Pembahasan soal Fisika Tes Kompetensi Akademik Sains dan Teknologi (TKA Saintek) pada Ujian Tulis Berbasis Komputer (UTBK) Seleksi Bersama Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SBMPTN) tahun 2019 nomor 36 sampai dengan nomor 40 tentang:
- gerak lurus,
- kesetimbangan benda tegar,
- listrik statis,
- listrik dinamis, dan
- gaya magnet.
Soal No. 36 tentang Gerak Lurus
Dua buah benda bergerak saling mendekati. Benda A bergerak ke kanan dengan kecepatan v, sedangkan benda B bergerak ke kiri dengan kecepatan 30 m/s. Jika mula-mula kedua benda terpisah sejauh 1200 m, kecepatan benda A saat bertemu benda B jika saat itu benda B telah menempuh jarak 720 m adalah ….
| A. | 20 m/s |
| B. | 30 m/s |
| C. | 40 m/s |
| D. | 50 m/s |
| E. | 60 m/s |
Pembahasan
Jarak yang tempuh benda A dan B saat bertemu adalah sejauh jarak pisahnya.| sA + sB | = | 1200 |
| sA + 720 | = | 1200 |
| sA | = | 480 |
Benda B menempuh jarak 720 m dengan kecepatan 30 m/s. Waktu yang diperlukan adalah:
| sB | = | vB tB |
| 720 | = | 30 ∙ tB |
| tB | = | 24 |
Waktu yang ditempuh benda B tentunya sama dengan waktu tempuh benda A saat bertemu.
tA = tB = 24 s
Dengan demikian, kecepatan benda A saat bertemu adalah:
| sA | = | vA tA |
| 480 | = | vA ∙ 24 |
| vA | = | 20 |
Jadi, kecepatan benda A saat itu adalah 20 m/s (A).
Soal No. 37 tentang Kesetimbangan Benda Tegar
Sebuah batang dengan panjang L = 4 m dan massa M = 20 kg digantung menggunakan tali pada titik tengahnya sehingga membentuk sudut θ = 60° terhadap bidang datar. Ujung kiri batang berada pada dinding vertikal yang kasar dengan koefisien gesek statik μ = ⅕√3. Pada jarak x dari dinding, sebuah beban bermassa m = 10 kg digantungkan pada batang (lihat gambar).
Nilai x agar ujung kiri batang tepat akan bergeser ke atas adalah ….
Nilai x agar ujung kiri batang tepat akan bergeser ke atas adalah ….
| A. | 3,7 m |
| B. | 3,5 m |
| C. | 3,2 m |
| D. | 3,0 m |
| E. | 2,8 m |
Pembahasan
Perhatikan gambar berikut in!
Gaya yang bekerja pada sistem tersebut adalah:
◈ Gaya berat batang
| w1 | = | Mg |
| = | 20 ∙ 10 N | |
| = | 200 N |
◈ Gaya berat beban
| w2 | = | mg |
| = | 10 ∙ 10 N | |
| = | 200 N |
◈ Gaya gesek dinding dengan batang
f = μN
◈ Gaya normal : N
◈ Tegangan tali
T sin 60° dan T cos 60°
Agar ujung kiri batang tepat akan bergeser ke atas (masih dalam keadaan setimbang) maka:
◈ ΣFx = 0 [gaya ke kiri = gaya ke kanan]
◈ ΣFy = 0 [gaya ke atas = gaya ke bawah]
| T sin 60° | = | w1 + w2 + f |
| T ∙ ½√3 | = | 200 + 100 + μN |
| ½√3T | = | 300 + ⅕√3 ∙ ½T [×10] |
| 5√3T | = | 3000 + √3T [×√3] |
| 15T | = | 3000√3 + 3T |
| 12T | = | 3000√3 |
| T | = | 250√3 |
◈ Στ = 0 [putar kiri = putar kanan]
| w1 ∙ 2 + w2 ∙ x | = | T sin 60° ∙ 2 |
| 200 ∙ 2 + 100 ∙ x | = | 250√3 ∙ ½√3 ∙ 2 |
| 400 + 100x | = | 750 |
| 100x | = | 350 |
| x | = | 3,5 |
Jadi, nilai x agar ujung kiri batang tepat akan bergeser ke atas adalah 3,5 m (B).
