Pembahasan Fisika UN 2018 No. 11 - 15

Pembahasan soal-soal Fisika Ujian Nasional (UN) tahun 2018 nomor 11 sampai dengan nomor 15 tentang:

• titik berat, 
• massa jenis, 
• fluida statis, 
• usaha dan energi [konversi energi], serta 
• usaha dan energi [usaha perpindahan].

Soal No. 11 tentang Titik Berat

Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut ini:

1. Mengulang prosedur menentukan garis pada kertas karton dari titik gantung yang berbeda dan menandai perpotongan dua garis sebagai titik berat kertas karton.
2. Mengikatkan ujung-ujung benang pada jarum dan beban dan menancapkan jarum pada kertas karton.
3. Menarik garis sepanjang titik-titik pada kertas karton.
4. Menandai titik-titik sepanjang benang pada kertas karton.
5. Menggantung kertas karton dengan memegang pangkal jarum.

Untuk menentukan letak titik berat sebuah kertas karton yang tidak beraturan, di antara urutan langkah yang benar adalah ….

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

Pembahasan

Langkah-langkah utama menentukan letak titik berat kertas karton yang tidak beraturan.

• Membuat 2 – 3 lubang pada tepi kertas karton.
• Mengikatkan jarum pada salah ujung benang dan mengikatkan beban pada ujung benang yang lain. [pernyataan 2]
• Menggantungkan kertas karton dengan cara memasukkan jarum pada lubang kertas, misal lubang A. [pernyataan 5]
• Menandai titik pada tepi bawah kertas karton yang dilalui benang, misal titik A’. [pernyataan 4]
• Menarik garis dari titik A ke A’. [pernyataan 3]
• Mengulang langkah d dan e untuk titik B dan C [pernyataan 1]
• Pertemuan garis AA’, BB’ dan CC’ adalah titik berat kertas karton tersebut.

Jadi, urutan langkah yang benar adalah pernyataan 2, 5, 4, 3, 1 (B).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Titik Berat

Soal No. 12 tentang Massa Jenis

Perhatikan grafik hubungan massa jenis (ρ) dan volume (V) berbagai gas berikut!

Pasangan gas yang memiliki massa sama adalah ….

A.   (1) dan (2)
B.   (1) dan (3)
C.   (2) dan (3)
D.   (2) dan (4)
E.   (3) dan (5)

Pembahasan

Massa jenis merupakan perbandingan antara massa benda terhadap volumenya.

ρ = m/V

Berdasarkan rumus di atas maka massa benda masing grafik di atas adalah:

Gas	ρ	V	m = ρV
(1)	0,8	2	1,6
(2)	0,8	4	3,2
(3)	0,4	4	1,6
(4)	0,4	5	2,0
(5)	0,8	5	4,0

Jadi, pasangan gas yang memiliki massa sama adalah gas no. 1 dan 3 (B).

Soal No. 13 tentang Fluida Statis

Sebuah kapal evakuasi sedang berusaha mengangkat kotak peti kemas bermassa total 4.500 kg yang jatuh ke laut. Kotak tersebut berukuran panjang 2 meter, lebar 1,5 meter, dan tinggi 1 meter. Massa jenis air laut saat itu 1.025 kg.m⁻³ dan percepatan gravitasi 10 m.s⁻² maka besar gaya minimal yang dibutuhkan untuk mengangkat benda dari dasar laut ke permukaan adalah ….

A.   14.250 N
B.   19.250 N
C.   30.750 N
D.   45.000 N
E.   50.000 N

Pembahasan

Benda yang berada dalam zat cair akan mendapat gaya Archimedes atau gaya ke atas (F_A) sehingga lebih ringan.

Berdasarkan gambar di atas maka:

F + F_A = w
         F = w − F_A
            = mg − ρgV
            = 4500 ∙ 10 − 1025 ∙ 10 ∙ (2 ∙ 1,5 ∙ 1)
            = 45000 − 30750
            = 14250

Jadi, besar gaya minimal yang dibutuhkan untuk mengangkat peti kemas tersebut adalah 14.250 N (A).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Mekanika Fluida

Soal No. 14 tentang Usaha dan Energi [konversi energi]

Suatu pembangkit listrik tenaga air menggunakan turbin yang diputar oleh air dari bendungan yang jatuh dari ketinggian 90 m. Pembangkit listrik tersebut menghasilkan daya 9 M watt. Jika efisiensi pembangkit 50% maka debit air pada pembangkit tersebut adalah ….

A.   5 m³.s⁻¹
B.   10 m³.s⁻¹
C.   20 m³.s⁻¹
D.   100 m³.s⁻¹
E.   1.000 m³.s⁻¹

Pembahasan

Pada pembangkit listrik tenaga air terjadi perubahan energi potensial air menjadi energi listrik. Pada soal di atas, 50% energi potensial air dikonversi menjadi energi listrik.

50% E_p = W
0,5 mgh = Pt

Massa air bisa digantikan dengan perkalian massa jenis dan volume air, m = ρV sehingga:

V/t inilah yang disebut debit air yang sering dinotasikan sebagai Q.

Jadi, debit air pada pembangkit tersebut adalah 20 m³.s⁻¹ (C).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Mekanika Fluida

Soal No. 15 tentang Usaha dan Energi [usaha perpindahan]

Balok massanya m berada pada bidang datar licin. Balok dalam keadaan diam di posisi (1) dan ditarik oleh gaya F sampai di posisi (2) dalam selang waktu t seperti gambar.

Dengan memvariasikan massa dan gaya diperoleh data:

No	m (kg)	F (N)	t (s)
(1)	12	3	4
(2)	16	4	3
(3)	20	5	2
(4)	24	6	1

Dari tabel di atas, usaha yang dilakukan benda dari yang terbesar ke yang terkecil adalah ….

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

Pembahasan

Usaha yang dilakukan oleh benda tersebut adalah usaha karena perpindahan.

W = F ∙ s

Benda tersebut berpindah karena mengalami gerak lurus berubah beraturan sehingga:

s = v₀ t + 1/2 at²       [v₀ = 0]
s = 1/2 at²

Dengan demikian,

W = F 1/2 at²

a adalah percepatan gerak benda yang merupakan perbandingan antara gaya F dan massa m. Pada tabel di atas nilai F/m selalu sama sehingga:

W ~ Ft²

Oleh karena itu, untuk membandingkan mana yang lebih besar/kecil, cukup dengan menghitung nilai dari Ft².

No	F	t	Ft2
(1)	3	4	48
(2)	4	3	36
(3)	5	2	20
(4)	6	1	6

Jadi, usaha yang dilakukan benda dari yang terbesar ke yang terkecil adalah 1, 2, 3, 4 (E).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Mekanika Fluida

Simak Pembahasan Soal Fisika UN 2018 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.