Kupas Tuntas Soal Hits Fisika UN 2016

Halo teman-teman! Bagaimana UN-nya? susah? gampang? atau biasa-biasa saja? UN 2016 ini diklaim oleh Kemendikbud sebagai salah satu pelaksanaan UN paling sukses dalam sejarah Indonesia. Kenapa? kabarnya, UN tahun ini memiliki pengaduan paling sedikit dan tingkat kebocoran soal terendah dibanding UN-UN sebelumnya. Benarkah? bodo amat.
Nah, yang paling penting, UN tahun ini dipersulit tingkat kesulitannya. Tak salah memang, karena UN bukan lagi sebagai faktor kelulusan sehingga mendapat nilai 1 sekalipun akan tetap dipertimbangkan untuk lulus. Karena itulah tak jarang ada soal-soal UN kali ini yang menjadi 'hits' di kalangan angkatan 2016. Entah karena soalnya memang unik, tipenya tergolong baru, lucu, atau mungkin karena sulit.

Di hari terakhir UN ini (~~karena biasanya Bahasa Inggris tidak dianggap sebagai mata pelajaran UN~~) kita akan bahas soal-soal ngehits pada mata pelajaran Fisika. Fisika sendiri menurut saya soalnya masih lebih manusiawi dibanding Matematika, walaupun begitu tetap saja ada soal-soal ngehits yang perlu kita bahas.

Bermain Golf

Naskah Soal:

Perhatikan gamabr di bawah ini!

Dalam sebuah permainan golf, bola yang massanya 0,2 kg (g = 10 m.s⁻²) akan dimasukkan ke dalam lubang C seperti tampak pada gambar. Pemukul menyentuh bola dalam waktu 0,01 sekon dan lintasan B-C ditempuh dalam waktu 1 sekon. Gaya yang diperlukan pemain golf untuk memukul bola supaya tepat masuk ke dalam lubang C adalah ...
A. 20 N
B. 80 N
C. 120 N
D. 180 N
E. 200 N

Pembahasan:
Soal ini sangat tematik, topik yang dibahas berkaitan tentang kinematika (gerak parabola) serta impuls dan momentum. Sebelum kita mencari gayanya, kita terlebih dahulu harus mengetahui berapa kecepatan efektif yang diperlukan si pemain golf.
$t_{BC} = t_{AC} = 1s$
$v_{x} = \frac{5}{1} = 5\; m/s$

Nah sekarang, kalau biasanya kita mau mencari Vx dengan rumus $v_{x} = v.cos(\theta)$ maka sekarang kita harus mencari V, kita balik rumusnya menjadi:
$v = v_{x}.sec(\theta)$
$v = 5.2 = 10\; m/s$

Sekarang kita mulai mainkan impuls dan momentumnya. Ingat pernyataan kalau impuls itu merupakan perubahan momentum?
$I = \Delta p$
$F.s = m(v_{2}-v_{1})$
$0,01F = 0,2(10-0)$
$F = 200 N$

Jadi, jawabannya E.

Mobil di Tikungan

Naskah Soal:

Mobil melaju pada sebuah tikungan jalan raya di posisi M seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

Koefisien gesekan statik antara roda dan jalan 0,4 (percepatan gravitasi 10 m.s⁻²). Agar mobil tidak keluar jalur, kecepatan maksimum yang diperbolehkan adalah ....
A. $\sqrt{10} \; m.s^{-1}$
B. $2\sqrt{10} \; m.s^{-1}$
C. $4\sqrt{10} \; m.s^{-1}$
D. $5\sqrt{10} \; m.s^{-1}$
E. $6\sqrt{10} \; m.s^{-1}$

Pembahasan:
Seperti yang kita tahu, pada lintasan berbentuk lingkaran ada gaya sentripetal dan sentrifugal, yang besarnya:
$F_{s} = m\frac{v^{2}}{r}$

selain itu di jalan juga ada gaya gesek, yang besarnya
$F_{g} = \mu.m.g$

Kedua besaran harus sama agar mobil tetap pada jalurnya. Karena m sama, maka bisa kita coret dan persamaan menjadi:
$\frac{v^{2}}{r} = \mu.g$
$v^{2}= 0,4.10.40 =160$
$v = 4\sqrt{10}\; m/s$

Jadi, jawabannya adalah C.

Dua Bola Dilempar ke Atas

Naskah Soal:

Sebuah bola dilemparkan ke atas dengan kecepatan 10m/s, 1 detik kemudian bola kedua dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan 25 m/s. Tinggi yang dicapai bola kedua saat bertemu dengan bola pertama adalah ... (g = 10m/s²)
A. 3,0 m
B. 4,8 m
C. 5,2 m
D. 5,8 m
E. 6,0 m

Pembahasan:
Nah, karena waktunya tidak sama, maka harus kita samakan. Terserah bila kamu mau menggunakan (t-1) tapi harus dimasukkan ke persamaannya si bola yang ke atas dengan kecepatan 25 m/s (agar keduanya sama-sama mulai di 0s) atau (t+1) tapi harus dimasukkan ke persamaannya si bola yang ke atas dengan kecepatan 10 m/s (agar keduanya sama-sama mulai di 1s). Biar gampang, kita pakai (t-1) saja yaa...

