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

Jumat, 25 Mei 2018

Pembahasan Fisika UN 2017 No. 6 - 10

Pembahasan soal-soal Fisika Ujian Nasional (UN) tahun 2017 nomor 6 sampai dengan nomor 10 tentang:
  • gerak melingkar pada tikungan miring, 
  • gerak parabola, 
  • gerak lurus [kecepatan], 
  • gaya dan hukum Newton pada bidang miring, serta 
  • gaya dan hukum Newton.

Soal No. 6 tentang Gerak Melingkar pada Tikungan Miring

Sebuah mobil melewati tikungan yang radiusnya 120 m.

Mobil tersebut bergerak dengan kecepatan tetap 40 m.s−1 dan α adalah sudut kemiringan jalan terhadap horizontal. Agar mobil tidak slip, besar cos⁡α adalah … (g = 10 m.s−2).
A.   1/2
B.   3/5
C.   4/5
D.   1/2 √3
E.   5/6

Pembahasan

Agar tidak slip, mobil yang bergerak melingkar pada jalan yang miring harus mempunyai kecepatan sebesar:
Rumus kecepatan gerak benda yang melintasi tingan miring, v=√(gR tan⁡ α)

dengan R adalah jari-jari tikungan jalan dan α adalah sudut kemiringan jalan.
Dari rumus di atas diperoleh:
Sudut kemiringan tikungan jalan, tan⁡α=v^2/gR

Untuk mendapatkan nila cos⁡ α, kita buat segitiga trigonometri sebagai berikut:
Cara menentuka cos⁡ α dan tan α dengan segitiga trigonometr, tan α = 3/4, cos α = 3/5

Jadi, besar cos⁡ α agar mobil tidak slip adalah 3/5 (B).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gerak Melingkar.

Soal No. 7 tentang Gerak Parabola

Sebuah bola dilempar dengan sudut elevasi 30° menempuh lintasan parabola seperti terlihat pada gambar.
Lintasan parabola untuk bola yang dilempar dengan sudut elevasi 30°, soal Fisika UN 2017

Percepatan gravitasi 10 m.s−2, maka perbandingan kecepatan di titik A, B, dan C adalah ….
A.   √25 ∶√28 ∶√31
B.   √25 ∶√40 ∶√45
C.   √27 ∶√28 ∶√31
D.   √28 ∶√27 ∶√31
E.   √31 ∶√28 ∶√27

Pembahasan

Sebenarnya soal di atas mudah ditebak. Hal ini karena kecepatan gerak parabola semakin ke atas semakin menurun. Nah, perhatikan saja setiap opsi jawaban, mana perbandingan kecepatan yang semakin menurun. Opsi E, bukan?
Baiklah, karena ini pembahasan, akan Kak Ajaz bahas sampai tuntas.
Diketahui:
v0 = 60 m/s
α = 30°
t1 = 1 s
t2 = 2 s
t3 = 3 s
Kecepatan gerak parabola terdiri dari kecepatan arah horizontal (vx) dan kecepatan dalam arah vertikal (vy). Kecepatan arah horizontal merupakan gerak lurus beraturan (GLB) sehingga nilai selalu tetap.
vx = v0 cos ⁡α
    = 60 cos⁡ 30°
    = 60 ∙ 1/2 √3
    = 30√3
Sedangkan kecepatan arah vertikal merupakan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) sehingga nilai selalu berubah setiap waktu.
 vy(t) = v0 sin⁡ α − gt
         = 60 sin⁡ 30° − 10t
         = 30 − 10t
vy(1) = 30 − 10 = 20
vy(2) = 30 − 20 = 10
vy(3) = 30 − 30 = 0
Kecepatan gerak parabola secara keseluruhan merupakan resultan dari kecepatan arah horizontal dan vertikal.
Kecepatan gerak parabola di titik A, B, C, dan D, v=√(v_x^2 + v_y^2 (t))

Dengan demikian, perbandingan kecepatannya adalah:
vAvBvC = √3100 ∶ √2800 ∶ √2700
                   = √31 ∶ √28 ∶ √27
Jadi, perbandingan kecepatan di titik A, B, dan C adalah opsi (E).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gerak Parabola.

Soal No. 8 tentang Gerak Lurus [kecepatan]

Sebuah partikel bergerak memenuhi persamaan y = 10t − 2t2 dengan y dalam satuan meter dan t dalam satuan sekon. Kecepatan partikel pada saat t = 1 sekon adalah ….
A.   6 m.s−1
B.   10 m.s−1
C.   14 m.s−1
D.   16 m.s−1
E.   17 m.s−1

Pembahasan

Kecepatan merupakan turunan pertama fungsi posisi y terhadap waktu t.
y = 10t − 2t2
 v(t) = dy/dt
       = 10 − 4t
v(1) = 10 − 4 ∙ 1
       = 6
Jadi, kecepatan partikel pada saat t = 1 sekon adalah 6 m.s−1 (A).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gerak Lurus.

