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

Gaya listrik dan medan listrik SBMPTN, pembahasan contoh soal

Nomor 1
Tiga buah muatan listrik berada pada posisi dititik sudut segitiga ABC, panjang sisi AB = BC = 20 cm dan besar muatan sama (q = 2 µC) seperti gambar dibawah (k = 9 . 109 N/m2 C2).
Besar gaya listrik yang bekerja pada muatan B adalah...
A. 0,9 √3 N
B. 0,9 √2 N
C. 0,9 N
D. 0,81 N
E. 0,4 N

Pembahasan:
Diketahui
qA = qB = qC = 2 µC = 2 . 10-6 C
rAB = rBC = 20 cm = 0,2 m
Ditanya: F
Jawab:




Nomor 2
Perhatikan gambar dua buah muatan titik berikut.


Dimanakah letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol?
A. 1 cm dikanan q1
B. 1 cm dikanan q2
C. ½ cm dikanan q2
D. ½ cm di kiri q2
E. ½ cm dikanan q1

Pembahasan:
Untuk menentukan letak titik P dengan kuat medan listrik nol maka letak titik itu memiliki arah medan listrik yang berlawanan yaitu di kanan q2.



Nomor 3
Tiga muatan QA = QB = 4 µC dan QC = 5 µC membentuk bidang segitiga seperti gambar.

Resultan gaya listrik di muatan C adalah...(1 µ = 10-6)
A. 20 √2 N
B. 14 √2 N
C. 10 √2 N
D. 9 √2 N
E. 9 N

Pembahasan:
Diketahui:
QA = QB = 4 µC = 4 . 10-6 C
QC = 5 . 10-6 C
Ditanya: F
Jawab:
Terlebih dahulu gambarkan gaya-gaya listrik pada muatan QC.

Nomor 4
Perhatikan gambar dua buah muatan titik berikut.

Dimana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol?
A. 2 cm dikanan q2
B. 2 cm di kiri q1
C. 8 cm di kanan q2
D. 8 cm di kiri q1
E. Ditengah-tengah q1 dan q2

Pembahasan:
Letak titik P yang tidak mungkin kuat medan listriknya nol adalah diantara kedua muatan karena arah medan listriknya sama. Jadi letak yang mungkin medan listriknya nol adalah disebelah kiri q1 atau sebelah kanan q2.

Nomor 5

Dua bola konduktor A dan B terpisah pada jarak cukup jauh. Pada awalnya bola A dimuati sebesar -3 x 10^-6 C sedangkan bola B sebesar 3 x 10^-6 C. Pada keadaan tersebut ada gaya sebesar 18 N antara kedua bola konduktor. Keduanya kemudian ditarik dan dihubungkan oleh seutas kawat penghantar sedemikian rupa sehingga jarak antara keduanya menjadi setengah jarak semula. Besar gaya antara kedua bola konduktor apabila kawat kemudian dilepas adalah...

A. 0 N

B. 3 N

C. 6 N

D. 10 N

E. 12 N

Pembahasan

Mula-mula kedua bola terpisah cukup jauh dan bermuatan. Pada keadaan akhir kedua bola dihubungkan dengan kawat maka:

Qtot = QA + QB = -3 x 10^-6  + 3 x 10^-6 = 0

Ini artinya kedua bola tak bermuatan sehingga gaya kedua bola nol.

Jawaban: A

Nomor 6

Bola yang bermuatan 1 gram dan bermuatan 10^-6 C dilepaskan pada ketinggian 20 m di atas permukaan bumi dalam medan listrik seragam E = 3 x 10⁴ N/C yang berarah ke atas. Anggap percepatan gravitasi 10 m/s². Setelah bergerak sejauh 10 meter dari keadaan diam, bola tersebut akan bergerak dengan kecepatan...

