Soal UN Fisika dan Pembahasannya

SOAL UN FISIKA DAN PEMBAHASANNYA

1.   Dua benda A dan B masing-masing bermassa 2 kg dan 6 kg diikat dengan tali melalui sebuah katrol yang licin seperti gambar. Mula-mula benda B ditahan, kemudian dilepaskan. Jika g = 10 m/s², percepatan benda B adalah... (soal UN 2009/2010) 

A. 8,0  m/s²      C. 6,0  m/s²      E. 4,0 m/s²
B. 7,5  m/s²         D. 5,0  m/s²


Pembahasan : 
Percepatan benda A sama dengan percepatan benda B
jadi a_A = a_B = a

* tinjau benda A

   

∑F      = m.a                                    

T –  w_A   = m_A.a

T –  m_Ag = m_A.a

T –  20    = 2a ... (1)

 

* tinjau benda B

 

       ∑F     = m.a

   w_B – T   = m_B.a

   m_Bg – T = m_B.a

   60 – T    = 6a ... (2)

 

Eliminasi T dari pers. (1) dan (2)

T – 20 = 2a

60 – T = 6a    +

60 - 20 = 8a

       40 = 8a

         a = 5 m/s²

Cara singkatnya (cara 2):

a_A = a_B = a = ( m_B  -  m_A ) g = (6 - 2) 10 = 40 = 5 m/s²

                            m_A  +  m_B              8             8

catatan :

untuk rumus di cara 2, dibagian pembilang ( m_B  -  m_A ) karena massa benda B lebih besar daripada massa benda A. Jika massa benda A lebih besar dari massa benda B, maka bagian pembilangnya diganti menjadi ( m_A  -  m_B )

 

2.   Benda bidang homogen pada gambar di samping mempunyai ukuran AB = BC = √13 cm. Koordinat titik beratnya terhadap titik E adalah... (soal UN 2007/2008)

A. (1 ; 1,7) cm    D. (2 ; 6,2) cm

B. (1 ; 3,6) cm    E. (3 ; 3,4) cm
C. (2 ; 3,8) cm 

      

Pembahasan :

Koordinat titik berat (Xo ; Yo) ... ??

Xo = A₁X₁ + A₂X₂

             A₁ + A₂

Yo = A₁Y₁ + A₂Y₂ 

             A₁ + A₂

Bidang di atas dibagi menjadi segitiga ABC (bidang 1) dan persegi panjang ACDE (bidang 2).

► ED = AC = 4 cm, berarti X₁ = X₂ = 2 cm

► Y₂ = ½ AE = 6/2 = 3 cm

► Y₁ = AE +  sepertiga tinggi segitiga

Karena tinggi segitiga belum diketahui, maka cari tinggi segitiga dengan teorema pythagoras.

Tinggi segitiga = Bo

Bo² = √AB² - Ao²

         = 13 – 4 = 9

Bo = √9 = 3

Tinggi segitiga = 3 cm. Berarti titik beratnya adalah 1 cm.

Jadi, Y₁ = 6 cm + 1 cm = 7 cm

► Luas bidang 1 = A₁ = ½ AC . Bo 

                                    = ½ 4 . 3 = 6 cm

► Luas bidang 2 = A₂ = ED . AE 

                                    = 4 . 6 = 24 cm

Xo = 6 . 2 + 24 . 2 
              24 + 6 
      = 2 cm

Yo = 6 . 7 + 24 . 3
               24 + 6 
      = 3,8 cm

3.   Potongan aluminium bermassa 200 gram dengan suhu 20 ˚C dimasukkan ke dalam bejana air bermassa 100 gram dan suhu 80 ˚C. Jika diketahui kalor jenis aluminium 0,22 kal/g ˚C dan kalor jenis air 1 kal/g ˚C , maka suhu akhir air dan aluminium mendekati... (UN 2008/2009)

A. 20 ˚C     B. 42 ˚C       C. 62 ˚C       D. 80 ˚C       E. 100 ˚C

Pembahasan : 

         Q_lepas             =      Q_serap

m_air . c_air . ∆T_air    =  m_al . c_al . ∆T_al

100 . 1 . (80 – T)   = 200 . 0,22 . (T – 20)

          80 – T        = 0,44T – 8,8

         8,8 + 80       = 0,44T + T

            88,8          = 1,44T

                   T       =  88,8 = 61,667 ≈ 62 ˚C

                                1,44

4.   Sebuah peluru dengan massa 20 gram ditembakkan pada sudut elevasi 60˚ dan kecepatan 40 m/s seperti gambar. Jika gesekan dengan udara diabaikan, maka energi kinetik peluru pada titik tertinggi adalah .... (UN 2007/2008)             

A. 0 joule
B. 4 joule 
C. 8 √2 joule 
D. 12 joule
E. 24 joule

Pembahasan :

H_max = Vo² sin ² α

                 2g

         = 40 . 40 . ½ √3 . ½ √3 

                        2 . 10

         = 120  = 60 m

              2

  

Ek₁ + Ep₁  =  Ek₂ + Ep₂

Ek₁ +   0    =  Ek₂ + Ep₂

      Ek₂      = Ek₁ – Ep₂

                  = (½ mv²) – (mgh)

                  = (½ 0,02 . 40 . 40) – (0,02 . 10 . 60)

                  = 16 – 12 = 4 joule 

5.   Suatu gas ideal mula-mula menempati ruang yang volumenya V dan tekanan P. Jika suhu gas menjadi 5/4T dan volumenya menjadi 3/4V, maka tekanannya menjadi ... (UN 2009/2010)

A. 3/4P      B. 4/3P      C.3/2P      D. 5/3P      E. 2P

Pembahasan :

P₁V₁   = P₂V₂

   T₁          T₂

   P₂    =  P₁V₁T₂ 

                T₁V₂

          = PV 5/4T 

              T 3/4V

          =  5P  .  4   =  20P  =  5 P

               4      3       12        3