C adalah ....

A.   20 N
B.   80 N
C.   120 N
D.   180 N
E.   200 N

Pembahasan

Gerak bola saat dipukul sampai ke titik B adalah gerak parabola. Karena tidak ada gaya lain yang bekerja, maka gerak dari B ke C juga termasuk rangkaian gerak parabola.

Pada lintasan B - C diketahui: 

x = 5 m 
t = 1 sekon

Sehingga kecepatan awal bola adalah 

  x = v_o cos α
  5 = v_o cos 60°
  5 = v_o × ½ 
v_o = 10

Nah, ketika pemain golf memukul bola, terjadilah impuls. Impuls tersebut menyebabkan bola yang mula-mula diam menjadi bergerak (perubahan momentum). Sehingga dapat dirumuskan:

            I = ∆p
       F.∆t = m.∆v
F × 0,01 = 0,2 × (10 − 0)
    0,01F = 2
           F = 200

Jadi, gaya yang diperlukan pemain golf untuk memukul bola supaya tepat masuk ke dalam lubang C adalah 200 N (E).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gerak Parabola.

Soal No. 7 tentang Gaya dan Hukum Newton

Dua buah balok dihubungkan dengan katrol licin dan massa katrol diabaikan seperti pada gambar.

Massa A = m_A, massa B = m_B, dan massa balok B turun dengan percepatan a. Jika percepatan gravitasinya g maka besar tegangan tali yang terjadi pada balok B adalah ....

A.   T = m_B.a
B.   T = m_A(a − g)
C.   T = m_A(g − a)
D.   T = m_B(a − g)
E.   T = m_B(g − a) 

Pembahasan

Balok B posisinya menggantung sehingga mengalami gaya berat. Gaya yang dialami balok B adalah: 

w_B = m_B.g
 
Karena balok B mengalami gaya berat maka sistem bergerak sehingga berlaku hukum II Newton. Hukum II Newton yang berlaku pada balok B adalah:

      ΣF = m_B.a
w_B − T = m_B.a
         T = w_B − m_B.a
            = m_B.g − m_B.a
            = m_B(g − a)

Jadi, besar tegangan tali yang terjadi pada balok B adalah opsi (E).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gaya dan Hukum Newton.

Soal No. 8 tentang Gerak Melingkar (Tikungan)

Mobil melaju pada sebuah tikungan jalan raya di posisi M seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

Koefisien gesekan statik antara roda dan jalan 0,4 (percepatan gravitasi 10 m.s⁻²). Agar mobil tidak keluar jalur, kecepatan maksimum yang diperbolehkan adalah ....

A.   √10 m.s⁻¹
B.   2√10 m.s⁻¹
C.   4√10 m.s⁻¹
D.   5√10 m.s⁻¹
E.   6√10 m.s⁻¹

Pembahasan

Diketahui: 

R = 40 m 
μ = 0,4 
g = 10 m.s⁻²

Kecepatan maksimum mobil yang bergerak melingkar pada tikungan datar dan kasar harus memenuhi:

Jadi, kecepatan maksimum yang diperbolehkan agar mobil tidak keluar jalur adalah 4√10 m.s⁻¹ (C).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gerak Melingkar.

Soal No. 9 tentang Momen Gaya

Perhatikan gambar!

Batang AB yang panjangnya 1,2 m dan massanya diabaikan dipengaruhi tiga gaya F_A = F_C = 20 N dan F_B = 10 N. Jika AP : AC : AB = 1 : 2 : 4, besar momen gaya yang bekerja terhadap titik P adalah ....

A.   12 N.m
B.   15 N.m
C.   20 N.m
D.   25 N.m
E.   40 N.m

Pembahasan

Yang perlu diperhatikan pada gambar di atas adalah gaya F_C. Arah gaya F_C membentuk sudut 30°. Padahal untuk menentukan momen gaya, arah gaya harus tegak lurus lengan gaya (batang AB). Sehingga F_C harus diproyeksikan menjadi F_C cos sin 30°. Perhatikan gambar di bawah ini!

Perhatikan perbandingan ukuran batang.

AP : AC : AB = 1 : 2 : 4

Karena AB = 1,2 m maka perbandingan tersebut senilai dengan

AP : AC : AB = 0,3 : 0,6 : 1,2

Sehingga: 

R_A = AP
     = 0,3 m 

R_C = PC
     = AC − AP
     = 0,6 m − 0, 3 m
     = 0,3 m 

R_B = BP
     = AB − AP
     = 1,2 m − 0,3 m
     = 0,9 m

Momen gaya bekerja pada titik P, berarti titik P sebagai poros. Dengan demikian, jika F_C dan F_B ditarik maka batang akan berputar searah jarum jam. Sedangkan bila F_C ditarik, batang akan berputar berlawanan jarum jam.

Anggap saja yang searah jarum jam bernilai positif dan yang berlawanan jarum jam bernilai negatif, maka momen gaya yang bekerja terhadap titik P adalah:

Στ = F_A.R_A + F_B.R_B − F_C sin 30°.R_C
    = 20 × 0,3 + 10 × 0,9 − 20 × ½ ×0,3
    = 6 + 9 − 3
    = 12

Jadi, besar momen gaya yang kerja terhadap titik P adalah 12 N (A).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Momen Gaya.

Soal No. 10 tentang Titik Berat

Perhatikan gambar berikut!

Letak koordinat titik berat bidang berbentuk huruf H adalah ....

A.   (3 ; 4)
B.   (3,5 ; 2,5)
C.   (3,5 ; 4)
D.   (4 ; 3)
E.   (4 ; 4)

Pembahasan

Ini adalah tipe soal pandangan mata. Hanta dilihat saja sudah ketemu jawabannya.

Coba perhatikan! bidang berbentuk huruf H pada gambar di atas adalah simetris. Sehingga titik beratnya tepat di tengah-tengah bidang. 

x_o = ½ × (2 + 4 + 2)
     = ½ × 8
     = 4 

y_o = ½ × 6
     = 3

Jadi, letak koordinat titik berat bidang berbentuk huruf H pada gambar di atas adalah (4 ; 3) (D).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Titik Berat.

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.