Berikut ini adalah Soal dan Penyelesaian Fisika NASKAH (katanya) ASLI UTBK 2019 Fisika, bagian ke empat.
Disclaimer: Nomor soal tidak berarti sama dengan nomor naskah soal yang sebenarnya, kami tidak dapat memastikan apakah ini naskah UTBK -1 atau UTBK-2.
Soal UTBK 2019 No. 1: Sebuah benda A bermassa mA bergerak sepanjang sumbu x positif dengan laju konstan. Benda tersebut menumbuk benda B bermassa mB yang diam. Selama menumbuk, gaya interaksi yang dialami benda B ditunjukkan dalam gambar.
.
Jika laju benda A setelah bertumbukan adalah vA, laju benda A mula-mula adalah….
$\small \begin{align*}A&.\: v_A+\frac{2F_o\Delta t_o}{m_A}\\B&.\: v_A+\frac{F_o\Delta t_o}{2m_A}\\C&.\: v_A+\frac{F_o\Delta t_o}{m_B}\\D&.\: v_A+\frac{2F_o\Delta t_o}{m_A+m_B}\\E&.\: v_A+\frac{F_o\Delta t_o}{m_A+m_B}\end{align*}$
Penyelesaian Fisika: B
Kita gunakan hukum kekekalan momentum, dimana kecepatan awal benda A misalkan v menumbuk benda B yang diam (v=0) bermassa mB.
$\begin{align*}m_Av_{oA}+m_Bv_B=m_Av_A'+m_Bv_B'\\m_Av+m_B(0)=m_Av_A+m_Bv_B\\v=\frac{m_Av_A+m_Bv_B}{m_A}\\v=v_A+\frac{m_Bv_B}{m_A}...(1)\end{align*}$
Perubahan momentum benda B sama dengan luas grafik F terhadap t, berdasarkan grafik adalah luas segitiga,
$\small \begin{align*}m_Bv_B=\frac{1}{2}F_o\Delta t_o...(2)\end{align*}$
maka kita masukkan persamaan (2) ke persamaan (1):
$\begin{align*}&v=v_A+\frac{m_Bv_B}{m_A}\\&\text{diperoleh }\\&v=v_A+\frac{F_o\Delta t_o}{2m_A}\end{align*}$
Soal UTBK 2019 No. 2: Sebuah silinder bermassa 5 kg dengan jari-jari 50 cm berada dalam celah lantai miring seperti ditunjukkan pada gambar.
Sudut kemiringan salah satu sisi lantai adalah θ (tan θ = 3/4). Jika silinder ditarik dengan gaya horizontal F = 90 N dan momen inersia silinder relatif terhadap titik A adalah 2,0 kg.m2. Percepatan sudut sesaat silinder relatif terhadap titik A adalah ….
A. 3,0 rad/s2
B. 3,5 rad/s2
C. 4,0 rad/s2
D. 4,5 rad/s2
E. 5,0 rad/s2
Penyelesaian Fisika: B
Perhatikan gaya yang bekerja pada silinder berikut ini!
karena nilai $\tan \theta =\frac{3}{4}$ maka: \begin{align*}\tan \theta =\frac{y}{x}=\frac{3}{4}=\frac{30}{40}\\\text{diperoleh: }\\x=40cm=0,4m\\y=30cm =0,3m\end{align*}Jika kita gunakan momen gaya searah putaran jam bernilai positip maka: \begin{align*}\Sigma \tau &=I.\alpha \\W(x)-F(y)&=I.\alpha \\50(0,4)-90(0,3)&=3.\alpha \\ \alpha&=\frac{20-27}{2}\\&=-3,5rad.s^{-2}\end{align*}Tanda negatip menunjukkan silinder berputar berlawanan putaran jarum jam.
Soal UTBK 2019 No. 3: Dalam wadah tertutup A terdapat sejumlah es pada titik leburnya. Sementara itu, dalam wadah tertutup B terdapat sejumlah es asin (es terbuat dari air asin) pada titik leburnya yang massanya sama. Kedua wadah terbuat dari logam. Kemudian kedua wadah diletakkan saling bersentuhan. Pada keadaan akhir, terdapat air asin bersama es asin dalam wadah B dan es dalam wadah A, karena ….
Soal UTBK 2019 No. 4: Simpangan suatu gelombang diberikan oleh: $y = 0,3 \cos(2t-x+\frac{\pi}{6})$ dengan x dan y dalam meter serta t dalam sekon. Pernyataan yang benar untuk gelombang tersebut adalah ….
