Soal dan Pembahasan Fisika UN SMA 2017 No.21-30

June 30, 2018

Berikut ini adalah Soal dan Pembahasan Fisika UN SMA 2017 No. 21-30.

Fisika UN SMA 2017 No. 21
"Grafik di bawah ini merupakan data dari proses pemanasan bubuk sampel zat tertentu bermassa 0,1 kg".

Berdasarkan data tersebut, kalor jenis sampel zat adalah…
A. 240

J . k g^{- 1} .^{o} K^{- 1}

$J.kg^{-1}.{}^oK^{-1}$
B. 420

J . k g^{- 1} .^{o} K^{- 1}

$J.kg^{-1}.{}^oK^{-1}$
C. 840

J . k g^{- 1} .^{o} K^{- 1}

$J.kg^{-1}.{}^oK^{-1}$
D. 2.400

J . k g^{- 1} .^{o} K^{- 1}

$J.kg^{-1}.{}^oK^{-1}$
E. 4.200

J . k g^{- 1} .^{o} K^{- 1}

$J.kg^{-1}.{}^oK^{-1}$
Pembahasan:
Gunakan salah satu nilai yang diberikan pada gambar (bebas). Dalam hal ini kita gunakan

Q = 420

$Q = 420$ dan

Δ T = 10

$\Delta T = 10$ .

Q = m . c . Δ T

$Q = m.c.\Delta T$

c = \frac{Q}{m . Δ T}

$c = \frac{Q}{m.\Delta T}$

c = \frac{420}{0, 1.10}

$c = \frac{420}{0,1.10}$

c = 420 J . k g^{- 1} .^{0} K^{- 1}

$c = 420 J.kg^{-1}.{}^0K^{-1}$
Jawaban: B

Fisika UN SMA 2017 No. 22
Dua benda dari logam sejenis A dan B yang massanya sama tetapi ukurannya berbeda, masing-masing bersuhu

T_{A}

$T_A$ dan

T_{B} (T_{A} > T_{B})

$T_B (T_A > T_B)$ , diletakkan di dalam ruang tertutup yang bersuhu T dengan nilai

T_{B} < T < T_{A}

$T_B < T < T_A$ seperti ditunjukkan pada Gambar.

Berdasarkan keadaan tersebut, hubungan antara kenaikan suhu logam A dan B terhadap waktu dapat dinyatakan dengan grafik …

Pembahasan:
Suhu benda A lebih tinggi daripada suhu benda B, karena

T_{B} < T < T_{A}

$T_B < T < T_A$ maka suhu benda A akan menurun dan suhu B akan meningkat sampai pada suhu tetap atau keseimbangan.
Jawaban: E

Fisika UN SMA 2017 No. 23
Sebanyak 75 gram air yang suhunya

20^{0} C

$20^0C$ dicampurkan dengan 50 gram air yang suhunya tak diketahui. Jika suhu akhir campuran

40^{0} C

$40^0C$ , maka suhu awal dari 50 gram air tersebut adalah…

^{0} C

$^0C$
A. 70 B. 50 C. 40 D. 30 E. 20
Pembahasan:

\begin{aligned} Q_{l e p a s} & = Q_{s e r a p} \\ m ε Δ T & = m ε Δ T \\ 50 (T - 40) & = 75 (40 - 20) \\ 50 T - 2000 & = 1500 \\ 50 T & = 3500 \\ T & = 70^{o} C \end{aligned}

$\begin{align} Q_{lepas} &= Q_{serap} \\ m \varepsilon \Delta T &= m \varepsilon \Delta T \\ 50(T - 40) &= 75(40 - 20) \\ 50T - 2000 &= 1500 \\ 50T &= 3500 \\ T &= 70^oC \end{align}$
Jawaban: A

Fisika UN SMA 2017 No. 24
Tiga batang konduktor P, Q, dan R dari jenis berbeda memiliki panjang dan luas penampang sama disambung seperti pada gambar.

