Pembahasan TO UNBK FISIKA 2018 Pertama - Bagian 1/2

Abstraksi

Selamat pagi, kali ini saya akan membagikan pembahasan terhadap soal-soal Try Out UNBK yang selama ini saya jalani. Saya tidak berhak atas segala soal yang ada disini. Atas kekurangannya saya mohon maaf. Saya bukanlah seorang guru atau seorang fisikawan sehingga perbaikan dan saran sangat dibutuhkan.

Pembahasan

1. Usaha, Energi dan Tumbukan x Gerak Parabola

///
Benda bermassa 0,5 kg jatuh bebas dari ketinggian 80 m. Besar impuls yang bekerja pada

benda bila benda memantul dengan kecepatan 20 m/s adalah ....

///

Diketahui: m = 0,5 kg ; h = 80 m; v awal= 0 m/s ; v pantul= 20 m/s
Ditanya: Imp atau Impuls
Jawab:

Ingat rumus GLBB ${v_{t}}^{2}={v_{0}}^{2}\pm 2as$
"pete kuadrat sama dengan fenol kuadrat dicampur 2 asam"

Karena dalam jatuh bebas, terdapat pengaruh dari gravitasi yaitu searah dengan gravitasi dan dipengaruhi ketinggian rumusnya menjadi:
${v_{t}}^{2}={v_{0}}^{2}+ 2gh$
Dimana vt adalah v akhir dan v0 adalah v awal, g adalah percepatan gravitasi dan h adalah ketinggian.

Sehingga untuk mencari kecepatan saat menyentuh dinding:
${v_{t}}^{2}={0}^{2}+ 2 (10) (80)$
${v_{t}}= \sqrt{1600}$
${v_{t}}= 40$

Kemudian saat benda jatuh menabrak lantai, ia akan memantul, sehingga terjadi Impuls yang dinyatakan dalam rumus:
$Imp=F\times\Delta t=m\times\Delta v$
"Impian adalah Fadit kerja di Delta mas"
Dimana,  $\Delta v$ adalah selisih kecepatan dan m adalah massa. Ingat, dalam kecepatan berlaku arah (vektor). Oleh karena itu, karena benda memantul, benda berubah arah. Karena benda berubah arah, maka tanda masing-masing berbeda. Selisih bilangan dengan tanda berbeda menghasilkan penjumlahan. v awal adalah 40 yang tadi kita cari dan v akhir adalah v pantul.

Sehingga nilai impuls-nya:
$Imp=m\times\Delta v$
$Imp=(0,5) \times (v2 - v1)$
$Imp=(0,5) \times (20 - ( - 40))$
$Imp=(0,5) \times (60)$
$Imp=30 N.s$

Jawaban: 30 N.s

2. Pengukuran dan Angka Penting
///
Gambar skala jangka sorong menunjukkan hasil pengukuran panjang sebuah benda yang
memiliki panjang ....

///
Untuk jangka sorong caranya:
$Hasil pengukuran=skala utama+\frac{skala nonius}{100}$

Pertama, membaca skala utama (atas) sebelum skala nonius (bawah). Terlihat bahwa skala utama menunjukkan angka 6,9 cm. Kemudian, bacalah skala nonius yang membentuk suatu garis lurus dengan skala utama. Terlihat bahwa skala yang lurus adalah 0,06 cm. Sehingga hasil pengukurannya adalah 6,96 cm.

Jawaban: 6,96 cm

3.  Kinematika Gerak Lurus
///
Informasi dari gerak sebuah mobil mulai dari bergerak sampai berhenti disajikan dengan grafik
(v - t) seperti gambar:

Jarak tempuh mobil dari t = 2
sekon hingga t = 6 sekon adalah ...
///

Rumus dari jarak dasar adalah kecepatan dikali waktu. Sehingga untuk grafik (x.y) dengan (kecepatan,waktu) maka untuk mencari jarak cukup dengan mencari luas daerah yang terbentuk.

L segitiga 1 = 2 x 20 / 2 = 20
L segitiga 2 = 1 x 30 / 2 = 15
L segitiga 3 = 1 x 20 / 2 = 10
L persegi panjang 4 = 2 x 30 = 60
L persegi panjang 5 = 2 x 20 = 40
Total luas = total jarak = 145 m
Jawaban: 145 m

4. Kinematika Gerak Melingkar
///
Tiga buah roda dihubungkan seperti gambar di bawah. Roda A dan roda B seporos, sedangkan
roda B dan roda C dihubungkan dengan sabuk. Jika RA = 10 cm, RB = 5 cm dan RC = 15 cm
maka perbandingan kecepatan sudut roda A dan C adalah ....

