FISIKA7-12: Edu-Content: SOAL UTBK DAN UJIAN MASUK PTN

Soal 11. SIMAK UI/2012/521/29

Dinding berbentuk huruf "v" dibangun dari dua bidang miring identik tanpa gesekan. Jika benda bermassa m mula-mula diletakan pada salah satu bidang miring tersebut, maka benda akan melakukan gerak harmonis sederhana.

Sebab

pada dinding tanpa gesekan tidak ada energi yang hilang sehingga benda pada bidang miring pertama akan bergerak turun, kemudian akan bergerak naik bidang miring kedua sampai ketinggian yang sama dan berulang terus menerus.
maka, jawabanya
(a) pernyataan benar, alasan benar, dan keduanya menunjukkan hubungan sebab dan akibat.
(b) pernyataan benar, alasan benar, tetapi keduanya tidak menunjukkan hubungan sebab dan akibat.
(c) pernyataan benar dan alasan salah.
(d) pernyataan salah dan alasan benar.
(e) pernyataan dan alasan keduanya salah.

Jawab: Perhatikan gambar berikut sebagai visualisasi.

Cek pernyataan 1.

Syarat gerak harmonik adalah energi mekanik objek konstan/ tidak berkurang. Selama bergerak di permukaan dinding, bola memang tidak mengalami pengurangan energi (karena licin), namun saat bertumbukkan dengan dinding bawah energi mekanik bola bisa tetap atau berkurang tergantung jenis tumbukannya. Karena di soal tidak dibatasi jenis tumbukkanya, maka energi mekaniknya belum tentu konstan, artinya belum tentu terjadi gerak harmonik sederhana. \(\Rightarrow\) pernyataan 1 salah.

Cek pernyataan 2.

masih berkaitan dengan penjelasan pernyataan 1. Karena energi mekaniknya belum tentu konstan, artinya belum tentu juga tinggi pantulan akan sama dengan tinggi mula-mula. \(\Rightarrow\) pernyataan 2 salah.

(Jawaban e.)

Soal 12. SIMAK UI/2012/521/30

Usaha yang dilakukan oleh gaya konservatif pada benda hanya bergantung pada posisi awal dan akhir benda itu saja, tidak bergantung pada lintasan yang dilaluinya.

Sebab

Gesekan membuat energi mekanik akhir suatu benda selalu lebih kecil dari eneri mekanik awal benda tersebut. (pilihan jawaban sama dengan soal 11.)

Penyelesaian:

Cek pernyataan 1.

Ditinjau dari usaha yang dihasilkan, gaya dibagi atas: gaya konservatif dan gaya non konservatif.

contoh gaya konservatif: gaya berat, gaya pegas, gaya coulomb, dan gaya magnet.

contoh gaya non konservatif: gaya berat, gaya pegas, gaya coulomb, dan gaya magnet.

Lihat gambar berikut!

Gambar di atas memperlihatkan sebuah troli mini bermassa \(m\) digerakkan melalui rel melingkar ABCD. Mari tinjau usaha yang dihasilkan oleh gaya berat dan usaha gaya gesek dari kasus gerak troli ini.

Jika A adalah kondisi awal dan D adalah kondisi akhir, maka usaha yang dilakukan gaya berat \(Ww\) dari titik A ke D melalui lintasan ABCD adalah sama dengan usaha yang dilakukan gaya berat \(Ww\) melalui lintasan AD, atau:

\(Ww_{ABCD} = Ww_{AD} = -\Delta EP\)

Di mana:

\(-\Delta EP\ = - m.g.\Delta h = -m.g.R\)

Lain halnya dengan usaha gaya gesek. dengan asumsi kondisi awal dan akhir yang sama, maka usaha gaya gesek (\(W_{fges}\) ) melalui lintasan ABCD > dibandingkan usaha gaya gesek melalui lintasan AD, atau:

\(W_{fges_ABCD} > W_{fges_AD}\)

Hal tersebut dikarenakan jalur ABCD lebih banyak produksi panas/ kalor (akibat gaya gesek) dibandingkan dengan jalur AD langsung.

Berdasarkan contoh dua kasus gaya tersebut disimpulkan bahwa usaha gaya konsevatif (gaya berat) hanya bergantung kondisi awal dan akhir, tidak bergantung bentuk dan/ panjang lintasan. sedangkan usaha gaya non konservatif nilai bergantung bentuk/ panjang lintasan yang dilalui benda. \(\Rightarrow\) pernyataan 1 benar.

Cek pernyataan 2.

Efek yang ditimbulkan oleh adanya usaha gaya gesek adalah :

1. timbul panas

2. gerak benda melambat, (energi mekanik sistem berkurang)

\[W_{fges} = -\Delta EM\]

\(\Rightarrow\) pernyataan 1 benar.

Pernyataan 1 dan 2 benar, namun tidak menunjukkan hubungan sebab akibat \(\Rightarrow\) (jawaban b.)

Soal 13. SIMAK UI/2012/521/32

Sebuah benda yang massanya 2,00 kg bergetar harmonis sederhana dengan persamaan simpangan, \(y=0.20 sin (45t)\) dalam satuan S1, maka....

