01 pembahasan ps 1 fisika sbmptn2014
DESCRIPTION
Latihan soal dan pembahasan untuk SBMPTN 2014TRANSCRIPT
-
PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI 1
1 A
Sebuah mobil bergerak dengan percepatan
konstan
vo = 10 m/s
v = 50 m/s
S = 60 m.
Waktu yang dibutuhkan mobil tersebut adalah
s2t
t2
501060
t2
vvS o
2 B
benda dilempar vertikal ke atas
kelajuan : vo = 35 m/s.
Jika g = 10 m/s2,
kecepatan benda pada saat t = 5 s adalah
s/m15v
51035v
gtvv o
Artinya: 15 m/s ke bawah
3 C
kelajuan awal : vo = 50 m/s,
membentuk sudut 37 dengan permukaan tanah percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s
2,
setelah 5 detik bola berada pada posisi
(x, y) dari titik asal, nilai x dan y adalah
cari dulu vox = vo cos = 50 cos 37
o = 40 m/s
voy = vo cos = 50 sin 37o = 30 m/s
Setelah : t = 5 detik
posisi peluru berada pada koordinat
m200x
540x
tvx ox
m25125150y
510530y
gttvy
2
21
2
21
oy
4 B
sistem dalam keadaan diam,
maka gaya normal dan tegangan tali yang bekerja
pada benda 7 kg adalah
pada balok 4 kg :
newton20T
40T2
0WT2
0F
1
pada balok 7 kg :
newton50N
070N20
0WNT
0F
2
7 kg
4 kg
HANYA BOLEH DIBERIKAN MULAI PEKAN KE-3
PROBLEM SET
FISIKA SUPERINTENSIF SBMPTN 2014
PEMBAHASAN
y
=60m
t = 5 s
-
2 PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI
5 C
batu bermassa : m = 2 kg
dilempar vertikal ke atas : vo = 10 m/s dari ketinggian : ho = 35 m dari tanah,
Kecepatan batu pada saat energi kinetiknya sama
dengan energi potensialnya adalah
Gunakan hukum kekekalan energi mekanik
s/m20v400v2
100700v2
100235102v22
mvmghmv2
mvmgh'Ek'Ek
EkEp'Ek'Ep
2
2
2
12
2
1
2o2
1o
2
2
1
2o2
1o
oo
6 D
Seorang anak yang bermassa 40 kg menaiki
perahu bermassa 80 kg yang sedang bergerak
dengan kelajuan 1 m/s di atas air danau yang
tenang. Suatu ketika anak tersebut melompat ke
belakang dengan kelajuan 1 m/s terhadap air.
Kecepatan perahu setelah anak melompat adalah
dengan hukum kekekalan momentum :
s/m2'v
'v80160
'v8040120
'v801401)8040(
'vm'vmv)mm(
P
P
P
P
PPAAPA
7 C
Sebuah batu 1 kg diputar di ujung tali membentuk
lingkaran vertikal dengan jari-jari 0,5 m. Apabila
kecepatan pada titik terendah adalah 5 m/s, maka
besar tegangan tali di titik tersebut adalah
N60T
5010T
5,0
5110T
R
2mvWT
R
2mvF
2
sp
8 D
kecepatan sudut : o = 12 rad/s.
di rem sehingga melambat
dalam waktu : t = 6 detik.
Banyaknya putaran yang ditempuh roda selama
pengereman adalah (dalam putaran)
putaran18
rad36
62
012
t2
o
9 E
Gaya tumpuan di A dan di B jika massa batang
diabaikan adalah:
Gaya tumpuan di A dan di B adalah :
Jika seimbang maka :
400FF
0F400F
0F
AB
AB
Dan syarat berikut (dengan poros di A) maka:
1600F
044001F
0
B
B
Kembali ke syarat awal, maka nilai FA adalah
N1200F
400F1600
400FF
A
A
AB
3 m
1 m
A
B
400 N
T
W
-
PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI 3
10 A
Benda terapung seimbang : 0F
V V VV
V1000V900
VgVg
Vgmg
FW
101
muncul yang109
TC
TC
TCfbb
TCf
A
11 B
Sebuah pipa memiliki dua penampang masing-
masing dengan diameter : d1 = 3 cm dan d2 = 5
cm terletak pada posisi mendatar
Kecepatan arus di penampang kecil 50 cm/det,
besar kecepatan arus di penampang besar adalah
s/cm18v
v)5(50)3(
vdvd
vAvA
QQ
2
22
4
2
4
22
2412
14
2211
21
12 C
30oC = x K K303273C30x o
40oR = y K K313273R40y o
45
50oF = z K K283273)3250((z
95
maka x + y + z = 909
13 E
a gram es -10oC dicampur dengan b gram air
bersuhu 20oC. Jika suhu akhir yang dicapai 5
oC,
kalor lebur es 80 kal/g, kalor jenis es 0,5 kal/goC,
maka perbandingan ab
adalah
6
1
90
15
b
a
x15a90
151b51a80a105,0a
TcmTcmLmTcm
QQQQ
QQ
aaaireseseseses
air321
lepasserap
14 C
Energi dalam : U = 1,25x104 J.
dua mol gas ideal : n = 2
pada suhu : T = 300 K
Derajat kebebasan molekul-molekul gas tersebut
adalah
5f
30031,821025,1
nRTU
2f4
2f
15 C
gas dikenai usaha : W = 500 J gas menyerap kalor : Q = + 200 kalori = 840 J
Maka :
J1340U
)500(U840
WUQ
U bernilai positif artinya energi dalam naik
16 C
Menerima kalor : Q1= 200 kalori reservoir bersuhu : T1 = 400 K
melepas kalor : Q2 = 175 kalori
reservoir lain yang suhunya : T2 = 320 K
Efisiensi ideal mesin itu adalah
%202,0
400
3201
T
T1
1
2
%5,12125,0
200
1751
Q
Q1
1
2
efisiensi real mesin adalah 12,5 % tapi efisiensi
ideal mesin adalah 20%, apabila efisiensi real
mesin dan efisiensi ideal mesin sama maka meisn
tersebut adalah mesin Carnot
es
air W FA
100oC
0oC
b g air
20oC
a g es
-10oC
tc
Q1 Q2 Q3
Qa
-
4 PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI
fob fok
17 A
cermin cekung mempunyai fokus : f = 60 cm.
Untuk menghasilkan bayangan terbalik dan berukuran lima kali tinggi benda,
h= 5h s = 5s (bertanda positif karena nyata, terbalik)
maka benda tersebut harus ditempatkan di depan
cermin pada jarak (dalam cm)
cm72s
s5
6
60
1
s5
1
s
1
60
1
's
1
s
1
f
1
18 A
Sebuah benda terletak 60 cm di depan lensa
plankonveks (n= 1,5) berjari-jari kelengkungan
20 cm. Bayangan benda tersebut terletak dari lensa dan bersifat .
Cari focus lensa plankonveks
R1 = konveks = 60 cm
R2 = plan = datar =
20
1
f
1
1
20
11
1
5,1
f
1
R
1
R
11
n
n
f
1
21m
L
cm120's
's
1
60
1
40
1
's
1
60
1
40
1
's
1
s
1
f
1
19 E
Seseorang hanya dapat melihat jelas paling jauh
200 cm di depan matanya.
Titik jauhnya : PR = 200 cm Atau s = 200 cm Agar ia dapat melihat benda yang jauh dengan
jelas,
Benda : s = jauh = tak berhingga maka ia harus memakai kacamata berkekuatan....
dioptri5,0P
)200(
100100P
's
100
s
100P
20 B
Sebuah lup
jarak titik apinya : f = 20 cm mata normal : pp = 25 cm
Perbesaran anguler lup jika mata berakomodasi
maksimum adalah
25,2120
25M
1f
ppM
21 A
Mikroskop
sob = 3 cm
fob = 2 cm
fok = 2,5 cm
(pp = 25 cm)
garis sejajar tidak berakomodasi
cm6's
6
1
6
2
6
3
's
1
3
1
2
1
's
1
s
1
f
1
's
1
ob
ob
ob
obobob
20M
5,2
25
3
6M
f
pp
s
'sM
okob
ob
22 D
Teleskop
fokus obyektif = 200 cm
fokus okuler = 10 cm,
maka panjang teleskop dan perbesarannya
adalah.
cm210d
10200d
fokfobd
2010
200M
f
fM
ok
ob
fob fok
fok
ob
fob
3 cm 2,5 cm
d
2 cm
-
PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI 5
23 D
Percobaan interferensi dua celah
= 6000 = 6 10-4 mm jarak antara kedua celah : d = 0,5 mm
jarak dari layar ke celah L = 1 m = 1103 mm
Jarak dari pita terang pertama ke pita gelap ke
enam yang berdekatan adalah
mm4,5p
1065,4101
5,0p
5,4L
pd
4
3
24 C
= 5 x 10-7 m = 5 x 10-5 cm
orde kedua (k = 2) sudut = 30 maka jumlah garis per cm kisi adalah
5000N
1052
30sin
m
sinN
mN
sin
msind
5
o
25 B
Seberkas cahaya tidak terpolarisasi dengan
intensitas Io
Intensitas cahaya yang keluar dari susunan
polaroid tersebut adalah
Nilai Intensitas P1 : I1 = Io
Nilai Intensitas P2 : I2 =
o8
32o2
12
212
I)30(cosII
cosII
Intensitas cahaya yang keluar dari susunan
polaroid tersebut adalah : I3 =
o32
92o8
33
223
I)30(cosII
cosII
26 B
benda bermuatan : Qo = -3,2 x 10-17
C
digosok dengan kain dan ternyata muatannya menjadi -1,6 x 10
-17C.
Yang terjadi pada benda tersebut adalah
100106,1
106,1
e
106,1N
106,1Ne
Ne106,1102,3
NeQ'Q
19
1717
17
1717
o
Artinya : benda melepaskan 100 elektron
Benda melepas elektron karena muatan benda
lebih positif dari sebelumnya
27 B
Tiga partikel bermuatan, terletak seperti gambar !
(Gaya 1 dengan 2 (tarik menarik) :
N60)103(
103102109F
r
QkQF
22
669
AB
2
1221
Gaya 2 dengan 3 (tarik menarik) :
N100)106(
105102109F
r
QkQF
22
669
23
2
3223
Maka gaya total yang dialami muatan q2 adalah
N4060100F
FFF
2
21232
28 E
Bila medan listrik muatan +q di P adalah Eo, EB = Eo `maka medan listrik total akibat ketiga muatan
adalah .
o2C
o2B
o2A
E2r
q2kE
Er
kqE
Er
kqE
+ +
q1=3C
3 cm 3 cm q2=2C
q3=5C
2 m -q
2 m 2 m P
2 m +2q +q
A
B C
EA
EC
EB
-
6 PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI
10EE10E
0EE9E
90cos)E)(E3(2)E()E3(E
o2
oP
2o
2oP
ooo
2o
2oP
29 A
Potensial di titik ketiga :
nol180180V
103
)106(109
103
106109V
r
kQ
r
kQV
VVV
T
1
99
1
99
T
21T
21T
30 A
Kapasitor C1 dan C2 yang dipasang paralel
masing-masing mempunyai kapasitas
C1 = 2 F dan
C2 = 4 F. tegangan ujung-ujung kapasitor = 12 volt, maka
(1) kapasitas pengganti kedua kapasitor itu adalah
Cp = C1 + C2 = 6 F (2) muatan listrik C2
C48124Q
VCQ
2
222
(3) tegangan di C1 adalah 12 volt
Rangkaian parallel berarti tegangan di C1 dan
C2 sama dengan Vtotal = 12 volt
(4) energi yang tersimpan di C2 adalah
joule1028812104W
VCW
626
21
2
2222
12
31 B
Besar Tegangan AB adalah :
volt10V
05
)20(V
10
)10(V
0ii
AB
ABAB
21
32 A
Hambatan : R = 40 ohm
induktor : L = 200 mH
kapasitor : C = 200 F
tegangan = 200 Sin 100 t, cari dahulu :
Reaktansi induktif : 202,0100LXL
Reaktansi kapasitif:
50102100
1
C
1X
4C
(1) Impedansi rangkaian adalah
50205040Z
XXRZ
22
2CL
2
(2) Arus efektif rangkaian adalah
A8,2A2250
2/200
Z
Vi efef
(3) Sudut fase antara arus dan tegangan adalah
Beda fase :
o
CL
37
4
3
40
5020tg
R
XXtg
(4) Tegangan efektif sumber adalah
volt141volt21002
200
2
VV mazef
33 A
Kawat panjang pada ketinggian 10 m dari
permukaan tanah.
kawat dialiri arus 4 A dari Barat ke Timur,,
maka besar induksi magnet tepat 2 m di atas tanah
adalah
T101B
82
4104
a2
iB
7
7o
Ke arah Utara
Q2 = 6 nC Q1 = + 6 nC
30 cm
10 m
2 m
4 A
Ingat :
R
Vi AB
6 B 5
4
20 V 10 V A
i1 i2
3Eo
Eo
-
PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI 7
34 C
partikel bermuatan : q = +5C medan magnet homogen : B = 0,4 T,
kecepatan : v = 3x105
m/s seperti gambar.
Sudut yang dibentuk antara kecepatan v dengan
medan magnet adalah 90o maka gaya yang
dialami partikel adalah
N6,090sin1031054,0F
sinBqvF
56
35 B
Kawat sepanjang : L = 15 cm
dengan kecepatan : v = 5 m/s
memotong tegak lurus medan magnet homogen : B = 0,4 tesla.
Beda potensial yang terjadi antara ujung-ujung
kawat adalah
volt3,0
90sin515,04,0
sinBLv
o
36 B
Persamaan getaran harmonis :
y = 20 sin 0,2t y dalam satuan cm dan t dalam satuan detik
kecepatan max : percepatan max :
s/cm4v
2,020v
Av
m
m
m
22m
2m
2m
s/cm88,0a
)2,0(20a
Aa
37 C
Persamaan gelombang :
y = A sin (t kx)
maka :
y = 0,1 sin (20t - 4x ), Dapat disimpulkan bahwa
(1) periode gelombang
s1,020
22T
(2) dua titik yang berjarak 30 cm, tidak sefase
cm50m5,04
2
k
2
6,050
30x
angka pecahan = tidak
sefase
(3) cepat rambat gelombang 2,5 cm/s
s/m54
20
kv
(4) pada saat t = 0,1 s maka simpangan titik yang
berjarak 1 m dari sumber berharga minimum
y = 25 sin )141,020(
y = 25 sin (- 2) y = nol harga minimum
38 C
Gelombang stasioner
y = 10 sin (0,2x) cos (40t) cm dengan x dalam centimeter dan t dalam sekon.
Pernyataan di bawah ini yang benar adalah
(1) pada x= 5 cm dari titik ujung tetap terjadi
amplitudo MINIMUM
nolA
52,0sin10A
x2,0sin10A
st
st
st
(2) gelombang stasioner tersebut adalah ujung
terikat
(3) frekuensi gelombang stasioner adalah
Hz20f
f240
f2
(4) amplitudo gelombang dapat memiliki harga nol
Karena Amplitudo gelombang berubah terhadap
fungsi x, x2,0sin10Ast
39 B
sebuah dawai dengan panjang : L = 50 cm
rapat massa : = 4 x 10-2 kg/m ditegangkan dengan gaya : F = 100 N adalah
kecepatan rambat gelombang pada dawai :
s/m50104
100Fv
2
Frekuensi nada dasar :
Hz505,02
50
L2
vf
v
30o
+
-
8 PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI
40 B
Dua sumber jarak : r1= 5 m ; TI1 = 30 dB. 20 sumber r2= 50 m TI2 = ... dB, maka pada jarak 50 m akan terdengar sebesar
dB20TI
102030TI
2
20log10
5
50log2030TI
n
nlog10
r
rlog20TITI
2
2
2
1
2
1
212
41 B
Polisi = sumber
penjahat = pendengar
penjahat mendengar bunyi dengan frekuensi
Efek Doppler :
Hz767f
300
295
40340
45340
780
f
vv
vv
f
f
p
p
s
p
s
p
42 C
Kecepatan relatif :
2
BPAB
BPABAP
c
VV1
VVV
2
AP
c
c5,0c4,01
c5,0c4,0V
2,1
c9,0VAP
c4
3VAP = 0 ,75 c
43 C
Massa : m = 2 kg
v = 0,6c = 3/5 c (lihat segitiga disamping) energi kinetik :
joule105,4E
)103(2E
cmE
cmcmE
EEE
EEE
16K
28
41
K
2o4
1K
2o
2o4
5K
ooK
oK
44 C
suhu : T1 = 127oC P1 = 20 W.
suhunya dinaikkan menjadi : T2 = 227oC,
laju radiasi kalornya sekarang mendekati : P2 = ...
Daya Radiasi Kalor :
4
4
TP
TeAP
watt49P
400
500
)273127(
)273227(
20
P
T
T
P
P
2
4
4
42
41
42
1
2
45 A
Cahaya kuning : = 610-7 m.
konstanta Planck h = 6,6 10-34 Js ,
kecepatan cahaya c = 3 108 m/s Jumlah foton : N = . per detik ; t = 1 s dengan daya : P = 10 W
foton103N
103106,6
106110
hc
tPN
NhctP
NhfE
19
834
7
5
4
3
v
B
VBC = 0,5c
Bumi
A
VAB=0,4c
P
vs = 40 m/s
S
vp = 45 m/s
P
-
PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI 9
46 B
FOTOLISTRIK
panjang gelombang : = 4400 = 4,4 107
m
fungsi kerja : Wo = 1,6 eV.
Energi kinetik maksimum fotoelektron yang lepas
dari permukaan logam tersebut
eV21,16,181,2E
6,1)106,1(104,4
103106,6E
Whc
E
K
197
834
K
oK
47 C
Panjang gelombang de Broglie elektron yang
kelajuannya 7,3x106 m/s adalah
m101103,7109
106,6
mv
h 10631
34
= 1
48 D
Panjang gelombang garis spektral yang
berhubungan dengan transisi, di dalam atom
hidrogen, dari n = 6 ke n = 3 adalah
2B
2K n
1
n
1R
1
nK = kulit dengan angka yang lebih kecil
nB = kulit dengan angka yang lebih besar
12
R
12
1R
36
14R
6
1
3
1R
1
22
49 D
massa inti helium ( 42 H ) = 4,002 sma,
massa proton = 1,007 sma,
massa neutron = 1,008 sma, 1 sma setara dengan 931 MeV,
ikat per nukleon inti 13H adalah
defek massa inti 13H :
sma 028,0m
002,4030,4m
002,4)008,12007,12(m
)m()mm(m iintnp
Energi ikat per nukleon 13H :
MeV 52,64
931028,0
nukleon
931mE
50 A
Grafik peluruhan zat radioaktif.
Dari grafik terlihat bahwa waktu paruhnya adalah
2 detik. Maka setelah 8 detik :
partikel50N
16
800800N
NN
2/8
21
T/t
21
o
yang tersisa 50 partikel, sehingga yang meluruh
adalah 800 50 = 750 partikel
N
t
800
4 detik
200
400
2
100
6