///
Diketahui: roda A dan B seporos; B dan C setali; RA = 10; RB = 5; RC =15
Ditanya: wA:wC
Jawab:

Dalam gerak melingkar kecepatan linear adalah hasil kali kecepatan sudut/anguler dengan jari-jari:
$v=w\times r$
Jari-jari bisa diganti dengan jumlah gigi.

Roda yang seporos : ${w_{1}}={w_{2}}$
Roda yang serantai / setali / bersinggungan / berdempetan : ${v_{1}}={v_{2}}$

Karena perbandingan yang ditanyakan maka satuan tidak perlu dipikirkan. A dan C tidak berhubungan, tetapi A seporos dengan B yang setali dengan C :
${w_{A}}={w_{B}}$

${v_{B}}={v_{C}}$

${w_{B}}\times{R_{B}}={w_{C}}\times{R_{C}}$
Substitusikan ${w_{A}}={w_{B}}$ dan masukkan jari-jari:
${w_{A}}\times 5={w_{C}}\times 15$
$\frac{w_{A}}{w_{C}}= \frac{15}{5}= \frac{3}{1}$

Jawaban: 3:1

5. Usaha, Energi dan Tumbukan
///
Sebuah bola bermassa 0,1 kg dilempar mendatar dengan kecepatan 6 m/s dari atap gedung
yang tingginya 5 m. Jika percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s , maka energi kinetik
bola pada ketinggian 2 m adalah ....
///
Diketahui: m = 0,1 ; v di atap = 6 ; g = 10 ; h atap = 5
Ditanya: Ek saat h=2
Jawab:

Benda yang berada di suatu ketinggian dan diam memiliki energi potensial (${E_{p}}$). Namun, saat benda jatuh dan mulai bergerak energi potensial berupa menjadi energi kinetik (${E_{k}}$). Walaupun nilai kedua energi berubah dari suatu ketinggian ke ketinggian lain, nilai keduanya jika dijumlahkan tetap. Penjumlahan energi kinetik dan energi potensial disebut juga energi mekanik (${E_{m}}$). Sehingga, nilai energi mekanik sifatnya tetap dan abadi.

Energi tersebut dirumuskan:
${E_{p}}=m\times g\times h$
${E_{k}}=\frac{1}{2}m\times {v}^{2}$
${E_{m}}={E_{p}}+{E_{k}}$
Dimana m adalah massa benda, g adalah percepatan gravitasi, h adalah ketinggian benda dari permukaan bumi, v adalah kecepatan benda.

${E_{m1}}={E_{m2}}$
${E_{m saat 5 meter}}={E_{m saat 2 meter}}$
${E_{p1}}+{E_{k1}}={E_{p2}}+{E_{k2}}$
$(m\times g\times h_{1}) + (\frac{1}{2}m\times {v_{1}}^{2})=(m\times g\times h_{2}) + (\frac{1}{2}m\times {v_{2}}^{2})$
$(0,1\times 10\times 5) + (\frac{1}{2}0,1\times {6}^{2})=(0,1\times 10\times 2) +{E_{k2}}$
$5 + 1,8=2 +{E_{k2}}$
${E_{k2}}=6,8-2$
${E_{k2}}=4,8$

Jawaban: 4,8

6. Kapasitor
///
Perhatikan gambar di bawah. Beda potensial listrik titik a dan b sebesar ....

///
Kapasitor mirip dengan Konstanta Pegas, yaitu berkebalikan dengan Resistor dimana dalam susunan:
Seri -> $C_{pengganti} = (\frac{1}{C_{1}}+...+\frac{1}{C_{n}})^{-1}$
Paralel -> $C_{pengganti} = C_{1}+...+C_{n}$

Sehingga kapasitor pengganti atau total dapat dicari dengan cara:
C1 dan C2 disusun paralel sehingga,
$C_{paralel} = 10\mu F+20\mu F=30\mu F$

Kemudian  C pengganti paralel tersusun seri dengan C3 sehingga,
$C_{seri} = (\frac{1}{30\mu F}+\frac{1}{30\mu F})^{-1}$

