Pembahasan Fisika No. 16 - 20 TKD Saintek SBMPTN 2018 Kode Naskah 466

Pembahasan soal Fisika Tes Kemampuan Dasar Sains dan Teknologi (TKD Saintek) Seleksi Bersama Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SBMPTN) tahun 2018 Kode Naskah 466 nomor 16 sampai dengan nomor 20 tentang:

• gerak lurus, 
• gaya dan hukum Newton, 
• dinamika rotasi, 
• elastisitas bahan, serta 
• mekanika fluida

Soal No. 16 tentang Gerak Lurus

Posisi benda sepanjang sumbu x mengikuti x(t) = −4t + 2t² dengan satuan posisi (x) adalah meter dan satuan waktu (t) adalah detik. Pada selang waktu dari t = 0 detik sampai t = 3 detik, jarak tempuh dan laju rata-rata benda tersebut berturut-turut adalah ….

A.   10 m dan 2 m/s
B.   10 m dan 3⅓ m/s
C.   6 m dan 2 m/s
D.   6 dan 3⅓ m/s
E.   6 m dan 5/3 m/s

Pembahasan

Peprpindahan pada selang waktu dari t = 0 detik sampai t = 3 detik merupakan selisih jarak pada saat t = 3 detik terhadap t = 0 detik.

x(t)  = −4t + 2t²
x(3) = −4∙3 + 2∙3²
       = −12 + 18
       = 6

x(0)= −4∙0 + 2∙0²
      = 0

∆x = x(3) − x(0)
    = 6 − 0
    = 6

Sedangkan kecepatan rata-rata adalah perbandingan jarak tempuh terhadap waktu tempuh.

Jadi, perpindahan dan kecepatan rata-rata benda tersebut berturut-turut adalah 6 m dan 2 m/s (C).

Pembahasan ini telah koreksi pada kolom komentar atas pertanyaan dari n

Soal No. 17 tentang Gaya dan Hukum Newton

Perhatikan grafik berikut ini!

Sebuah balok bermassa 4 kg didorong oleh suatu gaya konstan horizontal sebesar 40 N. Balok bergerak di sepanjang lantai mendatar kasar dengan laju sebagai fungsi waktu seperti pada grafik di atas. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², nilai koefisien gesekan kinetik antara balok dan lantai adalah ….

A.   0,1
B.   0,2
C.   0,3
D.   0,4
E.   0,5

Pembahasan

Perhatikan analisis grafik di bawah ini!

Berdasarkan grafik di atas, percepatan rata-rata benda hingga t = 1 s adalah:

Balok didorong oleh gaya konstan pada lantai kasar.

Karena balok tersebut bergerak, berlaku hukum Newton II.

    ΣF = ma
 F − f = ma
40 − f = 4 ∙ 5
         f = 40 − 20
           = 20

Besaran f adalah gaya gesek antara balok dan lantai kasar yang dirumuskan f=μmg. Sehingga:

   μmg = 20
μ∙4∙10 = 20
        μ = 20/40
           = 0,5

Jadi, nilai koefisien gesekan kinetik antara balok dan lantai adalah 0,5 (E).

Soal No. 18 tentang Dinamika Rotasi

Perhatikan gambar berikut ini!

Sebuah sistem mekanik diperlihatkan pada gambar. Sudut kemiringan bidang θ = 30° dan bidang miring licin. Sistem berada dalam keadaan setimbang serta massa katrol dan massa pegas diabaikan. Jika setiap massa dijadikan dua kali semula, salah satu cara yang dapat agar sistem tetap setimbang adalah ….

A.   konstanta pegas tetap dan pertambahan panjang pegas menjadi 2 kali semula
B.   konstanta pegas menjadi 0,5 kali semula dan pertambahan panjang pegas menjadi 2 kali semula
C.   konstanta pegas tetap dan pertambahan panjang pegas menjadi setengah kali semula
D.   konstanta pegas menjadi dua kali semula dan pertambahan panjang pegas tetap
E.   konstanta pegas tetap dan pertambahan panjang pegas menjadi 4 kali semula

Pembahasan

Perhatikan gaya-gaya yang bekerja pada sistem mekanik berikut!

Pandang gaya-gaya pada katrol yang berada pada puncak bidang miring!

T₁ bekerja pada katrol yang berdiameter 2r sedangkan T₂ bekerja pada katrol yang berdiameter 4r. Karena sistem dalam keadaan setimbang, resultan momen gaya pada sistem katrol tersebut adalah nol.

       Στ = 0
T₁ ∙ 2r = T₂ ∙ 4r
       T₁ = 2T₂

Sekarang perhatikan gaya yang bekerja pada benda m₂ m₁. Resultan gaya-gayanya juga sama dengan nol karena sistem setimbang.

ΣF = 0
w₁ = 2T₁

Karena bergerak miring 30° maka w₁ = m₁ g sin⁡ 30°. Sedangkan tegangan T₁ merupakan gaya pegas sehingga T₁ = k∆x.

w₁ = 2T₁
m₁ g sin⁡ 30° = 2k∆x

Karena percepatan gravitasi (g) dan konstanta pegas (k) adalah suatu tetapan (nilainya selalu tetap maka berlaku hubungan:

m₁ ~ ∆x

Dengan demikian, jika massa dijadikan 2 kali maka pertambahan panjang pegas juga menjadi dua kali.

Jadi, salah satu cara yang dapat agar sistem tetap setimbang adalah konstanta pegas tetap dan pertambahan panjang pegas menjadi 2 kali semula (A).

Soal No. 19 tentang Elastisitas Bahan

Seorang pelari maraton bersiap untuk lari dengan menapakkan kakinya pada pijakan yang berketebalan 8 cm dan luas 12 cm². Jika kaki pelari menekan dengan gaya 25 N pada pijakan dan modulus geser pijakan 2,0 × 10⁵ N/m², nilai tangen dari sudut gesernya adalah ….

A.   0,080
B.   0,086
C.   0,092
D.   0,098
E.   0,104

Pembahasan

Diketahui:

A = 12 cm²
    = 12 × 10⁻⁴ m²
F = 25 N
G = 2,0 × 10⁵ N/m²

Tangen sudut geser merupakan perbandingan antara gaya tekan terhadap modulus gesernya.

Jadi, nilai tangen dari sudut gesernya adalah 0,104 (E).

Soal No. 20 tentang Mekanika Fluida

Sebuah balok kayu bermassa 7,5 kg dan bervolume V diikatkan ke dasar sebuah tangki yang berisi air (ρ_air = 1,0 × 10³ kg/m³) sehingga balok terbenam seluruhnya. Jika besar tegangan tali 25 N, nilai V adalah ….

A.   0,05 m³
B.   0,04 m³
C.   0,03 m³
D.   0,02 m³
E.   0,01 m³

Pembahasan

Berikut ini gambar ilustrasi untuk soal di atas.

Balok kayu yang berada dalam air akan mendapat gaya berat sebesar w dan gaya ke atas (gaya Archimedes) sebesar F_A. Balok kayu tersebut diikatkan ke dasar tangki sehingga tali mengalami ketegangan sebesar T.

Jika diperhatikan gambar, balok tersebut dalam keadaan diam sehingga berlaku hukum I Newton.

              ΣF = 0
F_A − w − T = 0
              F_A = w + T
            ρgV = mg + T
10³ ∙ 10 ∙ V = 7,5 ∙ 10 + 25
      10000V = 100
                V = 1/100
                   = 0,01

Jadi, nilai V pada soal di atas adalah 0,01 m³ (E).

Simak Pembahasan Soal TKD Saintek SBMPTN 2018 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)

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.