A. 10 m/s ke bawah

B. 20 m/s ke bawah

C. 10 m/s ke atas

D. 20 m/s ke atas

E. 30 m/s ke atas

Pembahasan

W = m . g = (1 x 10^-3) 10 = 10^-2 N

F = q E = 10^-6 (3 x 10⁴) = 3 x 10^-2 N

F > W berarti arah gerak bola ke atas

F = m . a

F - W = m . a

3 x 10^-2 - 10^-2 = 10^-3 . a

a = 20 m/s²

Menghitung kecepatan

v² = v0² + 2 . a. s = 0 + 2 (20) 10 = 400

v = 20 m/s ke atas

Jawaban D

Nomor 7

Besarnya muatan debu yang massanya A gram, jika debu tersebut terkatung-katung tepat ditengah-tengah kondensator yang vakum dengan beda potensial V volt antara plat-platnya berjarak d cm antara plat-plat tersebut adalah...

A. dg / VA

B. VAg / d

C. Adg / V

D. Vg / dA

E. Vdag

Pembahasan

F = W

qE = m . g

V / d = A . g

q = (Adg) / V

 Jawaban: D

Nomor 8

Dua pelat logam besar dengan luas 1 m² saling berhadapan satu sama lain. Jarak antara keduanya 5 cm dan keduanya membawa muatan yang sama tetapi berlainan pada permukaannya. Jika medan listrik antara kedua pelat 55 N/C, muatan pada pelat adalah...

A. 4,9 x 10^-20 C

B. 4,9 x 10^-16 C

C. 4,9 x 10^-12 C

D. 4,9 x 10^-10 C

E. 4,9 x 10^-8 C

Pembahasan

Gunakan hukum Gauss

E . A = Q / ε0

Q = E . A . ε0

Q = 55 . 1 . (8,85 . 10^-12)

Q = 4,9 x 10^-10 C

Impuls dan momentum SBMPTN, contoh soal dan pembahasan

Nomor 1
Bola bermassa 20 gram dilempar dengan kecepatan v1 = 4 m/s ke kiri. Setelah membentur tembok bola memantul dengan kecepatan v2 = 2 m/s ke kanan. Besar impuls yang dihasilkan adalah...

A. 0,24 Ns
B. 0,12 Ns
C. 0,08 Ns
D. 0,06 Ns
E. 0,04 Ns

Pembahasan:
Diketahui:
m = 20 g = 0,02 kg
v1 = – 4 m/s (ke kiri)
v2 = 2 m/s
Ditanya: I = ...
Jawab:
I = mv2 – mv1
I = 0,02 kg . 2 m/s – 0,02 kg (– 4 m/s)
I = 0,04 Ns + 0,08 Ns = 0,12 Ns
Jawaban: B

Nomor 2
Sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian X seperti pada gambar berikut.

A. 60 cm
B. 70 cm
C. 100 cm
D. 125 cm
E. 150 cm




Nomor 3
Bola bermassa 200 gram yang dilepaskan memantul pada lantai seperti terlihat pada gambar.

Jika tinggi pantulan ke dua ¼ h, maka tinggi pantulan pertama adalah...
A. 7 m
B. 6 m
C. 5 m
D. 4 m
E. 2 m

Pembahasan:
Untuk mengetahui nilai pantulan pertama h1, gunakan persamaan koefisien restitusi:


Nomor 4
Perhatikan gambar berikut!

Mula-mula bola dilepaskan dari posisi 1 dan setelah menyentuh lantai bola memantul. Jika g = 10 m/s2, maka tinggi h adalah...
A. 74 cm
B. 70 cm
C. 66 cm
D. 64 cm
E. 60 cm

Pembahasan:
Untuk mengetahui nilai pantulan pertama h1, gunakan persamaan koefisien restitusi:


Nomor 4
Dua benda saling bertumbukan lenting sempurna. Pada kejadian itu:

1. Energi kinetik total tetap.
2. Tidak timbul panas maupun suara.
3. Setelah tumbukan kedua benda terpisah.
4. Terjadi peristiwa aksi reaksi