$C_{seri} = (\frac{2}{30\mu F})^{-1}$

$C_{seri} = \frac{30\mu F}{2}=15\mu F$

Jika dalam rangkaian resistor, $V=I\times R$ dan anggap saja karena sifat kapasitor berkebalikan dengan resistor dan sifat muatan $(Q)$ mirip seperti arus, rumusnya menjadi:
$V=Q\times \frac{1}{C}$

Kemudian substitusikan tegangan yang sudah diketahui dan kapasitor pengganti:
$30V=Q\times \frac{1}{15\mu F}$
$Q=30V\times 15\mu F=450 \mu Coulomb$

Nilai Q dalam rangkaian seri sama, dan yang ditanya adalah beda potensial titik a dan b dimana terdapat kapasitor yang bisa diganti dengan C paralel yang sudah dicari. Oleh karena itu, yang perlu dicari adalah $V_{paralel}$ atau $V_{12}$.
$V_{paralel}=Q\times \frac{1}{C_{paralel}}$
$V_{paralel}=450 \mu Coulomb\times \frac{1}{30\mu F}$
$V_{paralel}=15 V$

Jawaban: 15 V

7. Listrik Dinamis
///Pada rangkaian listrik sederhana seperti pada gambar! Besar kuat arus pada hambatan $1 \Omega$
adalah ....

///
Hukum Kirchoff I -> $I_{masuk}=I_{keluar}$
Hukum Kirchoff II -> $\Sigma \varepsilon +\Sigma IR =0$
Dimana, $\Sigma \varepsilon$ adalah jumlah GGL dan $\Sigma IR$ adalah perubahan tegangan atau hasil kali arus dengan hambatan.

Untuk soal aplikasi Hukum Kirchoff yang memliki arus bercabang maka buatlah 2 loop atau semacam rute arus.

Untuk memudahkan, asumsikan bahwa arus selalu positif. Kemudian untuk gaya gerak listrik dengan simbol dua kutub, jika bertemu dengan kutub positif (panjang) lebih dulu, nilainya positif dan bila negatif nilainya negatif.

$I_{1}+I_{2}=I_{3}$

Loop kiri dapat dinyatakan:
$I_{1}\times 2\Omega +I_{3}\times 2\Omega -6 V=0$
$2I_{1}+2I_{3}= 6 V$ --- persamaan 1

Loop kanan dapat dinyatakan:

$I_{2}\times 1\Omega +I_{3}\times 2\Omega -8 V=0$
$1I_{2}+2I_{3}= 8 V$  --- persamaan 2

Pada hambatan $1 \Omega$ kuat arusnya adalah $I_{2}$ sehingga untuk mempermudah operasi eliminasi maka substitusikan nilai  $I_{2}$ dan $I_{3}$ ke dalam $I_{1}$.
$I_{1}+I_{2}=I_{3}$

$I_{1}=I_{3}-I_{2}$

Substitusikan ke persamaan 1
$2I_{1}+2I_{3}= 6 V$
$2(I_{3}-I_{2})+2I_{3}= 6 V$
$-2I_{2}+4I_{3}= 6 V$ --- persamaan 1

Ubah persamaan 2 untuk eliminasi

$2I_{2}+4I_{3}= 16 V$ --- persamaan 2

Eliminasikan persamaan 1 dan persamaan 2

$-2I_{2}+4I_{3}= 6 V$

$2I_{2}+4I_{3}= 16 V$

_____________________ +

$8I_{3}= 22$

$I_{3}= \frac{22}{8} A$

Substitusikan nilai $I_{3}$ ke persamaan 2

$1I_{2}+2I_{3}= 8 V$

$I_{2}+2(\frac{22}{8})= 8 V$

$I_{2}= \frac{32}{4}-\frac{22}{4}$

$I_{2}= \frac{10}{4}=2,5 A$

Jawaban: 2,5 A

8. Dinamika

///

Dua balok A dan B di atas bidang datar licin dan dihubungkan tali dan di tarik dengan gaya

mendatar F hingga mengalami percepatan tetap 2 m/s seperti yang diperlihatkan pada

gambar. Jika massa A = 20 kg dan massa B = 30 kg, maka perbandingan gaya tegangan tali T

dan F adalah ....

///

Diketahui: a=2 m/s; mA=20 kg; mB=30 kg;

Ditanya: T:F

Jawab:

Gaya pada sistem atau keseluruhan dinyatakan dalam rumus:

$\Sigma F=m_{total}\times a$ 

"efMA - fullmetal alchemist"

Karena licin maka gaya gesek diabaikan. Tegangan tali adalah gaya dari kedua arah yaitu terhadap A atau menarik benda A dan terhadap B atau menarik benda B sehingga nilainya 0. 

