Pembahasan Fisika UN 2017 No. 26 - 30

Pembahasan soal-soal Fisika Ujian Nasional (UN) tahun 2017 nomor 26 sampai dengan nomor 30 tentang:

• elastisitas bahan (pegas), 
• alat optik, 
• gerak harmonik, 
• gelombang berjalan, dan 
• gelombang stasioner.

Soal No. 26 tentang Elastisitas Bahan

Dari hasil percobaan sebuah pegas yang diberi beban, diperoleh data sebagai berikut:

No.	Massa beban (gram)	Pertambahan panjang (cm)
1	50	4
2	100	6
3	150	8
4	200	10
5	250	12

Dari pernyataan-pernyataan berikut:

1. Semakin besar massa beban maka konstanta pegas makin kecil.
2. Semakin besar gaya pada pegas dan pertambahan panjang maka konstanta pegas semakin kecil.
3. Pertambahan panjang sebanding dengan gaya pada pegas.
4. Besar konstanta pegas pada percobaan di atas adalah 125 N.m⁻¹.

Yang merupakan hasil kesimpulan percobaan tersebut yang benar adalah ….

A.   (1) dan (2)
B.   (1) dan (3)
C.   (2) dan (3)
D.   (2) dan(4)
E.   (3) dan (4)

Pembahasan

Hubungan antara massa beban, pertambahan panjang, dan konstanta pegas diturunkan dari rumus:

F = k ∆x

Dari rumus di atas dapat disimpulkan bahwa gaya pegas F sebanding dengan pertambahan panjang ∆x. [pernyataan 3 benar]

Gaya pegas F pada percobaan di atas merupakan gaya berat (F = mg) sehingga:

Berdasarkan rumus konstanta pegas di atas, kita buat tabel sebagai berikut:

No.	m (kg)	∆x (m)	k = mg/∆x
1	0,05	0,04	12,50
2	0,10	0,06	16,67
3	0,15	0,08	18,75
4	0,20	0,10	20,00
5	0,25	0,12	20,83

Lho, nilai konstanta pegas k kok semakin besar ya? Padahal yang namanya konstanta itu nilainya selalu tetap (konstan). Ok, tak apalah, mungkin salah memodifikasi soal. [Yang pasti pernyataan 1. 2, dan 4 salah]

Jadi, kesimpulan yang benar dari percobaan di atas hanya pernyataan 3. [tidak ada opsi jawaban yang memenuhi]

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Elastisitas Bahan.

Soal No. 27 tentang Alat Optik

Sebuah mikroskop yang memiliki fokus objektif 1 cm dan okuler 15 cm digunakan untuk melihat benda renik dengan pengamatan mata tanpa akomodasi, ternyata jarak kedua lensa 26 cm. Kemudian pengamatan dilakukan dengan mata berakomodasi maksimum (S_n = 25 30 cm), maka jarak kedua lensa adalah ….

A.   11 cm
B.   16 cm
C.   21 cm
D.   23 cm
E.   25 cm

Pembahasan

Diketahui:

f_ob = 1 cm
f_ok = 15 cm
 S_n = 30 cm

Jarak lensa objektif dan okuler saat pengamatan tanpa akomodasi adalah:

                  d = 26 cm
     S'_ob + f_ok = 26 cm
S'_ob + 15 cm = 26 cm
              S'_ob = 11 cm

Sedangkan jarak kedua lensa tersebut saat pengamatan dengan mata akomodasi maksimum dirumuskan:

Jadi, jarak kedua lensa saat pengamatan dilakukan dengan mata akomodasi maksimum adalah 21 cm (C).

Catatan:
Nilai S_n pada soal di atas sengaja Kak Ajaz ralat agar ada jawabannya.

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Alat-alat Optik.

Soal No. 28 tentang Gerak Harmonik

Gambar di bawah ini menunjukkan sebuah balok di atas lantai licin bergerak harmonik pada sebuah pegas dengan amplitudo 0,2 meter.

Jika dalam waktu 20 sekon terjadi 5 getaran maka hubungan antara simpangan (y) terhadap waktu (t) ditunjukkan oleh grafik ….

Pembahasan

Jika dalam waktu 20 sekon terjadi 5 getaran (gelombang) maka periode getarannya adalah:

Grafiknya adalah:

Jadi, grafik yang dimaksud adalah opsi (A).

Soal No. 29 tentang Gelombang Berjalan

Sebuah gelombang berjalan dari titik A menuju titik B yang dinyatakan dengan persamaan y = 10 sin ⁡2π(t − x/100), y dalam cm dan t dalam s. Jarak titik A ke B sejauh 150 cm dan A telah bergetar 2 sekon, maka simpangan di titik B adalah ….

A.   0 cm
B.   5 cm
C.   10 cm
D.   15 cm
E.   20 cm

Pembahasan

Diketahui:

x = 150 cm
t = 2 s

Substitusikan nilai x dan t pada persamaan gelombang.

y = 10 sin ⁡2π(t − x/100)
   = 10 sin ⁡2π(2 − 150/100)
   = 10 sin⁡ π
   = 10 sin⁡ 180°
   = 0

Jadi, simpangan di titik B adalah nol (A).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gelombang.

Soal No. 30 tentang Gelombang Stasioner

Persamaan gelombang stasioner pada dawai gitar y = 40 sin⁡(20πx) cos⁡(60πt), dengan x dan y dalam meter dan t dalam sekon. Dari persamaan tersebut letak perut kesatu, kedua, dan ketiga dari titik pantul berjarak ….

A.   2 cm; 6 cm; dan 10 cm
B.   2,5 cm; 7,5 cm; dan 12,5 cm
C.   3 cm; 9 cm; dan 15 cm
D.   7 cm; 21 cm; dan 35 cm
E.   10 cm; 30 cm; dan 50 cm

Pembahasan

Gelombang stasioner pada dawai dengan persamaan y = 40 sin⁡(20πx) cos⁡(60πt) merupakan gelombang stasioner ujung terikat. Gelombangnya merupakan fungsi kosinus dengan amplitudo 40 sin⁡(20πx).

Mari kita bandingkan dengan bentuk baku dari persamaan gelombang stasioner ujung terikat.

y = 40 sin⁡(20πx) cos⁡(60πt)
y = 2A sin⁡ kx cos ⁡ωt    [bentuk baku]

Berdasarkan bentuk baku di atas, diperoleh:

     k = 20π
2π/λ = 20π
     λ = 0,1 m
        = 10 cm

Sekarang perhatikan letak perut pada grafik gelombang stasioner ujung terikat berikut ini!

Berdasarkan grafik di atas tampak bahwa letak perut pertama, kedua, dan ketiga berturut-turut adalah:

1/4 λ;  3/4 λ;  5/4 λ

Dengan λ = 10 cm, diperoleh:

= 1/4 ∙ 10;  3/4 ∙ 10;  5/4 ∙1 0
= 2,5;  7,5;  12,5

Jadi, letak perut kesatu, kedua, dan ketiga dari titik pantul adalah 2,5 cm; 7,5 cm; dan 12,5 cm (B).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gelombang.

Simak Pembahasan Soal Fisika UN 2017 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.