Pernyataan yang benar adalah...
A. 1 dan 3
B. 1, 2, dan 3
C. 2 dan 4
D. 4 saja
E. 1, 2, 3, dan 4

Pembahasan
Pernyataan 1 benar karena pada tumbukan lenting sempurna, momentum dan energi kinetik tetap.
Pernyataan 2 benar karena pada tumbukan lenting sempurna tidak ada energi yang keluar.
Pernyataan 3 benar karena jika kedua benda terpisah berarti tumbukan tidak lenting sama sekali.
Pernyataan 4 benar karena ketika benda bertumbukan maka akan muncul gaya aksi-reaksi.
Jawaban: E

Nomor 5
Sebuah benda bemassa 2 kg yang sedang bergerak dengan laju tetap tiba-tiba menunbuk karung pasir sehingga gaya F sebagai fungsi waktu seperti terlihat pada grafik dibawah. Perubahan laju selama 4 detik pertama adalah...

A. 11,6 m/s
B. 10,6 m/s
C. 9,6 m/s
D. 8,6 m/s
E. 7,6 m/s

Pembahasan
Persamaan F pada grafik tersebut adalah 4 - (4/40) t = 4 - 0,1 t
Pada t = 4 sekon, F = 4 - 0,1 (4) = 3,6 N.
Pada grafik F-t, impuls adalah luas dibawah grafik (bangun trapesium (garis warna merah)):

I = (4 + 3,6 ) . 1/2 . 4 = 15,2 Ns
I = m (v2- v1) = m Δ
15,2 = 2 Δv
Δv = 7,6 m/s
Jawaban: E

Nomor 6
Grafik berikut menyatakan gaya yang bekerja pada benda bermassa 2 kg.pada selang waktu 4 sekon. Jika benda mula-mula diam, maka besarnya energi kinetik setelah 4 sekon adalah...
A. 50 J
B. 100 J
C. 200 J
D. 300 J
E. 400J

Pembahasan
Impuls adalah luas daerah dibawah grafik.

I = 1/2 . alas . tinggi = 1/2 . 4 . 10 = 20 Ns
I = mv2 - mv1
20 = mv2 - 0
mv2 = 20 Ns
EK = 1/2 (mv2)² / m = 1/2 (20)² / 2 = 100 J
Jawaban: B


Nomor 7
Sebuah bola bermassa 0,3 kg bergerak dengan kecepatan 2 m/s menunbuk sebuah bola lain yang bermassa 0,2 kg mula-mula diam. Jika setelah tumbukan pertama diam maka kecepatan bola kedua adalah...
A. 6 m/s
B. 5 m/s
C. 4 m/s
D. 3 m/s
E. 2 m/s

Pembahasan
Hukum kekekalan momentum
m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'
0,3 (2) + 0,2 (0) = 0,3 (0) + 0,2 v2'
v2' = 3 m/s
Jawaban: D

Usaha dan energi SBMPTN, contoh soal dan pembahasan

Nomor 1
Sebuah bola bermassa 1 kg dilepas dan meluncur dari posisi A ke C melalui lintasan lengkung yang licin seperti gambar dibawah.

Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, maka energi kinetik bola saat berada di titik C adalah...
A. 25,0 joule
B. 22,5 joule
C. 20,0 joule
D. 12,5 joule
E. 7,5 joule

Pembahasan:
Diketahui:
m = 1 kg
h1 = 2 m
v1 = 0
h2 = 1,25 m
Ditanya: Ek2 = ...
Jawab: gunakan hukum kekekalan energi mekanik
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
mgh1 + ½ mv1² = mgh2 + Ek2
1 . 10 . 2 + ½ . 1 . 0²  = 1 . 10 . 1,25 + Ek2
20 = 12,5 + Ek2
Ek2 = 20 – 12,5 = 7,5 joule
Jawaban: E


Nomor 2
Sebuah balok bermassa 2 kg meluncur dari puncak bidang miring yang licin seperti gambar.

Besar energi kinetik balok saat sampai pada dasar bidang miring adalah... (g = 10 m/s2)
A. 10 joule
B. 20 joule
C. 40 joule
D. 60 joule
E. 80 joule

Pembahasan:
Diketahui:
m = 2 kg
h1 = 3 m
h2 = 0 (didasar bidang)
v1 = 0
Ditanya: Ek2 = ...
Jawab:
EP1 + EK1 = EP2 + EK2
mgh1 + ½ mv1² = mgh2 + EK2
2 . 10 . 3 + ½ . 2 . 0² = 2 . 10 . 0 + EK2
60 + 0 = 0 + EK2
EK2 = 60 joule
Jawaban: D

Nomor 3
Bola A massanya 2 kg dilepaskan dan menempuh lintasan licin seperti pada gambar. 

Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, energi kinetik bola di B adalah...
A. 4 joule
B. 8 joule
C. 10 joule
D. 12 joule
E. 24 joule

Pembahasan:
Diketahui:
m = 2 kg
h1 = 120 cm + 120 cm = 240 cm = 2,4 m
h2 = 120 cm = 1,2 m
v1 = 0
g = 10 m/s2
Ditanya: EK2 = ...
EP1 + EK1 = EP2 + EK2
mgh1 + ½ mv1² = mgh2 + EK2
2 . 10 . 2,4 + ½ . 2 . 0² = 2 . 10 . 1,2 + EK2
48 + 0 = 24 + EK2
EK2 = 48 – 24 = 24 joule
Jawaban: E


Nomor 4
Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 40 m/s dan sudut elevasi 37^o (tan 37^o = 3/4). Jika massa peluru 0,01 kg, maka usaha oleh gaya gravitasi pada peluru sejak ditembakkan sampai jatuh ketanah kembali sebesar (g = 9,8 m/s²) ...
A. 100 joule
B. 40 Joule
C. 20 Joule
D. 10 Joule
E. 0 Joule

Pembahasan
W = F S cos θ = F S cos 90^o (karena F kebawah dan S mendatar jadi tegak lurus)
W = 0
Jawaban: E


Nomor 5
Sebuah pesawat terbang bergerak dengan energi kinetik T. Jika kemudian kecepatannya menjadi dua kali semula, maka energi kinetiknya menjadi...
A. 1/2 T
B. T
C. 2T
D. 4T
E. 16 T

Pembahasan
EK1 = 1/2 mv1²
EK2 = 1/2 mv2² = 1/2 m (2v1)²
EK2 = 4 (1/2 mv1²) = 4T
Jawaban: D

Nomor 6
Seorang anak bermain ayunan dari ketinggian 0,5 m hingga 2,5 m dari permukaan tanah. Laju maksimum anak itu sama dengan ...
A 2 m/s
B. 2√5 m/s
C. √10 m/s
D. 2√10 m/s
E. 5 √2 m/s

Pembahasan
Gunakan hukum kekekalan energi mekanik
EP1 + EK1 = EP2 + EK2
mgh1 + 1/2 m v1² = mgh2 + 0
v2² = 2g (h2 - h1)
v2² = 2 . 10 (2,5 - 0,5) = 40
v² = 2√10 m/s
Jawaban: D

Nomor 7
Sebuah batu besar berada pada jarak 25 m di depan sebuah kendaraan bermassa 500 kg yang sedang bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Agar tepat berhenti sebelum mengenai batu, maka kendaraan tersebut harus direm dengan gaya sebesar..
A. 250 N
B. 500 N
C. 1000 N
D. 2000 N
E. 4000 N

Pembahasan
EK1 + Wges = EK2
1/2 mv1² - F S = 0
1/2 (500) (10)² = F . 25
F = 1000 N
Jawaban: C