$F= (20+30)\times 2$

$F=100 N$

Untuk mencari tegangan dapat dilakukan dengan melihat sistem benda A, dimana terdapat tegangan tali terhadap A, sehingga dapat dinyatakan dalam rumus:

$T= m_{A}\times 2$

$T= 20\times 2$

$T= 40 N$

Atau jika melihat sistem benda B, terdapat tegangan tali yang melawan gaya F. Dinyatakan dalam rumus:

$F-T= m_{B}\times 2$

$100N-T= 30\times 2$

$T= 100-60=40N$ --- terbukti sama

Perbandingan tegangan tali T dengan gaya F adalah 40:100 atau 2:5

Jawaban: 2:5

9. Induksi Elektromagnetik

///

Gaya gerak listrik induksi dapat ditimbulkan dengan beberapa cara, satu diantaranya adalah .…

///

Dikutip dari jawaban ahyanafess di Brainly.co.id

A. Menggerakkan magnet keluar masuk kumparan.

b. Memutar kumparan dalam medan magnet.

c. Memutar magnet didekat kumparan.

d. Memutus hubungkan arus searah (DC) pada kumparan primer sehingga menginduksi kumparan sekunder.

e. Mengalirkan arus bolak-balik (AC) pada kumparan primer untuk menginduksi kumparan sekunder

Jika dilihat lagi skema bidang GGL induksi:

GGL induksi timbul saat memotong garis gaya magnet bukan searah.

Jawaban: menggerakan kawat dalam medan magnet sehingga memotong garis gaya magnet

10. Gelombang Mekanik

///

Gelombang di permukaan air diidentifikasikan pada dua titik seperti gambar!

Persamaan gelombang dengan arah rambatan dari A ke B adalah ....

///

Untuk soal ini selama UN tidak terdapat essay, maka bisa dicoba dengan memasukkan x kedalam persamaan dan mencari y yang sesuai seperti pada grafik. Jika merasa kesulitan bisa dicoba dengan cara menghitung yang akan dijelaskan berikut.

Persamaan gelombang: 

$y=A\; sin(wt\pm kx+\Theta  _{0})$

Dimana A adalah amplitudo atau titik tertinggi, w adalah kecepatan sudut atau anguler, t adalah waktu tempuh gelombang, k adalah bilangan gelombang, x adalah jarak tempuh gelombang, dan $\Theta  _{0}$ adalah sudut awal atau sudut pada x=0 (bebas, biasanya 0 derajat).

Amplitudo atau titik tertinggi yang pertama terdapat pada sumbu y positif dan memotong y=0,5 sehingga bernilai positif 0,5.

Diasumsikan karena gambar yang kurang jelas bahwa x=3 m dan t=6s. Gelombang tersebut terdiri dari 1 $\frac {1}{2}$ gelombang.  Sehingga $\lambda$ atau panjang satu gelombangnya adalah 3 meter dibagi 1 $\frac {1}{2}$ yaitu $\lambda$=2 meter.

Frekuensi adalah banyaknya gelombang tiap satuan waktu atau $f=\frac{n}{t}$. Sehingga nilai frekuensinya adalah $f=\frac{1 \frac {1}{2}}{6}=\frac {1}{4}$.

Rumus kecepatan anguler adalah 1 rotasi atau 2$\pi$ radian dikali frekuensi atau jumlah sudut per satuan waktu, atau dapat dinyatakan:

$w =2\pi f$

Sehingga bisa dicari w dengan cara: 

$w =2\pi \frac {1}{4}=\frac {1}{2}\pi$

Tanda $\pm$ dapat ditentukan dengan cara:

Plus $(+)$ jika gelombang ke arah kiri, minus $(-)$ jika gelombang ke arah kanan.

Arah gelombang dari A ke B atau ke kanan sehingga $(\pm)$ diganti menjadi $(-)$.

Rumus k atau bilangan gelombang adalah 1 rotasi dibagi panjang gelombang atau lambda. 