Kita cocokkan persamaan simpangan dengan persamaan umumnya, kita peroleh: \begin{align*}y &= 0,3 \cos(2t-x+\frac{\pi}{6})\\y &= A \cos(\omega t-kx+\theta _o)\\&\textrm{diperoleh: }\\&\text{Amplitudo: }A=0,3m\\&\text{Frekuensi sudut: }\omega =2rad.s^{-1}\\&\text{Frekuensi: }\\&2\pi f=2\\f&=\frac{1}{\pi } Hz\\&\text{Perioda: }T=\frac{1}{f}=\pi \, s\end{align*}Kecepatan adalah turunan pertama dari persamaan simpangan terhadap waktu, sehingga:. \begin{align*}v &=\frac{dy}{dt}\\&=\frac{d( 0,3 \cos(2t-x+\frac{\pi}{6}))}{dt}\\&= -0,6 \sin(2t-x+\frac{\pi}{6})\\t&=0;x=0\text{ maka:}\\v_o&= -0,6 \sin(\frac{\pi}{6})\\v_o&= -0,6 (0,5)=-0,3ms^{-1}\end{align*}Percepatan merupakan turunan turunan pertama dari kecepatan. \begin{align*}a &=\frac{dv}{dt}\\&=\frac{d(- 0,6 \sin(2t-x+\frac{\pi}{6}))}{dt}\\&=- 0,12 \sin(2t-x+\frac{\pi}{6})\end{align*}tanda negatif menunjukkan gelombang merambat diperlambat.
Soal UTBK 2019 No. 5: Dua kapasitor identik dirangkai secara seri. Tiap kapasitor memiliki kapasitansi C. Agar energi listrik yang tersimpan pada tiap kapasitor itu sebesar W, muatan keseluruhan pada rangkaian kapasitor tersebut adalah ….
$\small \begin{align*}A&.\: \sqrt{CW}\\B&.\: \sqrt{2CW}\\C&.\: 2\sqrt{CW}\\D&.\: 2\sqrt{2CW}\\E&.\: 4\sqrt{CW}\end{align*}$
Penyelesaian Fisika: A
Dua kapasitor identik dirangkai secara seri adalah: $\small \begin{align*}C_p=\frac{1}{2}C\end{align*}$, Energi tersimpan pada rangkaian: \begin{align*}W&=\frac{Q^2}{2C_p}=\frac{Q^2}{2(\frac{C}{2})}\\Q^2&=CW\\Q&=\sqrt{CW}\end{align*}
$\small \begin{align*}A&.\: v_A+\frac{2F_o\Delta t_o}{m_A}\\B&.\: v_A+\frac{F_o\Delta t_o}{2m_A}\\C&.\: v_A+\frac{F_o\Delta t_o}{m_B}\\D&.\: v_A+\frac{2F_o\Delta t_o}{m_A+m_B}\\E&.\: v_A+\frac{F_o\Delta t_o}{m_A+m_B}\end{align*}$
Penyelesaian Fisika: B
Kita gunakan hukum kekekalan momentum, dimana kecepatan awal benda A misalkan v menumbuk benda B yang diam (v=0) bermassa mB.
$\begin{align*}m_Av_{oA}+m_Bv_B=m_Av_A'+m_Bv_B'\\m_Av+m_B(0)=m_Av_A+m_Bv_B\\v=\frac{m_Av_A+m_Bv_B}{m_A}\\v=v_A+\frac{m_Bv_B}{m_A}...(1)\end{align*}$
Perubahan momentum benda B sama dengan luas grafik F terhadap t, berdasarkan grafik adalah luas segitiga,
$\small \begin{align*}m_Bv_B=\frac{1}{2}F_o\Delta t_o...(2)\end{align*}$
maka kita masukkan persamaan (2) ke persamaan (1):
$\begin{align*}&v=v_A+\frac{m_Bv_B}{m_A}\\&\text{diperoleh }\\&v=v_A+\frac{F_o\Delta t_o}{2m_A}\end{align*}$
Soal UTBK 2019 No. 2: Sebuah silinder bermassa 5 kg dengan jari-jari 50 cm berada dalam celah lantai miring seperti ditunjukkan pada gambar.
Sudut kemiringan salah satu sisi lantai adalah θ (tan θ = 3/4). Jika silinder ditarik dengan gaya horizontal F = 90 N dan momen inersia silinder relatif terhadap titik A adalah 2,0 kg.m2. Percepatan sudut sesaat silinder relatif terhadap titik A adalah ….