Nomor 8
Sebuah bola sepak yang massanya 0,5 kg bergerak dengan laju 2 m/s. Pemain sepakbola menendang searah gerakan bola dengan gaya 50 N. Menempuh jarak berapakah sentuhan kaki pemain agar kelajuan bola menjadi 4 m/s?
A. 0,02 m
B. 0,03 m
C. 0,04 m
D. 0,06 m
E. 0,05 m

Pembahasan
EK1 + W = EK2
1/2 mv1² + F . S = 1/2 mv2²
1/2 (0,5) (2)² + 50 . S = 1/2 (0,5) (4)²
S = 0,06 m

Nomor 9
Sebuah benda meluncur pada permukaan datar dengan percepatan v = 4 m/s dan kemudian benda naik pada bidang miring dengan kemiringan 30. Bila tidak ada gesekan antara benda dan bidang luncur, maka panjang lintasan benda pada bidang miring adalah...
A. 40 cm
B. 60 cm
C. 80 cm
D. 120 cm
E. 160 cm

Pembahasan
EK = EP
1/2 mv1² = mgh
1/2 (4)² = 10 . h
h = 0,8 m = 80 cm
Sin 30^o = h / S
S = h / sin 30^o = 80 / (1/2) = 160 cm
Jawaban: E

Nomor 10
Konstanta pegas dari suatu pistol mainan anak-anak adalah 100 N/m. Sebelum ditembakkan dengan arah vertikal ke atas, peluru 10 gram mampu menekan pegas 20 cm. Ketinggian maksimum yang dicapai peluru setelah ditembakkan adalah..,
A. 10 m
B. 20 m
C. 40 m
D. 60 m
E. 80 m

Pembahasan
EPpegas = EPgravitasi
1/2 kx²  = mgh
1/2 (100) (0,2)² = (0,01) 10 . h
h = 20 m
Jawaban: B

Pemantulan dan pembiasan SBMPTN, contoh soal dan pembahasan

Nomor 1
Dua buah cermin datar X dan Y disusun berhadapan membentuk sudut 135. Seberkas cahaya laser datang pada cermin X degnan sudut 30^o terhadap permukaan cermin, maka besar sudut yang dibentuk oleh berkas cahaya datang pada cermin X dan berkas cahaya pantul oleh cermin Y adalah...

A. 45^o

B. 60^o

C. 70^o

D. 75^o

E. 90^o

Pembahasan

 Berdasarkan gambar (segitiga yang ada θ) maka:

30^o+ 30^o + 15^o + 15^o + θ = 180^o

θ = 90^o

Jawaban: E

Nomor 2
Sebuah benda terletak didepan cermin cekung dengan fokus 30 cm. Untuk mendapatkan bayangan yang diperbesar 2 kali, maka cermin harus diletakkan dari benda sejauh ...
A. 5 cm
B. 15 cm
C. 20 cm
D. 30 cm
E. 40 cm

Pembahasan
Perbesaran 2 kali berarti bisa nyata bisa maya. Bila nyata maka:
M = s' /s = 2 atau s' = 2s

s = 45 cm (tidak ada jawaban)
Bila maya maka
M = s' / s = -2 atau s' = - 2s

s = 15 cm
Jawaban B

Nomor 3
Suatu nyala lilin digeser mendekati suatu cermin sehingga bayangan dapat ditangkap layar pada gambar.

1. Cermin tersebut adalah cermin cekung
2. Jarak benda ke cermin lebih kecil dari jari-jari kelengkungan cermin
3. Jarak bayangan lebih besar dari jari-jari kelengkungan cermin
4. Jarak fokus cermin negatif

Pembahasan
Suatu nyala lilin digeser mendekati suatu cermin sehingga bayangan dapat ditangkap layar:

1. Cermin tersebut adalah cermin cekung adalah benar. Karena cermin cekung menghasilkan bayangan nyata maupun maya. Bayangan ditangkap layar berarti bayangan nyata.
2. Benar. Karena bayangan nampak lebih besar dan nyata jika benda terletak diruang 2 (f < s < R)
3. Benar. Karena bayangan nampak lebih besar maka letak bayangan pasti diruang 3.
4. Salah. Karena fokus cermin cekung positif.