$k= \frac {2\pi}{\lambda}$

Panjang gelombang adalah 2 meter, sehingga

$k= \frac {2\pi}{2}=\pi$

Sudut awal berfungsi untuk menyatakan lebih maju atau lebih duluan mana jika dibandingkan dengan gelombang lain yang sejenis(?Butuh koreksi?). Sudut awal adalah ketika x=0 dikali Amplitudo sama dengan y awal.  Karena y awal sama dengan amplitudo dan grafik adalah grafik sinus maka sin x=1. Oleh karena itu x yang sesuai adalah 90 derajat. Atau bisa dilihat dalam persamaan:

$y=A\;sin\,x$

$0.5=0.5\;sin\,x$

$x=90^{\circ}$

Rumusnya akhirnya menjadi,

$y=0.5 sin (\frac {1}{2}\pi t-\pi x+90^{\circ})$

atau

$y=0.5 sin [2\pi (\frac{t}{4}-\frac{x}{2})+90^{\circ}]$

Jawaban: $y=0.5 sin [2\pi (\frac{t}{4}-\frac{x}{2})+90^{\circ}]$

11. Inti Atom dan Radioaktivitas

///

Jika Nitrogen ditembak dengan partikel alfa , maka dihasilkan sebuah inti Oksigen dan sebuah

proton seperti terlihat pada reaksi inti berikut ini:

$H_{2}^{4} + N_{7}^{14} \rightarrow  O_{8}^{17} + H_{1}^{1}$

Diketahui massa inti :

$H_{2}^{4} = 4,00260\,sma\;N_{7}^{14} = 14,00307\,sma$

$O_{8}^{17} = 16,99913\,sma\;H_{1}^{1} = 1,00783\,sma$

Jika satu sma setara dengan energi 931 MeV, maka pada reaksi diatas ....

///

Pertama cari perubahan massa atau $\Delta m$ yang bisa dicari dengan massa inti atom kiri dikurangi dengan massa inti atom kanan, atau dinyatakan dengan cara:

$\Sigma massa=\Sigma massa\, reaktan-\Sigma massa\, hasil$

$\Sigma massa=(4,00260+14,00307)-(16,99913+1,00783)$

$\Sigma massa=(18,00567)-(18,00696)$

$\Sigma massa=(-0.00129)$

1 sma = 931 MeV sehingga dapat dinyatakan dalam rumus:

$E=\Sigma massa\times 931 MeV$

Oleh karena itu,

$E=(-0,00129)\times 931 MeV=-1,20099 MeV$

Karena bernilai negatif, maka reaksi tersebut memerlukan energi.

Jawaban: Diperlukan energi 1,20099 MeV

12. Inti Atom dan Radioaktivitas

///

Manakah pernyataan yang berasal dari model atom E. Rutherford?

Dilansir dari jawaban mathematiclovers di brainly.co.id

Dalton: atom itu merupakan bola pejal yang tidak dapat di belah

Thomson: atom itu terdapat elektron di dalamnya yang tersebar secara merata (model roti kismis)

Rutherford: atom memiliki inti atom yang bersifat positif 

Bohr: Elektron mengelillingi atom pada tingkat energi tertentu oleh karna itu elektron tidak jatuh ke dalam inti atom yang bersifat positif, elektron tidak dapat jatuh namun dapat berpindah ke tingkat energi tertentu, elektron pindah dari tinggkat energi rendah ke tingkat energi yang tinggi di sebut EXITASI elektron berpindah dari energi yang tinggi ke energi rendah disebut DEEKSITASI. Elektron tidak menyerap dan membebaskan energi pada lintasan stationer.

Modern: bahwa tingkat ketentuan elektron tidak dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara bersamaan yang dapat ditentukan adalah keboleh jadiannya

Jawaban: Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan sejumlah elektron yang

mengelilinginya

///

13.  Gelombang Bunyi

///

Sebuah mobil sedan bergerak dengan kelajuan 90 km/jam dan mobil ambulans

bergerak dengan kelajuan 72 km/jam saling mendekati. Mobil ambulans membunyikan sirine

dengan frekuensi 660 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara 350 m/s , maka frekuensi sirine

yang didengar oleh sopir mobil sedan adalah ....

///

Diketahui: pendengar=mobil sedan; sumber=mobil ambulans $v_{p}$=90 km/jam=25m/s; $v_{s}$=72 km/jam=20m/s; $f_{s}$=660 Hz; $v$= 350 m/s

Ditanya: $f_{p}$

Jawab:

Efek Doppler dinyatakan dalam rumus:

$\frac {f_{p}}{f_{s}}=\frac {v\pm {v_{p}}}{v\pm {v_{s}}}$

Dimana f adalah frekuensi dan v adalah kecepatan. p adalah pendengar dan s adalah sumber, untuk v tanpa subscript p maupun s adalah kecepatan rambatan bunyi di udara.