I. pada saat t= 2 detik simpangannya = 0,20 m

II. pada saat t= 4/3 s. Kecepatannya = 0,10 m/s

III. energi kinetik maksimumnya = 81,00 J

IV. energi total benda = 9,00 J

Pernyataan yang benar adalah ....

a. I, II, III D. IV saja

b. I dan III E. semua benar

c. II dan IV

Diketahui:

\(m = 2\) kg

\(y=0.20 sin (45t)\) m

Cek pernyataan I.

\(y = 0,20 sin(45\times 2)\)

\(y = 0,20 \times 1\) = 0,20 m (betul)

Cek pernyataan II.

\(v = {dy\over dt}\)

\(v = 0,2\times 45 .cos (45.t)\)

\(v = 9 .cos (45.t)\)

\(v = 9.cos (45\times {4\over3})\) \(\Rightarrow\) \(t = {4\over3}\) s

\(v = 9.cos (60)\)

\(v = 9\times {1\over 2} = 4,5\) m/s (salah)

Cek pernyataan III

\(EM = Ek_{maks} = {1\over2}.m.v_{maks}{2}\)

\(v_{maks} = 9\times cos (0) = 9 \) m/s

\(EM = {1\over2}\times 2 \times 9^2 = 81\) Joule (benar)

Cek pernyataan IV.

\(Ek_{maks}\) = 9 J (salah) (lihat Cek pernyataaan III)

(Jawaban I dan III benar \(\Rightarrow\) b)

SOAL 14 SIMAK UI 2013/235/26

Sebuah balok ditembak pada arah vertikal dengan sebuah peluru yang memiliki kecepatan 500 m/s. massa peluru tersebut 10 gr, sedangkan masa balok 2 kg. Setelah ditembakkan, peluru bersarang di dalam balok. Balok akan terpental ke atas hingga ketinggian maksimum ....

a. 13 cm d. 42 cm

b. 27 cm e. 47 cm

c. 31 cm

Diketahui:

\(m_p = 10 gr = 0,01\) kg
\(m_b = 2\) kg
\(v_p = 500\) m/s

Ditanyakan: \(h_{maks} =\) ....?

Jawab: Perhatikan gambar berikut!

Kondisi 1: sesaat sebelum peluru menumbuk balok, kondisi 2: sesaat setelah peluru bersarang di dalam balok, kondisi 3: kondisi balok dan peluru mencapai tinggi maksimum.

Untuk kondisi 1 dan 2: berlaku hukum kekekalan momentum, yaitu:

\(\Sigma p_{awal} = \Sigma p_{akhir}\)
\(p_p + p_b = p'_p + p'_b\)
\(m_p.v_p + m_b.v_b = m_p.v'_p + m_b.v'_b\)

\(\Rightarrow v_b = 0\), \(v'_p = v'_b = v'\)

\(m_p.v_p = (m_p + m_b).v'\)

\(v' = {m_p.v_p\over m_p + m_b}\)

\(v' = {0,01.500\over 0,01 + 2}\)

\(v' \approx 2,5\) m/s

Untuk kondisi 2 dan 3: bisa digunakan persamaan Gerak Vertikal ke Atas berikut:

\(v_t^2 = v_0^2 - 2.g.h\)

saat \(h = h_{maks } \Rightarrow v_t = 0\), sehingga:

\(0 = v_0^2 - 2.g.h_{maks}\)

\(h_{maks} ={v_0^2 \over 2.g}\)

dengan:

\(v_0 = v' = 2,5\) m/s dan \(g = 10\) m.\(s^{-2}\)

\(h_{maks} ={2,5^2 \over 20}\) m

\(h_{maks} ={625 \over 20}\) cm

\(h_{maks} \approx 31\) cm \(\Rightarrow\) (Jawaban c.)

Soal 15. SIMAK UI 2013/235/34

Usaha menggelindingkan roda bernilai nol jika roda menggelinding dengan kecepatan linier konstan.

SEBAB

Nilai usaha merupakan perkalian gaya dan perpindahan.
(Pilihan jawaban sama dengan soal 11.)

Jawab:

Cek Pernyataan 1.

Usaha total untuk memindahkan benda (termasuk gerak menggelinding) di bidang horizontal sama dengan perubahan energi kinetiknya, atau:

\(W_{total} = \Delta Ek = {1\over 2} m.(v_t^2 - v_0^2)\)

Karena roda menggelinding dengan kecepatan linier konstan. artinya \(v_t = v_0 \), maka:

\(\Delta Ek = 0 \Rightarrow W_{total} = 0\) \(\Rightarrow\) (Pernyataan 1 betul)

Cek Pernyataan 2.

Rumus usaha \(W = \Sigma F_x.\Delta x\), \(F_x =\) gaya (N), \(\Delta x =\) perpindahan (m), (pernyataan 2 betul)

Pernyataan 2 menunjukkan hubungan sebab akibat dengan pernyataan 1. (jika \(\Sigma F = 0 \Rightarrow \) laju konstan \(\Delta Ek = 0 \Rightarrow W = 0\)

(Jawaban A)

Soal 16 SIMAK UI/2014/302/25

Tiga pegas identik (k = 200 N/m) dan dua beban (massa masing-masing = 0,5 kg) disusun seperti pada gambar. Pertambahan panjang total pegas adalah ....

a. 4,0 cm d. 7,0 cm

b. 5,0 cm e. 8,0 cm

c. 6,0 cm

Penyelesaian. Soal tentang elatisitas. Untuk menentukan pertambahan panjang dapat digunakan Hk. hooke, yaitu:

\(F = k.\Delta L\) \(Rightarrow \Delta L = {F\over k}\)

sementara \(F\) diperankan oleh berat beban \(w = m.g\), sehingga:

\(\Delta L = {m.g\over k}\) .... (16.1)

Perhatikan gambar berikut:

Dua pegas saling paralel dapat digantikan dengan pegas pengganti dengan konstanta \(kp\), di mana:

\(kp = k + k = 2k = 400\) N/m

Pegas kp ini menanggung dua beban \(Mp = m_1 + m_2 = 2m = 1 kg\). Sedangkan pegas k di bawah \(m_1\) hanya menanggung \(m_2 = 0,5\) kg.

untuk pertambahan panjang sistem pegas ini, merupakan penjumlaha pertambahan panjang yang dialami pegas kp dan pegas k. atau:

\(\Delta L = \Delta L_p + \Delta L_k\)

dengan menggunakaan persamaan (16.1), maka:

\(\Delta L = {2m.g\over 2k} + {m.g\over k}\)

\(\Delta L = {2m.g\over k} = {2.0,5.10\over 200}\) m

\(\Delta L = 0,05\) m = 5,00 cm \(\Rightarrow\) (jawaban b.)

Soal 17. SIMAK UI 2014/302/26

Bola 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 meter ke lantai. Bola menyentuh lantai selama 0,4 detik sebelum memantul dan memberikan gaya rata-rata tumbukan 180 N. Koefisien restitusi tumbukan tersebut adalah ..... (g = 10 m/s)

a. 0,2 d. 0,8

b. 0,4 e. 0,1

c. 0,6

Penyelesaian. Perhatikan gambar berikut.

Untuk menentukan koefisien restitusi pada peristiwa benda jatuh dapat menggunakan persamaa berikut:

\(e = {-v_t\over v_0}\) .... (17.1)

\(v_0\) dapat ditentukan dengan menggunakan rumus kecepata gerak jatuh bebas

\(v_0 = - \sqrt{2.g.h}\)

\(v_0 = - \sqrt{2.10.20} = - 20\) m/s

(tanda - karena arahnya ke bawah)

untuk \(v_t\) dapat digunakan dengan hubungan impuls (\(I\))dan momentum (\(p\)), yaitu:

\(I = F.\Delta t = \Delta p\) \(\Rightarrow p = m.v\)

\(F.\Delta t = m.(v_t - v_0)\)

\(180\times 0,4 = 2.(v_t - (-20))\)

\(36 = v_t +20\)

\(v_t = 16\)

subtitusikan nilai \(v_t\) dan \(v-0\) ke persamaan (17.1), sehingga:

\(e = {-16\over -20} = 0,8\) \(\Rightarrow\) (Jawaban d.)

SOAL 18 SIMAK UI 2014/302/28

Suatu sistem yang terdiri atas 2 balok (M1 dan M2 ) dan1 pegas diletakkan di permukaan lantai licin. Balok M1 menyentuh dinding, tetapi tidak merekat. Mula-mula, M2 ditekan sejauh A dari posisi kesetimbangan. Jika massa kedua balok sama (masing-masing m), konstanta pegas k, panjang mula-mula pegas L, dan ukuran kedua balok diabaikan (dianggap sebagai massa titik). Waktu ketika kedua balok berada pada posisi terdekat untuk pertama kalinya setelah balok M1 terlepas dari dinding adalah ....

a. \({\pi \over 2} \sqrt{m\over 2k} + {3\pi \over 2} \sqrt{m\over 2k}\)

b. \({\pi \over 2} \sqrt{m\over k} + {3\pi \over 2} \sqrt{m\over 2k}\)

c. \({\pi \over 2} \sqrt{3m\over 2k} + {3\pi \over 2} \sqrt{m\over 2k}\)

d. \({\pi \over 2} \sqrt{2m\over k} + {3\pi \over 2} \sqrt{m\over 2k}\)

e. \({\pi \over 2} \sqrt{5m\over 2k} + {3\pi \over 2} \sqrt{m\over 2k}\)

Perhatikan gambar berikut!

Gambar (0), kondisi setimbang saat kedua tidak teregang dan tidak tertekan.

Gambar (1), kondisi saat beban M2 ditekan ke kiri. waktu t = 0 dimulai tepat saat beban M2 dilepaskan. beban M2 bergerak ke kanan. Sementara selama M2 bergerak menuju titik setimbang, beban M1 (cenderung ke kiri namun karena tertahan dinding membuatnya) tetap diam.