Nomor 4
Keping kaca tipis yang dapat memantulkan sebagian cahaya, terletak pada jarak 6 cm didepan cermin cembung. Sumber cahaya titik S diletakkan pada jarak a cm dimuka keping kaca sehingga bayangannya dalam keping kaca berimpit dengan bayangannya dalam cermin cembung. Jika jarak fokus cermin cembung 24 cm maka a sama dengan
A. 18 cm
B. 12 cm
C. 9 cm
D. 6 cm
E. 4 cm

Pembahasan
s = a + 6
s' = - (a - 6) (negatif karena cermin cembung)
f = - 24 cm

a²  - 36 = (-24) (-12)
a² = 288 + 36 = 324
a = 18 cm
Jawaban: A

Nomor 5
Seberkas cahaya datang dari dalam air (nair = 4/3) ke permukaan (batas air dan udara) dengan sudut datang 53^o (sin 53^o = 0,8 dan cos 53^o = 0,6), maka berkas cahaya itu:

1. dibiaskan seluruhnya
2. sebagian dibiaskan sebagian dipantulkan
3. mengalami polarisasi linear pada sinar pantul
4. seluruhnya dipantulkan

Pembahasan
Terlebih dahulu hitung sudut kritis

sin ik = 3/4 = 0,75
sin i = sin 53 = 0,8
0,8 > 0,75 maka i > ik
Karena sudut datang i > ik maka seluruh sinar dipantulkan
Jawaban: 4 saja

Nomor 6
Suatu cahaya monokromatis diudara mempunyai frekuensi 8 x 10¹⁴ Hz. Jika cahaya dilewatkan pada suatu medium dengan indeks bias 1,5 maka:

1. Cepat rambat cahaya dalam medium 2 x 10⁸ m/s
2. Panjang gelombang cahaya dalam medium 2,5 x 10^-7 m
3. Panjang gelombang diudara 3,75 x 10^-7 m
4. Frekuensi cahaya dalam medium 5,33 x 10¹⁴ Hz

Pembahasan
Menyusul

Nomor 7
Cahaya matahari yang melewati atmosfer bumi tidak mengalami pembiasan.
SEBAB
Indeks bias seluruh lapisan atmosfer bumi sama.

Pembahasan
Pernyataan salah karena ketika memasuki atsmosfer, cahaya memasuki medium yang lebih rapat sehingga dibiaskan
Alasan salah karena makin mendekati bumi lapisan atsmosfer makin tebal.

Nomor 8
Diatas suatu lapisan kaca terdapat lapisan air (n = 1,33). Seberkas cahaya menembus pada batas permukaan kaca air tersebut ternyata mulai mengalami pemantulan internal total pada sudut datang 53^o. Indeks bias kaca yang dipakai adalah...
A. 1,43
B. 1,55
C. 1,66
D. 1,8
E. 1,82

Pembahasan
Cahaya mengalami pemantulan internal total berarti sudut datangnya = sudut kritis. Sudut kritis berarti sinar dari rapat ke renggang dan r = 90^o.

nkaca = 1,66
Jawaban: C

Nomor 9
Seberkas sinar datang dari suatu medium ke udara, jika sudut datang lebih besar dari 45^o, sinar akan terpantul sempurna. Indeks bias medium tersebut adalah...
A. 3/2
B. √2
C/ √3
D. 1
E. 2√2

Pembahasan
Sinar akan terpantul sempurna berarti sudut datangnya sudut kritis.

Jawaban: B

Nomor 10
Pada peristiwa dispersi cahaya putih saat melewati kaca flinta, sinar ungu lebih dibelokkan dibanding sinar merah
SEBAB
Indeks bias warna ungu pada kaca flinta lebih kecil dibanding indeks bias warna merahnya.