Untuk frekuensi pelayangan rumusnya adalah selisih antara frekuensi pendengar dan frekuensi sumber.

Cara menghafalkannya adalah dengan analogi "police after suspect "(polisi mengejar tersangka atau setan atau terserah). Police adalah P=pendengar dan Suspect adalah S=sumber. 

Tugas polisi adalah mengejar suspect. 

Jika police mengejar suspect (pendengar mendekati sumber)maka ia menjalankan tugasnya sehingga $v_{p}$ positif; sedangkan kalau

police menjauhi suspect (pendengar menjauhi sumber)maka ia melalaikan tugasnya sehingga $v_{p}$ negatif.

Tugas suspect adalah menjauhi police.

Jika suspect menjauhi police(sumber menjauhi pendengar)maka ia menjalankan tugasnya sehingga $v_{s}$ positif; sedangkan kalau

suspect mendekati police(sumber mendekati pendengar)maka ia melalaikan tugasnya sehingga $v_{s}$ negatif.

Berdasarkan soal pendengar dan sumber saling mendekati, sehingga pendengar mendekati sumber ($v_{p}$ positif) dan sumber mendekati pendengar($v_{s}$ negatif).

$\frac {f_{p}}{f_{s}}=\frac {v+ {v_{p}}}{v-{v_{s}}}$

$\frac {f_{p}}{660}=\frac {350+ 25}{350-20}$

${f_{p}}=660\times \frac {375}{330}$

${f_{p}}=2\times 375= 750 Hz$

Jawaban: 750 Hz

14. Elastisitas

///

Empat buah pegas identik masing - masing mempunyai konstanta elastisitas 1600 N/m ,

disusun seri - parallel (lihat gambar).

Beban W yang digantung menyebabkan sistem pegas mengalami pertambahan panjang secara

keseluruhan sebesar 5 cm. Berat beban W adalah ....

///

Diketahui: 4 buah konstanta identik dengan susunan berbeda dengan nilai satuan 1600 N/m; $\Delta x$=5 cm=5/100;

Ditanya: W

Jawab:

Sifat konstanta susunan pegas serupa dengan susunan kapasitor yaitu berkebalikan dengan susunan resistor. 

Seri -> $k_{pengganti} = (\frac{1}{k_{1}}+...+\frac{1}{k_{n}})^{-1}$
Paralel -> $k_{pengganti} = k_{1}+...+k_{n}$

Sehingga untuk mencari konstanta pengganti atau total:
3 pegas dengan konstanta identik disusun paralel -> $k_{paralel}=3\times 1600=4800$

Terakhir, pegas pengganti dengan konstanta paralel tadi dihubungkan seri dengan 1 pegas dengan konstanta sama ->
$k_{total} = (\frac{1}{4800}+\frac{1}{1600})^{-1}$
$k_{total} = (\frac{1}{4800}+\frac{3}{4800})^{-1}$

$k_{total} = (\frac{4}{4800})^{-1}=\frac{4800}{4}$

$k_{total} = 1200 N/m$

Rumus Elastisitas:
$\Sigma F=k\times \Delta x$
"efkadeks"
Gaya yang terjadi pada pegas adalah berupa berat dari beban, dimana beban (Newton) adalah hasil kali massa dengan gravitasi, sehingga
$W=1200\times \frac {5}{100}$
$W=60 Newton$

Jawaban: 60 N

15. Listrik Statis
///
Tiga buah muatan listrik A, B dan C dengan kondisi seperti gambar berikut!

Jika ketiga muatan berada dalam bahan dengan permitivitas relatif 3, maka $F_{BC} : F_{BA}$= ....
///
Diketahui: $r_{BA}$= $r_{BC}$=0,2 m; $Q_{A}=1\mu C$; $Q_{B}=2\mu C$; $Q_{C}=3\mu C$; $\varepsilon_{r}=3$
Ditanya: $F_{BC} : F_{BA}$
Jawab:

Rumus gaya Coulomb:
$F=k\frac {Q_{1}\times Q_{2}}{r^{2}}$
''kakiku robek-robek''
Sedangkan untuk konstanta:
$k=\frac {1}{4\pi \varepsilon_{0} \varepsilon_{r}}=\frac {9\times 10^{-9}}{\varepsilon_{r}}$

Dimana F adalah gaya Coulomb dalam Newton Q adalah muatan listrik dalam Coulomb, k adalah konstanta, $\varepsilon_{r}$ adalah permitivitas relatif, r adalah jarak antara muatan 1 dengan muatan 2.