Soal No. 38 tentang Listrik Statis
Kapasitor dua buah bola konduktor terpusat terdiri atas sebuah bola konduktor pejal dengan jari-jari a dan sebuah bola konduktor berongga dengan jari-jari b seperti pada gambar.
Kapasitansi kapasitor tersebut adalah
Misalkan W adalah energi yang tersimpan pada kapasitor itu, beda potensial listrik antara kedua bola konduktor tersebut adalah ….
Kapasitansi kapasitor tersebut adalah
Misalkan W adalah energi yang tersimpan pada kapasitor itu, beda potensial listrik antara kedua bola konduktor tersebut adalah ….
Pembahasan
Yang membuat stress menghadapi soal di atas adalah gambar dan opsi jawaban yang sangat asing. Tetapi jika kita mau mencermati, ternyata soal di atas sangat mudah. Coba perhatikan!Diketahui:
Energi yang tersimpan dl kapasitor dirumuskan:
W = ½CV2
Dari rumus di atas, beda tegangannya adalah:
Jadi, beda potensial listrik antara kedua bola konduktor tersebut adalah opsi (A).
Soal No. 39 tentang Listrik Dinamis
Dua buah sumber tegangan listrik, dua buah hambatan identik, dan sebuah amperemeter ideal disusun menjadi rangkaian sederhana seperti ditunjukkan pada gambar (a). Sumber tegangan ε1 adalah sumber tegangan yang tegangannya dapat diubah-ubah, sedangkan sumber tegangan ε2 tetap. Grafik antara arus yang terbaca pada amperemeter dan besar tegangan ε1 ditunjukkan oleh gambar (b).
Jika tegangan pada sumber ε1 = 0, beda tegangan antara titik b dan e pada rangkaian adalah ….
Jika tegangan pada sumber ε1 = 0, beda tegangan antara titik b dan e pada rangkaian adalah ….
| A. | 3,5 volt |
| B. | 3,0 volt |
| C. | 2,5 volt |
| D. | 2,0 volt |
| E. | 1,5 volt |
Pembahasan
Berdasarkan grafik pada gambar b, diperoleh hambatan total rangkaian sebagai berikut:
Hukum Kirchhoff II yang berlaku adalah:
Kita ambil saja data ε1 = 3 volt dan I = 10 mA (lihat grafik). Diambil data yang lain juga boleh, hasilnya sama.
| 3 + ε2 | = | 10−2 ∙ 500 |
| 3 + ε2 | = | 5 |
| ε2 | = | 2 |
Beda tegangan antara b dan e sama dengan beda tegangan antara titik a dan f. Jika ε1 = 0 maka:
| Vbe | = | Vaf |
| = | ε1 + ε2 | |
| = | 0 + 2 | |
| = | 2 |
Jadi, beda tegangan antara titik b dan e pada rangkaian adalah 2,0 volt (D).
Soal No. 40 tentang Gaya Magnet
Partikel bermuatan +q bergerak dengan kecepatan v memasuki daerah bermedan magnet konstan B melalui titik O seperti ditunjukkan pada gambar. Arah medan magnetik B ke bawah.
Sesaat setelah melewati titik O, gaya yang bekerja pada partikel sama dengan ….
Sesaat setelah melewati titik O, gaya yang bekerja pada partikel sama dengan ….
| A. | nol |
| B. | ½ qvB |
| C. | ½√3 qvB |
| D. | qvB |
| E. | √3 qvB |
Pembahasan
Jika ada muatan q yang bergerak dengan kecepatan v dalam medan magnetik B maka timbul gaya Lorentz FL.FL = qvB sin θ
Sudut θ adalah sudut yang dibentuk antara arah kecepatan v dan arah medan magnet B. Pada gambar di atas sudut antara v dan B adalah 60° sehingga:
| FL | = | qvB sin 60° |
| = | ½√3 qvB |
Jadi, gaya yang bekerja pada partikel sama dengan ½√3 qvB (C).
Simak Pembahasan Soal TKA Saintek UTBK SBMPTN 2019 selengkapnya.
Simak juga:
Pembahasan Fisika SBMPTN 2014
Pembahasan Fisika SBMPTN 2015
Pembahasan Fisika SBMPTN 2016
Pembahasan Fisika SBMPTN 2017
Pembahasan Fisika SBMPTN 2018
Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf di sini.
Demikian, berbagi pengetahuan bersama Kak Ajaz. Silakan bertanya di kolom komentar apabila ada pembahasan yang kurang jelas. Semoga berkah.
