Pembahasan Fisika UN 2015 No. 6



Pembahasan soal Fisika Ujian Nasional 2015 nomor 6 sampai dengan nomor 10 tentang:

  • gerak lurus,

  • gerak peluru,

  • gerak pada bidang miring,

  • gerak harmonis sederhana, serta

  • usaha dan energi.




Soal No. 6 tentang Gerak Lurus



Tiga benda bergerak lurus berubah beraturan dan ketiganya mempunyai percepatan yang sama. Data gerak benda-benda tersebut ditunjukkan pada tabel berikut.




BendaKecepatan Awal (m/s)Kecepatan Akhir (m/s)Jarak (m)
A10P200
B525150
C535Q


Nilai P dan Q adalah ....

A.   P = 20 m/s dan Q = 100 m
B.   P = 30 m/s dan Q = 200 m
C.   P = 30 m/s dan Q = 300 m
D.   P = 40 m/s dan Q = 200 m
E.   P = 50 m/s dan Q = 300 m









Pembahasan


Rumus gerak lurus berubah beraturan (GLBB) yang sesuai dengan data pada soal adalah 

vt2 = vo2 + 2as

Coba perhatikan. Data benda B adalah data yang paling lengkap. Kita gunakan data benda B untuk mendapatkan nilai percepatan (a) dari ketiga benda tersebut. 

   vt2 = vo2 + 2as
  252 = 52 + 2.a.150
  625 = 25 + 300a
300a = 600
      a = 2

Kita gunakan nila percepatan a = 2 untuk mendapat nilai P dan Q. Pertama, kita manfaatkan data pada benda A untuk mendapatkan nilai P. 

vt2 = vo2 + 2as
 P2 = 102 + 2 . 2 . 200
 P2 = 900
  P = 30

Kita gunakan data benda C untuk mendapatkan nilai Q. 

   vt2 = vo2 + 2as
  352 = 52 + 2 . 2 . Q
1225 = 25 + 4Q
   4Q = 1200
     Q = 300

Jadi, nilai P = 30 m/s dan Q = 300 m (C).


Soal No. 7 tentang Gerak Peluru



Peluru ditembakkan dengan sudut elevasi dan kecepatan awal seperti pada gambar di bawah ini.

Gerak peluru, gerak parabola


Jarak horizontal pada ketinggian yang sama ketika peluru ditembakkan (R) adalah .... (sin 60° = 0,87 dan g = 10 m/s2)

A.   180 m
B.   360 m
C.   870 m
D.   900 m
E.   940 m




Pembahasan


Jarak horizontal R merupakan jarak mendatar maksimum diukur dari awal penembakan.

Rumus jarak mendatar maksimum pada gerak peluru, jarak horizontal, jarak tempuh

dengan sin 2α = sin 120°
                     = sin (180 − 60)°
                     = sin 60°
                     = 0,87
diperoleh:

Penghitungan jarak mendatar maksimum pada gerak peluru, jarak tempuh maksimum

Jadi, jarak horizontal R = 870 m (C).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gerak Parabola.


Soal No. 8 tentang Gerak pada Bidang Miring



Perhatikan gambar berikut ini!

Gerak benda pada bidang miring


Balok meluncur menuruni bidang miring yang kasar. Jika gaya gesekan antara balok dengan lantai 3,0 N, g = 10 m/s2, dan balok mencapai dasar bidang miring dengan kecepatan √50 m/s, maka besar nilai h adalah ....

A.   2,0 m
B.   3,0 m
C.   4,2 m
D.   5,5 m
E.   6,3 m









Pembahasan


Jika tidak disebutkan dalam soal, berarti kecepatan awal saat benda berada di puncak bidang miring adalah nol (vo = 0). Sedangkan kecepatan akhirnya adalah saat benda mencapai dasar bidang miring (vt = √50 m/s). Kecepatan ini tercapai setelah benda menempuh jarak s = 10 m. Percepatan benda tersebut adalah 

 vt2 = vo2 + 2as
  50 = 0 + 2.a.10
20a = 50 
    a = 2,5

Vektor gerak benda tersebut dapat diilustrasikan dengan gambar berikut ini.


Vektor gerak benda pada bidang miring 

f  = gaya gesek
   = 3 N 

w = gaya berat benda
    = mg
    = 1 kg × 10 m/s
    = 10 N

sin θ  = h/s
         = h/10 

wx = w sin θ
     = 10 × h/10
     = h

Karena benda bergerak maka yang berlaku adalah hukum II Newton.

     ΣF = ma
wxf = ma
 h − 3 = 1 × 2,5
       h = 2,5 + 3
          = 5,5

Jadi, nilai h pada bidang miring tersebut adalah 5,5 m (D).


Soal No. 9 tentang Gerak Harmonis Sederhana



Tiga pegas identik disusun seperti pada gambar.

Susunan pegas seri dan paralel


Bila konstanta pegas (k) masing-masing adalah 50 N/m dan massa M = 0,5 kg maka pertambahan panjang susunan pegas adalah ....

A.   5 cm
B.   10 cm
C.   15 cm
D.   20 cm
E.   25 cm




Pembahasan


Terlebih dahulu kita tentukan konstanta pegas totalnya.

Susunan pegas seri dan paralel


Pegas (1) dan pegas (2) tersusun paralel. 

kp = k1 + k2
     = 50 + 50
     = 100

Konstanta pegas total (k) adalah susunan seri antara kp dan k3.

Rumus konstan pegas susunan seri
Penghitungan konstan pegas susunan seri 
k = 100/3

Pertambahan panjang suatu pegas sebanding dengan gaya yang bekerja pada pegas itu. 

          F = kx
        mg = kx
0,5 × 10 = (100/3) × Δx
         Δx = 5 × (3/100)
              = 0,15 m
              = 15 cm

Jadi, pertambahan panjang susunan pegas tersebut adalah 15 cm (C).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Elastisitas Bahan.


Soal No. 10 tentang Usaha dan Energi



Pada musim dingin di negara Swedia diadakan perlombaan ski es di daerah pegunungan. Pemain ski es meluncur dari ketinggian A seperti pada gambar.

Ski Es, usaha dan energi, hukum kekekalan energi, perubahan energi kinetik, energi potensia


Jika kecepatan awal pemain ski sama dengan nol dan percepatan gravitasi sama dengan 10 m/s2 maka kecepatan pemain pada saat ketinggian B adalah ....

A.   √2 m/s
B.    5√2 m/s
C.   10√2 m/s
D.   20√2 m/s
E.   25√2 m/s






Pembahasan


Karena kecepatan awalnya sama dengan nol maka energi kinetik di titik B merupakan perubahan energi potensial dari titik A ke B. 

        Ek =  ΔEp
½ mvB2 = mgΔh
       vB2 = 2gΔh
              = 2 × 10 × (50 − 10)
              = 2 × 400 
         vB = 20√2


Boleh juga menggunakan hukum medan konservatif. Hukum medan konservatif tidak memperhatikan lintasan, tetapi hanya memperhatikan titik awal dan titik akhir. Dalam hal ini, kecepatan di titik B sama dengan kecepatan gerak jatuh bebas dari ketinggian 50 m ke ketinggian 10 m.




Kecepatan di titik B sama dengan kecepatan gerak jatuh bebas


Jadi, kecepatan pemain pada ketinggian B adalah 20√2 m/s (D).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Usaha dan Energi.

Simak Pembahasan Soal Fisika UN 2015 selengkapnya.



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.


Next Post Previous Post
No Comment
Add Comment
comment url