Pembahasan Fisika No. 36 - 40 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 36 sampai dengan nomor 40 tentang:

• gerak lurus, 
• kesetimbangan benda tegar, 
• listrik statis, 
• listrik dinamis, dan 
• gaya magnet.

Soal No. 36 tentang Gerak Lurus

Dua buah benda bergerak saling mendekati. Benda A bergerak ke kanan dengan kecepatan v, sedangkan benda B bergerak ke kiri dengan kecepatan 30 m/s. Jika mula-mula kedua benda terpisah sejauh 1200 m, kecepatan benda A saat bertemu benda B jika saat itu benda B telah menempuh jarak 720 m adalah ….

A.	20 m/s
B.	30 m/s
C.	40 m/s
D.	50 m/s
E.	60 m/s

Pembahasan

Jarak yang tempuh benda A dan B saat bertemu adalah sejauh jarak pisahnya.

sA + sB	=	1200
sA + 720	=	1200
sA	=	480

Benda B menempuh jarak 720 m dengan kecepatan 30 m/s. Waktu yang diperlukan adalah:

sB	=	vB tB
720	=	30 ∙ tB
tB	=	24

Waktu yang ditempuh benda B tentunya sama dengan waktu tempuh benda A saat bertemu.

t_A = t_B = 24 s

Dengan demikian, kecepatan benda A saat bertemu adalah:

sA	=	vA tA
480	=	vA ∙ 24
vA	=	20

Jadi, kecepatan benda A saat itu adalah 20 m/s (A).

Soal No. 37 tentang Kesetimbangan Benda Tegar

Sebuah batang dengan panjang L = 4 m dan massa M = 20 kg digantung menggunakan tali pada titik tengahnya sehingga membentuk sudut θ = 60° terhadap bidang datar. Ujung kiri batang berada pada dinding vertikal yang kasar dengan koefisien gesek statik μ = ⅕√3. Pada jarak x dari dinding, sebuah beban bermassa m = 10 kg digantungkan pada batang (lihat gambar).

Nilai x agar ujung kiri batang tepat akan bergeser ke atas adalah ….

A.	3,7 m
B.	3,5 m
C.	3,2 m
D.	3,0 m
E.	2,8 m

Pembahasan

Perhatikan gambar berikut in!

Gaya yang bekerja pada sistem tersebut adalah:

◈ Gaya berat batang

w1	=	Mg
	=	20 ∙ 10 N
	=	200 N

◈ Gaya berat beban

w2	=	mg
	=	10 ∙ 10 N
	=	200 N

◈ Gaya gesek dinding dengan batang

f = μN

◈ Gaya normal : N

◈ Tegangan tali

T sin⁡ 60° dan T cos 60°

Agar ujung kiri batang tepat akan bergeser ke atas (masih dalam keadaan setimbang) maka:

◈ ΣF_x = 0 [gaya ke kiri = gaya ke kanan]

N	=	T cos⁡ 60°
	=	½T

◈ ΣF_y = 0 [gaya ke atas = gaya ke bawah]

T sin⁡ 60°	=	w1 + w2 + f
T ∙ ½√3	=	200 + 100 + μN
½√3T	=	300 + ⅕√3 ∙ ½T [×10]
5√3T	=	3000 + √3T [×√3]
15T	=	3000√3 + 3T
12T	=	3000√3
T	=	250√3

◈ Στ = 0 [putar kiri = putar kanan]

w1 ∙ 2 + w2 ∙ x	=	T sin⁡ 60° ∙ 2
200 ∙ 2 + 100 ∙ x	=	250√3 ∙ ½√3 ∙ 2
400 + 100x	=	750
100x	=	350
x	=	3,5

Jadi, nilai x agar ujung kiri batang tepat akan bergeser ke atas adalah 3,5 m (B).

Soal No. 38 tentang Listrik Statis

Kapasitor dua buah bola konduktor terpusat terdiri atas sebuah bola konduktor pejal dengan jari-jari a dan sebuah bola konduktor berongga dengan jari-jari b seperti pada gambar.

Kapasitansi kapasitor tersebut adalah

Misalkan W adalah energi yang tersimpan pada kapasitor itu, beda potensial listrik antara kedua bola konduktor tersebut adalah ….

Pembahasan

Yang membuat stress menghadapi soal di atas adalah gambar dan opsi jawaban yang sangat asing. Tetapi jika kita mau mencermati, ternyata soal di atas sangat mudah. Coba perhatikan!

Diketahui:



Energi yang tersimpan dl kapasitor dirumuskan:

W = ½CV²

Dari rumus di atas, beda tegangannya adalah:

Jadi, beda potensial listrik antara kedua bola konduktor tersebut adalah opsi (A).

Soal No. 39 tentang Listrik Dinamis

Dua buah sumber tegangan listrik, dua buah hambatan identik, dan sebuah amperemeter ideal disusun menjadi rangkaian sederhana seperti ditunjukkan pada gambar (a). Sumber tegangan ε₁ adalah sumber tegangan yang tegangannya dapat diubah-ubah, sedangkan sumber tegangan ε₂ tetap. Grafik antara arus yang terbaca pada amperemeter dan besar tegangan ε₁ ditunjukkan oleh gambar (b).

Jika tegangan pada sumber ε₁ = 0, beda tegangan antara titik b dan e pada rangkaian adalah ….

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

Pembahasan

Berdasarkan grafik pada gambar b, diperoleh hambatan total rangkaian sebagai berikut:

Hukum Kirchhoff II yang berlaku adalah:

ΣV	=	ΣIR
ε1 + ε2	=	IRt

Kita ambil saja data ε₁ = 3 volt dan I = 10 mA (lihat grafik). Diambil data yang lain juga boleh, hasilnya sama.

3 + ε2	=	10−2 ∙ 500
3 + ε2	=	5
ε2	=	2

Beda tegangan antara b dan e sama dengan beda tegangan antara titik a dan f. Jika ε₁ = 0 maka:

Vbe	=	Vaf
	=	ε1 + ε2
	=	0 + 2
	=	2

Jadi, beda tegangan antara titik b dan e pada rangkaian adalah 2,0 volt (D).

Soal No. 40 tentang Gaya Magnet

Partikel bermuatan +q bergerak dengan kecepatan v memasuki daerah bermedan magnet konstan B melalui titik O seperti ditunjukkan pada gambar. Arah medan magnetik B ke bawah.

Sesaat setelah melewati titik O, gaya yang bekerja pada partikel sama dengan ….

A.	nol
B.	½ qvB
C.	½√3 qvB
D.	qvB
E.	√3 qvB

Pembahasan

Jika ada muatan q yang bergerak dengan kecepatan v dalam medan magnetik B maka timbul gaya Lorentz F_L.

F_L = qvB sin⁡ θ

Sudut θ adalah sudut yang dibentuk antara arah kecepatan v dan arah medan magnet B. Pada gambar di atas sudut antara v dan B adalah 60° sehingga:

FL	=	qvB sin⁡ 60°
	=	½√3 qvB

Jadi, gaya yang bekerja pada partikel sama dengan ½√3 qvB (C).

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)

Simak juga:
Pembahasan Fisika SBMPTN 2014
Pembahasan Fisika SBMPTN 2015 
Pembahasan Fisika SBMPTN 2016
Pembahasan Fisika SBMPTN 2017
Pembahasan Fisika SBMPTN 2018


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.