Jumat, 25 Mei 2018

Pembahasan Fisika UN 2017 No. 16 - 20

Pembahasan soal-soal Fisika Ujian Nasional (UN) tahun 2017 nomor 16 sampai dengan nomor 20 tentang:
  • usaha dan energi [medan konservatif], 
  • usaha dan energi [konversi energi], 
  • usaha dan energi [perubahan energi potensial], 
  • impuls dan momentum, serta 
  • gerak lurus berubah beraturan.

Soal No. 16 tentang Usaha dan Energi [medan konservatif]

Perhatikan gambar berikut!
Dua benda menuruni lintasan dari titik A, perbandingan energi kinetik di titik B, soal Fisika UN 2017

Dua benda menuruni lintasan dari titik A. Massa benda pertama m1 = 5 kg dan benda kedua m2 = 15 kg. Jika percepatan gravitasi g = 10 m.s−2 maka perbandingan energi kinetik Ek1Ek2 di titik B adalah ….
A.   1 : 2
B.   1 : 3
C.   1 : 9
D.   2 : 1
E.   3 : 1>

Pembahasan

Energi kinetik di titik B merupakan perubahan energi potensial dari titik A ke B. Sesuai dengan hukum medan konservatif, lintasan tidak perlu diperhatikan. Yang perlu diperhatikan hanyalah posisi titik A dan B.
EkB = mg(hAhB)
Dengan demikian, perbandingan energi kinetik di titik B untuk benda pertama dan kedua adalah:
Perbandingan energi kinetik benda pertama dan kedua di titik B sama dengan perbandingan massa kedua benda

Jadi, perbandingan energi kinetik benda pertama dan kedua di titik B adalah 1 : 3 (B).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Usaha dan Energi.

Soal No. 17 tentang Usaha dan Energi [konversi energi]

Perhatikan gambar berikut!
Perbedaan ketinggian balok saat peluru dari senapan A dan B ditembakkan, soal fisika UN 2017

Sebutir peluru ditembakkan dari senapan A ke arah balok bermassa 2 kg, ternyata peluru bersarang di dalam balok dan balok naik setinggi h1 = 5,0 cm. Kemudian balok identik ditembak dengan peluru dari senapan B, peluru juga bersarang di dalam balok dan balok naik setinggi h2 = 10 cm. Kedua peluru identik bermassa 100 gram. Perbandingan kecepatan peluru dari senapan A dan B adalah ….A.   √2 ∶ 1
B.   1 ∶ √2
C.   5 ∶ 1
D.   2 ∶ 5
E.   1 ∶ 5

Pembahasan

Peluru ditembakkan ke balok dengan kecepatan v menyebabkan balok naik setinggi h. Artinya, terjadi konversi energi dari energi kinetik berubah menjadi energi potensial.
        Ek = Ep
1/2 mv2 = mgh
         v2 = 2gh
           v = √(2gh)
           v ~ √h
Sehingga perbandingan kecepatan peluru A dan B adalah:
Perbandingan kecepatan peluru dari senapan A dan B

Jadi, perbandingan kecepatan peluru dari senapan A dan B adalah 1 ∶ √2 (B).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Usaha dan Energi.

Soal No. 18 tentang Usaha dan Energi [perubahan energi potensial]

Sebuah benda yang massanya 5 kg bergerak melewati lintasan naik turun seperti gambar di bawah (g = 10 m.s−2).

Energi kinetik benda pada titik Q adalah ….
A.   400 joule
B.   300 joule
C.   250 joule
D.   150 joule
E.   100 joule

Pembahasan

Soal ini mirip dengan soal nomor 16, bahwa energi kinetik di titik Q merupakan perubahan energi potensial dari titik P ke Q.
EkQ = mg(hPhQ)
        = 5 ∙ 10(10 − 5)
        = 250
Jadi, energi kinetik benda pada titik Q adalah 250 joule (C).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Usaha dan Energi.

Soal No. 19 tentang Impuls dan Momentum

Perhatikan tiga peristiwa tumbukan pada gambar berikut!

Ketiga balok bergerak dengan kecepatan v1 = 3 m.s−1 menumbuk balok yang diam. Tumbukan yang terjadi bersifat tidak lenting sama sekali, maka urutan kecepatan balok setelah tumbukan dari yang terbesar hingga terkecil terdapat pada gambar ….A.   I, II, III
B.   I, III, II
C.   II, I, III
D.   III, I, II
E.   III, II, I

Pembahasan

Karena tumbukan bersifat tidak lenting sama sekali maka setelah tumbukan kedua benda akan bergabung dalam geraknya.
m1 v1 + m2 v2 = (m1 + m2)v'
Diketahui bahwa balok kedua diam (v2 = 0) sehingga:
Rumus tumbukan tidak lensting sama sekali dengan salah benda dalam keadaan diam

Mari kita gunakan rumus di atas untuk kecepatan akhir dari gambar I, II, dan III.
Kecepatan balok setelah tumbukan

Jadi, urutan kecepatan balok setelah tumbukan dari yang terbesar hingga terkecil adalah gambar I, III, II (B).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Impuls dan Momentum.

Soal No. 20 tentang Gerak Lurus Berubah Beraturan

Balok bermassa 5 kg meluncur turun dari titik X melalui Y dan berhenti di titik Z seperti ditunjukkan pada gambar.

Koefisien gesek kinetik antara balok dan bidang = 0,4 maka panjang lintasan Y-Z adalah ….A.   50 cm
B.   100 cm
C.   150 cm
D.   200 cm
E.   250 cm

Pembahasan

Karena kecepatan balok di titik X sama dengan nol dan bidang miring licin, maka kecepatan di titik Y sama dengan gerak jatuh bebas dari ketinggian 40 cm.
  vy = √(2gh)
vy2 = 2gh
      = 2 ∙ 10 ∙ 0,4
      = 8
Sedangkan lintasan Y-Z berupa lantai kasar sehingga balok akan mengalami perlambatan yang disebabkan oleh gaya gesek (f) sebesar:
a = f/m
   = μmg/m
   = μg
   = 0,4 ∙ 10
   = 4
Panjang lintasan Y-Z dapat dicari dengan rumus:
vz2 = vy2 − 2as
   0 = 8 − 2 ∙ 4 ∙ s
 8s = 8
   s = 1 m
      = 100 cm
Jadi, panjang lintasan Y-Z adalah 100 cm (B).

Artikel Terkait