Kumpulan RPP Kurikulum 2013 SD, MI, SMP , MTS, SMA, MA, SMK Terlengkap

Jumat, 25 Mei 2018

Pembahasan Fisika No. 21 - 25 TKD Saintek SBMPTN 2016 Kode Naskah 225

Pembahasan soal Fisika Tes Kemampuan Dasar Sains dan Teknologi (TKD Saintek) Seleksi Bersama Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SBMPTN) tahun 2016 kode naskah 225 nomor 21 sampai dengan nomor 25 tentang:
  • teori kinetik gas, 
  • termodinamika, 
  • gerak harmonis, 
  • listrik dinamis, dan 
  • induksi elektromagnetik.

Soal No. 21 tentang Teori Kinetik Gas

Gas ideal monoatomik sebanyak 0,5 kmol mula-mula memiliki tekanan 120 kPa dan volume 250 cc/kmol. Kemudian gas dipanasi pada tekanan tetap sehingga mengembang. Misalkan konstanta gas universal dinyatakan sebagai R J.mol−1.K−1. Jika pada prose itu temperatur gas naik sebesar 8,4/R kelvin maka usaha yang dilakukan gas untuk mengembang adalah ….A.   4,2 J
B.   8,4 J
C.   10,5 J
D.   11,2 J
E.   12,4 J

Pembahasan

Diketahui:
n = 0,5 kmol
   = 500 mol
P = 120 kPa
V = 250 cc/kmol
T = 8,4/R kelvin
Persamaan umum gas ideal adalah:
PV = nRT
Pada tekanan tetap (P konstan), yang mengalami perubahan adalah volume dan suhunya.
PV = nRT
Sedangkan usaha luar gas pada tekanan tetap dirumuskan:
W = PV
    = nRT
Nah, sekarang kita masukkan data-datanya.
W = 500 × R × 8,4/R joule
    = 4.200 joule
    = 4,2 kJ
(lagi-lagi soalnya salah)
Jadi, usaha yang dilakukan gas untuk mengembang adalah 4,2 kJ (anggap saja jawabannya A).

Soal No. 22 tentang Termodinamika

Gas Argon dapat dianggap sebagai gas ideal.
Gas Argon melakukan usaha W dan melepas energi Q, tidak mengalami perubahan energi dalam

Gas itu mula-mula mempunyai energi dalam Ei dan temperatur Ti. Gas tersebut mengalami proses dengan melakukan usaha W, melepas energi senilai Q, dan keadaan akhir energi dalam Ef serta temperatur Tf. Besarnya perubahan energi tersebut digambarkan seperti gambar di atas. Apa simpulan proses tersebut?A.   Gas mengalami proses Isobarik dan Tf  < Ti.
B.   Gas mengalami proses adiabatik dan Tf  < Ti.
C.   Gas mengalami proses Isokhorik dan Tf  < Ti.
D.   Gas mengalami proses Isotermal dan Tf  = Ti.
E.   Gas mengalami proses Isokhorik dan Tf  = Ti.

Pembahasan

Pada grafik di atas terlihat bahwa energi dalam awal (Ei) sama dengan energi dalam akhir (Ef) sehingga tidak terjadi perubahan energi dalam atau perubahan energi dalamnya sama dengan nol.
Ei = 3 satuan energi
Ef = 3 satuan energi
U = EfEi
      = 3 − 3
      = 0
Sekarang perhatikan rumus energi dalam!
  U = 3/2 NkT
U = 3/2 NkT
Tampak bahwa perubahan energi dalam (∆U) sebanding dengan perubahan suhu (∆T). Artinya, jika ∆U = 0 maka otomatis ∆T = 0.
       ∆T = 0
Tf  − Ti = 0
        Tf  = Ti
Tidak adanya perubahan suhu berarti suhu konstan. Proses suhu konstan dikenal dengan istilah isotermik atau isotermal.
Jadi, kesimpulan dari proses tersebut adalah gas mengalami proses Isotermal dan Tf  = Ti (D).