Pembahasan
Pada peristiwa dispersi cahaya, sudut deviasinya D = (n - 1) β
Karena nungu > nmerah maka Dungu > Dmerah
Jadi pernyataan benar dan alasan salah.

Nomor 11
Jika sudut datang pada antarmuka 2 media lebih besar dari sudut kritis maka tidak ada sinar yang diteruskan.
SEBAB
Sebagian energi dari sinar datang menjadi energi sinar pantul pada peristiwa pemantulan sempurna.

Pembahasan
Pernyataan benar karena semua sinar dipantulkan
Alasan salah karena semua energi sinar datang yang menjadi energi sinar pantul

Nomor 12
Dua cermin datar dipasang berhadapan dengan membentuk sudut α satu sama lain, kemudian sudut diperkecil 20^o dan ternyata jumlah bayangan bertambah 3. Nilai sudut α adalah...
A. 15^o
B. 30^o
C. 45^o
D. 60^o
E. 90^o

Pembahasan
Misal pada keadaan membentuk sudut α1 = α, jumlah bayangan n1, maka jumlah bayangan ketika sudut diperkecil α2 = (α - 20) adalah n1 + 3, maka

Nilai sudut tidak mungkin negatif, jadi jawaban α = 60^o
Jawaban: D

Fisika inti, contoh soal dan pembahasan

Nomor 1
Perhatikan reaksi fusi berikut ini:
1H2 + 1H3→ 2He4 + 0n1 + E
Jika massa 1H2 = 2,014 sma, massa 1H3 = 3,016 sma, massa partikel alfa = 4,0026 sma dan massa neutron = 1,0084 sma, maka energi yang dihasilkan adalah...(1 sma setara dengan 931 MeV)
A. 18,62 MeV
B. 17,69 MeV
C. 16,76 MeV
D. 15,73 MeV
E. 14,89 MeV

Pembahasan:
E = [(m 1H2 + m 1H3) – (m 2He4 + m 0n1)] 931 MeV
E = [(2,014 + 3,016) – (4,0026 + 1,0084)] 931 MeV
E = [5,03 – 5,011] 931 MeV
E = 17,69 MeV
Jawaban: B

Nomor 2
Zat radioisotop C-14 dapat digunakan untuk...
A. Mendeteksi fungsi kelenjar gondok
B. Mengetahui efektivitas kerja jantung
C. Membunuh sel kanker
D. Mendeteksi pemalsuan keramik
E. Menentukan usia fosil

Jawaban: E

Nomor 3

Bila massa 7N14 = 14,003 sma, 8O17 = 16,999 sma, α = 4,003 sma, p = 1,008 sma dan 1 sma = 931 MeV, maka energi yang dibutuhkan pada reaksi: 7N14 + α → 8O17 + p adalah...
A. 0,861 MeV
B. 0,903 MeV
C. 0,931 MeV
D. 0,935 MeV
E. 0,950 MeV

Pembahasan:
E = [(m 7N14 + m α) – (m 8O17+ m p)] 931 MeV
E = [(14,003 + 4,003) – (16,999 + 1,008)] 931 MeV
E = [18,006 – 18,007] 931 MeV
E = – 0,931 MeV
Jawaban: B

Nomor 4
Kegunaan radioisotop Ioduim-131 adalah untuk mendeteksi...
A. Penyakit paru-paru
B. Gangguan peredaran darah
C. Usia fosil
D. Bibit unggul tanaman
E. Penyakit getah bening

Jawaban: E

Nomor 5
Perhatikan reaksi inti berikut:
6C13 + 1H2 → 6C16 + 1H1 + energi
Jika diketahui massa inti:
6C13 = 13,0033 sma
1H2 = 2,0141 sma
6C16 = 14,0030 sma
1H1 = 1,0078 sma
Bila massa 1 sma setara dengan energi 931 MeV, maka energi yang terjadi pada reaksi inti tersebut adalah...
A. 5,5860 MeV
B. 6,1446 MeV
C. 6,1492 MeV
D. 6,2320 MeV
E. 6,2377 MeV