Kita sebut bola yang kecepatannya 10 m/s itu bola A dan yang 25 m/s itu bola B. Karena bertemu, sudah pasti s-nya sama.
$s_{A} = s_{B}$
$v_{oA}t-\frac{1}{2}gt^{2} = v_{oB}t-\frac{1}{2}gt^{2}$

Jangan lupa, t pada bola B itu lebih lambat 1 detik jadi persamaannya:
$v_{oA}t-\frac{1}{2}gt^{2} = v_{oB}(t-1)-\frac{1}{2}g(t-1)^{2}$
$10t-5t^{2} = 25(t-1)-5(t-1)^{2}$
$10t-5t^{2} = 25t-25-5t^{2}+10t-5$
$25t = 30$
$t = \frac{6}{5}$

Nah, kalau sudah, masukkan saja ke persamaan salah satu s, contoh kita masukkan ke s-nya bola A:
$s_{A} = v_{oA}t - \frac{1}{2}gt^2$
$s_{A} = 10.\frac{6}{5} - \frac{1}{2}.10.(\frac{6}{5})^2$
$s_{A} = 4,8\; m$

Kalau dimasukkan ke s-nya bola B juga hasilnya sama saja.
Jadi, jawabannya B.

Bejana Memuai

Naskah Soal:

Pada gambar berikut ini, sebuah bejana kaca yang memiliki koefisien muai panjang 3x10⁻⁵/°C diisi penuh dengan raksa yang memiliki koefisien muai ruang 54x10⁻⁵/°C pada suhu 25°C. Bila kemudian bejana dipanaskan hingga suhunya menjadi 50°C, volume raksa yang tumpah adalah ....
A. 2,375 cc
B. 2,825 cc
C. 3,375 cc
D. 3,825 cc
E. 4,375 cc

Pembahasan:
Kita lihat di gambar, volume bejana adalah 300 cc dan perubahan suhunya 25°C. Sebelumnya ingat rumus pemuaian volume itu:
$\Delta V = V_{0}.\gamma.\Delta T$

dengan syarat $\gamma = 3 \alpha$
di soal, bejana kaca hanya diketahui koefisien muai panjangnya saja. maka koefisien muai volumenya harus kita cari dulu
$\gamma = 3 \alpha$
$\gamma = 3 (3 \times 10^{-5})$
$\gamma = 9 \times 10^{-5}$

Nah, karena koefisien muai volume raksa jauh lebih besar dari bejana kaca, maka sudah pasti raksa akan luber. Yang perlu kita cari adalah selisih volume muai antara raksa dengan bejana kaca.
$V_{tumpah} = \Delta V_{raksa} - \Delta V_{bejana}$
$V_{tumpah} = V_{0}.\gamma_{raksa}.\Delta T - V_{0}.\gamma_{bejana}.\Delta T$
$V_{tumpah} = V_{0}.\Delta T (\gamma_{raksa} - \gamma_{bejana})$
$V_{tumpah} = 300.25 (54 \times 10^{-5} - 9 \times 10^{-5})$
$V_{tumpah} = 3,375\; cc$

Jadi, jawabannya C.

Dua Bola (lagi) dari Bidang Licin Setengah Lingkaran

Naskah Soal:

Dua bola identik dijatuhkan bersamaan dari ketinggian yang sama pada bidang licin berbentuk setengah lingkaran dengan jari-jari 1,8 m. Jika tumbukan antara kedua bola lenting sempurna, kecepatan bola sesaat setelah tumbukan adalah ....
A. 0 m/s
B. 3 m/s
C. 6 m/s
D. 9 m/s
E. 11 m/s

Pembahasan:
Sebelum mencari kecepatan akhirnya. kita cari dulu kecepatan awalnya. Kecepatan awal kedua benda akan sama, karena jatuh dari ketinggian yang sama.
$v = \sqrt{2gh}$
$v = \sqrt{2.10.1,8}$
$v = 6 m/s$

Nah lalu kita pakai persamaan momentum, karena lenting sempurna e = 1
$m_{1}.v_{1} + m_{2}.v_{2} = m_{1}.v'_{1} + m_{2}.v'_{2}$
dan
$\frac{v'_{2}-v'_{1}}{v_{2}-v_{1}} = 1$

Karena m-nya sama, kita coret saja m-nya jadi:
$v_{1} + v_{2} = v'_{1} + v'_{2}$
$v'_{1} + v'_{2} = 12\;\; ... (1)$

Lalu kita pakai koefisien restitusinya:
$v'_{2} - v'_{1} = 0\;\; ... (2)$

Selesaikan persamaan (1) & (2) dengan SPLDV dan akan mendapatkan:
$v'_{1} = 6 m/s,\; \; v'_{2} = -6 m/s$

Jadi jawabannya adalah C. Kenapa bukan 0? karena lentingnya sempurna artinya energi kinetik kekal. Kalau tidak sempurna atau lenting sebagian, maka jawabannya berkisar antara 0-6 m/s.

Soal yang tidak ada Jawabnya

Naskah Soal:

Dalam sebuah bejana yang berisi air bermassa 800 gram dengan suhu 30°C (kalor jenis air = 4200J/kg.K) dimasukkan logam bermassa 250 gram dengan suhu 80°C. Suhu campuran yang terjadi adalah 40°C. Jika pertukaran kalor hanya terjadi antara air dan logam, maka berapakah kalor jenis logam?
A. 900 J/kg.K
B. 840 J/kg.K
C. 420 J/kg.K
D. 210 J/kg.K
E. 120 J/kg.K

Pembahasan:
Sebenarnya ini bukan tipe soal sulit, namun yang menjadikannya hits adalah karena tidak ada jawabannya! oke, kita mulai dengan azas black:
$Q_{lepas} = Q_{terima}$
$m_{air}.c_{air}.\Delta T_{air} = m_{logam}.c_{logam}.\Delta T_{logam}$
$0,8.4200.(40-30) = 0,25.c_{logam}.(80-40)$
$33600 = 10c_{logam}.$
$c_{logam} = 3360\; J/kg.K$

see? tidak ada jawabannya.

Sekian beberapa soal hits Fisika!

Cari Blog Ini

Adjie Brotot Blog