A. 3,0 rad/s2
B. 3,5 rad/s2
C. 4,0 rad/s2
D. 4,5 rad/s2
E. 5,0 rad/s2
Penyelesaian Fisika: B
Perhatikan gaya yang bekerja pada silinder berikut ini!
karena nilai $\tan \theta =\frac{3}{4}$ maka: \begin{align*}\tan \theta =\frac{y}{x}=\frac{3}{4}=\frac{30}{40}\\\text{diperoleh: }\\x=40cm=0,4m\\y=30cm =0,3m\end{align*}Jika kita gunakan momen gaya searah putaran jam bernilai positip maka: \begin{align*}\Sigma \tau &=I.\alpha \\W(x)-F(y)&=I.\alpha \\50(0,4)-90(0,3)&=3.\alpha \\ \alpha&=\frac{20-27}{2}\\&=-3,5rad.s^{-2}\end{align*}Tanda negatip menunjukkan silinder berputar berlawanan putaran jarum jam.
Soal UTBK 2019 No. 3: Dalam wadah tertutup A terdapat sejumlah es pada titik leburnya. Sementara itu, dalam wadah tertutup B terdapat sejumlah es asin (es terbuat dari air asin) pada titik leburnya yang massanya sama. Kedua wadah terbuat dari logam. Kemudian kedua wadah diletakkan saling bersentuhan. Pada keadaan akhir, terdapat air asin bersama es asin dalam wadah B dan es dalam wadah A, karena ….
- kalor jenis es lebih besar daripada kalor lebur es asin
- titik lebur es asin lebih tinggi daripada titik lebur es
- kalor jenis es asin lebih besar daripada kalor lebur es
- titik lebur es asin lebih rendah daripada titik lebur es
- kalor jenis air asin lebih besar daripada kalor lebur es
- Sesuai konsep azas Black, jika dua atau lebih zat berbeda suhu dicampurkan maka zat yang suhunya lebih tinggi akan melepas kalor sedangkan zat yang suhunya lebih rendah akan menyerap kalor .
- Ketika wadah A berisi es dan wadah B berisi es asin bersentuhan, wadah B akan menyerap kalor dari wadah A karena titik lebur es asin lebih rendah daripada titik lebur es.
Soal UTBK 2019 No. 4: Simpangan suatu gelombang diberikan oleh: $y = 0,3 \cos(2t-x+\frac{\pi}{6})$ dengan x dan y dalam meter serta t dalam sekon. Pernyataan yang benar untuk gelombang tersebut adalah ….
- periode simpangan sebesar $\pi$ s
- kecepatan awal simpangan adalah 0,300 m/s
- frekuensi simpangan adalah $\pi$ Hz
- gelombang merambat dipercepat
- laju perubahan simpangan adalah $v= 0,6 \sin(2t+\frac{\pi}{6})$
Kita cocokkan persamaan simpangan dengan persamaan umumnya, kita peroleh: \begin{align*}y &= 0,3 \cos(2t-x+\frac{\pi}{6})\\y &= A \cos(\omega t-kx+\theta _o)\\&\textrm{diperoleh: }\\&\text{Amplitudo: }A=0,3m\\&\text{Frekuensi sudut: }\omega =2rad.s^{-1}\\&\text{Frekuensi: }\\&2\pi f=2\\f&=\frac{1}{\pi } Hz\\&\text{Perioda: }T=\frac{1}{f}=\pi \, s\end{align*}Kecepatan adalah turunan pertama dari persamaan simpangan terhadap waktu, sehingga:. \begin{align*}v &=\frac{dy}{dt}\\&=\frac{d( 0,3 \cos(2t-x+\frac{\pi}{6}))}{dt}\\&= -0,6 \sin(2t-x+\frac{\pi}{6})\\t&=0;x=0\text{ maka:}\\v_o&= -0,6 \sin(\frac{\pi}{6})\\v_o&= -0,6 (0,5)=-0,3ms^{-1}\end{align*}Percepatan merupakan turunan turunan pertama dari kecepatan. \begin{align*}a &=\frac{dv}{dt}\\&=\frac{d(- 0,6 \sin(2t-x+\frac{\pi}{6}))}{dt}\\&=- 0,12 \sin(2t-x+\frac{\pi}{6})\end{align*}tanda negatif menunjukkan gelombang merambat diperlambat.
