SOAL PENYELESAIAN FISIKA UJIAN NASIONAL SMA

Soal dan Penyelesaian Fisika - Berikut adalah soal dan penyelesaian salah satu paket soal Ujian Nasional Fisika. Seperti biasa beberapa soal kami hilangkan pilihannya agar tidak terlalu berat loadingnya. Selamat belajar...

SOAL PENYELESAIAN FISIKA UN SMA

---

1. Suatu gas mengalami proses termodinamika seperti ditunjukkan pada grafik berikut:

Usaha gas dalam satu siklus adalah ....
A. 0,50 x 10⁵ Joule
B. 0,75 x 10⁵ Joule
C. 1,00 x 10⁵ Joule
D. 1,50 x 10⁵ Joule
E. 1,75 x 10⁵ Joule
Penyelesaian Fisika: B

$$\begin{align*} W&=\int  PdV\\W&=\textrm{ luas ABC }\\W&=\frac {1}{2}(AB)(BC))\\W&=\frac {1}{2}(1,5.10^5)(1)\\W&=0,75.10^5J\end{align*}$$  

---

2. Perhatikan gelombang longitudinal berikut ini !

Jika gelombang tersebut merambat dengan kecepatan 300 m/s , maka frekuensi yang dihasilkan adalah ....
A. 600 Hz
B. 750 Hz
C. 790 Hz
D. 800 Hz
E. 950 Hz
Penyelesaian Fisika: A
Gelombang longitudinal, satu gelombang adalah satu rapatan ditambah satu regangan. Pada gambar terdapat 2 gelombang sepanjang 100cm = 1 m. $$\begin{align*} 2\lambda &=1m\\\lambda&=0,5m\\f&=\frac {v}{\lambda }=\frac {300}{0,5}\\f &=600Hz\end{align*}$$

---

3. Sebuah gelombang berjalan sesuai persamaan $\begin{align*} y &=-4\sin \pi(2x-50t)\end{align*}$  meter. Dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut :
(1). perioda gelombang 0,02 sekon
(2). panjang gelombang 2 m
(3). cepat rambat gelombang 25 m/s
(4). dua titik berjarak 25 m sefase
Kesimpulan yang benar adalah ...
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (1) dan (4)
D. (2) dan (3)
E. (3) dan (4)
Penyelesaian Fisika: E $$\begin{align*} y &=-4\sin \pi(2x-50t)\\y &=-4\sin 2\pi(x-{25}t)\\y &=\, \, A\sin 2\pi(\frac{x}{\lambda }-ft)\end{align*}$$ diperoleh:

Amplitudo A = 4m

frekuensi f = 25 Hz, maka Perioda:  $$\begin{align*}  T&=\frac{1}{f}\\&=\frac{1}{25}=0,04s=4ms\end{align*}$$

Panjang gelombang $$\begin{align*}  \frac {x}{\lambda }&=x\\\lambda&=\frac{1}{1}m\\&=1m\end{align*}$$ cepat rambat: $$\begin{align*}  v&=f.\lambda =25\times 1\\&=25ms^{-1}\end{align*}$$ Beda fase: $$\begin{align*}  \Delta \varphi &=\frac{\Delta x}{\lambda }\\&=\frac{25}{1} =25\Rightarrow \textrm{sefase}\end{align*}$$ Yang benar adalah pernyataan 3 dan 4.

---

4. Mobil polisi sambil membunyikan sirine yang berfrekuensi 930 Hz mengejar motor penjahat yang melarikan diri dengan kecepatan 72 km/jam. Mobil polisi mempercepat kecepatannya hingga 108 km/jam agar dapat mengejar penjahat tersebut. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m/s, maka besar frekuensi bunyi sirine yang di dengar oleh penjahat bermotor tersebut adalah ....
A. 850 Hz
B. 900 Hz
C. 960 Hz
D. 1.020 Hz
E. 1.200 Hz
Penyelesaian Fisika: C
Kita ubah satuan kecepatan ke dalam SI, baca: Cara cepat mengubah km/jam ke m/s 

Pendengar: $$\begin{align*}  v_p &=72\frac{km}{jam }\\v_p&=\frac{72}{3,6}\frac{m}{s} =20ms^{-1}\end{align*}$$ Sumber bunyi: $$\begin{align*}  v_s &=108\frac{km}{jam }\\v_s&=\frac{108}{3,6}\frac{m}{s} =30ms^{-1}\end{align*}$$ Efek Doppler:  $$\begin{align*} \frac{f_p }{f_s}&=\frac{v\pm v_p}{v\pm v_s }\\ \frac{f_p }{930}&=\frac{340-20 }{340-30 }\\ \frac{f_p }{930}&=\frac{320 }{310 }\\f_p &=320(3)=960Hz \end{align*}$$

---

5. Jika sepuluh buah motor identik dibunyikan bersama-sama akan menghasilkan taraf intensitas bunyi 50 dB, maka intensitas bunyi satu motor besarnya adalah .... (Io= 10-12 W.m-2)
A. 10^-5 W.m^-2
B. 10^-6 W.m^-2
C. 10^-7 W.m^-2
D. 10^-8 W.m^-2
E. 10^-9 W.m^-2
Penyelesaian Fisika: D
Taraf Intensitas satu sumber bunyi: $$\begin{align*} TI_{10}&=TI_1+10\log 10\\50&=TI_1+10(1)\\TI_1&=40dB\end{align*}$$ Intensitas satu sumber bunyi: Gunakan rumus WOW Pak Dimpun: $$\begin{align*} I&=10^{\left (\frac{TI}{10}-12  \right )}\\I&=10^{\left (\frac{40}{10}-12  \right )}\\I&=10^{-8}\frac{Watt}{m^2}\end{align*}$$

---

6.Dua kawat sejajar panjangnya masing-masing 1 m dan dialiri arus listrik seperti tampak pada gambar. Berapakah gaya magnet yang dialami oleh masing-masing kawat ? 

A. 2.$10^{-5}$ N tolak menolak
B. 3. $10^{-5}$ N tolak menolak

C. 5. $10^{-5}$ N tolak menolak

D. 7. $10^{-5}$ N tarik menarik

E. 9. $10^{-5}$ N tarik menarik

Penyelesaian Fisika: A
Besar gaya persatuan panjang:  $$\begin{align*} F&=\frac{\mu _o.i_1.i_2.l}{2\pi a}\\F&=\frac{4\pi.10^{-7}.2.4.1}{2\pi 8.10^{-2}}\\F&=2.10^{-5}N\end{align*}$$ Arah arus pada kawat berlawanan arah, maka kedua gaya akan tolak menolak.

---

7. Sebuah kumparan diletakkan pada medan magnetik homogen. Dalam waktu 30 sekon terjadi perubahan fluks sehingga menghasilkan tegangan $\varepsilon _1$. Jika dalam waktu 20 sekon terjadi perubahan fluks yang sama sehingga GGL yang dihasilkan adalah $\varepsilon _2$ . maka perbandingan $\varepsilon _1$ dan $\varepsilon _2$ adalah ....

A. 1 : 2
B. 1 : 3
C. 2 : 3
D. 2 : 5
E. 3 : 4
Penyelesaian Fisika: C
perbandingan $\varepsilon _1$ dan $\varepsilon _2$ : $$\begin{align*}\varepsilon &=-N\frac{d\Phi }{dt}\\\frac{\varepsilon_1}{\varepsilon_2}&=\frac{dt_2 }{dt_1}\\\frac{\varepsilon_1}{\varepsilon_2}&=\frac{30 }{20}=\frac{3 }{2}\end{align*}$$  

---

8. Data fisis dua buah transformator disajikan pada tabel berikut

Bila efisiensi kedua transformator sama sebesar 40%, maka nilai P dan Q adalah....
A. P = 8 lilitan, Q = 0,5 A
B. P = 8 lilitan, Q = 1 A
C. P = 80 lilitan, Q = 0,5 A
D. P = 80 lilitan, Q = 1 A
E. P = 80 lilitan, Q = 2 A
Penyelesaian Fisika: E
Transformator 1: $$\begin{align*}\eta  &=\frac{V_s.I_s }{V_p.I_p}\\0,4  &=\frac{12.Q }{120(0,5)}\\Q&=2A\end{align*}$$ Transformator 2: $$\begin{align*}\frac{N_p }{N_s}  &=\frac{V_p }{V_s}\\\frac{P }{8}  &=\frac{20 }{2}\\P&=80\, \textrm{Watt}\end{align*}$$  

---

9. Perhatikan rangkaian listrik berikut ! Tegangan jepit antara titik A dan E adalah....

A. 1 volt
B. 2 volt
C. 4 volt
D. 6 volt
E. 8 volt
Penyelesaian Fisika: B
Arus pada rangkaian:  $$\begin{align*}i &=\frac{\Sigma V}{\Sigma R}\\i &=\frac{3+9}{2+3+1}=2A\end{align*}$$ Beda potensial AE: $$\begin{align*}V_{AE} &=i_{AE}.R_{AE}\\V_{AE} &=2.(1)=2\textrm{volt}\end{align*}$$

---

10. Perhatikan pernyataan berikut !
(1). arus yang mengalir dalam kawat
(2). luas penampang kawat
(3). jarak titik terhadap kawat
(4). konduktivitas termal
Faktor-faktor yang mempengaruhi induksi magnetik pada kawat penghantar adalah...
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (1) dan (4)
D. (2) dan (3)
E. (2) dan (4)
Penyelesaian Fisika: B
Medan magnet oleh kawat lurus panjang berarus:  $$\begin{align*}B&=\frac{\mu _o .i}{2\pi r}\\B&\approx \frac{i}{ r}\end{align*}$$  

---

11. Suatu kawat dilengkungkan dengan jari-jari 40 cm dan dialiri arus listrik seperti pada gambar. Besar dan arah induksi magnetik di titik P adalah ....