Soal No. 23 tentang Gerak Harmonis

Sebuah batu dengan massa m digantung pada sebuah pegas dan ditarik lalu dilepas sehingga menghasilkan gerak osilasi. Jika batu dengan ganti dengan besi yang bermassa 2m maka pernyataan yang BENAR tentang periode T, kecepatan maksimum vmaks, percepatan maksimum amaks gerak osilasi yang dihasilkan adalah ….
A.   T bertambah, vmaks bertambah, amaks bertambah
B.   T bertambah, vmaks bertambah, amaks berkurang
C.   T bertambah, vmaks berkurang, amaks berkurang
D.   T berkurang, vmaks berkurang, amaks berkurang
E.   T berkurang, vmaks bertambah, amaks berkurang

Pembahasan

Hubungan antara periode T massa beban m pada pegas dinyatakan dengan rumus:
Penurunan rumus hubungan antara periode dan massa beban pada pegas

Berdasarkan rumus di atas dapat disimpulkan bahwa periode berbanding lurus dengan akar massa. Artinya, jika m ditambah maka T juga akan bertambah. [opsi D dan E salah]
Sekarang kita cari hubungan kecepatan v dan m.
Penurunan rumus hubungan antara kecepatan dan massa beban pada pegas

Diperoleh hubungan bahwa vmaks berbanding terbalik dengan akar massa. Sehingga jika m diperbesar maka vmaks akan berkurang. [sudah pasti jawabannya C]
Pura-pura tidak tahu jawabannya, kita cari hubungan antara percepatan a dan m.
Penurunan rumus hubungan antara percepatan dan massa beban pada pegas

Nah, terlihat kan bahwa amaks berbanding terbalik dengan m. Sehingga jika m diperbesar maka amaks akan berkurang.
Jadi, pernyataan yang BENAR tentang periode, kecepatan maksimum, percepatan maksimum gerak adalah opsi (C).

Soal No. 24 tentang Listrik Dinamis

Dua buah kawat tembaga dengan panjang yang sama memiliki diameter 1 mm dan 2 mm, kedua kawat dihubungkan dengan sumber tegangan yang sama besar. Rasio antara arus listrik yang mengalir pada kawat berdiameter 1 mm dan kawat berdiameter 2 mm adalah ….A.   1 : 1
B.   1 : 2
C.   1 : 4
D.   2 : 1
E.   4 : 1

Pembahasan

Pertama, kita cari dulu hubungan antar arus listrik dan hambatan dengan menggunakan hukum Ohm.
Hukum Ohm, hubungan antara kuat arus, tegangan, dan hambatan listrik

Karena disebutkan bahwa tegangan yang digunakan sama maka arus listrik yang mengalir hanya bergantung dari besarnya hambatan, tepatnya berbanding terbalik.
Kuat arus berbanding terbalik dengan hambatan listrik

Kedua, kita cari hubungan antara hambatan dengan luas penampang.
Hambatan penghantar bergantung pada jenis, panjang, luas penampang

Sehingga diperoleh hubungan:
Hambatan penghantar berbanding terbalik dengan kuadrat diameter penampang

Dari kedua hubungan tersebut diperoleh:
Hubungan kuat arus, hambatan, dan diameter penghantar

Sehingga dapat disimpulkan:
Kuat arus listrik berbanding lurus dengan kuadrat diameter penampang

Jadi, Perbandingan antara arus listrik yang mengalir pada kawat berdiameter 1 mm dan kawat berdiameter 2 mm adalah 1 : 4 (C).

Soal No. 25 tentang Induksi Elektromagnetik

Sebuah batang logam bermassa m = 1 kg dan panjang L = 1 m diletakkan pada suatu rel logam yang terhubung dengan sumber arus konstan sehingga pada rangkaian mengalir arus listrik sebesar I = 0,5 A. Rangkaian tersebut berada pada daerah bermedan magnet seragam dengan besar B dan berarah seperti pada gambar.
Sebuah batang logam diletakkan pada suatu rel logam, terjadi gaya Lorentz dan gaya gesek

Jika koefisien gesekan statik antara batang dengan rel adalah μs = 0,25 dan percepatan gravitasi adalah g = 10 m/s2 maka nilai B maksimum agar batang tetap diam adalah ….A.   1 T
B.   2 T
C.   3 T
D.   4 T
E.   5 T


Pembahasan

Batang logam menempel pada rel logam sehingga batang tersebut dilalui arus listrik dari sumber arus.
Sementara itu, batang tersebut berada dalam medan magnet homogen. Suatu penghantar berarus listrik yang berada dalam medan magnet akan mendapat gaya Lorentz sebesar:
F = BiL
Adanya gaya Lorentz ini menyebabkan batang logam tertarik atau terdorong sepanjang rel. sehingga terjadi gesekan antara batang logam dan rel sebesar:
f = μs mg
Agar batang tetap diam maka besarnya gaya Lorentz harus sama dengan gaya gesekan. Supaya terkesan ilmiah dan pembahasannya lebih panjang, saya gunakan hukum I Newton.
          ΣF = 0
       Ff = 0
             F = f
          BiL = μs mg
B ∙ 0,5 ∙ 1 = 0,25 ∙ 1 ∙ 10
             B = 5
Jadi, nilai B maksimum agar batang tetap diam adalah 5 T (E).

loading...
Previous
Next Post »

Posting Komentar