Soal UTBK 2019 No. 5: Dua kapasitor identik dirangkai secara seri. Tiap kapasitor memiliki kapasitansi C. Agar energi listrik yang tersimpan pada tiap kapasitor itu sebesar W, muatan keseluruhan pada rangkaian kapasitor tersebut adalah ….
$\small \begin{align*}A&.\: \sqrt{CW}\\B&.\: \sqrt{2CW}\\C&.\: 2\sqrt{CW}\\D&.\: 2\sqrt{2CW}\\E&.\: 4\sqrt{CW}\end{align*}$
Penyelesaian Fisika: A
Dua kapasitor identik dirangkai secara seri adalah: $\small \begin{align*}C_p=\frac{1}{2}C\end{align*}$, Energi tersimpan pada rangkaian: \begin{align*}W&=\frac{Q^2}{2C_p}=\frac{Q^2}{2(\frac{C}{2})}\\Q^2&=CW\\Q&=\sqrt{CW}\end{align*}
Soal UTBK 2019 No. 6: 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 $ C=\frac{ab}{k(b-a)}$
Misalkan W adalah energi yang tersimpan pada kapasitor itu, beda potensial listrik antara kedua bola konduktor tersebut adalah ….
$\small \begin{align*}A.&\sqrt{\frac{2Wk(b-a)}{ab}}\\B.&\sqrt{\frac{2Wk(b+a)}{ab}}\\C.&\sqrt{\frac{Wk(b-a)}{ab}}\\D.&\sqrt{\frac{ab}{2Wk(b-a)}}\\E.&\sqrt{\frac{ab}{Wk(b-a)}}\end{align*}$
Penyelesaian Fisika: A
Energi tersimpan dalam kapasitor:
$\begin{align*}W&=\frac{CV^2}{2}\\V&=\sqrt{\frac{2W}{C}}\\&\text{gantikan C dengan:}\\C&=\frac{ab}{k(b-a)}\\&\text{diperoleh:}\\V&=\sqrt{\frac{2W}{\left [\frac{ab}{k(b-a)} \right ]}}\\V&=\sqrt{\frac{2Wk(b-a)}{ab}}\end{align*}$
Soal UTBK 2019 No. 7: 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 .
Soal UTBK 2019 No. 7: 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
Nilai x agar ujung kiri batang tepat akan bergeser ke atas adalah ….
A.3,7 mB.3,5 m
C.3,2 m D.3,0 m E.2,8 m
B.30 m/s
C.40 m/s
D.50 m/s
E.60 m/s
Penyelesaian Fisika: APerhatikan ilustrasi berikut:
Waktu yang diperlukan benda A dan B adalah sama,maka: \begin{align*}t_B&=t_A\\\frac{S_B}{v_B}&=\frac{S_A}{v_A}\\\frac{720}{30}&=\frac{1200-720}{v_A}\\v_A&=\frac{480}{24}\\v_A&=20ms^{-1}\end{align*}
Soal UTBK 2019 No. 8: 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).
Waktu yang diperlukan benda A dan B adalah sama,maka: \begin{align*}t_B&=t_A\\\frac{S_B}{v_B}&=\frac{S_A}{v_A}\\\frac{720}{30}&=\frac{1200-720}{v_A}\\v_A&=\frac{480}{24}\\v_A&=20ms^{-1}\end{align*}Soal UTBK 2019 No. 8: 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 mB.3,5 m
Penyelesaian Fisika: BPerhatikan gambar berikut:
Kita gunakan syarat keseimbangan:Komponen gaya pada sumbu mendatar:\begin{align*}\Sigma F_x&=0;\\N&=T\sin 60\\N&=0,5T \end{align*}Komponen gaya pada sumbu vertikal:\begin{align*}\Sigma F_y&=0;\\T\sin 60&=f+W_1+W_2\\T(0,5\sqrt{3})&=\mu N+20(10)+10(10)\\T(0,5\sqrt{3})&=0,2\sqrt{3}(0,5T)+300\\T(0,5\sqrt{3})&=0,1\sqrt{3}T+300\\0,4\sqrt{3}T&=300\\T&=\frac{750}{\sqrt{3}}N\end{align*}Jumlah momem gaya di titik A sama dengan nol:\begin{align*}W_1(0,5L)+W_2(x)&=T\sin 60 (0,5L)\\(200)(2)+100(x)&=\frac{750}{\sqrt{3}}(0,5\sqrt{3}) (2)\\400+100x&=750\\100x&=350\\x&=3,5m\end{align*}
Mungkin yang anda cari ada di sini:
Mungkin yang anda cari ada di sini:
