Contoh soal & penyelesaian UN tentang gas ideal

Dibwah adalah penyelesaian soal Ujian Nasional fisika tentang gas ideal. Penyelesaian soal ini dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk menghadapi UN dan ujian lainnya.

Nomor 1 (UN 2016)
Pernyataan-pernyataan dibawah berkaitan dengan gas!

1. Gas terdiri dari partikel-partikel yang disebut molekul
2. Partikel-partikel gas bergerak dalam lintasan lurus dengan laju konstan dan gerakannya acak.
3. Tumbukan yang terjadi antar partikel maupun dengan dinding wadah lenting sempurna.
4. Dalam setiap gerak partikel gas tidak berlaku hukum-hukum Newton tentang gerak.
5. Terdapat gaya tarik menarik antar partikel maupun partikel dengan dinding wadah.

Pernyataan yang sesuai dengan sifat-sifat gas ideal adalah....
A. 1, 2, 3
B. 1, 2, 5
C. 1, 4, 5
D. 2, 3, 4
E. 3, 4, 5

Pembahasan
Yang sesuai dengan sifat-sifat gas ideal adalah pernyataan nomor 1 , 2 dan 3. Pernyataan 4 dan 5 tidak sesuai dengan sifat gas ideal karena:

• Pernyataan 4 seharunya: Dalam setiap gerak partikel gas berlaku hukum-hukum Newton tentang gerak.
• Pernyataan 5 seharusnya: Gaya tarik-menarik antar partikel maupun partikel dengan dinding wadah diabaikan.

Jawaban: A

Nomor 2 (UN 2016)
Suatu gas ideal mula-mula menempati ruang yang volumenya V1 pada suhu T1 dan tekanan P1. Jika suhu gas menjadi 3T1 dan tekanan 5/3 P1 maka perbandingan volume gas akhir dengan volume gas mula-mula adalah...
A. 3 : 5
B. 5 : 9
C. 9 : 5
D. 9 : 15
E. 15: 9

Pembahasan
Diketahui:
T2 = 3T1
P2 = 5/3P1
Ditanya: V2 : V1
Jawab:
Berdasarkan persamaan umum gas ideal:
(P1 . V1) / T1 = (P2 . V2) / T2
Maka,
V2 : V1 = P1 . T2  : P2 . T1
V2 : V1 = P1 . 3T1 : 5/3P1 . T1
V2 : V1 = 3 : 5/3 = 9 : 5
Jawaban: C

Nomor 3 (UN 2016)
Perhatikan pernyataan berikut!.

1. Partikel gas tidak tersebar merata dalam ruangan
2. Lintasan partikel selalu sembarang dan teratur
3. Tumbukan antar partikel lenting sempurna
4. Ukuran partikel sangat kecil dibanding ruang yang ditempati.
5. Hukum Newton berlaku untuk semua partikel gas.

Pernyataan yang tepat tentang sifat gas ideal adalah...
A. 1, 2, 3
B. 1, 3, 5
C. 2, 3, 4
D. 2, 4, 5
E. 3, 4, 5

Pembahasan
Pernyataan yang benar adalah nomor 3, 4, dan 5.
Jawaban: E

Nomor 4 (UN 2016)
Gas ideal dalam ruang tertutup bertekanan P mengalami kenaikan tekanan menjadi 5/4 P dan volumenya dari V menjadi 2V. Perbandingan suhu gas sebelum dan sesudah mengalami perubahan adalah....
A. 1 : 2
B. 2 : 1
C. 2 : 5
D. 5 : 2
E. 5 : 4

Pembahasan
Diketahui:
P1 = P
P2 = 5/4 P
V1 = V
V2 = 2 V
Ditanya T1 : T2
Jawab:
Perdasarkan persamaan umum gas ideal:
P1 . V1 / T1 = P2 . V2 / T2
T1 : T2 = P1 . V1 : P2 . V2
T1 : T2 = P . V : 5/4 P . 2V
T1 : T2 = 2 : 5
Jawaban: C

Penyelesaian soal UN fisika tentang Peluruhan

Dibawah ini adalah penyelesaian soal Ujian Nasional fisika SMA tentang peluruhan. Pembahasan soal ini dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk menghadapi UN dan ujian lainnya.

Nomor 1 (UN 2016)
Perhatikan gambar grafik peluruhan!



Jumlah massa yang belum meluruh setelah 12 jam adalah...
A. 50 gram
B. 70 gram
C. 100 gram
D. 125 gram
E. 150 gram

Pembahasan
Diketahui:
N0 = 800 gram
T1/2 = 4 jam
t = 12 jam
Ditanya: N yang belum meluruh?
Jawaban:
N = N0 (1/2)^t/T1/2
N = 800 gram (1/2)^12/4
N = 800 gram (1/2)³ = 100 gram
Jawaban: C

Nomor 2 (UN 2016)
Perhatikan peluruhan suatu radioaktif tertentu berikut!.



Massa zat radioaktif yang tersisa setelah meluruh selama 40 sekon adalah.....
A. 3,125 gram
B. 6,25 gram
C. 8,50 gram
D. 15,25 gram
E. 20,50 gram

Pembahasan
Diketahui:
N0 = 100 gram
t = 10 s maka N = 50 gram
t = 20 s maka N = 25 gram
Ditanya: N ketika t = 40 gram
Jawab:
Berdasarkan grafik diatas terlihat, zat radioaktif tersisa setengahnya setelah 10 s.
t = 0, N = 100 gram
t = 10 s, N = 50 gram
t = 20 s, N = 25 gram
t = 30 s, N = 12,50 gram
t = 40 s, N = 6,25 gram
Jawaban: B

Penyelesaian soal UN tentang energi reaksi inti

Dibawah ini adalah penyelesaian soal Ujian Nasional fisika tentang energi reaksi inti. Pembahasan soal ini dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk menghadapi UN dan ujian lainnya.

Nomor 1 (UN 2016)
Perhatikan reaksi inti berikut!.
2 2He³ → 2He⁴ + 2 1H¹. Jika diketahui massa:
He⁴ = 4,003 sma
He³ = 3,017 sma
H¹ = 1,008 sma
(1 sma setara dengan energi 931 MeV), maka energi yang dilepas pada reaksi tersebut adalah....
A. 2794,860 MeV
B. 952,413 MeV
C. 95,655 MeV
D. 13,965 MeV
E. 11,761 MeV

Pembahasan
Energi pada reaksi inti:
E = (massa pereaksi - massa hasil reaksi) 931 MeV
E = (2 m 2He³ - [m 2He⁴ + 2 m 1H¹]) 931 MeV
E = (2 . 3,017 - [4,003 + 2 . 1,008]) 931 MeV
E = (6,034 - 6,019) 931 MeV
E = 13,965 MeV
Jawaban: D

Nomor 2 (UN 2016)
Perhatikan reaksi inti berikut!
3Li⁷ + 1H¹ → 2 2He⁴
Massa 3Li⁷ = 7,0178 sma, massa 1H¹ = 1,0078 sma, massa 2He⁴ = 4,0038 sma dan 1 sma = 931 MeV. Energi yang dihasilkan pada reaksi tersebut adalah...
A. 9,582 MeV
B. 16,758 MeV
C. 24,628 MeV
D. 32,257 MeV
E. 37,245 MeV

Pembahasan
Energi pada reaksi inti:
E = (massa pereaksi - massa hasil reaksi) 931 MeV
E = ([3Li⁷  + 1H¹] - 2He⁴) 931 MeV
E = ([7,0178 + 1,0078] - 2 . 4,0038) 931 MeV
E = (8,0256 - 8,0076) 931 MeV
E = 16,758 MeV
Jawaban: B

Contoh soal UN tentang Lup & penyelesaiannya

Dibawah ini adalah pembahasan soal Ujian Nasional fisika SMA tentang Lup. Lup atau kaca pembesar adalah alat untuk melihat benda-benda kecil agar terlihat besar. Pembahasan soal ini dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk menghadapi UN dan Ujian lainnya.

Nomor 1 (UN 2016)
Seorang petugas pemilu mengamati keaslian kartu suara dengan menggunakan Lup berkekuatan 10 Dioptri, jarak baca normal petugas 25 cm. Perbesaran anguler maksimum yang diperoleh pada pengamatan mata berakomodasi maksimum adalah....
A. 2 kali
B. 2,5 kali
C. 3 kali
D. 3,5 kali
E. 10 kali

Pembahasan
Diketahui:
D = 10 Dioptri
Sn = 25 cm
Ditanya: M (mata berakomodasi maksimum)
Jawab:
Hitung terlebih dahulu fokus Lup
D = 1 / f maka f = 1/D = 1/10 = 0,1 m = 10 cm
Jadi
M = (Sn/f) + 1
M = (25/10) + 1 = 2,5 + 1 = 3,5 kali
Jawaban: D

Nomor 2 (UN 2016)
Seorang tukang arloji bekerja dengan memakai lup yang berkekuatan 12,0 dioptri. Jika pengamatan dilakukan dengan mata berakomodasi maksimum, maka perbesaran sudut lup adalah ... (Sn = 25 cm)
A. 4,1 kali
B. 4,0 kali
C. 3,1 kali
D. 2,1 kali
E. 1,5 kali

Pembahasan
Diketahui:
D = 12,0 dioptri
Sn = 25 cm
Ditanya: M (mata berakomodasi maksimum)
Jawab.
Hitung terlebih dahulu fokul lup
f = 1/D = 1/12 = 0,08 m = 8 cm
Maka
M = 25/8 + 1 = 4,1 kali
Jawaban: A

Contoh soal UN perpindahan kalor konduksi & penyelesaian

Dibawah ini adalah pembahasan soal Ujian Nasional fisika tentang perpindahan kalor secara konduksi. Pembahasan soal ini dapat digunakan sebagai bahan belajar menghadapi UN dan ujian lainnya.

Nomor 1 (UN 2016)
Dua batang logam P dan Q yang mempunyai panjang dan luas penampang sama disambung menjadi satu pada salah satu ujungnya dan pada ujung-ujung lain dikenakan suhu berbeda seperti gambar.



Bila konduktivitas termal logam P = 4 kali konduktivitas logam Q, maka suhu pada sambungan kedua logam saat terjadi keseimbangan termal adalah...
A. 120^oC
B. 100^oC
C. 90^oC
D. 80^oC
E. 60^oC

Pembahasan
Diketahui
kP = 4 kQ
Tp = 25^oC
Tq = 200^oC
Ditanya: T
Jawab:
Pada saat kedua logam disambung maka laju kalor konduksi kedua logam sama, sehingg
Hp = Hq
kp . Ap . ΔTp / Lp = kq . Aq . ΔTq / Lq
Karena panjang dan luas penampang logam sama maka hubungannya menjadi:
kp . ΔTp = kq . ΔTq
4kq (T - Tp) = kq (Tq - T)
4 (T - 25) = 200 - T
4T - 100 = 200 - T
4T + T = 200 + 100
5T = 300
T = 60^oC
Jawaban: E

Nomor 2 (UN 2016)
Dua buah logam A dan B memiliki luas penampang dan panjang yang sama seperti gambar.



Jika koefisien konduksi termal logam A = 2 kali koefisien konduksi termal logam B, maka suhu tepat pada sambungan kedua logam adalah...
A. 20^oC
B. 30^oC
C. 40^oC
D. 60^oC
E. 80^oC

Pembahasan
Diketahui
kA = 2 kB
TA = 20^oC
TB = 80^oC
Ditanya: T = ...
Jawab:
Pada saat kedua logam disambung maka laju kalor konduksi kedua logam sama, sehingg
HA = HB
kA . AA . ΔTA / LA = kB . AB . ΔTB / LB
Karena panjang dan luas penampang logam sama maka hubungannya menjadi:
kA . ΔTA = kB . ΔTB
2kB (T - TA) = kB (TB - T)
2 (T - 20) = 80 - T
2T - 40 = 80 - T
2T + T = 80 + 40
3T = 120
T = 40^oC
Jawaban: C

Contoh soal & pembahasan UN asas Black

Dibawah ini adalah pembahasan soal Ujian Nasional fisika tentang asas Black. Secara matematis asas Black menyatakan kalor yang diserap = kalor yang dilepas. Zat yang menyerap kalor adalah yang bersuhu rendah dan yang melepas kalor adalah zat yang bersuhu tinggi. Untuk lebih jelasnya, pelajari pembahasan soal dibawah ini.

Nomor 1 (UN 2016)
Setengah kilogram es bersuhu - 20^oC dicampur dengan air 20^oC sehingga menjadi air seluruhnya pada suhu 0^oC. Jika kalor jenis es 0,5 kal/g.^oC, kalor lebur es 80 kal/g, dan kalor jenis air 1 kal/g.^oC, maka massa air mula-mula adalah...
A. 1,50 kg
B. 2,25 kg
C. 3,75 kg
D. 4,50 kg
E. 6,00 kg

Pembahasan
Diketahui:
mes = 0,5 kg
T1 = - 20 C
T = 0 C
T2 = 20 C
ces = 0,5 kal/g.C
Les = 80 kal/g
cair = 1 kal/g.C
Ditanya: mair = ...?
Bardasarkan asas Black: kalor yang diserap = kalor yang dilepas.
Pada soal ini, Zat yang menyerap kalor adalah es karena suhunya lebih rendah daripada air. Zat yang melepas kalor adalah air.
mes Les + mes . ces . (T - T2) = mair . cair . (T1 - T)
0,5 . 80 + 0,5 . 0,5 (0 - (-20)) = mair . 1 (20 - 0)
40 + 5 = 20 mair
45 = 20 mair
mair = 45/20 kg = 2,25 kg
Jawaban: B

Nomor 2 (UN 2016)
Sebuah bejana berisi 800 gram air bersuhu 30^oC dan kalor jenis air 4200 J/kg.J. Sebanyak 250 gram logam yang suhunya 80^oC dimasukkan kedalam bejana tersebut. Apabila pertukaran kalor hanya terjadi antara air dan logam serta suhu akhir campuran = 40^oC maka kalor jenis logam adalah...
A. 900 J/kg.J
B. 840 J/kg.J
C. 420 J/kg.J
D. 210 J/kg.J
E. 120 J/kg.J

Pembahasan
Sama seperti nomor 1, gunakan asas Black. Zat yang menyerap kalor adalah air dan yang melepas kalor adalah logam.
mair . cair (T - T2) = mL . CL (T1 - T)
800 . 4200 . (40 - 30) = 250 . cL . (80 - 40)
33.600.000 = 10000 . cL
cL = 33.600.000 / 10.000 = 336 J/kg.J
Jawaban: -

Contoh soal & pembahasan UN tentang pemuaian

Dibawah ini adalah pembahasan soal Ujian Nasional fisika tentang pemuaian. Seperti diketahui, pemuaian terdiri dari muai panjang, muai luas dan muai volume. Pembahasan ini dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk menghadapi UN dan ujian lainnya.

Nomor 1 (UN 2016)
Pada gambar berikut, bejana kaca yang memiliki koefisien muai panjang 3 x 10^-5 /^oC diisi penuh dengan raksa yang memiliki koefisien muai ruang 54 x 10^-5 /C pada suhu 25 ^oC. Bila kemudian bejana dipanaskan hingga suhunya menjadi 50 ^oC, volume raksa yang tumpah adalah...



A. 2,375 cc
B. 2,825 cc
C. 3,375 cc
D. 3,825 cc
E. 4,375 cc

Pembahasan
Diketahui:
T1 = 25 ^oC
T2 = 50 ^oC
α = 3 x 10^-5 /^oC
γ = 54 x 10^-5 /^oC
Ditanya: V raksa yang tumpah.
Jawab:
Hitung terlebih dahulu perubahasan suhu:
ΔT = T2 - T1 = 50 - 25 = 25 ^oC

Hitung volume bejana
Vb = V1 (1 + 3α . ΔT) = 300 (1 + 3 . 3 x 10^-5 . 25)
Vb = 300,675 cc

Hitung volume raksa
Vr = V1 (1 + γ . ΔT) = 300 (1 + 54 x 10^-5 . 25)
Vr = 304,05 cc

Jadi volume raksa yang tumpah:
V = Vr - Vb = 304,05 cc - 300,675 cc = 3,375 cc
Jawaban: C

Nomor 2 (UN 2016)
Sebuah bejana baja 4 liter, 95% volumenya diisi alkohol. Pada suhu awal 0 ^oC, bejana ini beserta isinya dipanaskan sampai suhunya menjadi 70 ^oC. Jika koefisien muai panjang baja 0,000011 /^oC dan koefisien mual alkohol 0,001 /^oC, volume alkohol yang tumpah adalah...
A. 76,65 cm³
B. 65,76 cm³
C. 56,76 cm³
D. 50,76 cm³
E. 46,76 cm³

Pembahasan
Hitung terlebih dahulu volume bejana setelah dipanaskan
Vb = = V1 (1 + 3α . ΔT) = 4 (1 + 3 . 0,000011 . 70)
Vb = 4,00231 L

Hitung volume awal alkohol (V1)
V1 = 95 % x 4 L = 3,8 L

Hitung volume alkohol setelah dipanaskan
Va = V1 (1 + γ . ΔT) = 3,8 (1 + 0,001 . 70)
Va = 4,066 L

Jadi volume alkohol yang tumpah:
V = Va - Vb = 4,066 L - 4,00231 L = 0,06369 L
V = 0,06369 dm3 = 63,69 cm³
Jawaban: -

Contoh soal & pembahasan UN momen Inersia sistem partikel

Dibawah ini adalah pembahasan soal Ujian Nasional Fisika tentang momen Inersia. Pembahasan ini dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk menghadapi UN dan ujian lainnya.

Nomor 1 (UN 2016)
Perhatikan gambar empat partikel yang dihubungkan dengan batang penghubung berikut!.



Massa m1 = m2 = 4 kg dan m3 = m4 = 2 kg, panjang a = 1 m dan b = 2 m serta massa batang penghubung diabaikan, momen inersia sistem partikel terhadap sumbu Y adalah....
A. 24 kg. m²
B. 32 kg . m²
C. 34 kg . m²
D. 56 kg . m²
E. 60 kg . m²

Pembahasan
Untuk menghitung momen inersia sistem partikel sebagai berikut:
I = m1 r1² + m2 r2² + m3 r3² + m4 r4² (banyak m tergantuk jumlah partikel, sesuaikan saja). r = jarak partikel ke sumbu putar atau sumbu Y.
I = 4 . 2² + 4 . 1² + 2 . 2² + 2 . 4²
I = 16 + 4 + 8 + 32 = 60 kg . m²
Jawaban: E

Nomor 2 (UN 2016)
Perhatikan gambar berikut!



Empat bola masing-masing massanya m1 = 1 kg, m2 = 2 kg, m3 = 3 kg, m4 = 4 kg dihubungkan dengan batang ringan tak bermassa. Jika sistem diputar pada titik sumbu di m2, maka besar momen inersia sistem bola adalah....
A. 0,48 Nm
B. 0,50 Nm
C. 0,52 Nm
D. 0,54 Nm
E. 0,56 Nm

Pembahasan
Untuk menghitung momen inersia sistem partikel sebagai berikut:
I = m1 r1² + m2 r2² + m3 r3² + m4 r4² (banyak m tergantuk jumlah partikel, sesuaikan saja). r = jarak partikel ke sumbu putar atau sumbu Y.
I = 1 . (0,2)² + 2 . (0)² + 3 . (0,2)² + 4 . (0,3)² (satuan r diubah dalam meter)
I = 0,04 + 0 + 0,12 + 0,36 = 0,52 Nm
Jawaban: C

Pembahasan soal UN fisika tentang hukum Kirchhoff satu loop

Dibawah ini adalah pembahasan soal Ujian Nasional fisika tentang hukum Kirchhoff. Hukum 1 Kirchhoff menyatakan jumlah arus yang masuk titik percabangan sama dengan jumalah arus yang keluar. Hukum 2 Kirchhoff menyatakan jumlah tegangan suatu rangkaian tertutup sama dengan nol.

Nomor 1 (UN 2016)
Perhatikan gambar berikut!



Besar beda potensial pada hambatan 3 Ω adalah....
A. 0,17 volt
B. 0,50 volt
C. 1,50 volt
D. 2,00 volt
E. 6,00 volt

Pembahasan
Untuk menjawab soal ini langsung terapkan hukum 2 Kirchhoff:
∑V = 0
Disini kita asumsikan arah loop dan arus searah jarum jam, dan mulai mengitari rangkaian dari titik a. Sehingga didapat:
i . 6 Ω + i . 9 Ω + 9 V + i . 3 Ω - 12 V = 0
i . 18 Ω - 3 V = 0
i . 18 Ω = 3 V
i = 3 / 18 A = 0,17 A (hasilnya positif menunjukkan arah arus sesuai dengan asumsi diatas)
Jawaban: D

Nomor 2 (UN 2016)
Perhatikan gambar dibawah ini!



Agar potensial listrik antara A dan B sama dengan 2 volt, maka besar hambatan R adalah.....
A. 1 Ω
B. 2 Ω
C. 3 Ω
D. 4 Ω
E. 5 Ω

Pembahasan
Dari hukum 2 Kirchhoff:
∑V = 0
Disini kita asumsikan arah loop dan arus searah jarum jam, dan mulai mengitari rangkaian dari titik A. Sehingga didapat:
6 V + i . 12 Ω + 6 V + i . 8 Ω - 2 V = 0
i . 20 Ω + 10 V  = 0
i . 20 Ω = - 10 V
i = - 0,5 A (tanda negatif menunjukkan arah arus berlawanan jarum jam)
Jadi, besar hambatan R:
i . R = 2 Volt
0,5 A . R = 2 Volt
R = 2 Volt / 0,5 A = 4 Ω
Jawaban: D

Pembahasan soal UN fisika tentang arah gaya magnetik

Berikut ini adalah pembahasan soal ujian nasional fisika tentang arah gaya magnetik. Arah gaya magnetik dapat ditentukan melalui kaidah tangan kanan seperti ditunjukkan gambar dibawah ini.


Dengan B = medan magnetik, F = gaya magnetik dan i = arus listrik / arah gerak muatan. Untuk lebih jelasnya, pelajari pembahasan soal dibawah.

Nomor 1 (UN 2016)
Sebuah muatan positif q, bergerak dengan kecepatan v dalam sebuah medan magnet homogen seperti ditunjukkan pada gambar.



Arah gaya magnetik F yang dialami muatan listrik q adalah....
A. keatas tegak lurus arah v
B. kebawah tegak lurus arah v
C. ke luar bidang gambar
D. ke dalam bidang gambar
E. ke kanan searah v

Pembahasan
Diketahui:
arah v = ke kanan
arah B = keluar bidang
Ditanya: arah gaya magnetik.
Jawab:
Dengan menggunakan kaidah tangan kanan seperti gambar paling atas, maka arah F ke bawah tegak lurus v.
Jawaban: B

Nomor 2 (UN 2016)
Perhatikan gambar berikut.



Sebuah partikel bermuatan positif dari keadaan diam mulai bergerak didalam ruangan bermedan magnet homogen. Arah gaya magnetik yang dialami partikel tersebut adalah....
A. ke bawah tegak lurus arahv
B. ke atas tegak lurus arah v
C. ke dalam bidang gambar
D. ke luar bidang gambar
E. ke kiri berlawanan arah v

Pembahasan
Diketahui
Arah v = ke kanan
Arah B = ke dalam
Ditanya: arah F
Jawab:
Dengan menggunakan kaidah tangan kanan, maka arah F ke atas tegak lurus arah v.
Jawaban: B

Pembahasan soal UN fisika tentang kapasitor

Dibawah ini adalah pembahasan soal Ujian Nasional fisika tentang kapasitor. Kapasitor merupakan sebuah piranti yang berfungsi menyimpan muatan dan energi. Pembahasan soal ini dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk menghadapi UN dan ujian lainnya.

Nomor 1 (UN 2016)
Lima kapasitor C1, C2, C3, C4, C5 disusun seri seperti gambar.



Besar muatan yang tersimpan pada kapasitor C5 adalah...
A. 54 μC
B. 36 μC
C. 24 μC
D. 20 μC
E. 12 μC

Pembahasan
Hitung terlebih dahulu muatan total 5 kapasitor;
1/Cs = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + 1/C4 + 1/C5
1/Cs = 1/2 + 1/ 3 + 1/4 + 1/4 + 1/6
1/Cs = 1 + 1/3 + 1/6 = 6/6 + 1/3 + 1/6 = (6 + 2 + 1) / 6 = 9/6 = 3/2
Cs = 2/3 μF

Karena susunan seri maka Q1 = Q2 = Q3 = Q4 = Q5 = Q
C = Q / V atau Q = Cs . V = 2/3 . 36 = 24 μC
Jawaban: C

Nomor 2 (UN 2016)
Perhatikan gambar rangkaian kapasitor berikut ini!.



Jika nilai kapasitor masing-masing C1 = C2 = C3 = 3 μF, C4 = 0,25 μF, C5 = 0,75 μF maka muatan yang tersimpan pada C5 adalah...
A. 1,25 μC
B. 3,75 μC
C. 5,0 μC
D. 7,20 μC
E. 8,70 μC

Pembahasan
Hitung terlebih dahulu hitung Cgabungan C4 dan C5
Cp = C4 + C5 = 0,25 μF + 0,75 μF = 1 μF
Hitung Cgabungan C1, C2 dan C3
1/Cs = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/3 + 1/3 + 1/3 = 3/3 = 1
Cs = 1 μF
Karena Cp : Cs = 1 : 1 maka Vs = 5 Volt dan Vp = 5 Volt.
Jadi muatan pada C5:
QC5 = C5 . Vp = 0,75 μF . 5 V = 3,75 μC
Jawaban: B

Pembahasan soal UN fisika tumbukan lenting sempurna & tidak lenting sama sekali

Dibawah ini adalah pembahasan soal Ujian Nasional fisika SMA tentang tumbukan. Tumbukan terdiri dari 2 jenis yaitu tumbukan lenting sempurna, tumbukan tidak lenting sama sekali dan tumbukan lenting sebagian. Perbedaan dari ketiga tumbukan ini salah satunya dilihat berdasarkan nilai koefisien restitusi.
Tumbukan lenting sempurna mempunyai nilai koefisien restitusi = 1. Tumbukan tidak lenting sama sekali mempunyai koefisien restitusi = 0 dan tumbukan lenting sebagian sekali nilai e antara 0 hingga 1.

Nomor 1 (UN 2016)
Perhatikan gambar dibawah!

Dua benda A dan B meluncur pada lintasan setengah lingkaran berjari-jari 45 cm. Massa benda A = 2 kali massa benda B. Beberapa saat kemudian, kedua benda bertumbukan tidak lenting sama sekali. Kelajuan benda B setelah tumbukan adalah...
A. 0,5 m/s
B. 1,0 m/s
C. 2 m/s
D. 2,5 m/s
E. 3,0 m/s

Pembahasan
Diketahui
R = h = 45 cm = 0,45 m
mA = 2 mB
e = 0 (tumbukan tidak lenting sama sekali)
Ditanya: vB' = ....
Jawab:
Hitung terlebih dahulu kecepatan kedua benda sesaat sebelum bertumbukan:
vA = vB = √2gh = √2 . 10. 0,45 = √9 = 3 m/s (vA = vB karena ketinggian sama)
Karena tumbukan tidak lenting sama sekali maka vA' = vB', maka dari berdasarkan hukum kekekalan momentum:
mA vA + mB vB = mA vA' + mB vB'
2mB . 3 + mB . 3 = (2mB + mB) vB'
9mB = 3mB vB'
vB' = 9/3 = 3 m/s
Jawaban: E

Nomor 2
Perhatikan gambar!

Dua bola identik dijatuhkan bersamaan pada ketinggian yang sama pada bidang licin berbentuk setengah lingkaran dengan jari-jari 1,8 m. Jika tumbukan antara kedua bola lenting sempurna, kecepatan kedua bola sesaat setelah tumbukan adalah...
A. 0 m/s
B. 3 m/s
C. 6 m/s
D. 9 m/s
E. 11 m/s

Pembahasan
Diketahui:
h = 1,8 m
e = 1 (lenting sempurna)
Ditanya: v' = ...
Jawab:
Hitung terlebih dahulu kecepatan bola sesaat sebelum bertumbukan:
v = √2gh = √2 . 10 . 1,8 = √36 = 6 m/s
Berdasarkan hukum kekekalah momentum:
m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2' (m1 = m2 sehingga bisa dihilangkan)
v1 + v2 = v1' + v2'
6 + 6 = v1' + v2'
12 = v1' + v2' ..... (pers. 1)

Persamaan koefisien restitusi:
- (v1' - v2') / (v1 - v2) = 1
- (v1' - v2') = v1 - v2
- (v1' - v2') = 6 - 6 = 0
v1' = v2' = v' (Pers. 2)
Subtitusi Pers. 2 ke Pers. 1 diperoleh:
12 = v' + v'
12 = 2v'
v' = 12/2 = 6 m/s
Jawaban: C

Pembahasan soal UN fisika tentang gerak parabola

Dibawah ini adalah pembahasan soal Ujian Nasional Fisika tentang gerak parabola. Gerak parabola adalah gerak dengan lintasan parabola. Pembahasan ini dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk menghadapi UN dan ujian lainnya.

Nomor 1 (UN 2016)
Perhatikan gambar dibawah ini!



Pada sebuah permainan golf, bola yang massanya 0,2 kg (g = 10 m/s²) akan dimasukkan kedalam lubang C seperti tampak pada gambar. Pemukul menyentuh bola dalam waktu 0,01 sekon dan lintasan B - C ditempuh dalam waktu 1 sekon. Gaya yang diperlukan pemain golf untuk memukul bola supaya tepat masuk kedalam lubang C adalah...
A. 20 N
B. 80 N
C. 120 N
D. 180 N
E. 200 N

Pembahasan
Diketahui:
v1 = 0 m/s (karena bola awalnya diam)
m = 0,2 kg
g = 10 m/s²
Δt = 0,01 sekon
tBC = 1 sekon

θ = 60⁰

Ditanya: F
Jawab:
Hitung terlebih dahulu kecepatan bola setelah dipukul (v2). Kecepatan v2 akan sama dengan kecepatan bola ketika di B. Dari persamaan gerak parabola didapat:
v0x = s / t (v0 sebagai v2)
v2 cos 60⁰ = 5 / 1
v2 . 1/2 = 5 m/s
v2 = 10 m/s

Menghitung besar gaya menggunakan persamaan impuls.
I = mv2 - mv1
F . Δt = m (v2 - v1)
F . 0,01 = 0,2 (10 - 0)
F = 200 N
Jawaban: E

Nomor 2 (UN 2016)
Perhatikan gambar!



Seorang pemain golf memukul bola golf yang massanya 0,1 kg dengan waktu kontak antara pemukul dan bola golf 0,01 s. Lintasan bola setelah dipukul tampak seperti gambar. Bila waktu untuk menempuh B - C agar bola tepat masuk kedalam lubang di C adalah √g s, besar gaya yang diperlukan untuk memukul bola adalah...
A. 49 N
B. 72 N
C. 98 N
D. 147 N
E. 189 N

Pembahasan
Diketahui:
v1 = 0 m/s (karena bola awalnya diam)
m = 0,1 kg
Δt = 0,01 sekon
tBC = √g sekon

θ = 45⁰

s = 19,6 m = 2g (g = 9,8 m/s²)
Ditanya: F
Jawab:
Dari persamaan jangkauan maksimum gerak parabola didapat:
xmax = 1/2 s = v0² sin 2θ / g (Gerak dari B ke C adalah setengah gerak parabola sehingga xmax = 1/2 s)
1/2 . 2g = v2² sin 90⁰ / g (v0 = v2)
g² = v2² . 1
v2 = g = 9,8 m/s

Menghitung besar gaya menggunakan persamaan impuls.
I = mv2 - mv1
F . Δt = m (v2 - v1)
F . 0,01 = 0,1 (9,8 - 0)
F = 98 N
Jawaban: E

Pembahasan soal UN fisika tentang Impuls

Dibawah ini adalah pembahasan soal Ujian Nasional fisika tentang Impuls. Seperti diketahui, impuls adalah gaya yang bekerja sesaat. Impuls juga dapat dinyatakan sebagai perubahan momentum. Untuk lebih jelasnya, pelajari pembahasan soal impul dibawah ini.

Nomor 1 (UN 2016)
Bola bermassa 200 gram dijatuhkan dari ketinggian 80 cm tanpa kecepatan awal. Setelah menumbuk lantai bola memantul kembali dengan kecepatan 1 m/s (g = 10 m/s²). Besar impuls pada bola adalah.....
A. 1,6 Ns
B. 1,5 Ns
C. 1,0 Ns
D. 0,8 Ns
E. 0,6 Ns

Pembahasan
Diketahui:
v2 = 1 m/s
h = 80 cm = 0,8 m
v0 = 0 m/s
m = 200 gram = 0,2 kg
Ditanya: I = ...
Hitung terlebih dahulu kecepatan bola sebelum menumbuk lantai (v1)
v1 = √2gh = √2 . 10 . 0,8 = 4 m/s
Jadi,
I = mv2 - mv1
I = m (v2 - v1)
I = 0,2 kg (1 m/s - (-4 m/s)
I = 0,2 kg . 5 m/s = 1 Ns
Jawaban: C
v2 negatif karena arah gerak bola sebelum menumbuk lantai kebawah dan v1 positif karena arah gerak bola setelah menumbuk lantai ke atas. Namun aturan ini boleh juga sebaliknya.

Nomor 2 (UN 2016)
Sebuah bola bermassa 0,8 kg jatuh bebas dari ketinggian 180 cm di atas lantai tanpa kecepatan awal. Jika setelah menumbuk lantai bola terpental ke atas dengan kecepatan 5 m/s (percepatan gravitasi = 10 m/s²), maka besar impuls pada bola adalah...
A. 6,0 Ns
B. 7,2 Ns
C. 8,8 Ns
D. 18,0 Ns
E. 24,0 Ns

Pembahasan
Diketahui:
v2 = 5 m/s
h = 180 cm = 1,8 m
v0 = 0 m/s
m = 0,8 kg
Ditanya: I = ...
Hitung terlebih dahulu kecepatan bola sebelum menumbuk lantai (v1)
v1 = √2gh = √2 . 10 . 1,8 = 6 m/s
Jadi,
I = mv2 - mv1
I = m (v2 - v1)
I = 0,8 kg (5 m/s - (-6 m/s)
I = 0,8 kg . 11 m/s = 8,8 Ns
Jawaban: C

Pembahasan soal UN fisika hukum kekekalan energi mekanik

Dibawah ini adalah pembahasan soal ujian nasional fisika tentang hukum kekekalan energi mekanik. Secara matematis, hukum kekekalan energi mekanik menunjukkan jumlah energi kinetik dan energi potensial tetap. Untuk lebih jelasnya pelajari pembahasan soal dibawah ini.

Nomor 1 (UN 2016)
Perhatikan gambar berikut.


Sebuah bola sedang meluncur menuruni lintasan licin. Bila laju benda di titik A sama dengan 6 m/s, dan g = 10 m/s, laju benda dititik B adalah...
A. √52 m/s
B. √65 m/s
C. √92 m/s
D. √95 m/s
E. √128 m/s

Pembahasan
Diketahui:
vA = 6 m/s
hA = 5,6 m
hB = 1 m
Ditanya: vB = ...
Jawab
Untuk menentukan kelajuan benda dititik B, bisa menggunakan hukum kekekalan energi mekanik:
mghA + 1/2 mvA² = mghB + 1/2mvB²
m di coret karena sama, sehingga persamaan menjadi:
ghA + 1/2 vA² = ghB + 1/2vB²
10 . 5,6 + 1/2 (6)² = 10 . 1 + 1/2 vB²
56 + 18 = 10 + 1/2 vB²
74 - 10 = 1/2vB²
vB² = 128
vB = √128 m/s
Jawaban: E

Nomor 2 (UN 2014)
Sebuah balok bermassa 2 kg dari keadaan diam, meluncur dari puncak bidang miring yang licin seperti tampak pada gambar.


Besar energi kinetik balok saat sampai dititik B adalah....
A. 10 Joule
B. 20 Joule
C. 30 Joule
D. 40 Joule
E. 80 Joule

Pembahasan
Diketahui:
vA = 0 m/s
hA = 4 m
hB = 2 m
Ditanya: EKB = ...
Jawab
Untuk menentukan kelajuan benda dititik B, bisa menggunakan hukum kekekalan energi mekanik:
mghA + 1/2 mvA² = mghB + EKB
m di coret karena sama, sehingga persamaan menjadi:
mghA + 1/2 mvA² = mghB + EKB
2. 10 . 4 + 1/2 2 . (0)² = 2 . 10 . 2 + EKB
80 + 0 = 40 + EKB
80 - 40 = EKB
EKB = 40
Jawaban: D

Pembahasan soal UN fisika tentang penerapan hukum Newton

Dibawah ini merupakan pembahasan soal ujian nasional fisika menentukan tegangan tali. Materi ini adalah bagian dari penerapan hukum-hukum Newton tentang gerak. Tegangan tali dapati ditentukan menggunakan hukum II Newton.

Nomor 1 (UN 2016)
Dua buah balok dihubungkan dengan katrol licin dan massa katrol diabaikan seperti pada gambar.


Massa A = mA dan massa B = mB dan balok B turun dengan percepatan a. Jika percepatan gravitasi g, maka besar tegangan tali yang terjadi pada balok B adalah...
A. T = mB . a
B. T = mA (a - g)
C. T = mA (g - a)
D. T = mB (a - g)
E. T = mB (g - a)

Pembahasan
Pada benda B, bekerja 2 gaya yaitu gaya berat (arah ke bawah) dan tegangan tali (arah ke atas) sehingga dari hukum 2 Newton diperoleh:
wB - T = mB . a
mB . g - T = mB . a
T = mB . g - mB . a
T = mB (g - a)
Jawaban: E

Nomor 2 (UN 2016)
Dari gambar berikut, balok A mempunyai massa 2 kg dan balok B = 1 kg.


Bila gaya gesekan antara benda A dengan bidang adalah 2,5 N, sedangkan gesekan antara tali dengan katrol diabaikan, maka percepatan kedua benda adalah....
A. 20,0 m/s²

B. 10,0 m/s²

C. 6,7 m/s²
D. 3,3 m/s²
E. 2,5 m/s²

Pembahasan
Untuk sistem seperti gambar diatas, berlaku persamaan:
mB . g - fg = (mA + mB) . a
1 . 10 - 2,5 = (2 + 1) . a
7,5 = 3 . a
a = 7,5 / 3 = 2,5 m/s²
Jawaban: E

Pembahasan soal UN menentukan kecepatan mobil yang melewati tikungan

Dibawah ini merupakan pembahasan Ujian Nasional fisika menentukan kecepatan mobil yang melewati tikungan dengan menerapkan hukum Newton.

Nomor 1 (UN 2016)
Mobil melaju pada sebuah tikungan di posisi M seperti terlihat pada gambar di bawah ini!



Koefisien gesekan statik antara roda dan jalan 0,4 (percepatan gravitasi 10 m/s²). Agar mobil tidak keluar jalur, kecepatan maksimum yang diperbolehkan adalah...
A. √10 m/s
B. 2√10 m/s
C. 4√10 m/s
D. 5√10 m/s
E. 6√10 m/s

Pembahasan
Agar mobil tidak keluar jalur, maka gaya sentripetal mobil harus sama dengan gaya gesekan statik roda dengan jalan.
Fs = fs
m v² / R = μs N
m v² / R = μs m . g
v² / R = μs . g
v² = μs . g. R = 0,4 . 10 . 40 = 160
v = √160 = 4√10 m/s
Jawaban: C

Nomor 2 (UN 2016)
Sebuah tikungan jalan dengan jari-jari 25 meter dan koefisien gesekan statis antara ban mobil dan jalan adalah 0,4. Jika g = 10 m/s², kecepatan maksimum mobil yang diperbolehkan agar mobil tidak terpental keluar jalur jalan adalah....
A. 2,5 m/s
B. 4 m/s
C. 10 m/s
D. 20 m/s
E. 100 m/s

Pembahasan
Agar mobil tidak keluar jalur, maka gaya sentripetal mobil harus sama dengan gaya gesekan statik roda dengan jalan.
Fs = fs
m v² / R = μs N
m v² / R = μs m . g
v² / R = μs . g
v² = μs . g. R = 0,4 . 10 . 25 = 100
v = √100 = 10 m/s
Jawaban: C

Pembahasan soal UN fisika tentang hubungan roda-roda

Dibawah ini adalah pembahasan soal Ujian Nasional fisika tentan hubungan roda-roda. Seperti diketahui roda-roda dapat dihubungkan sepusat, bersinggungan dan dihubungkan dengan sabuk.

Nomor 1 (UN 2016)
Tiga buah roda dihubungkan seperti gambar dibawah:



Roda A dan Roda B dihubungkan seporos sedangkan Roda B dengan Roda C dihubungkan dengan sabuk. Jika RA = 2 cm, RB = 4 cm, dan RC = 20 cm maka perbandingan kecepatan sudut Roda B dengan Roda C adalah...
A. 1 : 5
B. 2 : 1
C. 2 : 5
D. 5 : 1
E. 5 : 2

Pembahasan
Roda B dan Roda C dihubungkan dengan sabuk maka:
vB = vC
ωB . RB = ωC . RC
ωB . 4 cm = ωC . 20
ωB : ωC = 20 : 4 = 5 : 1
Jawaban: D

Nomor 2 (UN 2016)
Perhatikan gambar!



Tiga Roda A, B, dan C berputar bersama-sama. Jari-jari Roda A = 18 cm, Roda B = 25 cm dan Roda C = 20 cm. Jika Roda C berputar dengan kecepatan linear 10 m/s, maka perbandingan kecepatan sudut Roda A dan Roda C adalah...
A. 3 : 5
B. 4 : 5
C. 5 : 3
D. 5 : 4
E. 7 : 5

Pembahasan
Roda B dan Roda C bersinggungan sehingga:
vB = vC
ωB . RB = ωC . RC .... (pers 1)
Roda A sepusat dengan Roda B sehingga ωA = ωB maka pers 1 menjadi:
ωA . RB = ωC . RC
ωA . 25 cm = ωC . 20 cm
ωA : ωC = 20 : 25 = 4 : 5
Jawaban: B