Perpindahan kalor SBMPTN, pembahasan contoh soal

Nomor 1
Sebatang logam dipanaskan hingga suhunya 80oC panjangnya menjadi 115 cm. Jika koefisien muai panjang logam 3 . 10-3 /oC dan suhu mula-mula logam 30oC, maka panjang mula-mula logam adalah...
A. 100 cm
B. 101,5 cm
C. 102 cm
D. 102,5 cm
E. 103 cm

Pembahasan:
Diketahui:
L = 115 cm
T = 80oC
α = 3 . 10-3 /oC
T0 = 30oC
Ditanya: L0 = ...
Jawab:
ΔL = L0 . α . ΔT
L – L0 = L0 . 3 . 10-3 /oC (80oC – 30oC)
115 cm – L0 = L0 . 0,15
115 cm = L0 . 0,15 + L0 = L0 . 1,15
L0 = 115 cm / 1,15 = 100 cm

Nomor 2
Sebatang baja (koefisien muai panjang = 10-5 /oC) mempunyai panjang 100 cm. Kemudian baja dipanaskan sampai suhunya 100 oC sehingga panjang baja menjadi 100,07 cm. Suhu batang baja mula-mula sebelum adalah...
A. 70 oC
B. 50 oC
C. 30 oC
D. 20 oC
E. 10 oC

Pembahasan:
Diketahui:
α = 10-5 /oC
L0 = 100 cm
L = 100,07 cm
 T = 100 oC
Ditanya: T0 = ...
Jawab:
ΔL = L0 . α . ΔT
100,07 – 100 = 100 . 10-5 (100 – T0)
0,07 = 10-3 (100 – T0)
100 – T0 = 0,07 . 103 = 70
T0 = 100 – 70 = 30 oC

Nomor 3
Suatu batang kuningan mula-mula panjangnya 40 cm. Saat dipanaskan pada suhu 80 oC panjangnya menjadi 40,04 cm. Jika koefisien muai panjang kuningan 2,0 . 10-5 /oC maka suhu awal batang kuningan tersebut adalah...
A. 20 oC
B. 22 oC
C. 25 oC
D. 30 oC
E. 50 oC

Pembahasan:
Diketahui:
L0 = 40 cm
T = 80oC
L = 40,04 cm
α = 2,0 . 10-5 /oC
Ditanya: T0 = ...
Jawab:
a.    Terlebih dahulu hitung ΔT.
ΔL = L0 . α . ΔT
L – L0 = L0 . 3 . 10-3 /oC ΔT
40,04 – 40 = 40 . 2,0 . 10-5 ΔT
0,04 = 80 . 10-5 ΔT
ΔT = 0,04 / 80 . 10-5 = 50oC
b.    Menghitung T0.
ΔT = T – T0
T0 = T – ΔT = 80oC – 50oC = 30oC
Jawaban: D

Nomor 4
Transfer kalor dalam gas dapat terjadi melalui

1. radiasi
2. konduksi
3. konveksi
4. sublimasi

Pembahasan
Transfer kalor dalam gas dapat terjadi melalui radiasi dan konveksi. Pada zat pada melalui konduksi
Jawaban: b

Nomor 5
Jika kita berada didekat api unggun maka kalor akan merambat dari api unggun ke tubuh kita melalui proses...
A. radiasi dan konveksi
B. radiasi dan konduksi
C. konduksi dan konveksi
D. radiasi
E. konveksi

Pembahasan
Api unggun sampai ke tubuh kita melalui proses radiasi dan konveksi.
Pada radiasi yang merambat adalah gelombang elektromagnetik karena dalam api unggun terkandung infra merah dan cahaya tampak. Pada konveksi perambatannya melalui fluida yaitu berupa udara.


Nomor 6
Dua jenis bola sejenis tetapi berbeda ukuran memancarkan energi radiasi yang sama besar ke sekitarnya. Jika bola A berjari-jari r bersuhu T, maka bola B yang berjari-jari 2 akan bersuhu...
A. 0,3 T
B. 0,5 T
C. 0,7 T
D. 0,9 T
E. 1,1 T

Pembahasan
P = e . σ . A . T⁴ = e . σ . (4πr²) T⁴
P sebanding dengan r² T⁴
PA = PB
rA² TA⁴ = rB² TB⁴
r² T⁴ = (2r)² TB⁴
TB = 0,7 T
Jawaban: C

Azas Black SBMPTN, Pembahasan contoh soal

Nomor 1
Logam tembaga bersuhu 100oC dimasukkan kedalam air yang bermassa 128 gram dan bersuhu 30oC. Kalor jenis air 1 kal/g.oC dan kalor jenis tembaga 0,1 kal/g.oC. jika kesetimbangan termal terjadi pada suhu 36oC, maka massa logam tersebut adalah...
A. 140 gram
B. 120 gram
C. 100 gram
D. 80 gram
E. 75 gram

Pembahasan:
Diketahui:
TL = 100oC
ms = 128 gram
Ts = 30oC
cs = 1 kal/g.oC
cL = 0,1 kal/g.oC
T = 36 oC
Ditanya: mL = ...
Jawab: gunakan asas black
Kalor serap = kalor lepas
ms . cs . ΔTs = mL . cL . ΔTL
128 . 1 . (36 – 30) = mL . 0,1 . (100 – 36)
128 . 6 = mL . 6,4
2 . 6 = mL . 0,1
mL = 120 gram
Jawaban: B

Nomor 2
Sebanyak 150 gram air panas bersuhu 100 oC ditambahkan kedalam bejana berisi 300 gram air yang bersuhu 10 oC sampai campuran itu mencapai kesetimbangan termal. Suhu campuran saat mencapai kesetimbangan termal adalah...
A. 25 oC
B. 30 oC
C. 35 oC
D. 40 oC
E. 50 oC

Pembahasan:
Diketahui:
TL = 100oC
mL = 150 gram
ms = 300 gram
Ts = 10oC
Ditanya: T = ...
Jawab: gunakan asas black.
Kalor serap = kalor lepas
ms . cair . ΔTs = mL . cair . ΔTL
300 . (T – 10) = 150 . (100 – T)
2 (T – 10) = 100 – T
2T – 20 = 100 – T
2T + T = 100 + 20
3T = 120
T = 40 oC
Jawaban: D


Nomor 3
Zat yang kalor jenisnya besar jika diberi kalor akan lebih cepat panas jika dibandingkan dengan zat yang kalor jenisnya kecil.
SEBAB
Kemampuan zat menyerap kalor sangat ditentukan oleh kalor jenis zat tersebut.

Pembahasan
Pernyataan salah sebab Q = m c ΔT atau ΔT = Q / mc sehingga jika kalor jenis tinggi maka lambat naik suhunya.
Alasan benar, ini bisa dilihat dari rumus kalor.
Jawaban: Pernyataan salah dan alasan benar.


Nomor 4
Kalor akan dilepaskan saat suatu zat berubah wujudnya.
SEBAB
Saat terjadi perubahan wujud zat, suhu zat tidak berubah.

Pembahasan
Pernyataan salah sebab ketika es berubah menjadi air maka es menyerap kalor.
Alasan benar sebab ketika terjadi perubahan wujud suhu zat konstan.
Jawaban: pernyataan salah dan alasan benar.

Nomor 5
Pada kondisi yang sama, secangkir kopi panas lebih cepat kehilangan kalor dibanding secangkir kopi hangat.
SEBAB
Laju pendinginan sebuah benda berbanding lurus dengan suhu benda mula-mula.

Pembahasan
Pernyataan benar sebab Q = m c ΔT artinya kalor sebanding dengan perubahan suhu.
Alasan salah karena seharusnya sebanding dengan perubahan suhu, bukan suhu awalnya.
Jawaban: pernyataan benar dan alasan salah.

Nomor 6
Sepotong buah semangka dan sepotong donat (keduanya bermassa sama) yang baru keluar dari lemari es akan mencapai suhu ruang secara bersamaan.
SEBAB
Laju pemanasan sebuah benda berbanding lurus dengan suhu mula-mula benda tersebut.

Pembahasan
Pernyataan salah sebab kalor jenis semangka berbeda dengan kalor jenis donat.
Alasan salah karena seharusnya sebanding dengan perubahan suhunya bukan suhu awalnya.
Jawaban: Pernyataan dan alasan salah.


