Pembahasan Fisika No. 31 - 35 TKA Saintek UTBK SBMPTN 2019

Pembahasan soal Fisika Tes Kompetensi Akademik Sains dan Teknologi (TKA Saintek) pada Ujian Tulis Berbasis Komputer (UTBK) Seleksi Bersama Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SBMPTN) tahun 2019 nomor 31 sampai dengan nomor 35 tentang:

• impuls dan momentum, 
• dinamika rotasi, 
• suhu dan kalor, 
• gelombang, serta 
• rangkaian kapasitor.

Soal No. 31 tentang Impuls dan Momentum

Sebuah benda A bermassa m_A bergerak sepanjang sumbu x positif dengan laju konstan. Benda tersebut menumbuk benda B bermassa m_B yang diam. Selama menumbuk, gaya interaksi yang dialami benda B ditunjukkan dalam gambar.

Jika laju benda A setelah bertumbukan adalah v_A, laju benda A mula-mula adalah ….

Pembahasan

Benda A yang bermassa m_A dengan kecepatan awal v₀ menumbuk benda B yang bermassa m_B yang diam (v₀ = 0).

Selama menumbuk, perubahan momentum benda B merupakan gaya interaksi yang dialami benda B.

mB ∆vB	=	Ft
mB (vB − 0)	=	Ft

Ft adalah impuls yang besarnya sama dengan luas di bawah grafik (berbentuk segitiga). Sehingga:

Substitusi persamaan (2) ke persamaan (1), diperoleh:

Jadi, laju benda A mula-mula adalah opsi (B).

Soal No. 32 tentang Dinamika Rotasi

Sebuah silinder bermassa 5 kg dengan jari-jari 50 cm berada dalam celah lantai miring seperti ditunjukkan pada gambar.

Sudut kemiringan salah satu sisi lantai adalah θ (tan ⁡θ = 3/4). Jika silinder ditarik dengan gaya horizontal F = 90 N dan momen inersia silinder relatif terhadap titik A adalah 2,0 kg.m². Percepatan sudut sesaat silinder relatif terhadap titik A adalah ….

A.	3,0 rad/s2
B.	3,5 rad/s2
C.	4,0 rad/s2
D.	4,5 rad/s2
E.	5,0 rad/s2

Pembahasan

Kita ulas dulu tentang tan ⁡θ = 3/4.

Selanjutnya perhatikan gaya-gaya yang bekerja pada silinder relatif terhadap titik A berikut ini!

Jarak gaya F terhadap titik A adalah y sedangkan jarak gaya berat w terhadap titik A adalah x.

Jika gaya F ditarik maka silinder akan berputar terhadap titik A sedangkan gaya berat w menahan gerak gaya F sehingga:

ΣτA	=	Iα
Fy − wx	=	Iα
F ∙ R sin⁡ θ − mg ∙ R cos⁡ θ	=	Iα
90 ∙ 0,5 ∙ 3/5 − 5 ∙ 10 ∙ 0,5 ∙ 4/5	=	2 ∙ α
27 − 20	=	2α
2α	=	7
α	=	3,5

Jadi, percepatan sudut sesaat silinder relatif terhadap titik A adalah 3,5 rad/s² (B).

Soal No. 33 tentang Suhu dan Kalor

Dalam wadah tertutup A terdapat sejumlah es pada titik leburnya. Sementara itu, dalam wadah tertutup B terdapat sejumlah es asin (es terbuat dari air asin) pada titik leburnya yang massanya sama. Kedua wadah terbuat dari logam. Kemudian kedua wadah diletakkan saling bersentuhan. Pada keadaan akhir, terdapat air asin bersama es asin dalam wadah B dan es dalam wadah A, karena ….

A.	kalor jenis es lebih besar daripada kalor lebur es asin
B.	titik lebur es asin lebih tinggi daripada titik lebur es
C.	kalor jenis es asin lebih besar daripada kalor lebur es
D.	titik lebur es asin lebih rendah daripada titik lebur es
E.	kalor jenis air asin lebih besar daripada kalor lebur es

Pembahasan

Jika dua zat berbeda suhu dicampurkan maka zat yang suhunya lebih tinggi akan melepas kalor sedangkan zat yang suhunya lebih rendah akan menyerap kalor.