A. 2,5π x 10-7 T, ke dalam bidang
B. 5 x 10^-7T, ke luar bidang
C. 5π x 10^-7T, ke dalam bidang
D. 1 x 10^-6T, ke luar bidang
E. π x 10^-6T, ke dalam bidang
Penyelesaian Fisika: C
Medan magnet di pusat kawat melingkar: $$\begin{align*}B&=\frac{\mu _o .i.N}{2 r}\\B&= \frac{4\pi.10^{-7}(2)(0,5)}{ 2(0,4)}\\B&=5\pi.10^{-7}T\end{align*}$$  

---

12. Dua buah muatan listrik P dan Q, seperti pada gambar di bawah !
Gaya coulumb yang timbul sebesar 90 N, maka jarak antara muatan P dan Q adalah ....

A. 5 cm
B. 10 cm
C. 15 cm
D. 20 cm
E. 30 cm
Penyelesaian Fisika: E $$\begin{align*}F&=k\frac{Q_1.Q_2}{ r^2}\\90&= 9.10^{-7}\: \frac{20.10^{-6}.40.10^{-6}}{ r^2}\\r^2&=0,09\\r&=0,3m=30cm\end{align*}$$  

---

13. Sebuah bola logam berongga berjari-jari 4 cm diberi muatan listrik sebesar 1,2 x $10^{-19}$ C. Potensial listrik di titik P yang berjarak 6 cm dari pusat bola adalah ....

A. 1,8 x $10^{-8}$ Volt
B. 2,1 x $10^{-8}$ Volt
C. 2,7 x $10^{-8}$ Volt
D. 3,6 x $10^{-8}$ Volt
E. 4,0 x $10^{-8}$ Volt
Penyelesaian Fisika:A $$\begin{align*}V&=k\frac{Q}{r}\\V&=9.10^9 \times \frac{1,2 x 10^{-19}}{6.10^{-2}}\\V&=1,8.10^{-8}\textrm{volt}\end{align*}$$

---

14. Gambar berikut adalah susunan rangkaian lima kapasitor. Jika kelima kapasitor tersebut besarnya identik = 2µF , maka nilai muatan total pada kapasitor pengganti adalah ....

A. 6$\mu$C
B. 8$\mu$C
C. 15$\mu$C
D. 21$\mu$C
E. 25$\mu$C
Penyelesaian Fisika: D
Kapasitas Pengganti atau kapasitas total rangkaian:

$C_1, C_2, C_3$ dirangkai paralel: $$\begin{align*}C_{123}&=C_1+C_2+C_3\\C_{123}&=2\mu+2\mu+2\mu\\C_{123}&=6\mu F\end{align*}$$ $C_{123}$ seri dengan $C_4$: $$\begin{align*}\frac{1}{C_{1234}}&=\frac{1}{C_{1234}}+\frac{1}{C_{4}}\\\frac{1}{C_{1234}}&=\frac{1}{6\mu }+\frac{1}{2\mu }\\\frac{1}{C_{1234}}&=\frac{1}{6\mu }+\frac{3}{6\mu }\\C_{1234}&=\frac{6\mu}{4 }=1,5\mu F\end{align*}$$ $C_{1234}$ paralel dengan $C_5$: $$\begin{align*}C_{tot}&=C_{1234}+C_5\\C_{tot}&=1,5\mu+2\mu\\C_{tot}&=3,5\mu F\end{align*}$$ Muatan total: $$\begin{align*}Q_{tot}&=C_{tot}\times V\\Q_{tot}&=3,5\mu\times 6\\Q_{tot}&=21\mu C\end{align*}$$

---

15. Pada rangkaian R - L – C disusun seri, grafik gelombang sinus yang dihasilkan jika  $X_L ˃ X_C$ adalah ....
A.
B.
C.
D.
E.
Penyelesaian Fisika: C
Saat  $X_L ˃ X_C$, rangkaian bersifat induktif dan tegangan akan mendahului arus sebesar 90 derajat