Pembahasan:
E = [(m 6C13 + m 1H2) – (m 6C16+ m 1H1)] 931 MeV
E = [(13,0033 + 2,0141) – (14,0030 + 1,0078)] 931 MeV
E = [15,0174 – 15,0108] 931 MeV
E = 6,1446 MeV
Jawaban: B

Nomor 6
Zat radioisotop I-131 dimanfaatkan manusia untuk ...
A. Mendeteksi kelenjar gondok
B. Mendeteksi penyakit tulang
C. Membunuh sel kanker
D. Menentukan usia fosil
E. Memeriksa material tanpa merusak
Jawaban: A

Nomor 7
Suatu atom X mempunyai 42 proton, 42 elektron dan 65. Simbol untuk atom ini adalah...



Pembahasan
 
Jawaban: D

Nomor 8
Dibanding dengan inti atom X yang bermassa atom 207, inti atom X yang bermassa atom 206 memiliki...
A. lebih banyak netron
B. lebih sedikit netron
C. lebih banyak proton
D. lebih sedikit proton
E. lebih banyak elektron

Pembahasan
Massa atom = jumlah proton + neutron
Dua isotop atom 207 X dan 206X memiliki jumlah proton yang sama tetapi jumlah netron yang berbeda. Inti atom 206X memiliki jumlah netron lebih sedikit dibanding inti atom 207X
Jawaban: B

Nomor 9
Seorang ahli purbakala mendapatkan bahwa fosil kayu yang ditemukannya mengandung karbon radioaktif kira-kira tinggal 1/8 dari asalnya. Bila waktu paruh karbon radioaktif adalah 5600 tahun, umur fosil tersebut kira-kira...
A. 1.400 tahun
B. 2.800 tahun
C. 11.200 tahun
D. 16.800 tahun
E. 22.400 tahun

Pembahasan

t = 4 . (5600) = 16.800 tahun
Jawaban:

Nomor 10
Waktu paruh suatu unsur radioaktif 3,8 hai. Setelah berapa lama unsur tersebut tersisa 1/16 bagian?
A. 7,6 hari
B. 15,2 hari
C. 23,0 hari
D. 30,4 hari
E. 60,8 hari

Pembahasan

t = 4 (3,8) = 15,2 hari

Nomor 11
Setelah 9 sekon aktrivitas suatu zat radioaktif berkurang dari 1,6 mikrocurie menjadi 0,2 mikrocurie. Konstanta peluruhan zat radioaktif tersebut sekitar...
A. 0,115 /s
B. 0,231 /s
C. 0,254 /s
D. 0,346 /s
E. 0,693 /s

Pembahasan

Konstanta peluruhan:
λ = ln2 / T = 0,693 / 3 = 0,231 /s
Jawaban: B

Nomor 12
Setelah 72 hari, iodin-131 yang memiliki waktu paruh 8 hari tinggal memiliki massa 10 gram. Massa awal unsur tersebut adalah...
A. 80 gram
B. 720 gram
C. 2160 gram
D. 5120 gram
E. 8260 gram

Pembahasan

Jawaban: D

Nomor 13
Pada suatu unsur radioaktif, jumlah yang meluruh tinggal 25% dari jumlah semula dalam waktu 20 menit. Bila mula-mula ada 1 kg unsur radioaktif, setelah 1/2 jam massa radioaktif yang belum meluruh tinggal...
A. 50 g
B. 62,5 g
C. 125 g
D. 250 g
E. 500 g

Pembahasan
N = 25 % N0 = 1/4 N0

T = 10 menit
Bila N0 = 1 kg = 1000 gram maka pada t = 1/2 jam = 30 menit, massa unsur yang tersisa adalah:

N = 1/8 (1000) = 125 gram
Jawaban :C