Gambar (2): balok M2 tepat sampai di titik setimbang. Saat ini pula balok M1 mulai bergerak ke kanan terhadap dinding (ke kiri terhadap pegas). Waktu dari kondisi (1) ke (3) adalah:

\(t_1 = {T \over 4}\),

di mana,

\(T = {2\pi \sqrt{m\over k}}\)

sehingga.

\(t_1 = {{\pi \over 2} \sqrt{m\over k}}\)

Gambar (3): Beban M1 dan M2 tepat berada pada posisi terjauh satu sama lain. karena keduanya sama-sama bergerak/bergetar, diasumsikan terdapat dua buah pegas sama panjang dengan pusat massa (lingkaran merah) sebagai ujung-ujungnya. konstanta gayanya menjadi k', di mana:

\({1\over k} = {1\over k'} + {1\over k'}\)

\(\Rightarrow k' = 2k\)

Waktu dari kondisi (2) ke (3) adalah \(t_2 = {T' \over 4}\),

di mana,

\(T' = {2\pi \sqrt{m\over 2k}}\)

sehingga.

\(t_2 = {{\pi \over 2} \sqrt{m\over 2k}}\)

Kondisi (4): Beban M1 dan M2 tepat berada pada posisi terdekat satu sama lain pertama kali. Waktu dari kondisi (3) ke kondisi (4) adalah \(t_3 = {T' \over 2}\), atau

\(t_3 = {\pi \sqrt{m\over 2k}}\)

Dengan demikian waktu untuk kedua benda terdekat pertama kali setelah M2 dilepaskan adalah:

\(t = t_1 + t_2 + t_3\)

\(t = {2\pi \sqrt{m\over k}} + {{\pi \over 2} \sqrt{m\over 2k}} +{\pi \sqrt{m\over 2k}}\)

\(t = {\pi \over 2} \sqrt{m\over k} + {3\pi \over 2} \sqrt{m\over 2k}\) \(\Rightarrow\) (Jawaban b.)

Soal 19. SIMAK UI 2018/31

Andaikan semua planet dalam tata surya mengalami pergantian musim seperti halnya yang ada di Bumi. Planet yang pergantian musimnya paling cepat adalah ....

a. Saturnus d. Bumi

b. Neptunus e. Merkurius

c. Mars

Penyelesaian.

waktu suatu musim kembali aktif di Bumi secara-rata adalah sekitar satu tahun ini sama dengan waktu revolusi Bumi terhadap matahari. Artinya waktu pergantian musim suatu planet dipengaruhi oleh waktu periode revolusi planet tersebut terhadap matahari.

planet mengorbit mengellilingi Matahari dikarenakan gaya gravitasi. Karena gerakannya melingkar mengelilingi Matahari, gaya gravitasi berperan sebagai gaya sentripetal.

Fg = Fsp

\({G.M.m\over r^2} = {m.r.\omega^2}\) .... (19.1)

di mana;

\(G = 6,67 \times 10^{-11}\) N.m2.kg-2

\(M =\) massa matahari (kg)

\(m =\) massa planet (kg)

\(r =\) jari-jari orbit (m)

\(\omega = {2\pi\over T} \)

dari persamaan (10.1), diperoleh persamaan periode revolusi yaitu:

\(T = 2\pi \sqrt{r^3\over G.M}\) (19.2)

Berdasarkan persamaan (19.2), menunjukkan bahwa di antara kelima planet yand diberikan, planet merkurius-lah yang memiliki waktu pergantian musim paling cepat, dikarenakan jarak ke matahari paling dekat (sehingga periode revolusinya paling singkat. \(\Rightarrow\) (Jawaban e.)

Soal 20. SIMAK UI 2015/10001/30

Suatu pabrik per membuat kurva karakteristik produknya seperti pada gambar di atas. Jika dianggap \(F_3 =\) 18 N, \(F_1 =\) 6 N dan energi potensial pegas pada saat per memanjang sebesar 0,04 m adalah 4,8 × 10\(^{-1}\) Joule, jarak antara posisi ∆x3 dan ∆x1 sebagaimana diberikan pada kurva karakteristik di atas adalah …. cm
a. 1 d. 4
b. 2 e. 5
c. 3

Penyelesaian.

Diketahui:

\(F_3 =\) 18 N, \(F_1 =\) 6 N

\(EP = 4,8 × 10^{-1} \) J \(\Rightarrow \Delta x = 4 × 10^{-2}\) m

Ditanyakan:

\(|\Delta x_3 - \Delta x_1| =\) ….?