Perbandingan kedua gaya Coulomb dapat dinyatakan dalam rumus:
$F_{BC} : F_{BA}$
$k\frac {Q_{B}\times Q_{C}}{r_{BC}^{2}} : k\frac {Q_{B}\times Q_{A}}{r_{BA}^{2}}$

Nilai $k$ dan $Q_{B}$ adalah sama serta $r_{BA}$= $r_{BC}$ sehingga dapat diabaikan.

$Q_{C} : Q_{A}$

$3\mu  : 1\mu = 3:1$

Jawaban : 3:1

16. Teori Kinetik Gas
///
Sejumlah gas ideal dalam suatu ruang tertutup bersuhu 127°C mengalami proses isobarik
sehingga volumenya menjadi 2kali semula, maka suhu gas tersebut akan berubah menjadi ....
///

Diketahui: Proses isobarik -> P1=P2; T1=127°C; V2=2V1

Ditanya: T2?

Jawab:

Ada berbagai proses dalam kinematika gas: isobarik (tekanan tetap), isotermik(suhu tetap), isokhorik (volume tetap)

Hukum yang berlaku dalam kinematika gas:

Gas Ideal: 

$PV=nRT$ atau $PV=NKT$

Avogadro:

$\frac {V_{1}}{n_{1}}=\frac {V_{2}}{n_{2}}$

Boyle:

$P_{1}V_{1}=P_{2}V_{2}$

Charles:

$\frac {V_{1}}{T_{1}}=\frac {V_{2}}{T_{2}}$

Gay-Lussac:

$\frac {P_{1}}{T_{1}}=\frac {P_{2}}{T_{2}}$

Gabungan atau Boyle, Charles dan Gay-Lussac

$\frac {P_{1}V_{1}}{T_{1}}=\frac {P_{2}V_{2}}{T_{2}}$

Dimana P adalah tekanan dalam Pascal atau $10^{-5}atm$, V adalah volume dalam meter kubik, n adalah jumlah mol gas, N adalah jumlah partikel gas, R adalah tetapan Raoult, K adalah tetapan Boltzmann dan T adalah suhu dalam Kelvin.

Karena P sama maka P diabaikan sehingga digunakan teori Charles.

$\frac {V_{1}}{T_{1}}=\frac {V_{2}}{T_{2}}$

$\frac {V_{1}}{127+273}=\frac {2V_{1}}{T_{2}}$

$\frac {1}{300}=\frac {2}{T_{2}}$

$T_{2}=300\times 2$

$T_{2}=600 K$

$T_{2}=600-273=527°C$

Jawaban: 527°C

17. Vektor

///

Seorang anak berlari ke arah timur menempuh jarak 60 m, lalu berbelok ke utara sejauh 80 m,

kemudian berbeluk ke arah timur sejauh 50 m membentuk sudut 37 terhadap utara (sin 37

= 0,6). Besar perpindahan anak tersebut adalah ....

///

Gerakan anak membentuk segitiga ABC.

50 cos 37 = 50 x 0.8 = 40 m

50 sin 37 = 50 x 0.6 = 30 m

Sehingga panjang BC = 80+40 = 120 m ; AB = 60+30=90 m

Panjang $AC=\sqrt {90^{2}+120^{2}} = 150$ m

Jawaban: 150 m

18. Kalor

///

Perhatikan pernyataan berikut:

1) konduktivitas logam

2) perbedaan suhu ujung - ujung logam

3) panjang logam

4) massa logam

Faktor - faktor yang menentukan laju perambatan kalor pada logam adalah ....

///

Rumus laju perambatan kalor pada logam:

$H=\frac {kA\Delta T}{l}$

"kak AdiT bagi Lontong"

Dimana H adalah laju kalor yang merambat setiap detik, k adalah konduktivitas logam, A adalah luas penampang, $\Delta T$ adalah perbedaan suhu ujung dengan suhu campuran atau suhu tengah. l adalah panjang penampang.

Sehingga yang menentukan laju adalah (1) konduktivitas, (2) perbedaan suhu, (3) panjang logam.

Jawaban : 1,2,3

19. Kalor

///

Suatu mesin Carnot bekerja di antara suhu 747 C dan 67 C dan menyerap kalor dari reservoir

suhu tinggi ($Q_{1}$) sebesar 1200 joule.

