Pembahasan Fisika UN 2018 No. 16 - 20

Pembahasan soal-soal Fisika Ujian Nasional (UN) tahun 2018 nomor 16 sampai dengan nomor 20 tentang:

• hukum medan konservatif, 
• perubahan energi, 
• hukum kekekalan momentum, 
• tumbukan, dan 
• kalor.

Soal No. 16 tentang Hukum Medan Konservatif

Sebuah balok dilepas tanpa kecepatan awal di puncak bidang miring licin (di A). balok meluncur hingga dasar bidang miring (di E).

Jika AB = BC = CD = DE maka perbandingan kecepatan balok di C, D, dan E adalah ….

A.   1 ∶ √2 ∶ √3
B.   1 ∶ √3 ∶ √2
C.   √2 ∶ √3 ∶ 2
D.   2 ∶ √2 ∶ √3
E.   2 ∶ √3 ∶ √2

Pembahasan

Perhatikan gambar berikut ini!

Kecepatan gerak benda pada bidang miring licin tanpa kecepatan awal sama dengan kecepatan gerak benda jatuh bebas.

v = √(2gh)
v ~ √h

Sehingga:

Jadi, perbandingan kecepatan balok di C, D, dan E adalah √2 ∶√3 ∶2 (C).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Usaha dan Energi

Soal No. 17 tentang Perubahan Energi

Anak panah dikaitkan pada tali busur, kemudian ditarik ke belakang dengan gaya 20 N sehingga tali busur meregang pada jarak 20 cm. Gesekan udara diabaikan, massa anak panah 250 gram maka kecepatan anak panah saat melesat dari busur adalah ….

A.   10 m.s⁻¹
B.   5√3 m.s⁻¹
C.   5 m.s⁻¹
D.   4√2 m.s⁻¹
D.   4 m.s⁻¹

Pembahasan

Pada saat busur ditarik ke belakang anak panah mempunyai energi potensial sebesar:

E_p = ½ kx²

dengan k adalah konstanta pegas, k = F/x.

E_p = ½ (F/x) x²
     = ½ Fx

Saat anak panah melesat dari busur, energi potensial tersebut berubah menjadi energi kinetik.

   E_p → E_k
½ Fx = ½ mv²
    Fx = mv²
     v² = Fx/m
       v = √(Fx/m)

Dengan demikian, kecepatan anak panah adalah:

Jadi, kecepatan anak panah saat melesat dari busur adalah 4 m.s⁻¹ (E).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Usaha dan Energi

Soal No. 18 tentang Hukum Kekekalan Momentum

Seseorang yang bermassa 50 kg berdiri di atas perahu yang bermassa 200 kg. Perahu bergerak dengan kecepatan 7,5 m.s⁻¹. Saat tiba di tempat tujuan, penumpang melompat dengan kecepatan 10 m.s⁻¹ searah gerak perahu. Kelajuan perahu sesaat setelah penumpang melompat adalah ….

A.   0 m.s⁻¹
B.   5,0 m.s⁻¹
C.   6,9 m.s⁻¹
D.   10,0 m.s⁻¹
E.   11,9 m.s⁻¹

Pembahasan

Mula-mula penumpang dan perahu berada dalam satu gerakan. Saat penumpang melompat, penumpang dan perahu bergerak dengan kecepatan masing-masing.

    (m_o + m_p)v = m_o v_o' + m_p v_p'
(50 + 200)7,5 = 50 ∙ 10 + 200 ∙ v_p'
              1875 = 500 + 200v_p'
            200v_p' = 1375
                  v_p' = 6,875
                       = 6,9

Jadi, kelajuan perahu sesaat setelah penumpang melompat adalah 6,9 m.s⁻¹ (C).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Impuls dan Momentum

Soal No. 19 tentang Tumbukan

Sebuah bola biliar A bermassa 100 gram bergerak menuju bola biliar B bermassa sama yang mula-mula dalam keadaan dam seperti gambar.

Besar kecepatan bola A sesudah tumbukan adalah ….

A.   5,0 m.s⁻¹
B.   √19 m.s⁻¹
C.   4,0 m.s⁻¹
D.   √11 m.s⁻¹
E.   3,0 m.s⁻¹

Pembahasan

Sebelum tumbukan, bola A bergerak dengan arah 30°, yang dapat diuraikan menjadi:

Dari gambar di atas dan gambar pada soal diketahui:

m_A = m_B = 100 gram = 0,1 kg
v_Ax = 5cos 30°= 5/2 √3 m/s
v_Ay = 5sin 30° = 5/2 m/s
v_Bx = v_By = 0
v_Bx' = 0
v_By' = 3 m/s

Karena ada dua komponen gerak, perumusan tumbukan tersebut juga ada dua:

Tumbukan arah sumbu x:

      m_A v_Ax + m_B v_Bx = m_A v_Ax' + m_B v_Bx'
0,1 ∙ 5/2 √3 + 0,1 ∙ 0 = 0,1 ∙ v_Ax' + 0,1 ∙ 0
               0,1 ∙ 5/2 √3 = 0,1 v_Ax'
                           v_Ax' = 5/2 √3

Tumbukan arah sumbu y:

 m_A v_Ay + m_B v_By = m_A v_Ay' + m_B v_By'
0,1 ∙ 5/2 + 0,1 ∙ 0 = 0,1 ∙ v_Ay' + 0,1 ∙ 3
                       5/2 = v_Ay' + 3
                      v_Ay' = 5/2 − 3
                             = −1/2

Kecepatan bola A setelah tumbukan merupakan resultan dari kecepatan arah sumbu x dan sumbu y.

Jadi, besar kecepatan bola A sesudah tumbukan adalah √19 m.s⁻¹ (B).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Impuls dan Momentum

Soal No. 20 tentang Kalor

Berikut data kalor jenis dari 4 zat padat:

No.	Zat Padat	Kalor Jenis (J.kg-1℃-1)
1	Aluminium	900
2	Tungsten	134
3	Tembaga	286
4	Perak	236

Keempat zat padat dengan massa yang sama diberi kalor juga dengan jumlah yang sama. Urutan zat yang mengalami kenaikan suhu dari tertinggi le terendah adalah ….

A.   aluminium – tembaga – perak – tungsten
B.   tungsten – aluminium – tembaga – perak
C.   tungsten – perak – tembaga - aluminium
D.   perak – aluminium – tungsten – tembaga
E.   perak – tembaga – tungsten – aluminium

Pembahasan

Pemberian kalor pada zat padat yang menyebabkan kenaikan suhu dirumuskan:

Q = mc∆t

Sehingga kenaikan suhu (∆t) adalah:

∆t = Q/(mc)

Karena keempat zat massanya sama dan diberi kalor yang juga sama maka:

∆t ~ 1/c

Artinya, kenaikan suhu tertinggi akan dialami oleh zat yang mempunyai kalor jenis terendah. Sebaliknya, kenaikan suhu terendah akan dialami oleh zat yang mempunyai kalor jenis tertinggi.

Dengan demikian, urutan kenaikan suhu dari tertinggi ke terendah adalah:

tungsten – perak – tembaga - aluminium

Jadi, urutan zat yang mengalami kenaikan dari tertinggi ke terendah adalah opsi (C).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Kalor

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.