Jawab: (soal elatisitas)

Dengan menggunakan hukum hooke didapatkan bahwa

\(\Delta x = {F \over k}\), sehingga:

\(|\Delta x_3 - \Delta x_1| ={F_3 \over k} - {F_1 \over k}\) …. (20.1)

Untuk nilai \(k\) diperoleh dari energi potensial pegas, yaitu:

\(EP = {1\over 2}.k.(\Delta x)^2\)

\(k = {2.EP \over (\Delta x)^2}\)

\(k = {2 × 4,8 × 10^{-1} \over (4 × 10^{-2})^2}\)

\(k = {96 × 10^{-2} \over 16 × 10^{-4}}\)

\(k = 600\) N/m

Subtitusikan nilai \(k\) ke persamaan (20.1), sehingga:

\(|\Delta x_3 - \Delta x_1| ={18 \over 600} - {6 \over 600}\) m

\(|\Delta x_3 - \Delta x_1| =3 – 1 = 2\) cm \(\Rightarrow\) (Jawaban b.)

Saturday, June 20, 2020

SOAL FISIKA-MEKANIKA SIMAK UI DAN PEMBAHASANNYA Part. 1

Soal 1. SIMAK UI 2009/955/32

Sebuah pegas dengan konstanta pegas sebesar \(A\), jika saat ditarik mengalami perubahan panjang sebesar \(B\), maka energi potensial elastis pegas adalah...

a. \(AB\) d. \({1\over 2}A^2B\)

b. \(AB^2\) e. \({1\over 2}AB^2\)

c. \(A^2B\)

Diketahui: \(k = A\), \(\Delta L = B\)

Ditanyakan: \(Ep = \) .....?

Jawab:

\(Ep ={1\over 2}k{\Delta L}^2\)

\(Ep ={1\over 2}A.B^2\) (jawaban \(\Rightarrow\) e.)

Soal 2. SIMAK UI 2009/955/32

Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak di dalam bidang x-y. Tiba-tiba benda tersebut meledak menjadi 3 keping. Keping pertama dengan massa 0,4 kg bergerak dengan kecepatan v1 = 2i + 3j. Keping kedua dengan massa 0,9 kg bergerak dengan kecepatan v2 = 4i - 2j. Keping ketiga dengan massa 0,7 kg bergerak dengan kecepatan v3 = -5i - 4j. Tentukan vektor kecepatan benda sebelum meledak!

a. 0,45i +j

b. 0,45i - 1,7j

c. 0,9i - 3,4j

d. 0,9i +3,4j

e. i - 3i

Diketahui: lihat gambar berikut!

Berlaku hukum kekekalan momentum:

\(\Sigma p_{awal} = \Sigma p_{akhir}\)

m.v = m1.v1 + m2.v2 + m3.v3

2.v = 0,4.(2i + 3j) + 0,9(4i - 2j) + 0,7(-5i - 4j)

2.v = (0,8i + 1,2j) +(3,6i - 1,8j) + (-3,5i - 2,8j)

2.v = (0,8 + 3,6 - 3,5)i +(1,2 - 1,8 - 2,8)j

2.v = 0,9 i - 3,4j

v = (0,9 i - 3,4j)/2

v = 0,45i - 1,7j (jawaban \(\Rightarrow\) b.)

Soal 3 SIMAK UI 2009/955/37

Sebuah besi bermassa 300 kg digantungkan pada sebuah kawat baja dengan panjang 5 m yang memiliki luas penampang 0,2 cm². Pertambahan panjang kawat adalah... (modulus young untuk baja = 2 × 1011 N/m² dan g = 10 m/s²)

a. 10,5 × 10-2 cm

b. 17,5 × 10-2 cm

c. 27,5 × 10-2 cm

d. 37,5 × 10-2 cm

e. 47,5 × 10-2 cm

Diketahui:
m = 300 kg, l = 5 m
A = 0,2 cm² = 2 × 10-5 m²
E = 2 × 1011 N/m²
g = 10 m/s²

Ditanyakan: ΔL = …?

Jawab : (soal tentang elastisitas)
\(E = {{F × l}\over{A × \Delta L}}\) ; F = w = m.g
\(E = {{m.g × l}\over{A × \Delta L}}\)

\( \Delta L = {{m.g × l}\over{A × E}}\)

\( \Delta L = {{150 × 10^2}\over {4 × 10^6}}\)

\( \Delta L = 37,5 × 10^{-4}\) m

\( \Delta L = 37,5 × 10^{-2}\) cm (jawaban \(\Rightarrow\) d.)

SOAL 4 SIMAK UI 2010/504/25

Perhatikan grafik posisi (x) terbadap waktu (t) dari gerak sebuah rnobil di atas. Berdasarkan grafik tersebut pernyataan yang bcnar adalah...

a. Pada saat t = 15 s mobil berbenti

b. Besarnya kecepatan rata-rata mobil saat t = 0 s.d 15 s adalah 4 m.s-1

c. Percepatan rata-rata terbesar terjadi pada saat t = 0 s sampai dengan t = 5 s

d. Percepatan rata-rata terbesar terjadi pada saat t = 9 s sampai dengan t = 12 s

e. mobil melaju dengan kelajuan konstan pada saat t = 5 s sampai dengan t = 9 s

Penyelesaian.