Soal No. 9 tentang Gaya dan Hukum Newton pada Bidang Miring

Sebuah benda yang bermassa 6 kg berada pada bidang miring kasar dengan koefisien gesekan 0,3 seperti gambar.
Sebuah benda yang bermassa 6 kg berada pada bidang miring kasar dengan koefisien gesekan 0,3, Soal Fisika Un 2017

Benda meluncur ke bawah dengan kecepatan awal 5 m.s−1 hingga berhenti setelah 2 s karena ditahan oleh gaya F (g = 10 m.s−2 dan tan ⁡α = 3/4). Besar gaya F adalah ….A.   6,6 N
B.   15,0 N
C.   36,6 N
D.   48,0 N
E.   60,0 N

Pembahasan

Diketahui:
m = 6 kg
μ = 0,3
v0 = 5 m/s
t = 2 s
Cara menentukan sin⁡ α dan cos α dari tan α melalui segitiga trigonometri

Benda meluncur ke bawah sambil ditahan gaya F sehingga benda mengalami perlambatan sampai akhirnya berhenti (v = 0).
  v = v0 + at
  0 = 5 + a ∙ 2
2a = −5
  a = −2,5 (perlambatan)
Gaya-gaya yang bekerja pada benda adalah sebagai berikut:
Gaya-gaya yang bekerja pada benda yang bergerak pada bidang miring yang ditahan gaya luar F

f adalah gaya gesek yang dirumuskan:
f = μN
  = μ mg cos⁡ α
  = 0,3 ∙ 6 ∙ 10 ∙ 4/5
  = 14,4
Karena sistem bergerak (meskipun akhirnya berhenti) maka berlaku hukum II Newton.
                    ∑F = ma
mg sin ⁡α − Ff = ma
                       F = mg sin ⁡α − fma
                          = 6 ∙ 10 ∙ 3/5 − 14,4 − 6 ∙ (−2,5)
                          = 36 − 14,4 + 15
                          = 36,6
Jadi, besar gaya F adalah 36,6 N (E).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gaya dan Hukum Newton.

Soal No. 10 tentang Gaya dan Hukum Newton

Perhatikan gambar!
Benda A, B, dan C masing-masing memiliki massa 3 kg, 3 kg, dan 1 kg, soal Fisika UN 2017

Benda A, B, dan C masing-masing memiliki massa 3 kg, 3 kg, dan 1 kg. Koefisien gesekan balok A dan meja = 0,3. Sebelum benda C diletakkan di atas benda A, benda A dan B memiliki percepatan a. Setelah benda C diletakkan di atas benda A maka yang terjadi pada sistem adalah ….
A.   tegangan tali sistem menjadi lebih kecil dari semula
B.   tegangan tali sistem akan tetap
C.   tegangan tali sistem menjadi lebih besar dari semula
D.   sistem balok menjadi berhenti
E.   gerak sistem balok B menjadi lebih cepat

Pembahasan

Secara logika, setelah benda C diletakkan di atas benda A, maka:
  • kecepatan gerak melambat [opsi D dan E salah]
  • tali menjadi lebih tegang [opsi C benar]
Mari kita ulas agar tidak penasaran!
Sebelum benda C diletakkan di atas benda A, sistem bergerak dengan percepatan a, sehingga berlaku hukum II Newton.
                        ∑F = ma
                wBfs1 = (mA + mB) a1
      mB g − μ mA g = (mA + mA) a1
3 ∙ 10 − 0,3 ∙ 3 ∙ 10 = (3 + 3) a1
                    30 − 9 = 6a1
                          a1 = 21/6
                               = 3,5
Setelah benda C diletakkan di atas benda A, hukum II Newton yang berlaku adalah:
                              ∑F = ma
                      wBfs2 = (mA + mB + mC) a2
mB g − μ (mA + mC)g = (mA + mB + mC) a2
  3 ∙ 10 − 0,3(3 + 1)10 = (3 + 3 + 1) a2
                       30 − 12 = 7a2
                               a2 = 18/7
                                    = 2,57
Tampak bahwa percepatan gerak sistem turun setelah benda C diletakkan di atas benda A.
Nah, sekarang kita tentukan tegangan talinya. Pandang gaya-gaya yang bekerja pada benda B.
Sebelum benda C diletakkan di atas benda A.
      ∑F = ma
wBT = mB a1
 30 − T = 3 ∙ 3,5
         T = 30 − 10,5
            = 19,5
Setelah benda C diletakkan di atas benda A.
      ∑F = ma
wBT = mB a2
 30 − T = 3 ∙ 2,57
         T = 30 − 7,71
            = 22,29
Tampak bahwa tegangan tali menjadi lebih besar setelah benda C diletakkan di atas benda A.
Jadi, setelah benda C diletakkan di atas benda A, tegangan sistem menjadi lebih besar dari semula (C).

loading...
Previous
Next Post »

Posting Komentar