Wadah A berisi es dan wadah B berisi es asin. Ketika A dan B disentuhkan, wadah A tetap berisi es sedang wadah B berisi air asin dan es asin. Artinya, es asin pada wadah B telah mencair.

Hal ini berarti bahwa suhu es asin lebih rendah sehingga menyerap kalor yang dilepas oleh es. Akibatnya es asin mencair lebih dahulu.

Jadi, pada peristiwa tersebut titik lebur es asin lebih rendah daripada titik lebur es (D).

Soal No. 34 tentang Gelombang

Simpangan suatu gelombang diberikan oleh:

y = 0,3 cos⁡ (2t − x + π/6)

dengan x dan y dalam meter serta t dalam sekon. Pernyataan yang benar untuk gelombang tersebut adalah ….

A.	periode simpangan sebesar π s
B.	kecepatan awal simpangan adalah 0,300 m/s
C.	frekuensi simpangan adalah π Hz
D.	gelombang merambat dipercepat
E.	laju perubahan simpangan adalah v = 0,6 sin⁡ (2t + π/6)

Pembahasan

Kita sandingkan persamaan simpangan gelombang tersebut dengan persamaan bakunya.

y = 0,3 cos⁡ (2t − x + π/6)
y = A cos ⁡(ωt − kx + θ₀)

Berdasarkan dua persamaan di atas diperoleh:

ω	=	2
2πf	=	2
f	=	1/π Hz [opsi C salah]

T	=	1/f
	=	π s [opsi A benar]

Kecepatan simpangan merupakan turunan pertama dari persamaan simpangan terhadap waktu.

y	=	0,3 cos⁡ (2t − x + π/6)
v	=	dy/dt
	=	−0,6 sin ⁡(2t − x + π/6) [opsi E salah]

Kecepatan awal simpangan terjadi saat t = 0 dan x = 0.

v0	=	−0,6 sin ⁡(2 ∙ 0 − 0 + π/6)
	=	−0,6 sin⁡ π/6
	=	−0,6 ∙ 1/2
	=	−0,3 m/s [opsi B salah]

Percepatan merupakan turunan kedua dari simpangan atau turunan pertama dari kecepatan.

v	=	−0,6 sin ⁡(2t − x + π/6)
a	=	dv/dt
	=	−1,2 cos⁡ (2t − x + π/6)

Karena bertanda negatif, gelombang merambat diperlambat. [opsi D salah]

Jadi, pernyataan yang benar untuk gelombang tersebut adalah periode simpangan sebesar π s (A).

Soal No. 35 tentang Rangkaian Kapasitor

Dua kapasitor identik dirangkai secara seri. Tiap kapasitor memiliki kapasitansi C. Agar energi listrik yang tersimpan pada tiap kapasitor itu sebesar W, muatan keseluruhan pada rangkaian kapasitor tersebut adalah ….

Pembahasan

Kapasitas pengganti dua kapasitor identik dirangkai secara seri adalah:

C_s = C/2

Energi yang tersimpan pada rangkaian tersebut adalah:

Pada rangkaian kapasitor seri, muatan yang mengalir pada tiap kapasitor besarnya sama.

Jadi, muatan keseluruhan pada rangkaian kapasitor tersebut adalah opsi (A).

Simak Pembahasan Soal TKA Saintek UTBK SBMPTN 2019 selengkapnya.

No. 01 - 05 (Mat)	No. 41 - 45 (Kim)
No. 06 - 10 (Mat)	No. 46 - 50 (Kim)
No. 11 - 15 (Mat)	No. 51 - 55 (Kim)
No. 16 - 20 (Mat)	No. 56 - 60 (Kim)
No. 21 - 25 (Fis)	No. 61 - 65 (Bio)
No. 26 - 30 (Fis)	No. 66 - 70 (Bio)
No. 31 - 35 (Fis)	No. 71 - 75 (Bio)
No. 36 - 40 (Fis)	No. 76 - 80 (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.