Jumat, 25 Mei 2018

Pembahasan IPA SMP UN 2017 No. 11 - 15

Pembahasan soal Ilmu Pengetahuan Alam SMP Ujian Nasional (UN) tahun 2017 nomor 11 sampai dengan nomor 15 tentang:
  • hukum Newton, 
  • gerak lurus, 
  • pesawat sederhana, 
  • tekanan hidrostatis, serta 
  • getaran dan gelombang.

Soal No. 11 tentang Hukum Newton

Beberapa gaya bekerja pada benda seperti gambar. Benda yang mendapat percepatan terbesar adalah ….
Beberapa gaya bekerja pada benda, yaitu F1, F2, dan F3, hukum Newton, percepatan terbesar, soal IPA SMP UN 2017 no. 11

Pembahasan

Percepatan gerak suatu benda dirumuskan:
Rumus percepatan, a = F/m

Besar gaya bisa diamati pada skala yang tertera pada arah gaya. Anggap saja 1 skala sama dengan 1 newton (karena kita hanya mencari mana yang paling besar bukan mencari nilainya).
Karena gaya yang bekerja yang bekerja pada benda di atas lebih dari satu gaya maka perlu dicari resultan gayanya (ΣF) sehingga rumusnya menjadi:
Rumus percepatan untuk gaya yang bekerja lebih dari satu, a= ΣF/m

Mari kita periksa satu per satu setiap opsi jawaban di atas. Hati-hati, perhatikan arah panahnya.
Besar percepatan masing-masing benda, opsi jawaban soal gerak lurus IPA SMP UN 2017 no. 11

Tanda negatif hanya menunjukkan arah geraknya saja. Misal, a = −0,75 berarti besar percepatannya 0,75 dengan arah ke kiri.
Jadi, benda yang mendapat percepatan terbesar adalah opsi (B).

Soal No. 12 tentang Gerak Lurus

Beberapa benda bergerak dengan waktu tempuh dan jarak tempuh pada tabel berikut.
Waktu tempuh (s) Jarak tempuh (cm)
Benda P Benda Q Benda R Benda S Benda T
1 3 5 2 10 5
2 6 10 8 20 15
3 12 15 18 30 35
4 24 20 32 40 65
5 48 25 50 50 105

Benda yang bergerak lurus beraturan (GLB) dan bergerak lurus berubah beraturan (GLBB) berturut-turut adalah ….A.   Q dan P
B.   Q dan R
C.   S dan P
T.   S dan T

Pembahasan

Yang membedakan GLB dan GLBB adalah kecepatannya. GLB bergerak dengan kecepatan tetap sedangkan GLBB bergerak dengan kecepatan berubah beraturan.
Mari kita hitung kecepatan tiap benda dengan menggunakan rumus:
Rumus dasar kecepataan, kecepatan=(jarak tempuh)/(waktu tempuh)

Waktu tempuh (s) Kecepatan (cm/s)
Benda P Benda Q Benda R Benda S Benda T
1 3 5 2 10 5
2 3 5 4 10 7,5
3 4 5 6 10 11.7
4 6 5 8 10 16,3
5 9,6 5 10 10 21

Berdasarkan tabel di atas dapat disimpulkan:
  • Benda Q dan S bergerak dengan kecepatan tetap [GLB]
  • Benda R bergerak dengan kecepatan berubah beraturan, kecepatannya selalu naik 2 cm/s [GLBB]
  • Benda P dan T bergerak dengan kecepatan berubah tapi tidak beraturan
Jadi, sesuai opsi jawaban yang ada, benda yang bergerak lurus beraturan (GLB) dan bergerak lurus berubah beraturan (GLBB) berturut-turut adalah Q dan R (B).

Soal No. 13 tentang Pesawat Sederhana

Sebuah benda diletakkan di atas tuas seperti gambar.
Sebuah benda diletakkan di atas tuas pengungkit, soal pesawat sederhana IPA SMP UN 2017 no. 13

Saat titik tumpu digeser 10 cm mendekati beban, supaya tuas tetap seimbang yang dilakukan adalah ….A.   menggeser kuasa sejauh 30 cm mendekati titik tumpu
B.   menggeser kuasa sejauh 40 cm mendekati titik tumpu
C.   menambah kuasa menjadi 240 N
D.   mengurangi kuasa menjadi 133,2 N

Pembahasan

Pesawat sederhana jenis pengungkit dirumuskan sebagai:
wlb = Flk
dengan
w : beban (600 N)
F : kuasa (200 N)
lb : lengan beban (30 cm)
lk : lengan kuasa
Nah, sekarang kita tentukan panjang lengan kuasa sebelum titik tumpu digeser.
      wlb = Flk
600 × 30 = 200 × lk
            lk = 90 cm
Ketika titik tumpu digeser 10 cm mendekati beban maka lengan beban berkurang 10 cm dan lengan kuasa bertambah 10 cm menjadi:
lb = (30 − 10) cm
    = 20 cm
lk = (90 + 10) cm
    = 100 cm
Keadaan ini membuat tuas tidak seimbang. Agar tetap seimbang, lengan kuasa perlu digeser. Mari kita hitung lagi, kali ini kita gunakan lb = 20 cm.
      wlb = Flk
600 × 20 = 200 × lk
            lk = 60 cm
Dengan demikian, lengan kuasa yang semula 100 cm dari titik tumpu harus digeser sehingga menjadi 60 cm. Panjang pergeserannya adalah:
100 cm − 60 cm = 40 cm
Jadi, lengan kuasa harus digeser 40 cm mendekati titik tumpu (B).

Soal No. 14 tentang Tekanan Hidrostatis

Dua ekor ikan berada dalam air seperti gambar (massa jenis air = 1.000 kg/m3).
Dua ekor ikan berada dalam air, soal tekanan hidrostatis IPA SMP UN 2017 no. 14

Tekanan hidrostatis yang dialami ikan 1 sebesar 1000 N/m2 dan tekanan hidrostatis pada ikan 2 sebesar 6000 N/m2. Selisih kedalaman ikan 1 dan 2 adalah ….A.   10 cm
B.   20 cm
C.   50 cm
D.   70 cm

Pembahasan

Tekanan hidrostatis dirumuskan:
P = ρgh
dengan h kedalaman air yang diukur dari permukaan.
Tekanan hidrostatis yang dialami ikan 1 sebesar 1000 Nm2.
    P1 = ρgh1
1000 = 1000 × 10 × h1
    h1 = 0,1 m
         = 10 cm
Sedangkan tekanan hidrostatis pada ikan 2 sebesar 6000 N/m2.
    P2 = ρgh2
6000 = 1000 × 10 × h2
     h2 = 0,6 m
          = 60 cm
Dengan demikian, selisih antara h1 dan h2 adalah:
h = h2h2
      = (60 − 10) cm
      = 50 cm
Jadi, Selisih kedalaman ikan 1 dan 2 adalah 50 cm (C).

Soal No. 15 tentang Getaran dan Gelombang

Dua ayunan dengan data seperti gambar.
Dua ayunan K dan L, frekuensi dan periode ayunan, soal getaran dan gelombang IPA SMP UN 2017 no. 15

Jika beban ayunan L = 2 kali dari K maka periode (T) dan frekuensi (f) yang benar dari ayunan K dan L adalah ….A.   TK > TL dan fK > fL
B.   TK > TL dan fL > fK
C.   TL > TK dan fK > fL
D.   TL > TK dan fL > fK

Pembahasan

Periode suatu getaran ayunan dirumuskan:
Rumus periode ayunan, T=2π√(l/g)

Rumus di atas berarti bahwa periode getaran ayunan berbanding lurus dengan panjang tali dan tidak bergantung pada massa beban.
Karena panjang tali ayunan L lebih besar daripada ayunan K maka periode ayunan L lebih besar daripada ayunan K.
TL > TK
Sedangkan frekuensi berbanding terbalik dengan periode.
f = 1/T
Karena periode ayunan L lebih besar maka frekuensi ayunan L lebih kecil atau frekuensi ayunan K lebih besar.
fK > fL
Jadi, pernyataan yang benar adalah opsi (C).

Artikel Terkait