"Suhu

T_{1} = 20^{0} C

$T_1 = 20^0C$ dan

T_{4} = 90^{0} C

$T_4 = 90^0C$ , koefisien konduksi kp = 2 kQ = 4 kR, maka suhu

T_{2}

$T_2$ dan

T_{3}

$T_3$ adalah" ….
A.

T_{2} = 40^{0} C

$T_2 = 40^0C$ dan

T_{3} = 75^{0} C

$T_3 = 75^0C$
B.

T_{2} = 40^{0} C

$T_2 = 40^0C$ dan

T_{3} = 60^{0} C

$T_3 = 60^0C$
C.

T_{2} = 35^{0} C

$T_2 = 35^0C$ dan

T_{3} = 65^{0} C

$T_3 = 65^0C$
D.

T_{2} = 30^{0} C

$T_2 = 30^0C$ dan

T_{3} = 50^{0} C

$T_3 = 50^0C$
E.

T_{2} = 30^{0} C

$T_2 = 30^0C$ dan

T_{3} = 40^{0} C

$T_3 = 40^0C$
Pembahasan:
Konduktivitas:

H = \frac{k . A . Δ T}{L}

$H = \frac{k.A.\Delta T}{L}$
karena luas penampang (A) dan panjang batang (L) dari P, Q, R dianggap sama, maka:

\begin{aligned} H_{P} & = H_{Q} \\ k_{P} . Δ T & = k_{Q} . Δ T \\ 2 k_{Q} . (T_{2} - T_{1}) & = k_{Q} (T_{3} - T_{2}) \\ 2 T_{2} - 2 T_{1} & = T_{3} - T_{2} \\ 3 T_{2} - 2 T_{1} & = T_{3} \\ 3 T_{2} - 2.20 & = T_{3} \\ 3 T_{2} - 40 & = T_{3} \end{aligned}

$\begin{align} H_P &= H_Q \\ k_P.\Delta T &= k_Q.\Delta T \\ 2k_Q.(T_2 - T_1) &= k_Q(T_3 - T_2) \\ 2T_2 - 2T_1 &= T_3 - T_2 \\ 3T_2 - 2T_1 &= T_3 \\ 3T_2 - 2.20 &= T_3 \\ 3T_2 - 40 &= T_3 \end{align}$

T_{3} = 3 T_{2} - 40

$T_3 = 3T_2 - 40$

\begin{aligned} H_{Q} & = H_{R} \\ k_{Q} . Δ T & = k_{R} . Δ T \\ 2 k_{R} (T_{3} - T_{2}) & = k_{R} (T_{4} - T_{3}) \\ 2 T_{3} - 2 T_{2} & = T_{4} - T_{3} \\ 3 T_{3} & = T_{4} + 2 T_{2} \\ 3 (3 T_{2} - 40) & = 90 + 2 T_{2} \\ 9 T_{2} - 120 & = 90 + 2 T_{2} \\ 7 T_{2} & = 210 \\ T_{2} & = 30 \end{aligned}

$\begin{align} H_Q &= H_R \\ k_Q.\Delta T &= k_R.\Delta T \\ 2k_R(T_3 - T_2) &= k_R(T_4 - T_3) \\ 2T_3 - 2T_2 &= T_4 - T_3 \\ 3T_3 &= T_4 + 2T_2 \\ 3(3T_2 - 40) &= 90 + 2T_2 \\ 9T_2 - 120 &= 90 + 2T_2 \\ 7T_2 &= 210 \\ T_2 &= 30 \end{align}$
substitusi ke:

Baca Juga

T_{3} = 3 T_{2} - 40 \Leftrightarrow T_{3} = 3.30 - 40 \Leftrightarrow T_{3} = 50

$T_3 = 3T_2 - 40 \Leftrightarrow T_3 = 3.30 - 40 \Leftrightarrow T_3 = 50$
Jawaban: D