Nomor 7
Suhu tiga macam cairan bermassa sama A, B, danC masing-masing adalah 10 ^oC, 20 ^oC, dan 30 ^oC. Jika A dan B dicampur suhunya menjadi 16 ^oC, sedangkan bila B dan C dicampur suhunya menjadi 24 ^oC. Jika A dan C dicampur maka suhunya adalah...
A. 10 ^oC
B. 15 ^oC
C. 20 ^oC
D. 25 ^oC
E. 30 ^oC

Pembahasan
Cairan A dan B dicampur Takhir = 6 ^oC
QA = QB
m cA . ΔTA = m cB ΔTB
cA (16 - 10) = cB (20 - 16)
cA : cB = 4 : 6

Cairan B dan C dicampur Takhir = 24 ^oC
QB = QC
m cB . ΔTB = m cC ΔTC
cB (24 - 20) = cC (30 - 24)
cB : cC = 4 : 6

Karena perbandingan cA : cB = cB : cC maka disimpulkan cA = cC
QA = QC
m cA . ΔTA = m cC ΔTC
(T - 10) = cC (30 - T)

T = 20 ^oC
Jawaban: C

Nomor 8
Sebuah alat pemanas listrik mempunyai hambatan 12 Ohm dioperasikan pada beda potensial 120 volt. Apabila alat ini digunakan untuk memanaskan 40 kg air dari 15 ^oC menjadi 80 ^oC dan dianggap tidak ada kalor yang hilang maka waktu yang diperlukan adalah..
A. 0,5 jam
B. 1,0 jam
C. 1,5 jam
D. 2,0 jam
E. 2,5 jam

Pembahasan
Wlistrik = Q
(V²/R) t = mair . cair . ΔTair
(120²/12) t = 40 . 4200 (80 - 15)
t = 2,5 jam
Jawaban: E

Gelombang SBMPTN, pembahasan contoh soal

Nomor 1
Sifat umum dari gelombang adalah sebagai berikut:
1) Tidak dapat merambat dalam ruang hampa
2) Merambat dengan lurus dalam medium yang berbeda
3) Mengalami refleksi
4) Mengalami difraksi
5) Mengalami interferensi
Dari sifat gelombang di atas, yang sesuai dengan ciri-ciri gelombang cahaya adalah...
A. 1 dan 2 saja
B. 3 dan 4 saja
C. 2, 3, dan 4
D. 3, 4, dan 5
E. 1, 3, 4, dan 5

Pembahasan:
Yang termasuk ciri gelombang cahaya adalah nomor 3, 4, dan 5.
Jawaban: C

Nomor 2
Gelombang RADAR adalah gelombang elektromagnetik yang dapat digunakan untuk...
A. Mengenal unsur-unsur suatu bahan.
B. Mencari jejak sebuah benda.
C. Memasak makanan dengan cepat.
D. Membunuh sel kanker.
E. Mensterilkan peralatan kedokteran.
Jawaban: B

Nomor 3
Sifat umum dari gelombang antara lain:
1) Dapat mengalami interferensi.
2) Dapat mengalami polarisasi.
3) Tidak dapat merambat dalam ruang hampa.
4) Dapat mengalami reflaksi.
5) Dalam medium heterogen, gelombang merambat dalam satu garis lurus.
Dari sifat gelombang di atas, yang sesuai ciri-ciri gelombang cahaya adalah...
A. 1 dan 2 saja
B. 1, 2, dan 3
C. 1, 2, dan 4
D. 2, 3, dan 4
E. 3, 4, dan 5

Pembahasan:
Yang tidak termasuk ciri gelombang cahaya adalah no. 3 dan 5 karena cahaya dapat merambat dalam ruang hampa contoh sinar matahari. Dalam medium heterogen gelombang cahaya tidak merambat dalam satu garis karena mengalami pembiasan.
Jawaban: C

Nomor 4
Perhatikan sifat-sifat gelombang berikut:
1) Mengalami difraksi.
2) Mengalami refleksi.
3) Tidak dapat merambat dalam ruang hampa.
4) Dapat mengalami polarisasi.
5) Bergerak lurus bila melewati dua medium yang berbeda.
Dari sifat gelombang di atas yang sesuai dengan ciri-ciri gelombang bunyi adalah...
A. 1, 2 dan 3
B. 1, 2, dan 4
C. 1, 3 dan 4
D. 2, 3, dan 4
E. 3, 4, dan 5
Jawaban: A

Nomor 4
Gambar dibawah ini memperlihatkan profil sebuah gelombang pada suatu saat tertentu.

Titik A, B, dan C segaris. Begitu pula titik D dan E. Simpangan titik A sama dengan 0,5 amplitudo, sedangkan simpangan titik E sama dengan - 0,5 amplitudo. Berapa kali panjang gelombang jarak titik C dari titik A ...
A. 1/4
B. 1/2
C. 1
D. 3/2
E. 2

Pembahasan
Dari gambar pada soal terlihat jelas bahwa jarak titik C ke A adalah 2 panjang gelombang.
Jawaban: E

Nomor 5
Sepotong gabung bergerak naik turun dipermukaan air ketika dilewati sebuah gelombang. Gelombang tersebut menempuh jarak 9 m dalam waktu 30 s. Bila gabus tersebut bergerak naik turun 2 kali dalam 3 sekon, nilai panjang gelombang tersebut adalah...
A. 30 cm
B. 45 cm
C. 60 cm
D. 75 cm
E. 90 cm

Pembahasan
Hitung terlebih dahulu cepat rambat gelombang
 
Menghitung periode
 
Menghitung panjang gelombang,

Jawaban: B

Nomor 6
Jarak antara dua buah titik yang dilalui gelombang adalah satu setengah kali dari panjang gelombangnya, maka beda fase antara kedua titik tersebut adalah...
A. 90
B. 120
C. 180
D. 300
E. 540

Pembahasan

Jawaban: E


Nomor 7
Laju gelombang yang menjalar melalui seutas tali yang diregangkan dapat bertambah besar ketika....

1. Tali diperpanjang sedang massa tali dan regangan tetap
2. Massa tali diperbesar sedang panjang tali dan regangan tetap
3. Regangan diperbesar sedang massa dan panjang tali tetap
4. Regangan, massa dan panjang tali diperbesar sejumlah kelipatan tertentu yang sama.

Pembahasan
Laju rambat gelombang pada tali:

maka:

1. F dan m tetap dan L diperpanjang maka L/m membesar sehingga v besar (benar)
2. F tetap, m diperbesar dan :L tetap maka L/m mengecil sehingga v kecil (salah)
3. F diperbesar, dan L/m tetap maka F besar (benar)
4. F diperbesar n kali dan L/m diperbesar n kali msks v tetap (salah)

Jawaban: 1 dan 3

Nomor 8
Seutas tali yang panjangnya 8 m memiliki massa 1,04 gram. Tali digetarkan sehingga sebuah gelombang transversal menjalar dengan persamaan 0,03 sin (x + 30), x dan y dalam meter dan t dalam sekon. Maka tegangan tali itu adalah...
A. 0,12 N
B. 0,24 N
C. 0,36 N
D. 0,60 N
E. 0,72 N

Pembahasan
y = 0,03 sin (x + 30) maka v = ω/k = 30 / 1 = 30 m/s

Jawaban A

Nomor 9
Radar kapal laut beroperasi pada frekuensi 10 GHz. JIka radar memancarkan gelombang radio selama 0,08 µs untuk menentukan jarak sasaran darinya maka

1. gelombang radio merambat dengan laju rambat cahaya
2. panjang gelombang radio adalah 3 cm
3. jarak yang ditempuh gelombang adalah 24 m
4. Jumlah gelombang dalan 0.08 µs adalah 800 gelombang.