Perhatikan bentuk-bentuk grafik jarak (x) terhadap waktu (t) berikut ini:

Pembahasan:

a. pada saat t = 15 sekon, mobil sedang bergerak mundur dipercepat (posisinya tepat kembali di posisi awal) \(\Rightarrow\) opsi a salah (x).
b. antara t = 0 s s.d t = 15 s \(\Rightarrow\) v = 4 m/s ....?

\(v = {\Delta x\over \Delta t}\) \(\Leftarrow\) rumus kecepatan
\(v = {x_{15} - x_0\over 15} = {0 - 10\over 15}\)

\(v = {-2\over 3}\) m/s \(\Rightarrow\) opsi b salah (x).

c. antara t = 0 s s.d t = 5 s \(\Rightarrow\) a = maksimum ....?

\(\Delta x = v_0.t + {1\over 2}a.\Delta t^2\)

untuk mengetahui nilai \(v_0\), periksa kemiringan garis singgung pada t = 0 s (mula-mula), perhatikan gambar berikut:

berdasarkan gambar tersebut, maka \(v_0 = 0\) sehingga:

\(\Delta x = 0 + {1\over 2}a.\Delta t^2\)
\(30 - 10 = {1\over 2}a×5^2\)
\(20 = {1\over 2}a×25\)
\(a = {40\over 25}\) m/s², (cek dulu opsi d)

d. antara t = 9 s s.d t = 12 s \(\Rightarrow\) a = maksimum ....?

\(\Delta x = v_0.t + {1\over 2}a.\Delta t^2\)

antara t = 5 s s.d t = 9 s adalah keadaan diam, artinya pada t = 9 s \(\Rightarrow\) v = 0 m/s.

pada t = 11 s s.d 12 s, kurva hampir mendatar, artinya masih diam \(\Rightarrow\) \(x_{12} = x_{11} = 10\) m

\(\Delta x = 0 + {1\over 2}a.\Delta t^2\)

\(10 - 30 = {1\over 2}a×3^2\)
\(-20 = {1\over 2}a×9\)

\(a = |{-40\over 9}| = {40\over 9} \) m/s²,

karena \(a = {40\over 9} \) m/s² > \(a = {40\over 25} \) m/s² \(\Rightarrow\) opsi c salah (x) opsi d betul (✔️).

(karena opsi d betul, maka opsi e. dipastikan salah, namun untuk keperluan belajar kita bahas yaa ..)

e. saat t = 5 s sampai dengan t = 9 s mobil melaju dengan kelajuan konstan .....?

saat t = 5 s sampai dengan t = 9 s kurvanya garis mendatar, artinya mobil diam/ \(v = 0 ≠ konstan\) \(\Rightarrow\) opsi e salah (x)

Soal 5 SIMAK UI 2010/504/28

Sebuah bola pejal dan silinder pejal memiliki jari-jari (R) dan massa jenis (m) yang sama. Jika keduanya dilepaskan dari puncak bidang miring yang kasar, maka di dasar bidang miring ….

a. vbola < vsilinder

b. vbola > vsilinder

d. vbola = vsilinder

d. vbola < vsilinder

e. Tidak bisa dihitung

penyelesaian:: (topik dinamika rotasi: gerak menggelinding di bidang miring)

Untuk gerak menggelinding di dasar bidang miring berlaku Hk. Kekekalan energi mekanik :

\(Ep_1 + Ek_1 = Ep_2 + Ek_2\)

\(m.g.h_1 + {1\over 2}.m.v_1^2(k+1) = m.g.h_2 + {1\over 2}.m.v_2^2(k+1)\)

karena \(v_1 = 0\), maka:

\(m.g.(h_1 - h_2) = {1\over 2}.m.v_2^2(k+1)\)

\(v_2 = \sqrt{m.g.\Delta h \over (k+1)}\)

Dengan: \(\Delta h =\) perbedaan ketinggian benda antara kondisi awal dan akhir (m), \(k = \) konstanta inersia benda (kg.m2)

Diketahui : \(k\) bola pejal = \(2/5\), sedangkan \(k\) bola pejal = \(1/2\)

Ditanyakan: vbola : vsilinder = ….?

Jawab: karena g dan \(\Delta h\) keduanya sama (R dan m tidak berpengaruh), perbadingan v keduanya saat di dasar bidang miring menjadi:

\({v_{bola}\over v_{silinder}} = {\sqrt{k_{silinder} + 1 \over k_{bola} + 1}}\)

\({v_{bola}\over v_{silinder}} = {\sqrt{3/2 \over 7/5}}\)

\({v_{bola}\over v_{silinder}} = {\sqrt{{3\over 2} \times {5\over 7}}}\)

\({v_{bola}\over v_{silinder}} = {\sqrt{{15 \over 14}}}\)

\({v_{bola} : v_{silinder}} = {\sqrt{15} : \sqrt{14}}\)

\(v_{bola} > v_{silinder} \Rightarrow\) (Jawaban b.)

Soal 6. Simak UI 2010/504/36

Sebuah benda bermassa 250 gram bergerak dengan kecepatan \(v =\) - 2 m/s. benda itu lalu mengalami gaya sepanjang geraknya yang ditunjukkan grafik. Kecepatan partikel setelah mengalami gaya F selama 1 detik adalah ….

a. 0 m/s d. 4 m/s b. 1 m/s e. 6 m/s c. 2 m/s

Diketahui: m = 250 gr = 1/4 kg v0 = - 2 m/s

Ditanya : vt = …..? (setelah ∆t = 1 s)

Jawab: (soal tentang Impuls I dan momentum p ), gunakan konsep: I = F.Δt = luas grafik (F-t) I = Δp = m.Δv = m.( vt - v0) , Sesuai dengan informasi yang diberikan, maka dapat digunakan persamaan: m.(vt - v0 ) = luas grafik (F - t) luas grafik adalah bangun segitiga dengan tinggi (F = 2 N), dan alas (Δt = 1 detik) sehingga 1/4 .(vt - (-2)) = (2×1)/2 (vt + 2)/4 = 1 (vt + 2) = 4 vt = 2 m/s \(\Rightarrow\) (Jawaban c.)

Soal 7 SIMAK UI 2011/511/31

Di atas bidang berbentuk setengah lingkaran dengan permukaan kasar yang memiliki radius 1 m diletakan bola pejal dengan radius 10 cm bermassa 1 kg. Jika sudut θ = 60°, kecepatan sudut bola di titik terendah adalah …. (g = 9,8 m/s²)
a. 21,1 rad/s           d.    24,1 rad/s
b. 22,1 rad/s           e.    25,1 rad/s 
c. 23,1 rad/s

jawab: (Soal tentang dinamika rotasi)
Perhatikan gambar berikut:
Gunakan hukum kekekalan energi mekanik untuk gerak menggelinding seperti soal no. 5. sehingga kecepatan di dasar lintasan (kondisi 2) dapat dinyatakan dengan persamaan:
\(v = \sqrt{m.g.\Delta h \over (k+1)}\)
di mana:
\(k = 2/5\) (bola pejal)
\(\Delta h = L - y = L - L.cos\theta\)
\(\Delta h = L (1 - cos60^o)\)    ; \(L = 1 - 0,1 = 0,9\)
\(\Delta h = (0,9) (1 - 1/2)\)
\(\Delta h = 0,45\) m
sehingga  
\(v = \sqrt{2.9,8.0,45 \over (2/5 + 1)}\)
\(v = \sqrt{9,8.0,9 \over (7/5)}\)
\(v = \sqrt{49.0,9 \over 7}\)
\(v = \sqrt{6,30} = 2,51\) m/s
\(\omega = {v\over r} = {2,51\over 0,1}\)
\(\omega = 25,1\) rad/s \(\Rightarrow\) (Jawaban e.)


  
  


  
  
Soal 8 SIMAK UI 2011/511/33
Benda dengan massa 2 kg dalam keadaan diam mendapat gaya F = 8i - 4tj N. Waktu yang dibutuhkan agar benda mencapai kecepatan 15 m/s adalah .... 
a. 3 detik             d. 5 detik
b. 4,5 detik          e. 4 detik   
c. 3.5 detik 

Diketahaui:
\(v_0 = 0\),        m = 2 kg,  
\(F_t\) = 8i - 4tj N 

Ditanyakan: 
\(t =\)...? saat \(v_t = 15 \) m/s

Jawab: (soal tentang gerak analisis vektor)
\(v_t = v_0 + \int {a_t.dt}\)     ....(8.1)
di mana:
\(a_t = {F\over m} = {8i - 4tj\over 2}\)\(a_t = 4i - 2tj\) m.s\(^{-2}\)
sehingga:
\(v_t = \int ({4i - 2tj}).dt\)
\(v_t = 4t i - t^2 j\)        ..... (8.2)
besar kecepatan dinyatakan dengan:
\(|v_t| =\sqrt {(v_x)^2 + (v_y)^2}\)
sehingga:   
\(15 =\sqrt {(4t)^2 + (-t^2)^2}\)
\(225 =16t^2 + t^4\)
anggap \(t^2 = x\), sehingga:
\(  x^2 + 16x - 225 = 0\)
\((x + 25) \times (x - 9) = 0\)
ambil suku x positif, yaitu
\(x = 9\)
\(t^2 = 9\)
\(t = 3\) sekon    \(\Rightarrow\) (Jawaban a.)

Soal 9 SIMAK UI 2011/511/34
 Nilai percepatan gravitasi bumi di ekuator lebih kecil daripada di kutub.
SEBAB
Nilai percepatan gravitasi bumi hanya dipengaruhi oleh jari-jari bumi saja di mana jari-jari di ekuator lebih besar daripada di kutub.

maka, jawabanya adalah...
(A) pernyataan benar, alasan benar, dan keduanya menunjukkan hubungan sebab dan akibat.
(B) pernyataan benar, alasan benar, tetapi keduanya tidak menunjukkan hubungan sebab dan akibat.
(C) pernyataan benar dan alasan salah.
(D) pernyataan salah dan alasan benar.
(E) pernyataan dan alasan keduanya salah.

Penyelesaian:
bentuk sederhana dari Bumi adalah elips tidak bulat dengan bagian kutub lebih pepat, seperti gambar berikut:

Periksa penyataan 1.
Kuat medan gravitasi Bumi \(g\) dinyatakan dengan persamaan
\[ g = {G.M\over R^2}\]
dengan \(G =\) konstanta gravitasi (N.m2.kg-2), \(M =\) massa Bumi (kg), dan \(R = \) jari-jari Bumi (m).
Dari gambar tersebut diketahui bahwa \(R_e > R_k\)
sehingga : g di kutub > g di ekuator \(\Rightarrow\) pernyataan benar
Periksa penyataan 2.
Nilai percepatan gravitasi bumi hanya dipengaruhi oleh jari-jari bumi saja di mana jari-jari di ekuator lebih besar daripada di kutub. (pernyataan 2 benar)
Pernyataan 1 dan 2 menunjukkan hubungan satu sama lain.  \(\Rightarrow\) (Jawaban a.)

Soal 10 SIMAK UI 2012/521/26

Stasiun luar angkasa melakukan revolusi sebanyak 15,65 kali sehari dalam orbitnya mengelilingi bumi. Jika dianggap orbitnya lingkaran, ketinggian stasiun luar angkasa tersebut dari permukaan bumi jika massa bumi 5,97 x \(10^{24}\) kg dan jari-jari bumi 6,38 x \(10^{6}\) m adalah ... 
a. 156 km             d. 667 km 
b. 370 km             e. 675 km 
c. 552 km 

Penyelesaian

diketahui:
\(n = 15,65\),    \(t = 1\) hari = 86400 detik
\(T = {t\over n} = {86400\over 15,65} = 5521\) detik
\(M = 5,97 \times  10^{24}\) kg
\( R = 6,38 \times 10^{6}\) m
\(m =\) massa satelit

Ditanyakan : 
\(h =\)...? (tinggi satelit terhadap permukaan bumi.

Satelit mengorbit mengellilingi Bumi dikarenakan gaya gravitasi. Karena gerakannya melingkar mengelilingi Bumi, gaya gravitasi berperan sebagai gaya sentripetal.

Fg = Fsp

\({G.M.m\over r^2} = {m.r.\omega^2}\)    .... (10.1)

di mana;
\(G = 6,67 \times 10^{-11}\) N.m2.kg-2 
\(r = R + h\),     r = jari-jari orbit (m)
\(\omega = {2\pi\over T} = {2\times 3,14\over 5521}\)
\(\omega = 1,1375 \times 10^{-3}\) rad/s

dari persamaan (10.1), diperoleh persamaan:

\(r = \sqrt[3]{G.M\over \omega^2}\), atau
\(R + h = \sqrt[3]{G.M\over \omega^2}\)
\(R + h = \sqrt[3]{6,67 \times 10^{-11} \times .5,97 \times  10^{24}\over (1,1375 \times 10^{-3})^2}\)
\(R + h = \sqrt[3]{39,8 \times 10^{13} \over {}1,29 \times 10^{-6}}\)
\(6,38 \times 10^{11} + h \approx \sqrt[3]{39,8 \times 10^{13} \over {}1,294 \times 10^{-6}}\)
\(6,38 \times 10^{11} + h \approx \sqrt[3]{307.6 \times 10^{18}}\)
\(h \approx  6,75 \times 10^{6} - 6,38 \times 10^{6}\) m
\(h \approx  0,37 \times 10^{6}\) m
\(h \approx  370\) km \(\Rightarrow\) (Jawaban b.)

Disclaimer : Jika ada kesalahan redaksi/ penjelasan konsep/ mohon berikan koreksi di kolom komentar agar dapat diperbaiki oleh penulis.

Pages

Saturday, May 21, 2022

SOAL DAN PEMBAHASAN PREDIKSI UTBK FISIKA Paket 9

SOAL DAN PEMBAHASAN PREDIKSI UTBK FISIKA Paket 8

SOAL DAN PEMBAHASAN PREDIKSI UTBK FISIKA Paket 7

SOAL DAN PEMBAHASAN PREDIKSI UTBK FISIKA Paket 6

SOAL DAN PEMBAHASAN PREDIKSI UTBK FISIKA Paket 5

Tuesday, April 19, 2022

SOAL DAN PEMBAHASAN PREDIKSI UTBK FISIKA Paket 4

Sunday, April 17, 2022

SOAL DAN PEMBAHASAN PREDIKSI UTBK FISIKA Paket 3

Friday, April 15, 2022

SOAL DAN PEMBAHASAN PREDIKSI UTBK FISIKA Paket 2

Saturday, April 2, 2022

SOAL DAN PEMBAHASAN PREDIKSI UTBK FISIKA Paket 1

Tuesday, June 23, 2020

SOAL FISIKA-MEKANIKA SIMAK UI DAN PEMBAHASANNYA Part. 2

Saturday, June 20, 2020

SOAL FISIKA-MEKANIKA SIMAK UI DAN PEMBAHASANNYA Part. 1

PENGIKUT