Besarnya perbandingan antara kalor yang dilepaskan mesin pada reservoir suhu rendah ($Q_{2}$)

dan usaha yang dilakukan mesin (W) dalam satu siklus adalah ....

///

Diketahui:  $Q_{1}=Q_{t}$=1200 J; $T_{t}$=747°C=1020 K; $T_{r}$=67°C=340 K; $Q_{2}=Q_{r}$

Ditanya: $Q_{r}:W$

Jawab:

Di dalam mesin Carnot berlaku rumus:

$\frac {W}{Q_{t}}=1-\frac {T_{r}}{T_{t}}$

$W=Q_{t}-Q_{r}$

$\eta =(\frac {W}{Q_{t}})\times 100\%$

Dimana W adalah usaha dalam Joule, Q adalah kalor Joule dan T adalah suhu dalam Kelvin dan $\eta$ adalah efisiensi mesin.

Keterangan subscript:

t=tinggi=1 adalah [kalor atau suhu] masuk/diserap reservoir suhu tinggi

r=rendah=2 adalah [kalor atau suhu] keluar/dilepas reservoir suhu rendah

Sehingga untuk mencari usaha:

$\frac {W}{Q_{t}}=1-\frac {T_{r}}{T_{t}}$

$\frac {W}{1200 J}=1-\frac {340}{1020}$

$W=\frac {1200}{1020}(1020-340)$

$W=\frac {1200}{1020}(680)$

$W=\frac {816.000}{1020}=800 J$

Kemudian untuk mencari $Q_{r}$:

$W=Q_{t}-Q_{r}$

$800 J=1200 J-Q_{r}$

$Q_{r}=1200 J-800 J=400 J$

Perbandingannya: 

$Q_{r}:W=400:800=1:2$

Jawaban: 1:2

20. Usaha, Energi dan Tumbukan

///

Benda I bermassa 3 kg dan II bermassa 2 kg bergerak pada satu garis lurus saling mendekati

seperti pada gambar!

Jika terjadi tumbukan lenting sempurna maka kelajuan benda I setelah tumbukan adalah ….

///

Diketahui: $v_{1}$=4 m/s;  $v_{2}$=6 m/s;  $m_{1}$=3 kg;  $m_{2}$=2kg; e=1

Ditanya: $v_{1}'$

Jawab:

Momentum adalah hasil kali massa dengan kecepatan benda. Perubahan momentum disebut juga impuls.

$p=mv$

Fanfek: Mengapa p digunakan sebagai simbol momentum bukan m? Karena m adalah massa dan momentum dalam bahasa latin adalah petere, sehingga dilambangkan oleh p.

Saat bertumbukan jumlah momentum sebelum dan sesudah bernilai tetap, dinyatakan dalam rumus kekekalan momentum:

$m_{1}v_{1}+m_{2}v_{2}=m_{1}v_{1}'+m_{2}v_{2}'$

Persamaan linear yang bisa dibentuk:

$3kg\times 4m/s+2kg\times (-6)m/s=3kg\times v_{1}'+2kg\times v_{2}'$

$12-12=3v_{1}'+2v_{2}'$

$3v_{1}'+2v_{2}'=0$ --- persamaan 1

Benda yang bertumbukkan memiliki ketetapan restitusi yang berbeda-beda, dan dirumuskan:

$e=-\frac {\Delta v'}{\Delta v}=-\frac {(v_{2}'-v_{1}')}{(v_{2}-v_{1})}$

Karena benda bertumbukkan lenting sempurna, maka ketetapan restitusinya adalah 1.

$-\frac {(v_{2}'-v_{1}')}{(v_{2}-v_{1})}=1$

$-(v_{2}'-v_{1}')=(v_{2}-v_{1})$

Persamaan linear yang bisa dibentuk:

$-(v_{2}'-v_{1}')=((-6)m/s-4m/s)$

$-(v_{2}'-v_{1}')=-10$

$v_{2}'-v_{1}'=10$ 

$v_{2}'=10+v_{1}'$ 

Subsitusikan nilai $v_{2}'$ kedalam persamaan 1.

$3v_{1}'+2(10+v_{1}')=0$

$3v_{1}'+20+2v_{1}'=0$

$5v_{1}'=-20$

$v_{1}'=-4$

Jawaban: 4 m/s

Bagian 2 ...

Referensi

https://drive.google.com/open?id=10NlnHbWZ2wqZDfj2IefEPHPiGwTsqDCe