Fisika UN SMA 2017 No. 25
Jika volume gas ideal dalam ruang tertutup dirubah menjadi 1/2 kali semula dalam proses isotermis, maka nilai tekanannya menjadi…
A. 1/4 kali semula
B. 1/2 kali semula
C. 1 kali semula
D. 2 kali semula
E. 4 kali semula
Pembahasan:
Proses isothermis

\Rightarrow

$\Rightarrow$ suhu tetap

\begin{aligned} \frac{P_{1} . V_{1}}{T} & = \frac{P_{2} . V_{2}}{T} \\ P_{1} . V_{1} & = P_{2} . V_{2} \\ P_{1} . V_{1} & = P_{2} . \frac{1}{2} V_{1} \\ 2 P_{1} & = P_{2} \end{aligned}

$\begin{align} \frac{P_1.V_1}{T} &= \frac{P_2.V_2}{T} \\ P_1.V_1 &= P_2.V_2 \\ P_1.V_1 &= P_2.\frac{1}{2}V_1 \\ 2P_1 &= P_2 \end{align}$
Jadi, tekanannya menjadi 2 kali tekanan semula.
Jawaban: D

Fisika UN SMA 2017 No. 26
Pada percobaan pegas, beban yang massanya berbeda-beda digantung pada ujung pegas kemudian diukur pertambahan panjang pegas. Data hasil percobaan tampak seperti pada tael berikut:

Dari tabel di atas dapat disimpulkan bahwa:
A. semakin besar beban, semakin kecil pertambahan panjang
B. semakin besar gaya, semakin besar pertambahan panjang
C. semakiin besar gaya, semakin kecil pertambahan panjang
D. konstanta pegas berbanding lurus dengan pertambahan panjang pegas
E. konstanta pegas berbanding terbalik dengan gaya.
Pembahasan:
Hukum Hooke:

F = k . Δ x

$F = k.\Delta x$ , ingat:

F = m . g

$F = m.g$ , maka:

m . g = k . Δ x

$m.g = k.\Delta x$
Gaya

(F)

$(F)$ berbanding lurus dengan pertambahan panjang

Δ x

$\Delta x$ , semakin besar gaya, semakin besar pertambahan panjang pegas.
Jawaban: B

Fisika UN SMA 2017 No. 27
Mikroskop dengan fokus lensa objektif 1 cm dan okuler 10 cmdigunakan untuk mengamati sebah benda kecil". Saat pengamatan dengan mata tanpa akomodasi, jarak lensa objektif dan okuler adalah 21 cm. Pengamatan kemudian diubah dengan mata berakomodasi maksimal (Sn = 30 cm) , maka jarak lensa objektif dan okuler sekarang adalah..
A. 23,5 cm
B. 21,0 cm
C. 18,5 cm
D. 15,0 cm
E. 13,5 cm
Pembahasan:
Teori:
Mata tanpa akomodasi:

d = s_{o b}^{'} + f_{o k}

$d = s'_{ob} + f_{ok}$
Mata akomodasi maksimum:

d = s_{o b}^{'} + s_{o k}

$d = s'_{ob} + s_{ok}$ dan

s_{o k}^{'} = - s_{n}

$s'_{ok} = -s_n$

d = s_{o b}^{'} + f_{o k}

$d = s'_{ob} + f_{ok}$

21 = s_{o b}^{'} + 10

$21 = s'_{ob} + 10$

11 = s_{o b}^{'}

$11 = s'_{ob}$

\frac{1}{f_{o k}} = \frac{1}{s_{o k}} + \frac{1}{s_{o k}^{'}}

$\frac{1}{f_{ok}} = \frac{1}{s_{ok}} + \frac{1}{s'_{ok}}$

\frac{1}{10} = \frac{1}{s_{o k}} - \frac{1}{30}

$\frac{1}{10} = \frac{1}{s_{ok}} - \frac{1}{30}$

\frac{1}{10} + \frac{1}{30} = \frac{1}{s_{o k}}

$\frac{1}{10} + \frac{1}{30} = \frac{1}{s_{ok}}$

\frac{3 + 1}{30} = \frac{1}{s_{o k}}

$\frac{3+1}{30} = \frac{1}{s_{ok}}$

\frac{4}{30} = \frac{1}{s_{o k}}

$\frac{4}{30} = \frac{1}{s_{ok}}$

s_{o k} = \frac{30}{4} = 7, 5

$s_{ok} = \frac{30}{4} = 7,5$

Mata berakomodasi maksimum:

d = s_{o b}^{'} + s_{o k}

$d = s'_{ob} + s_{ok}$

d = 11 + 7, 5 = 18, 5

$d = 11 + 7,5 = 18,5$ cm
Jawaban: C

Fisika UN SMA 2017 No. 28
Perhatikan gambar berikut!

Balok yang terkait dengan pegas dan ditarik sejauh 4 cm, kemudian dilepaskan sehingga sistem bergetar harmonik. Dalam waktu 10 sekon terjadi 5 getaran, maka grafik hubungan simpangan dengan waktu getar adalah…

Pembahasan:

y = \pm 4

$y = \pm 4$ cm, untuk sementara grafik yang memenuhi C dan D

t = 10

$t = 10$ sekon

\Rightarrow

$\Rightarrow$ 5 getaran

catatan: 1 getaran (1 bukit dan 1 lembah):

T = \frac{t}{n} = \frac{10}{5} = 2

$T = \frac{t}{n} = \frac{10}{5} = 2$ sekon.

maka yang memenuhi grafik C.

Jawaban: C

Fisika UN SMA 2017 No. 29

Terdapat dua buah gabus yang berjarak 3 m, terapung di puncak gelombang air laut. "Diantara keduanya,terdapat dua lembah dan energi gelombang membutuhkan waktu 6 sekon untuk berpindah dari gabus satu ke yang kedua". Kecepatan rambat dan panjang gelombangnya berturut-turut adalah…

A. 1 m/s dan 6 m

B. 1 m/s dan 3 m

C. 0,5 m/s dan 6 m

D. 0,5 m/s dan 3 m

E. 0,5 m/s dan 1,5 m

Pembahasan:

Jarak kedua gabus = 2 gelombang

2 panjang gelombang = 3 m; 6 sekon

1 panjang gelombang = 1,5 m; 3 sekon

panjang gelombang:

λ = 1, 5

$\lambda = 1,5$ m

periode gelombang:

T = 3

$T = 3$ sekon

Cepat rambat gelombang:

v = \frac{λ}{T} = \frac{1, 5}{3} = 0, 5

$v = \frac{\lambda}{T} = \frac{1,5}{3} = 0,5$ m/s.

Jawaban: E

Fisika UN SMA 2017 No. 30

"Persamaan simpangan gelombang stasioner pada dawai gitar y = 40 sin (20πx) cos (60πt), dengan x dan y dalam meter dan t dalam sekon". Dari persamaan tersebut letak perut kesatu, kedua, dan ketiga dari titik pantul adalah…

A. 2 cm, 6 cm, dan 10 cm

B. 2,5 cm, 7,5 cm, dan 12,5 cm

C. 3 cm, 9 cm, dan 15 cm

D. 7 cm, 21 cm, dan 35 cm

E. 10 cm, 30 cm, dan 50 cm

Pembahasan:

Persamaan gelombang:

y = 2 A . \sin k x . \cos ω t

$y = 2A.\sin kx.\cos \omega t$

Nilai

k = 20 π

$k = 20\pi$ , maka nilai panjang gelombang

(λ)

$(\lambda)$

k = \frac{2 π}{λ}

$k = \frac{2\pi}{\lambda}$

λ = \frac{2 π}{k} = \frac{2 π}{20 π} = 0, 1 m = 10 m

$\lambda = \frac{2\pi}{k} = \frac{2\pi}{20\pi} = 0,1 \ m = 10 \ m$

Jawaban: B

Baca juga: