Jumat, 25 Mei 2018

Pembahasan Fisika UN 2017 No. 36 - 40

Pembahasan soal-soal Fisika Ujian Nasional (UN) tahun 2017 nomor 36 sampai dengan nomor 40 tentang:
  • energi potensial listrik, 
  • gaya magnetik, 
  • induksi elektromagnetik [transformator], 
  • fisika inti [reaksi inti], 
  • fisika inti [peluruhan].

Soal No. 36 tentang Energi Potensial Listrik

Dua keping sejajar bermuatan berbeda masing-masing memiliki potensial +7,5 V dan −7,5 V terpisah pada jarak 4 cm. Gaya yang dialami sebuah partikel bermuatan 6 μC saat bergerak di antara kedua keping adalah ….
A.   1,125 × 10−3 N
B.   2,125 × 10−3 N
C.   2,25 × 10−3 N
D.   3,25 × 10−3 N
E.   4,5 × 10−3 N

Pembahasan

Energi potensial listrik adalah usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan di antara dua potensial listrik.
W = q ∙ ∆V
Sedangkan hubungan energi potensial listrik dengan gaya Coulomb dirumuskan:
W = F ∙ ∆r
Dari kedua rumus tersebut diperoleh hubungan:
Hubungan antara gaya, jarak, muatan, dan potensial listrik, F∙∆r=q∙∆V

Jadi, gaya yang dialami partikel tersebut adalah 2,25 × 10−3 N (C).

Soal No. 37 tentang Gaya Magnetik

Dua kawat sejajar searah dialiri arus listrik seperti pada gambar.
Dua kawat sejajar dialiri listrik , letak kawat ketida, gaya magnetik, soal UN Fisika 2017

Letak kawat ketiga agar kawat tersebut tidak mengalami gaya magnetik adalah berjarak ….A.   30 cm dari kawat ke II
B.   26 cm dari kawat ke I
C.   21 cm dari kawat ke II
D.   16 cm dari kawat ke I
E.   12 cm dari kawat ke II

Pembahasan

Dua kawat sejajar berarus listrik akan tarik-menarik bila dialiri arus yang searah. Perhatikan arah induksi magnetik yang ditimbulkan oleh kawat I dan kawat II berikut ini.
Arah induksi magnet pada kawat III oleh kawat I dan II, medan magnet pada kawat III sama dengan nol

B1 adalah induksi magnetik yang ditimbulkan oleh kawat I, arahnya menjauhi pembaca (⊗). Sedangkan B2 adalah induksi magnetik yang ditimbulkan oleh kawat II, arahnya mendekati pembaca (⊙).
Gaya magnetik pada kawat III akan nol apabila induksi magnetik yang ditimbulkan oleh kawat I sama besar dengan induksi magnetik diakibatkan oleh kawat II.
Induksi magnet kawat I sama dengan induksi magnet kawsat II

Dengan demikian letak kawat III adalah:
dari kawat I  : x = 9
dari kawat II : 30 − x = 30 − 9 = 21
Jadi, agar kawat ketiga tidak mengalami gaya magnetik maka kawat tersebut harus diletakkan 21 cm dari kawat II (C).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gaya Magnetik.

Soal No. 38 tentang Induksi Elektromagnetik [transformator]

Sebuah transformator step-down dengan efisiensi 50% mempunyai tegangan primer 240 volt dan tegangan sekunder 120 volt. Kuat arus pada kumparan primer 2 A, maka besar daya yang hilang akibat panas dan faktor lainnya adalah ….
A.   60 watt
B.   120 watt
C.   240 watt
D.   320 watt
E.   480 watt

Pembahasan

Cara I

Efisiensi transformator adalah perbandingan antara daya sekunder terhadap daya primer.
Efisiensi transformator, perbandingan daya sekunder dan primer, η= P_s/P_p ×100%

Daya primer dan sekunder transformator tersebut adalah:
Pp = VpIp
     = 240 × 2
     = 480
Ps = VsIs
     = 120 × 2
     = 240
Daya yang hilang (Ph) merupakan selisih antara daya primer dan sekunder.
Ph = PpPs
     = 480 − 240
     = 240

Cara II

Jika η adalah efisiensi transformator maka daya yang hilang adalah:
Ph = (1 − η) Pp
     = (1 − 0,5) × 480
     = 0,5 × 480
     = 240
Jadi, besar daya yang hilang akibat panas dan faktor lainnya sebesar 240 watt (C).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Induksi Elektromagnetik.

Soal No. 39 tentang Fisika Inti [reaksi inti]

Pada reaksi inti:4Be9 + x6C12 + 0n1
maka x adalah ….
A.   sinar α
B.   sinar β
C.   sinar γ
D.   sinar X
E.   proton

Pembahasan

Misal nomor atom dan nomor massa x berturut-turut adalah a dan b, persamaan reaksi inti di atas menjadi:
4Be9 + axb6C12 + 0n1
Sehingga diperoleh:
4 + a = 6 + 0
      a = 6 − 4
         = 2
9 + b = 12 + 1
      b = 13 − 9
         = 4
Dengan demikian, partikel x adalah:
axb = 2He4 = 2α4
Jadi, partikel x adalah sinar α (A).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Fisika Inti.

Soal No. 40 tentang Fisika Inti [peluruhan]

Peluruhan massa zat radioaktif X memenuhi grafik di bawah.
Grafik peluruhan zat radioaktif, soal fisika UN 2017

Berdasarkan grafik, konstanta peluruhan (λ) zat radioaktif adalah … (ln 2 = 0,693).A.   0,344
B.   0,231
C.   0,116
D.   0,693
E.   0,062

Pembahasan

Pada grafik di atas, massa awal zat radioaktif adalah 120 gram. Setelah 3 sekon massa zat menjadi 60 gram (menjadi separuhnya). Artinya, waktu paruh zat radioaktif tersebut adalah 3 sekon.
t1/2 = 3 s
Sementara itu, waktu paruh dirumuskan sebagai:
Rumus waktu paruh, konstanta peluruhan, t_(1⁄2)=ln⁡2/λ

Dengan λ konstanta peluruhan, sehingga:
Rumus konstanta peluruhan, λ=  ln⁡2/t_(1⁄2)

Jadi, konstanta peluruhan (λ) zat radioaktif adalah 0,231 (B).

Artikel Terkait