Pembahasan

1. Gelombang radio merupakan gelombang elektromagnetik sehingga laju = kecepatan cahaya (benar)
2. λ = c / f = 3 . 10⁸ / 10 . 10⁹ = 3 cm (benar)
3. Jarak yang ditempuh S = c . t = 3 . 10⁸ . (0,08 . 10^-6) = 24 m (benar)
4. banyak gelombang n = f . t = 10 . 10⁹ . (0,08 x 10^-6) = 800 gelombang (benar)

Jawaban: semua benar

Nomor 10
Seorang nelayan merasakan perahunya dihempas gelombang sehingga perahu bergerak naik turun. Waktu yang diperlukan untuk bergerak dari puncak ke lembah adalah 3 s. Nelayan juga mengamati bahwa jarak antar puncak gelombang adalah 12 m. Waktu yang diperlukan gelombang untuk mencapai pantai yang jauhnya 100 m adalah...
A. 3 s
B. 4 s
C. 8 s
D. 33s
E. 50 s

Pembahasan
Jarak antar puncak gelombang adalah 1 λ sehingga λ = 12 m
Waktu dari puncak ke lembah = 1/T = 3 s maka T = 6 s
v = λ f = λ / T = 12 / 6 = 2 m/s
Waktu untuk mecapai jarak 100 m:
S = v . t
100 = 2 t
t = 50 sekon
Jawaban E

Nomor 11
Sebuah gelombang berjalan dari titik A ke B dengan kelajuan 5 m/s. Periode gelombang tersebut adalah 0,4 s. Jika selisih fase antara A dan B adalah 6π/5 maka jarak AB adalah...
A. 0,6 m
B. 0,8 m
C. 1,0 m
D. 1,2 m
E. 1,4 m

Pembahasan
λ = v / f = v . T = 5 (0,4) = 2 m
Δθ = ΔФ 2π
6/5 π = (x/λ) 2π
x = 3/5 λ = 3/5 (2) = 1,2 m
Jawaban: D

Nomor 12
Sebuah gelombang yang frekuensinya 500 Hz mempunyai kecepatan sebesar 300 m/s. Jarak antara dua titik yang berbeda fase sebesar 120 adalah...
A. 0,1 m
B. 0,2 m
C. 0,5 m
D. 0,6 m
E. 0,9 m

Pembahasan
λ = v / f  = 300 (500) = 0.6 m
Δθ = ΔФ 2π
120 = x/λ (360)
x = 1/3 λ = 1/3 (0,6) = 0,2 mJawaban: B



Nomor 13
Seberkas gelombang tsunami yang terbentuk di laut dalam arah penjalarannya membentuk sudut Ф dengan garis pantai. Semakin dekat dengan pantai sudut Ф ini akan bertambah besar.
SEBAB
Gelombang tsunami merupakan gelombang permukaan air laut. Semakin dangkal dasar laut maka semakin kecil kecepatan gelombang sehingga dalam penjalarannya menuju pantai gelombang ini dibiaskan mendekati garis normal, yaitu garis yang tegak lurus garis pantai.

Pembahasan
Cepat rambat dan panjang gelombang yang bergerak dari tempat dalam ke tempat dangkal berubah dari besar ke kecil.
Jawaban: pernyataan dan alasan benar dan saling berkaitan.


Nomot 14
Jika dasar lautan dalam terjadi gempa tektonik akibat tumbukan antar dua lempeng, maka bisa terbentuk gelombang permukaan air di laut dalam yang panjang gelombangnya dapat mencapai ratusan kilometer sementara amplitudo sekitan puluhan sentimeter. Gelombang ini bergerak ke arah daratan dan bisa menyebabkan gelombang tsunami karena semakin dekat ke pantai maka...
A. amplitudo dan kecepatannya bertambah sedangkan panjang gelombangnya berkurang.
B. amplitudonya bertambah sedangkan kecepatan dan panjang gelombangnya berkurang
C. amplitudonya berkurang sedangkan kecepatan dan panjang gelombangnya bertambah
D. amplitudo nya berkurang, kecepatannya bertambah dan panjang gelombang berkurang
E. amplitudonya, kecepatan, dan panjang gelombang bertambah.

Pembahasan
Ketika gelombang laut semakin dekat ke pantai maka kecepatan dan panjang gelombangnya makin kecil. Karena energi konstan sedangkan kecepatan berkurang maka akibatnya amplitudo membesar. Pada tsunami energi sangat besar dan amplitudonya juga besar
Jawaban: B

Elastisitas SBMPTN, pembahasan contoh soal

Nomor 1
Perhatikan grafik hubungan gaya ΔF dengan pertambahan panjang Δx pada suatu pegas dibawah.
Berdasarkan grafik, maka pegas tetap akan bersifat elastis pada gaya tarik sebesar...
A. 0 sampai 4N
B. 0 sampai 8 N
C. 0 sampai 12 N
D. 8 N sampai 12 N
E. 8 N sampai 16 N

Pembahasan:
Jika dilihat dari grafik (F-x), benda bersifat elastis jika kurva linear (garis lurus). Pada grafik pada soal garis masih lurus dari 0 sampai 12 N
Jawaban: B

Nomor 2
Seorang siswa melakukan percobaan untuk menguji elastisitas karet dan didapat grafik hubungan antara pertambahan gaya (ΔF) dengan pertambahan panjan (Δx) sebagai berikut:
Berdasarkan grafik, benda bersifat plastis pada...
A. OA
B. OB
C. OC
D. AC
E. BC

Pembahasan:
Benda bersifat plastis pada grafik (F-x) adalah kurva yang melengkung. Sedangkan, jika grafiknya lurus menunjukkan benda masih bersifat elastis.
Jawaban: E


Nomor 3
Kedua ujung sebuah pegas yang memiliki tetapan pegas 50 N/m ditarik masing-masing dengan gaya sebesar 10 N yang saling berlawanan. Pertambahan panjang pegas tersebut adalah...
A. 0,0 m
B. 0,1 m
C. 0,2 m
D. 0,3 m
E. 0,4 m

Pembahasan
Diketahui:
k = 50 N/m
F1 = 10 N
F2 = - 10 N (berlawanan dengan F1)
Ditanya: x
Jawab
F = k . x
x = F/k = 10 / 50 = 0,2 m.

Jika ada dua gaya yang berlawanan pada pegas, gaya ini merupakan pasangan aksi reaksi, sehingga gaya yang berinteraksi dengan pegas hanyalah satu gaya saja yaitu 10 N.
Jawaban: C

Nomor 4
Apabila sebatang baja dengan luas penampang A, panjang L, modulus elastisitas E, dipanaskan maka akan bertambah panjang l. Agar apabila dipanaskan panjang baja tersebut tidak berubah, diperlukan gaya tekan sebesar...
A. A E l L
B. A E l / L
C. AEL / l
D. AL / l E
E. EL / l A

Pembahasan
Rumus modulus Young:
E = Tegangan / Regangan = (F L) / (Al)
F = (AEl) / L
Jawaban: B 


Nomor 5
Sebatang tembaga dipanaskan sampai 300 ^oC lalu dijepitkan dengan kuat sehingga tidak tidak dapat menyusut ketika suhunya turun. Jika tegangan patahnya 220 x 10⁶ N/m², pada suhu berapa batang akan mulai putus saan suhunya diturunkan? (diketahui modulus Young tembaga 110 x 10⁹ N/m² dan koefisien muai panjang 15 x 10^-6 K^-1)
A. 100 C
B. 123 C
C. 155 C
D. 167 C
E. 300 C

Pembahasan
rumus pemuaian
Δl = l0 α ΔT = lo (15 x 10^-6) (300 - T)
Rumus modulus elastisitas

lo (15 x 10^-6) (300 - T) = 2 . 10^-3 l0
300 - T = 133
T = 167 C
Jawaban: D

GGL induksi SBMPTN, pembahasan contoh soal

Nomor 1
Kawat P dialiri arus listrik 6 A dengan arah ke atas seperti gambar berikut:

Jika µ0 = 4π . 10-7 Wb/A.m dan terjadi gaya tolak menolak persatuan panjang antara kawat P dan Q sebesar 1,2 . 10-5 N/m, maka besar dan arah arus listrik pada kawat Q adalah...
A. 1 A ke atas
B. 1 A ke bawah
C. 10 A ke atas
D. 10 A ke bawah
E. 20 A ke atas

Pembahasan:
Diketahui:
iP = 6 A
a = 1 m
F/L = 1,2 . 10-5 N/m
Ditanya: iQ = ...
Jawab:

Nomor 2
Diantara faktor-faktor berikut:

1. Jumlah lilitan kumparan
2. Laju perubahan fluks magnetik
3. Arah medan magnet

Yang dapat memperbesar ggl induksi adalah...
1, 2, dan 3
1 dan 2 saja
1 dan 3 saja
1 saja
2 saja

Pembahasan:
Yang dapat memperbesar ggl induksi adalah nomor 1 dan 2 karena berdasarkan hukum Faraday ɛ =  – N ΔΦ/Δt.
Jawaban: B

Nomor 3
Suatu trafo ideal kumparan primernya dihubungkan dengan sumber tegangan dan kumparan sekunder dihubungkan dengan lampu seperti gambar berikut:

Manakah pernyataan yang benar?
A. Lampu akan semakin redup jika lilitan primer dikurangi.
B. Lampu akan semakin terang jika lilitan sekunder ditambah.
C. Lampu akan semakin redup jika tegangan primer ditambah.
D.Lampu akan semakin terang jika lilitan primer dikurangi.
E. Terang atau lemahnya lampu akan sama meskipun lilitan dirubah.

Pembahasan:
VP / VS = Np / Ns = is / ip 
Arus sekunder sebanding dengan VP dan NP.
Arus sekundar berbanding terbalik dengan Vs dan Ns.
Jadi pernyataan yang benar adalah lampu redup jika lilitan primer dikurang.
Jawaban: A

Nomor 4
Gambar dibawah ini melukiskan transformator ideal.


Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan dan kumparan sekundernya dihubungkan dengan sebuah lampu (L), maka kondisi lampu akan...
A. Normal terangnya bila kumparan primer diubah
B. Redup bila tegangan primer ditambah
C. Lebih terang bila lilitan sekunder ditambah
D. Lebih redup bila lilitan sekunder ditambah
E. Lebih terang bila lilitan primer dikurangi

Pembahasan:
VP / VS = NP / NS = iS / iP 
Arus sekunder sebanding dengan VP dan NP.
Arus sekundar berbanding terbalik dengan Vs dan Ns.
Jadi pernyataan yang benar adalah lebih terang jika lilitan sekunder ditambah.
Jawaban: C

Nomor 5
Fluks magnetik yang dihasilkan oleh medan magnetik B yang menembus tegak lurus permukaan seluas A adalah Ф. Jika medan magnetiknya diperkecil menjadi 1/2 B sedangkan luas permukaannya diperbesar menjadi 2A, maka fluks magnetik yang dihasilkan sama dengan....
A. 1/4 Ф
B. 1/2 Ф
C. Ф
D. 2Ф
E. 4Ф

Pembahasan
Fluks magnetik adalah Ф = B A cos θ = B A cos 0 = B A.
Jika medan B' = 1/2 B dan A' = 2A maka fluks magnetiknya:
Ф' = B' A' = 1/2 B . (2A) = B A = Ф
Jawaban: C

Nomor 6
Batang magnet bergerak dengan kelajuan konstan mendekati kumparan. Beda potensial listrik yang terukur pada titik X dan Y akan...


A. lebih tinggi di X dan akan semakin berkurang
B. lebih tinggi di Y dan akan semakin berkurang
C. sama dengan nol
D. lebih tinggi di Y dan akan semakin membesar nilainya
E. Lebih tinggi di X dan akan semakin membesar nilainya

Pembahasan
Dari hukum Lenz : "Arah arus induksi sedemikian rupa sehingga menghasilkan medan magnet yang arahnya melawan terjadinya perubahan fluks".
Bila kuttub utara magnet didekatkan ke kumparan, maka pada kumparan terjadi penambahan fluks magnet. Penambahan ini dilawan sehingg kumparan menghasilkan medan magnet induksi yang arahnya berlawanan dengan medan magnet yang dihasilkan oleh kutub utara magnet.
Adapun arus induksi yang terjadi terlihat seperti gambar. Karena arah arus induksi mengalir dari X ke Y maka beda potensial X lebih tinggi dari Y dan nilainya akan membesar.


Nomor 7
Sebuah kawat tertutup berbentuk persegi dengan luas 0,02 m² diletakkan pada bidang datar. Medan magnet seragam diberikan pada bidang tersebut dengan arah menembus ke dalam bidang secara tegak lurus menjauhi pembaca. Medan magnet tersebut diturunkan dengan laju tetap 2 x 10^-4 T/s. Jika hambatan kawat 0,1 Ohm maka besar dan arah arus induksi yang timbul adalah...
A. 1 x 10^-5 A berlawanan arah jarum jam
B. 1 x 10^-5 searah jarum jam
C. 2 x 10^-5 berlawanan arah jarum jam
D. 4 x 10^-5 searah jarum jam
E. 4 x 10^-5 berlawanan arah jarum jam

Pembahasan
Ф = - N (ΔФ / Δt) = - N (ΔBA / Δt)
Ф = - (1) (0,02) (-2 x 10^-4) = 4 x 10^-6 volt
I = V / R = (4 x 10^-4) / 0,1 = 4 x 10^-5 A dan arah serah jarum jam
Jawaban: D

Nomor 8
Sebuah kumparan dengan jumlah lilitan 200 berada dalam medan magnet dan mengalami perubahan fluks magnet dari 6 x 10-4 Wb menjadi 1 x 10-4 Wb dalam waktu 0,02 s, maka ggl induksi yang timbul antara ujung-ujung kumparan besarnya adalah...
A. 3 V
B. 5 V
C. 6 V
D. 8 V
E. 12 V

Pembahasan

Jawaban: B

Nomor 9
Sebuah kumparan mempunyai induktansi 700 mH. Besar ggl induksi yang dibangkitkan dalam kumparan itu jika ada perubahan arus listrik dari 200 mA menjadi 80 mA dalam waktu 0,02 sekon adalah...
A. 8,4 V
B. 4,2 V
C. 2,8 V
D. 4,2 mV
E. 2,8 mV

Pembahasan

Jawaban: B

Kisi difraksi sbmptn, pembahasan contoh soal

Nomor 1
Seberkas sinar monokromatik dengan panjang gelombang 5 . 10-7 m diarahkan tegak lurus pada kisi. Jika jarak layar ke kisi 2 m dan pada layar terjadi terang orde ke 3 dengan jarak 150 cm dari terang pusat, maka konstanta kisi yang digunakan...
A. 4 . 10-6 m
B. 3 . 10-6 m
C. 2 . 10-6 m
D. 3 . 10-7 m
E. 2 . 10-7 m

Pembahasan:
Diketahui:
λ = 5 . 10-7 m
L = 2 m
n = 3
P = 150 cm = 1,5 m
Ditanya: d = ...
Jawab:

Nomor 2
Seberkas sinar monokromatis dengan panjang gelombang 500 nm (1 nm = 10-9) datang tegak lurus pada kisi. Jika terang ke empat membentuk sudut 30o jumlah garis per cm kisi adalah...
A. 3000
B. 2500
C. 1250
D. 1000
E. 250

Pembahasan:
Diketahui:
λ = 500 nm = 5 . 10-7 m
n = 4
θ = 30o
Ditanya: N = ...
Jawab:
a.    Terlebih dahulu hitung d.
d sin θ = n λ
d sin 30o = 4 . 5 . 10-7 m
d . ½ = 20 . 10-7 m
d = 40 . 10-7 m = 40 . 10-5 cm
b.    Menghitung N.
N = 1/d = 1/40 . 10-5 m
N = 105 / 40 = 2500 /cm

Nomor 3
Jika cahaya putih dilewatkan kisi difraksi sehingga menghasilkan spektrum cahaya pada orde pertama, warna bayangan di pusat adalah...
A. putih
B. ungu
C. merah
D. jingga
E. kuning

Pembahasan
Jika cahaya putih dilewatkan pada sebuah kisi difraksi maka pada pita 1 sampai pita 3 akan tampak pita-pita pelangi. Hal ini terjadi karena cahaya pecah menjadi me-ji-ku-hi-bi-ni-u akibat perbedaan panjang gelombang. Adapun pada pusat spektrum, pita tetap putih karena cahaya tidak pecah.
Jawaban: A

Nomor 4
Seberkas cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 5000 Å mengenai kisi yang terdiri dari 10000 celah/cm. Garis terang orde pertama diamati terjadi pada sudut 30^o. Apabila kedua ujung kisi ditutup sedemikian hingga cacah celah yang dilewati cahaya tinggal 5000, maka pada sudut 30^o tersebut akan diamati...
A. garis terang orde pertama
B. garis terang orde kedua
C. garis terang orde ketiga
D. garis gelap orde pertama
E. garis gelap orde kedua

Pembahasan
Pola terang pada kisi difraksi adalah
d sin θ = n λ, dengan d = jarak antar celah
Dengan menutup kedua ujung kisi maka tidak akan mengubah besar d. Karena θ dan λ juga tetap maka yang teramati pada layar tetap saja garis terang orde pertama.
Jawaban A

Nomor 5
Sebuah kisi mempunyai jarak antarcelah 2,4 . 10^-6 m. Jika bayangan orde kedua didifraksikan pada sudut 30 terhadap normal, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah..
A. 2 x 10^-7 m
B. 4 x 10^-7 m
C. 6 x 10^-7 m
D. 8 x 10^-7 m
E. 10 x 10^-7 m

Pembahasan
d sin θ = n λ
2,4 x 10^-6 . sin 30 = 2 λ
λ = 6 x 10^-7 m
Jawaban: C

Interferensi SBMPTN, contoh soal dan pembahasan

Nomor 1
Cahaya monokromatik dari suatu sumber mengenai celah kembar dan menghasilkan pola interferensi dengan jarak antara dua pola terdekat 0,25 cm., letak layar 100 cm dari celah. Jika jarak celah 0,2 mm, maka panjang gelombang dari cahaya monokromatik tersebut adalah...
A. 1000 Å
B. 2000 Å
C. 3000 Å
D. 4000 Å
E. 5000 Å

Pembahasan
d . p / L = n ʎ
antara dua pola terdekat berarti n = 1
0,2 . 10^-2 (0,25 . 10^-2) / 1 = 1 ʎ
ʎ = 5 . 10^-7 m = 5000 Å
Jawaban: E

Nomor 2
Seberkas cahaya monokromatis dijatuhkan pada dua celah sempit vertikal berdekatan dengan jarak d = 0,01 mm. Pola interferensi yang terjadi ditangkap pada jarak 20 cm dari celah. Diketahui bahwa jarak antara garis gelap pertama disebelah kiri  ke garis gelap pertama dikanan adalah 7,2 mm. Panjang gelombang cahaya tersebut adalah...
A. 180nm
B. 270 nm
C. 360 nm
D. 720 nm
E. 1.800 nm

Pembahasan
d p / L = n ʎ
10^-5 (7,2 . 10^-3) / 2 . 10^-1 = 1 ʎ
ʎ = 3,6 . 10^-7 = 360 nm

Nomor 3
Dua celah yang berjarak 1 mm disinari cahaya merah dengan panjang gelombang 6,5 x 10^-7 m. Garis gelap terang dapat diamati pada layar berjarak 1 m dari celah. Jarak antara gelap ketiga dengan terang kelima adalah...
A. 0,85 mm
B. 1,62 mm
C. 2,55 mm
D. 3,25 mm
E. 4,87 mm

Pembahasan
d p / L = n ʎ
antara gelap ketiga dengan terang ke lima berarti n = 2,5:
1 . 10^-3 . p / 1 = 2,5 (6,5 . 10^-7) ʎ
ʎ = 16,25 . 10^-4 m = 1,625 mm
Jawaban B

Nomor 4
Pada percobaan interferensi celah ganda, jarak antar celah 0,05 cm dan layar ditempatkan 1 m dari celah. Jika dari pengamatan didapat lebar dari terang pusat ke terang ke 3 adalah 7,5 mm, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah...
A. 120 nm
B. 430 nm
C. 675 nm
D. 920 nm
E. 1250 nm

Pembahasan
d p / L = n ʎ
antara terang pusat ke terang 3 berarti n = 3
0,05 . 10^-2 (7,5 . 10^-3) / 1 = 3 ʎ
ʎ = 12,50 . 10^-7 m = 1250 nm

Nomor 5
Jarak pisah antara dua pola terang hasil interferensi oleh dua celah menggunakan sinar kuning dengan panjang gelombang 600 nm yang diamati pada layar sejauh 1 m dari celah adalah y. Jika digunakan sinar biru dengan panjang gelombang 400 nm, jarak layar terhadap kedua celah agar terbentuk pola terang dengan jarak pisah y adalah...
A. 0,33 m
B. 0,67 m
C. 0,75 m
D. 1,50 m
E. 8,55 m

Pembahasan
d y / L = n ʎ atau L = (d y) / (n λ)
Karena d, y, dan n sama maka L sebanding 1/λ
(Lbiru / Lkuning) = (λkuning / λbiru)
(Lbiru / Lkuning) = 600 / 400 = 1,5
Lbiru = 1,5 Lkuning = 1,5 . 1 = 1,5 m
Jawaban: D

Nomor 6
Suatu berkas monokromatis dengan panjang gelombang 6 x 10^-7 m dilewatkan melalui sepasang celah sempit yang terpisahkan pada jarak 3 x 10-5 m membentuk pola interferensi pada layar jaraknya L = 2 m dari celah tersebut. Jika percobaan ini dilakukan dalam air yang indeks biasnya 4/3 maka jarak antara dua garis terang yang berdekatan adalah...
A. 0,03 m
B. 0,06 m
C. 0,12 m
D. 0,24 m
E. 0,36 m

Pembahasan
(λair / λudara) = (nudara / nair)
 (λair / λudara) = 1 / (4/3) = 3/4
λair  = 3/4 λudara = 3/4 (6 . 10^-7) = 4,5 . 10^-7 m
Interferensi celah ganda
d p / L = n λ atau p = (nλL) / d
Jarak dua terang yang berdekatan berarti n = 1
p = 1 . 4,5 . 10^-7. 2 / 3 . 10^-5 = 3 . 10^-2 m

Nomor 7
Pada percobaan Young digunakan celah ganda yang terpisah pada jarak 0,063 mm sedangkan pola gelap terangnya diamati pada layar yang berjarak 4 m dibelakang celah. Jika pada percobaan tersebut digunakan sinar laser dengan panjang gelombang 630 nm, jarak antara pola gelap pertama disebelah kanan dan kiri adalah...
A. 2 cm
B. 4 cm
C. 8 cm
D. 10 cm
E. 12 cm

Pembahasan
Gunakan rumus seperti nomor 7
p = (nλL) / d = 1 (6,3 . 10^-7) . 4 / 6,3 . 10^-5 = 4 . 10^-2 m
Jawaban: D

Nomor 8
Dua puluh pola gelap terang interferensi menyebar 4 cm pada layar yang letaknya 50 cm dari dua celah yang berjarak 0,01 cm. Besar panjang gelombang yang melewati celah adalah...
A. 50 nm
B. 100 nm
C. 300 nm
D. 400 nm
E. 500 nm

Pembahasan
d p / L = n λ
dua puluh pola gelap terang berarti n = 20
0,01 . 10^-2 (4 . 10^-2) / 0,5 = 20 λ
λ = 4 . 10^-7 m = 400 nm

Nomor 9
Sebuah cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 6000 Å datang hampir tegak lurus pada permukaan lapisan tipis sabun. Ketebalan lapisan tipis sabun tersebut agar dapat diperoleh terang maksimum pada cahaya yang dipantulkan adalah...
A. 0,01 µm
B. 0,15 µm
C. 0,30 µm
D. 0,45 µm
E. 0,60 µm

Pembahasan
Interferensi maksimum pada selaput tipis yang berada di udara terjadi bila memenuhi:
2nd cos r = (m - 1/2) λ
Sinar hampir tegak lurus berarti r = 0, sehingga cos r = cos 0 = 1.
2nd = (m - 1/2) λ atau d = (m - 1/2)λ / 2n
n = indeks bias selaput = indeks bisa udara = 1
d = λ / 4 n = 6000 / 4 . 1 = 1500 Å = 0,15 µm
Jawaban: B

Contoh soal alat ukur listrik dan pembahasan

Nomor 1
Sebuah amperemeter mempunyai hambatan 18 Ohm dan berdaya ukur 10 mA. Agar daya ukur amperemeter meningkat menjadi 100 mA, harus dipasang hambatan...
A. 0,8 Ohm seri dengan amperemeter
B. 0,8 Ohm paralel dengan amperemeter
C. 2,0 Ohm seri dengan amperemeter
D. 2,0 Ohm parelel dengan amperemeter
E. 8 Ohm seri dengan amperemeter

Pembahasan
n = Iakhir / Iawal = 100 / 10 = 10
Rsh = RA / (n - 1) = 18 / (10 - 1) = 2 Ohm dipasang paralel dengan amperemeter.
(Rsh = hambatan shunt dan RA = hambatan amperemeter)
Jawaban: D

Nomor 2
Sebuah amperemeter mempunyai hambatan dalam 0,9 Ohm dan batas ukur maksimum 100 mA. Agar amperemeter dapat digunakan untuk mengukur arus 1 A maka pada amperemeter perlu dipasang resistor ...
A. 0,1 Ohm secara seri
B. 0,1 Ohm secara paralel
C. 0,1 Ohm secara seri dan paralel
D. 1 Ohm secara seri
E. 1 Ohm secara paralel

Pembahasan
n = Iakhir / Iawal = 1 / 0,1 = 10
Rsh = RA / (n - 1) = 0,9 / (10 - 1) = 0,1 Ohm dipasang paralel dengan hambatan

Nomor 3
Agar dapat digunakan untuk mengukur tegangan, galvanometer dengan hambatan dalam Rg harus diberi hambatan seri yang jauh lebih besar dari Rg
SEBAB
Pemasangan hambatan depan pada galvanometer akan menyebabkan arus yang melaluinya menjadi kecil.

Pembahasan
Agar dapat digunakan untuk mengukur tegangan, galvanometer dengan hambatan dalam Rg harus diberi hambatan seri yang jauh lebih besar dari Rg adalah salah karena untuk mengukur tegangan, galvanometer tidak harus diberi hambatan,
Sedangkan alasan benar karena hambatan total menjadi lebih besar sehingga arus menjadi kecil degan persamaan I = V / Rtotal
Jawaban: Pernyataan salah dan alasan benar

Nomor 4
Agar dapat digunakan untuk mengukur tegangan, galvanometer dengan hambatan dalam Rg harus diberi hambatan paralel yang lebih besar dari Rg.
SEBAB
Pemasangan hambatan secara paralel pada galvanometer akan menyebabkan terbaginya arus yang akan diukur.

Pembahasan
Pernyataan salah karena untuk mengukur tegangan, galvanometer tidak harus diberi hambatan
Alasan benar karena rangkaian paralel berfungsi sebagai pembagi arus.

Nomor 5
Suatu galvanometer dengan hambatan dalam Rg ingin dijadikan voltmeter. Galvanometer tersebut menunjukkan skala penuh saat arus yang melaluinya sebesar Ig. Jika voltmeter yang dirancang diharapkan dapat menunjukkan skala penuh pada pengukuran tegangan sebesar V, maka hambatan depan yang harus dipasang secara seri dengan galvanometer tersebut berharga...
A. (V + Rg Ig) / Ig
B. (V - Rg Ig) / Ig
C. (Rg . Ig - V) Ig
D. V/Ig - 2 Rg
E. V/Ig + Rg

Pembahasan
V = Va + Vg
V = Rd Ig + Rg Ig
V - Rg Ig = Rd Ig
Rd = (V - Rg Ig) / Ig
Jawaban: B

Pembahasan contoh soal energi dan daya listrik

Nomor 1
Dua buah konduktor listrik dengan bahan dan panjang sama tetapi dengan perbandingan luas 1 : 2, dirangkai secara paralel. Jika diberikan beda potensial pada kombinasi ini, maka perbandingan daya yang dihasilkan oleh dua konduktor adalah...
A. P1 : P2 = 1 : 2
B. P1 : P2 = 1 : 4
C. P1 : P2 = 2 : 1
D. P1 : P2 = 4 : 1
E. P1 : P2 = 1 : 3

Pembahasan
Hambatan pada kawat konduktor adalah R = ρL/A maka R sebanding 1/A
Konduktor dirangkai paralel berarti V sama, bila P = V²/R maka P sebanding 1/R
P1 : P2 = R2 : R1 = A1 : A2 = 1 : 2
Jawaban: A

Nomor 2
Alat pemanas celup digunakan untuk mendidihkan sejumlah air. Ketentuan alat tersebut adalah 200 W dan 220 V. Jika alat tersebut dipasang pada tegangan 110 V dan digunakan untuk mendidihkan sejumlah air yang sama maka waktu yang diperlukan adalah...
A. 2 kali lebih lama
B. 3 kali lebih lama
C. 4 kali lebih lama
D. 5 kali lebih lama
E. 6 kali lebih lama

Pembahasan
W = P . t = (V²/R) t atau t = (WR) / V² sehingga t sebanding dengan 1/V²
t2 : t1 = V1² : V2²
t2 = (220/110)² . t1 = 4t1
Jadi waktunya 4 kali lebih lama
Jawaban: C

Nomor 3
Ketel listrik mampu mendidihkan 3 liter air dengan suhu awal 20 ^oC selama 10 menit. Jika tegangan yang diberikan 220 V, maka daya yang dikonsumsikan adalah...
A. 1342 watt
B. 1672 watt
C. 1834 watt
D. 2100 watt
E. 2455 watt

Pembahasan
Volume air = 3 L maka massa air 3 kg
Air mendidih berarti suhunya 100 ^oC
Pada peristiwa ini terjadi perubahan energi listrik menjadi kalor:
Wlistrik = Q
P . t = m c Δt
P (10 . 60) = 3 . 4200 . (100 - 20)
P = 1680 watt
atau harga terdekat 1672 watt
Jawaban: B

Nomor 4
Piranti pembuang panas yang biasa digunakan dalam rangkaian elektronika sebaiknya memiliki ciri-ciri...

1. koefisien muai panjangnya tinggi
2. luas penampang besar
3. hambatan jenisnya tinggi
4. konduktivitas kalornya tinggi

Pembahasan

• Piranti pembuang panas dalam rangkaian elektronika sebaiknya:
• terbuat dari bahan yang mudah menghantarkan atau memindahkan kalor, atau bahan dengan konduktivitas tinggi.
• Didesain dapat membuang panas secepat-cepatnya, yaitu dengan cara memperbesar luas permukaan bahan.

Jawaban: 2 dan 4

Nomor 5
Sebuah kalkulator yang menggunakan panel surya 4 cm x 1 cm bekerja pada tegangan 3 volt dan arus 0,2 mA. Jika panel surya mengubah 20% energi cahaya menjadi energi listrik maka cahaya minimal yang diterima panel surya adalah...
A. 2,5 W/m²
B. 4,0 W/m²
C. 5,0 W/m²
D. 7,5 W/m²
E 12,5 W/m²

Pembahasan
I = P/A
P = I . A = I (4 . 10^-2 x 1 . 10^-2) = 4 . 10^-4 I
Pada peristiwa ini sebagian energi cahaya diubah menjadi energi listrik
ε Pcahaya = Plistrik
20% . 4 . 10^-4 I = V i
0,2 . 4 . 10^-4 I = 3 (0,2 . 10^-3)
I = 7,5 W/m²
Jawaban: D

Nomor 6
Panel surya 5 cm x 1 cm digunakan pada sebuah kalkulator yang bekerja pada tegangan 3 volt dan arus 0,2 mA. Jika panel surya mengubah 25% energi cahaya menjadi energi listrik maka intensitas cahaya minimal yang harus diterima panel surya adalah...
A. 0,2 W/m²
B. 4,8 W/m²
C. 5,6 W/m²
D. 7,5 W/m²
E. 12,5 W/m²

Pembahasan
I = P/A
P = I . A = I (5 . 10^-2 x 1 . 10^-2) = 5 . 10^-4 I
Pada peristiwa ini sebagian energi cahaya diubah menjadi energi listrik
ε Pcahaya = Plistrik
25% . 5 . 10^-4 I = V i
0,2 . 5 . 10^-4 I = 3 (0,2 . 10^-3)
I = 4,8 W/m²
Jawaban: B

Nomor 7
Sebuah pompa air 220 V, 0,5 A dapat mengalirkan air dengan kecepatan 2 m/s pada pipa berdiameter 4 cm. Jika pompa digunakan untuk mengisi penuh bak air berukuran 100 cm x 100 cm x 50,24 cm, maka energi listrik yang dibutuhkan adalah...
A. 5 kJ
B. 11 kJ
C. 15 kJ
D. 22 kJ
E. 33 kJ

Pembahasan
A = luas penampang pipa = 1/4 πd² = 12,56 . 10^-4 m².
Debit air yang melalui pipa (Q) : A v = Volume / t sehingga:
t = Volume / A . v = 1 x 1 x 0,5024 / 12,56 . 10^-4 (2) = 200 s
Energi yang diperlukan untuk mengisi air hingga penuh adalah:
W = P . t = V i t = 220 . 0,5 . 200 = 22 kJ
Jawaban: D

Periode dan frekuensi getaran SBMPTN, pembahasan contoh soal

Nomor 1
Empat buah pegas memiliki konstanta sama. Kemudian dua pegas dihubungkan secara seri dan disebut pegas A, sementara dua pegas yang lain dihubungkan parallel dan disebut pegas B. Jika keduanya diberi beban yang sama maka perbandingan frekuensi getaran A dan B adalah…
A. 1 : 4
B. 1 : 2
C. 1 : √2
D. 2 : 1
E. 4 : 1

Pembahasan

Jawaban: B

Nomor 2
Suatu gaya dikenakan pada sebuah pegas sehingga setiap penambahan gaya sebesar 10 N terjadi penambahan panjang pegas sebesar 20 cm. Setelah dibebaskan dari gaya, salah satu ujung pegas digantungkan pada paku di dinding dan ujung lain digantungi benda bermassa 0,5 kg. Saat benda ditarik sejauh 15 cm dan dilepaskan, benda akan mengalami gerak osilasi kecil. Periode osilasi benda sekitar…
A. 0,3 s
B. 0,6 s
C. 0,9 s
D. 1,2 s
E. 1,5 s

Pembahasan
Hitung terlebih dahulu konstanta pegas
F = k x
k = F / x = 10 / 20 . 10^-2 = 50 N/m
Periode getaran pegas

Jawaban: B

Nomor 3
Pegas A dan B dengan tetapan gaya k sama, masing-masing diberi beban bermassa M sehingga berosilasi dengan periode sama sebesar T = 16 s. Apabila kemudian pegas A dihubungkan secara seri dengan pegas B dan kedua beban digabungkan, periode osilasi susunan pegas yang baru adalah…
A. 32 s
B. 16 s
C. 8 s
D. 4 s
E. 2 s

Pembahasan


Nomor 4
Sebuah bandul digantung dengan tali yang panjangnya 169 cm. Saat dilepas dengan simpangan tertentu, bandul akan berayun dengan periode T1. Apabila tali bandul dipotong 25 cm, periode ayunan bandul menjadi T2. Selisih T1 dan T2 adalah…
A. 0,05 s
B. 0,1 s
C. 0,2 s
D. 0,3 s
E. 0,4 s

Pembahasan


Nomor 5
Sebuah jam bandul yang biasanya dipergunakan dibumi dibawa ke sebuah planet yang gaya gravitasinya ¼ gaya gravitasi bumi. Astronot mencatat periode jam bandul di planet tersebut adalah 2 jam. Periode jam bandul tersebut saat dibumi adalah…
A. 0,5 jam
B. 1 jam
C. 2 jam
D. 4 jam
E. 4,5 jam

Pembahasan


Nomor 6
Sebuah bandul sederhana tergantung pada atap sebuah elevator. Ketika elevator dalam keadaan diam, frekuensi getaran bandul adalah f. Pernyataan yang benar mengenai bandul sederhana tersebut adalah…

1. Jika elevator sedang bergerak ke atas dengan percepatan tetap maka frekuensi getaran bandul > f.
2. jika elevator sedang bergerak ke atas dengan kecepatan tetap maka frekuensi getaran bandul = f.
3. Jika elevator sedang bergerak ke bawah dengan percepatan tetap maka frekuensi getaran bandul < f.
4. Jika tali elevator terputus dan elevator jatuh bebas maka frekuensi getaran bandul = f.

Pembahasan

1. Jika elevator bergerak ke atas dengan percepatan a maka bandul akan mendapat tambahan percepatan sebesar a sehingga percepatannya semakin besar. Jika percepatan besar maka frekuensi besar (f sebanding √g) (benar)
2. Jika elevator bergerak ke atas dengan kecepatan tetap maka tidak ada pertambahan percepatan sehingga frekuensi tetap (benar)
3. Jika elevator bergerak kebawah maka percepatan bandul berkurang sebesar (g - a) sehingga frekuensipun berkurang (benar)
4. Jika tali elevator terputus dan elevator jatuh bebas maka percepatan elevator a = g sehingga percepatan bandul (a - g = g - g = 0), sehingga bandul tidak berayun. (salah)

Jawaban: 1, 2, dan 3

Nomor 7
Sebuah ayunan sederhana dibawa oleh seorang yang berdiri pada sebuah tangga berjalan yang memiliki kemiringan 30o terhadap bidang datar. Saat tangga dalam keadaan diam, ayunan memiliki periode 2 s. Jika tangga kemudian mulai berjalan dengan percepatan ke atas searah kemiringan tangga sebesar 2 m/s, maka periode ayunan sebesar…
A. 1,64 s
B. 1,89 s
C. 2 s
D. 2,11 s
E. 2,36 s

Pembahasan
menyusul

Kapasitor SBMPTN, pembahasan contoh soal

Nomor 1
Perhatikan rangkaian dibawah ini!

Besarnya muatan pada C5 adalah...
A. 36 C
B. 24 C
C. 12 C
D. 6 C
E. 4 C

Pembahasan:

Nomor 2
Perhatikan rangkaian dibawah ini!

Muatan pada kapasitor C1 adalah...
A. 36 µC
B. 18 µC
C. 9 µC
D. 3 µC
E. 1 µC

Pembahasan

Nomor 3
Lima kapasitor identik masing-masing 20 µF disusun seperti gambar dihubungkan dengan sumber tegangan 6 V.

Muatan total yang tersimpan pada kapasitor C5 adalah...
A. 12 µC
B. 24 µC
C. 60 µC
D. 120 µC
E. 600 µC



Pembahasan


Nomor 4

Kapasitansi dari kapasitor keeping sejajar akan bergantung padaL

1. Banyak muatan listiknya
2. luas permukaan keeping
3. beda potensial kedua keeping
4. jarak antara kedua keeping

Pembahasan
Persamaan kapasitansi kapasitor adalah C = (K ε0 . A)/d = (εr ε0 . A)/d
Ini berarti

1. salah
2. benar
3. salah
4. benar

Jawaban: 2 dan 4

Nomor 5
Sebuah muatan Q ditempatkan pada kapasitor C pada beda potensial V. Energi potensial yang tersimpan pada kapasitor mempunyai nilai…
A.1/2 QV²
B.1/2CV
C.1/2VC²
D.1/2 Q² / C
E. 1/2VQ²

Pembahasan
Energi yang tersimpan dalam kapasitor adalah W = ½ CV² = ½ QV = ½ Q² / C
Jawaban: D

Nomor 6
Dua kapasitor dengan kapasitansi C1 = 30 pF dan C2 = 60 pF dihubungkan seri, lalu dipasang pada tegangan listrik 100 V seperti pada gambar. Bila muatan listrik dan beda potensial pada masing-masing kapasitor Q1, Q2, V1, V2, maka:

1. Q1 = 2 x 10^-9 C
2. Q2 = 2 x 10^-9 C
3. V1 = 66,7 V
4. V2 = 33,3 V

Pembahasan
1 pF = 1 . 10^-12 F

Cs = 20 pF
Pada rangkaian seri Q1 = Q2 = Qs
Q1 = Qs = Cs . Vsumber = 20 . 10-12 . 100 = 2 . 10-9 C (benar)
Q2 = Q1 = 2 . 10^-9 C (benar)
V1 = Q1 / C1 = 2 . 10^-9 C / 30 . 10^-12 = 66,7 Volt (benar)
V2 = Q2 / C2 = 2 . 10^-9 C / 60 . 10^-12 =33,3 Volt (benar)

Energi getaran SBMPTN, pembahasan contoh soal

Nomor 1
Energi total sebuah benda yang sedang melakukan gerak selaras sederhana:

1. berbanding lurus dengan periodenya
2. berbanding lurus dengan kuadrat amplitudonya
3. paling besar pada simpangan maksimum
4. sama besar sepanjang geraknya

Pembahasan
Energi total = EM = 1/2 kA² = 1/2 (m ω²) A² = 1/2 m (2π/T)² A² sehingga

• pernyataan nomor 1 salah karena seharusnya berbanding terbalik dengan kuadrat periode
• penyataan nomor 2 benar
• pernyataan nomor 3 salah karena energi mekanik tetap
• pernyataan nomor 4 benar karena energi total tetap.

Jawaban: 2 dan 4 benar

Nomor 2
Suatu partikel berosilasi secara harmonik sederhana dengan frekuensi f. Energi partikel berubah secara berkala dengan frekuensi...
A. 4 f
B. 2 f
C. f
D. 0,5 D
E. 0

Pembahasan
partikel yang berosilasi atau bergetar secara harmonik sederhana maka energi kinetik dan energi potensialnya selalu berubah-ubah tetapi energi totalnya tetap. Jadi energi partikel tidak berubah.
Jawaban: E

Nomor 3
Suatu partikel berosilasi secara harmonik sederhana, posisi partikel berubah secara sinusiodal terhadap waktu. Jika frekuensi gerak partikel adalah f, maka energi total partikel adalah sebanding dengan...
A 1/f²
B. 1/f
C. √f
D. f
E. f²

Pembahasan
EM = 1/2 kA² = 1/2 (m ω²) A² = 1/2 m (2π/T)² A² = 2mπ² f² A²
Jadi EM sebanding dengan f²
Jawaban E

Nomor 4
Pada bandul sederhana, tegangan tali maksimum terjadi saat bandul mencapai simpangan terjauhnya.
SEBAB
Pada simpangan terjauh, energi potensial bandul maksimum

Pembahasan
Pernyataan salah karena tegangan tali akan maksimum saat bandul di titik seimbang bukan dititik terjauh.
Alasan benar karena EP = 1/2 k y², artinya jika y (simpangan) besar maka EP juga besar.
Jawaban: Alasan benar

Nomor 5
Sebuah bandul bermassa m kg digantung pada seutas tali yang panjangnya L cm bergetar selaras dengan amplitudo A cm dan frekuensi 10 Hz. Pada saat simpangan bandul setengah amplitudonya, perbandingan antara energi potensial dan energi kinetiknya adalah...
A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. 1 : 3
D. 2 : 1
E. 2 : 3

Pembahasan
saat y = 1/2 A maka: EP = 1/2 k y² = 1/2 k (1/2 A)² = 1/8 kA²
EK = 1/2 k (A² - y²) = 1/2 k (A² - (1/2 A)²) = 3/8 kA²
Sehingga
EP : EK = (1/8 A²) : (3/8 A²) = 1 : 3
Jawaban: C

Nomor 6
Sebuah benda yang massanya 0,150 kg bergerak harmonik sederhana pada sebuah ujung pegas yang memiliki konstanta pegas 200 N/m. Ketika benda berada 0,01 m dari posisi seimbangnya, kelajuan benda menjadi 0,2 m/s. Energi total benda ketika posisinya 0,005 m dari posisi seimbangnya adalah...
A. 0,003 J
B. 0,013 J
C. 0,030 J
D. 0,053 J
E. 0,073 J

Pembahasan

EM = EP + EK = 1/2 k y² + 1/2 mv²

EM = 1/2 (200) (0,01)² + 1/2 (0,15) (0,2)²
EM = 0,013 J
Jawaban: B
  

Persamaan getaran SBMPTN, pembahasan contoh soal

Nomor 1
Suatu partikel bergetar selaras dengan amplitudo A cm dan periode T detik. Jika partikel meulai bergetar dari kedudukan seimbang dengan arah ke kanan, maka partikel mempunyai simpangan  1/2 A cm dengan arah gerak ke kiri pada saat partikel telah bergetar selama waktu ...detik
A. T/12
B. T/6
C. T/4
D. T/3
E. 5T/12

Pembahasan
y = A sin θ
1/2 A = A sin θ
sin θ = 1/2, atau θ = 30^o, 150^o, ...
θ = π/6, 5π/6, ...
Pada saat  θ = π/6 partikel bergerak ke kanan dan saat θ= 5π/6 partikel bergerak ke kiri.
θ = ωt = 2πt / T = 5π/6
t = 5/12 T
Jawaban E

Nomor 2
Pegas yang dibebani digetarkan ke arah vertikal dan dalam selang waktu 7 sekon bergetar sebanyak 10 getaran, maka

1. periode getaran adalah 0,7 sekon.
2. frekuensi getaran adalah 1,42 Hz
3. waktu yang diperlukan untuk bergetar 3 kali adalah 2,1 sekon
4. pada saat di titik seimbang, beban mengalami laju terbesar

Pembahasan

• 10 getaran = 7 sekon maka periodenya T = t / n = 7 / 10 = 0,7 s
• Frekuensinya f = 1/T = 1 / 0,7 = 1,42 Hz
• 1 getaran = 0,7 sekon maka 3 getaran = 3 (0,7 s) = 2,1 sekon
• Pada saat dititik seimbang, simpangannya 0 dan lajunya terbesar

Jawaban: benar semua

Nomor 3
Pada gerak harmonik selalu ada perbandingan yang tetap antara:

1. massa dan periode
2. perpindahan dan kecepatan
3. kecepatan dan percepatan
4. perpindahan dan percepatan

Pembahasan
Persamaan simpangan getaran adalaha y = A sin θ, persamaan laju v = ω √(A² - y²), dan percepatannya a = - ω² . y.
Besaran yang selalu memiliki perbandingan tetap adalah perbandingan perpindahan (y) dengan percepatan (a) yaitu y/a = 1/- ω²

Nomor 4
Sebuah benda yang bergetar, pada setiap kedudukan benda selalu mendapatkan gaya pemulih
SEBAB
Sebuah benda tidak dapat mengalami getaran jika tidak terdapat gaya pemulih.

Pembahasan
Sebuah benda yang bergetar pada setiap kedudukan selalu mendapatkan gaya pemulih adalah salah karena pada saat y = 0 maka a = 0 sehingga F = 0.
Alasan benar karena gaya pemulih yang menyebabkan benda bergerak bolak-balik

Nomor 5
Sebuah benda bermassa 0,1 kg bergerak harmonis sederhana dengan amplitudo 0,1 m dan periode 0,2 s. Gaya maksimum yang bekerja pada sistem mendekati ...
A. 1,0 N
B. 5,5N
C. 7,8 N
D. 9,9 N
E. 12,4 N

Pembahasan
F = m . a= m ω² y = m (2π/T)² y
F berharga maksimum bila y = A.
Fmax = m (2π/T)² A = 0,1 (2 . (3,14)/0,2)² . 0,1
Fmax = 9,9 N
Jawaban: D

Nomor 6
Sebuah benda bermassa 50 gram bergerak harmonik sederhana dengan amplitudo 10 cm dan periode 0,2 s. Besar gaya yang bekerja pada sistem saat simpangannya setengah amplitudo adalah sekitar...
A. 1,0 N
B. 2,5 N
C. 4,8 N
D. 6,9 N
E. 8,4 N

Pembahasan
F = m . a= m ω² y = m (2π/T)² y
F berharga maksimum bila y = A.
Fmax = m (2π/T)² A = 50 . 10^-3 (2(3,14)/0,2)² .10 . 10^-2
Fmax = 4,8 N
Jawaban: C

Potensial dan energi potensial listrik SBMPTN, pembahasan contoh soal

Nomor 1
Bola konduktor berongga dimuati dengan muatan listrik positif sebesar 500 µC seperti gambar berikut:

Manakah pernyataan yang benar?
A. Potensial listrik di P = 2 kali potensial listrik di R.
B. Potensial listrik di Q sama dengan potensial listrik di T.
C. Potensial listrik di T = 2 kali potensial listrik di Q.
D. Potensial listrik dititik P sama dengan dititik T.
E. Potensial listrik di P, Q, dan R sama besar.

Pembahasan:
Potensial listrik di dalam bola konduktor = 0, sedangkan diluar bola V = k . q / r.
Jawaban: E

Nomor 2

Sebuah bola konduktor berongga bermuatan 4 µC dan jari-jari 10 cm seperti gambar.
Manakah pernyataan tentang potensial listrik (V) pada bola tersebut yang benar adalah...
A. VA > VB
B. VB > VA
C. VA = VB
D. VA < VC
E. VB < VC

Jawaban: D

Nomor 3
Empat buah muatan masing-masing 10 µC, 20 µC, - 30 µC dan 40 µC, ditempatkan pada titik sudut sebuah empat persegi dengan panjang sisi 60 cm x 80 cm. Potensial listrik pada titik tengah empat persegi panjang tersebut adalah...
A. 150 kV
B. 360 kV
C. 720 kV
D. 1440 kV
E. 2880 kV

Pembahasan

Vp = k/r (q1 + q2 + q3 + q4) = 9 . 10⁹ / (1/2) (10 + 20 - 30 + 40) 10^-6
Vp = 720 kV


Nomor 4
Dua buah muatan A dan B masing-masing q1 = 4 µC dan q2 = - 6 µC, berjarak 4 cm. Jika jaraknya dibuat menjadi 8 cm, maka perubahan energi potensialnya terhadap kedudukan awal adalah...
A. 1,3 J
B. 2,7 J
C. 5,4 J
D. 8,1 J
E. 10,5 J

Pembahasan

Ep = 2,7 J
Jawaban: B

Nomor 5
Dua partikel A dan B yang terpisah pada jarak 20 cm secara berurutan memiliki muatan 5 µC dan - 8 µC. Usaha yang diperlukan untuk memindahkan partikel B agar menjadi berjarak 80 cm terhadap partikel A adalah...
A. 6,75 J
B. 4,5 J
C. 2,25 J
D. 1,35 J
E. 0,65 J

Pembahasan

Ep = 1,35 J
Jawaban: D

Nomor 6
Jarak terdekat partikel alpha berenergi 10 MeV dari inti emas (nomor atom 78) jika partikel lain menumbuk inti tersebut secara berhadapan adalah...
A. 0,2 x 10^-14 m
B. 2,2 x 10^-14 m
C. 0,2 x 10^-12 m
D. 2,2 x 10^-12 m
E. 0,2 x 10^-10 m

Pembahasan
Gunakan hukum kekekalan energi mekanik
EM1 = EM2
EK = EP
10 MeV =

r2 = 2,2 x 10-14 m
Jawaban: B