Pembahasan SBMPTN Fisika 2017

Berkompetisi dalam suatu tes SBMPTN bukanlah perkara yang mudah. Setiap calon mahasiswa, baik itu fresh graduate SMA atau alumni mengeluarkan segala kemampuannya dengan melakukan persiapan untuk mendapatkan satu kursi di salah satu PTN terbaik dengan jurusan favourit. Bahkan untuk alumni, mengorbankan waktu selama satu tahun tambahan untuk mendapatkan satu kursi tersebut. Ini menunjukkan bahwa tes SBMPTN sangat kompetitif dalam menyeleksi calon mahasiswa. 

Selain jumlah kompetitor yang banyak, tes SBMPTN sering kali menjadi memiliki karakteristik soal yang keuslitannya lebih tinggi. Kriteria soal yang boleh dikatakan jauh lebih tinggi kualitasnya dari soal UN menjadikan soal SBMPTN menjadi salah satu acuan para pembuat soal prediksi di berbagai lembaga bimbingan belajar. Tetapi pada umunya jarang yang bisa memprediksi dengan tepat soal yang keluar dengan tingkat kesulitan yang sama, termasuk salah satunya soal Fisika. Oleh karena itu, pada kesempatan ini akan diberikan pembahasan salah satu kode soal SBMPTN fisika 2017. Pembahasan soal SBMPTN fisika 2017 ini dapat digunakan sebagai gambaran konsep apa saja muncul pada tahun tersebut. Selamat menyimak pembahasan, dan memahami konsep secara mendalam dari pembahasan yang diberikan. Jangan lupa setiap soal akan diberikan mirroring dengan mengubah besaran yang ditanyakan atau angka yang digunakan.

Soal-1: Perhatikanlah grafik berikut ini.

Sebuah benda bergerak pada lintasan lurus dengan posisi setiap saat digambarkan seperti grafik di atas. Penyataan yang benar mengenai grafik di atas adalah
A. Kecepatan rata-rata benda pada selang waktu 0.5 ≤  t ≤ 2 detik adalah 3 m/s
B. Kecepatan rata-rata benda pada selang waktu 1 ≤  t ≤ 3.5 detik adalah 0 m/s
C. Kecepatan rata-rata benda pada selang waktu 3.5 ≤  t ≤ 5 detik adalah 10 m/s
D. Kecepatan benda saat t = 4 detik adalah 10 m/s
E. Kecepatan benda saat t = 1 detik adalah 4 m/s

Jawab: E
Perhatikanlah keadaan grafik untuk tiap selang waktu berikut ini.
Selang waktu 0s-1.5s benda begerak dengan kecepatan konstan dengan laju


Selang waktu 1.5s-3.5s benda tidak bergerak (diam) jadi kecepatannya nol.

Selang waktu 3.5 s-5s bergerak dengan kecepatan konstan dengan laju


Mirorring-1: Perhatikanlah grafik posisi terhadap waktu suatu benda yang bergerak lurus.

Sebuah benda bergerak pada lintasan lurus dengan posisi setiap saat digambarkan seperti grafik di atas. Tentukanlah kecepatan rata-rata benda dalam selang waktu 2s-3s dan kecepatan benda saat 4s!

Soal-2: Sebuah lemari besi dengan berat 300N (awalnya dalam keadaan diam) ditarik dengan sebuah gaya dengan arah θ terhadap garis mendatar (cosθ = 3/5). Apabila koefisien statis dan kinetis benda dengan lantai beturut-turut 0.5 dan 0.4, gaya gesek kinetik yang bekerja pada lemari 72N dan percepatan gravitasi 10 m/s/s, percepatan lemari besi dan gaya tarik yang bekerja pada lemari adalah

A. 18/30 m/s² dan 90N

B. 18/30 m/s² dan 150N

C. 18/30 m/s² dan 210N

D. 0 m/s² dan 150N

E. 0 m/s² dan 90N

Jawab: B
Besaran yang diketahui.


Sketsa permasalahan dapat digambarkan sebagai berikut ini.

Sebelum menghitung F, hitung gaya normal N dari gaya gesek kinetik pada benda.

Gaya F dapat dihitung dar komponen gaya arah vertikal (y).

Pecepatan benda dapat dihitung dari komponen gaya dalam arah horizontal (x).

Catatan: Gaya gesek digambarkan mengambang untuk memudahkan melihat gaya.

Mirorring-2: Sebuah lemari besi dengan berat 300N (awalnya dalam keadaan diam) ditarik dengan sebuah gaya dengan arah θ terhadap garis mendatar (cosθ = 4/5). Apabila koefisien statis dan kinetis benda dengan lantai beturut-turut 0.5 dan 0.4, percepatan yang bekerja pada benda adalah 0.5 m/s/s dan percepatan gravitasi 10 m/s/s, tenyukanlah gaya gesek kinetik dan gaya tarik yang bekerja pada lemari!

Soal-3: Pada sebuah bidang datar licin, sebuah kelereng bergerak dari kiri sepanjang sumbu-x menuju titik pusat O (0,0) dengan laju v. Kelereng tersebut menumbuk kelereng kedua dengan massa sama yang diam di titik O. Jika kecepatan kelereng pertama dan kedua setelah tumbukan v₁’dan v₂’ dengan arah θ dan 330 terhadap sumbu-x dan selisih v₂’terhadap v₁’adalah (√3-1)/2 maka nilai θ adalah

A. 30 derajat
B. 45 derajat
C. 60 derajat
D. 180 derajat
E. 270 derajat

Jawab: C
Besaran yang diketahui.


Sketsa permsalahan jika digambarkan adalah sebagai berikut.

Berdasarkan gambar di atas hukum kekekalan momentum dalam arah-y adalah

Dari besaran yang diketahui diperoleh bahwa

Jika besaran yang diketahui disubstitusi pada hukum kekekalan momentum dalam arah-y diperoleh

Mirorring-3: Pada sebuah bidang datar licin, sebuah kelereng bergerak dari kiri sepanjang sumbu-x menuju titik pusat O (0,0) dengan laju v. Kelereng tersebut menumbuk kelereng kedua dengan massa sama yang diam di titik O. Jika kecepatan kelereng pertama dan kedua setelah tumbukan v₁’dan v₂’ dengan arah 30 dan 330 terhadap sumbu-x, tentukanlah kelajuan kelereng pertama dan kedua setelah tumbukan!

Soal-4: Elevator pada sebuah bangunan dirancang sehingga dapat mengangkat beban 2000 kg (termasuk massa elevator) dengan percepatan 1.5 m/s/s. Untuk alasan teknis dan keamanan, luas penampang kawat yang digunakan 2.3 x 10^(-5) meter persegi dan besarnya regangan diisyaratkan harus lebih kecil 8 x 10^(-4). Jika percepatan gravitasi 10 m/s/s, nilai modulus Young kabel adalah
A. 2.5 x 10^(10) N/m/m
B. 2.7 x 10^(11) N/m/m
C. 8.0 x 10^(11) N/m/m
D. 1.0 x 10^(12) N/m/m
E. 1.25 x 10^(12) N/m/m

Jawab: E
Besaran yang diketahui.


Sebelum menghitung Modulus Young (E), hitung dulu gaya tengan tali pada kawat elevator.


Modulus Young dapat dihitung dari persamaan modulus


Mirorring-4: Elevator pada sebuah bangunan dirancang sehingga dapat mengangkat beban 2000 kg (termasuk massa elevator) dengan laju konstan. Untuk alasan teknis dan keamanan, luas penampang kawat yang digunakan 2.3 x 10^(-5) meter persegi dan besarnya regangan diisyaratkan harus lebih kecil 8 x 10^(-4). Jika percepatan gravitasi 10 m/s/s, tentukanlah nilai modulus Young kabel tersebut!

Soal-5: Perhatikanlah gambar di bawah ini.

Semprotan nyamuk tersusun atas pipa vertikal yang tercelup dalam cairan antinyamuk ...dan pipa horizontal yang terhubung dengan piston. Panjang pipa vertikal yang berada di atas cairan adalah L dengan luas penampang a. Dibutuhkan kecepatan minimum aliran udara v agar cairan anti nyamuk keluar dari pipa vertikal. Setelah pemakaian cairan pipa berkurang sehingga pipa yang berada di atas cairan menjadi 2L, agar semprotan ini tetap berfungsi, maka diperlukan luas penampang pipa yang baru a' sebesar
A. a'= 5a/6
B. a'= a
C. a'= √2a
D. a'= 2a
E. a'= 4a

Jawab: B
Besaran yang diketahui.


Pada keadaan jarak pipa L dari permukaan cairan, tekanan udara  dalam tabung adalah


Tekanan udara saat jarak pipa 2L dan laju udara v sama seperti kedaan jarak pipa L adalah


Dengan asumsi, dorongan sama yaitu F, perbandingan luas agar cairan tetap keluar dapat diperoleh dengan membandingkan persamaan keadaan L dan 2L


Mirorring-5: Perhatikanlah gambar di bawah ini.

Air dalam tabung didorong keluar oleh tekanan udara yang ada dalam tabung tersebut. Jika air keluar dari pipa dengan laju 30 m/s, tentukanlah tekanan udara yang menyebabkan air keluar dari tabung! Apakah tekanan ini lebih besar dari tekanan udara luar?

Soal-6: Sebuah kawat baja dengan panjang 1m dipanaskan sehingga perubahan panjangnya sama dengan perubahan panjang kawat baja yang diregangkan oleh gaya 1000 N. Jika konstanta elastisitas kawat baja 10^(6) N/m dan koefisien muai linier baja 10^(-5) /K, perubahan temperature yang terjadi pada kawat tersebut adalah
A. 100K
B. 96K
C. 90K
D. 87K
E. 80K

Jawab: A
Besaran yang diketahui.


Perubahan suhu dapat diperoleh dari pertambahan panjang kawat baja.



Mirorring-6: Sebuah kawat baja dengan panjang 2m dipanaskan sehingga perubahan panjangnya sama dengan perubahan panjang kawat baja yang diregangkan oleh gaya 1000 N. Jika konstanta elastisitas kawat baja 10^(6) N/m dan perubahan suhu yang terjadi 50 derajat celcius, tentunkanlah koefisien muai linier baja tersebut!

Soal-7: Sebuah mesin uap mempunyai efisiensi 80% dari efisiensi ideal yang bekerja di dua reservoir panas yang temperaturnya T₁= 327 derajat celcius dan T₂. Daya mesin uap tersebut 3000 watt. Jika besarnya kalor yang dilepaskan setiap detiknya ke reservoir T₂ adalah 4500 Joule, T₂ adalah
A. 27 derajat Celcius
B. 77 derajat Celcius
C. 127 derajat Celcius
D. 177 derajat Celcius
E. 227 derajat Celcius

Jawab: A
Besaran yang diketahui.


Temperature rendah dapat dihitung dari persamaan efisiensi mesin.


Mirorring-7: Sebuah mesin uap mempunyai efisiensi 80% dari efisiensi ideal yang bekerja di dua reservoir panas yang temperaturnya T₁= 327 derajat celcius dan T₂= 127 derajat Celcius. Jika besarnya kalor yang dilepaskan setiap detiknya ke reservoir T₂ adalah 4500 Joule, tentukanlah daya mesin tersebut!

Soal-8: Perhatikanlah gambar di bawah ini.

Seutas tali yang tipis disambung dengan tali yang tebal, kemudian diikatkan pada sebuah tembok yang kokoh seperti pada gambar di atas. Jika pada salah satu ujung tali yang tipis diberi gangguan, terjadi gelombang yang merambat ke kanan. Pada saat di A
A. Sebagian gelombang diteruskan dan dipantulkan dgn fase sama gelombang datang
B. Semua gelombang diteruskan menuju B
C. Sebagian gelombang diteruskan dan sebagian dipantulkan
D. Semua gelombang dipantulkan
E. Panjang gelombang yang diteruskan dan dipantulkan sama

Jawab: C
Pada saat gelombang melewati titik A, gelombang akan mengalami pemantulan dan pembiasan. Gelombang yang dipantulkan akan memiliki fase yang berlawanan dengan gelombang datang (disebabkan gelombang datang dari medium renggang ke rapat). Sedangkan gelombang yang diteruskan atau ditransmisikan akan memiliki fase yang sama dengan gelombang datang.

Mirorring-8: perhatikan kembali gambar di atas. Apakah yang akan terjadi dengan gelombang yang diteruskan ketika melalui titik B? Akan dipantulkan dan diteruskan kembali? Jelaskan!

Soal-9: Perhatikanlah gambar dibawah ini.

Tiga kawat cukup panjang dibentuk seperti pada gambar. Dua kawat dialiri I dan satu kawat dialiri arus i. Panjang bagian kawat AB adalah L dan AC adalah L/2. Jika belokkan kecil di A, B, dan C diabaikan, besar medan magnet dititik C adalah

A. Nol

B. 2µ_oI/( √3πL)

C. 2µ_oi/( √3πL)

D. µ_oI/( √3πL)

E. µ_oi/( √3πL)

Jawab: B

Besaran yang diketahui.

Medan magnet dititik C hanya dipengaruhi oleh kawat miring (kawat A). Oleh karena itu kita 

Tentukan jarak tegak lurus titik C ke kawat miring (OC). Jarak OC dapat dihitung dengan perbandingan:

Medan magnet dititik C akibat kawat miring adalah

Mirorring-9: Dengan meninjau gambar yang sama pada soal no 9 dan semua besaran yang diketahui sama. Tentukanlah kuat medan magnet di titik B akibat ketiga kawat tersebut!

Soal-10: Sumber arus bolak balik memiliki amplitudo tegangan 200V dan frekuensi sudut 25 Hz mengalir melalui hambatan R = 200 ohm dan kapasitor C = 100µF/π yang disusun seri. Kuat arus yang melalui kapasitor tersebut adalah
A. √2A/4
B. √2A/2
C. √2A
D. 2√2A
E. 5√2A

Jawab: B
Besaran yang diketahui.


Hambatan total (impedansi) rangkaian adalah




Arus maksimum pada kapasitor akan sama dengan di resistor yaitu


Mirorring-10: Sumber arus bolak balik memiliki amplitudo tegangan 200V dan frekuensi sudut 25 Hz mengalir melalui hambatan R = 200 ohm dan kapasitor C = 100µF/π yang disusun seri. Tentukanlah tegangan maksimum pada resistor!

Soal-11: Sebuah benda pada suhu T memancarkan radiasi termal dengan panjang gelombang bervariasi. Radiasi panjang gelombang 580 mikrometer memiliki intensitas maksimum. Jika suhu benda dinaikkan menjadi 2T, panjang gelombang dengan intensitas radiasi maksimum berubah menjadi
A. 72.5 mikrometer
B. 145 mikrometer
C. 290 mikrometer
D. 580 mikrometer
E. 1160 mikrometer

Jawab: C
Besaran yang diketahui.


Panjang gelombang saat suhu mnejadi 2T dapat dihitung dengan rumus hukum Wien dengan cara membandingkan terhadap kondisi pertama.


Mirorring-11: Sebuah benda pada suhu T memancarkan radiasi termal dengan panjang gelombang bervariasi. Radiasi panjang gelombang 580 mikrometer memiliki intensitas maksimum. Jika suhu benda dinaikkan menjadi T/2, panjang gelombang dengan intensitas radiasi maksimum berubah menjadi

Soal-12: Sebuah benda berbentuk kubus dengan volume 1 meterkubik. Jika seorang pengamat berada dalam pesawat yang bergerak dengan kecepatan 0.8c relatif terhadap kubus dalam arah sejajar dengan salah satu rusuk kubus, luas sisi kubus yang teramati adalah
A. 1.4 m²

B. 1.2 m²
C. 1.0 m²
D. 0.8 m²
E. 0.6 m²

Jawab: E
Besaran yang diketahui.


Menurut reativitas khusus Einstein, panjang rusuk kubus yang searah gerakan pesawat akan mengalami pemendekan (kontraksi panjang).


Luas satu sisi yang rusuknya sejajar dengan gerak pesawat adalah


Mirorring-12: Sebuah benda berbentuk kubus dengan volume 1 meterkubik. Jika seorang pengamat berada dalam pesawat yang bergerak dengan kecepatan 0.6c relatif terhadap kubus dalam arah sejajar dengan salah satu rusuk kubus, luas sisi kubus yang teramati adalah

Soal-13: Perhatikanlah gambar di bawah ini.

Tiga muatan q₁,q₂ dan q₃ disusun membentuk konfigurasi seperti pada gambar. Dititik p besar kuat medan listrik akibat muatan q₁ sama dengan besar kuat medan listrik akibat muatan q₂ dan q₃.

SEBAB

Di titik p potensial listrik V akibat muatan q₁ sama dengan tiga kali potensial listrik akibat q₂ dan q_3.

Jawab: C
Perhatikan gambar di bawah ini untuk menentukan resultan kuat medan listrik di p.

Jarak muatan 2 ke titik p dapat dihitung dengan phitagoras yaitu.

Karena jarak dan besar muatan muatan 1 dan 3 sama ke titik p, besar kuat medan listrik oleh dua muatan ini sama, dan resultannya dapat dihitung dengan resultan dua vektor mengapit sudut 60.

Besar medan listrik oleh muatan 2 di titik p adalah

Resultan medan listrik di titik p akibat ketiga muatan adalah NOL

Potensial dititik p akibat muatan 1 akan sama dengan muatan 3.

Potensial akibat muatan 2 dititik p adalah

Potensial akibat muatan 1 sama dengan dua kali potensial akibat muatan 2 dan 3.

Mirorring-13: Tiga muatan q₁,q₂ dan q₃ disusun membentuk konfigurasi seperti pada gambar. Dititik p besar gaya listrik akibat muatan q₁ sama dengan besar gaya listrik akibat muatan q₂ dan q₃.

SEBAB

Di titik p potensial listrik V akibat ketiga muatan sama dengan nol.

Soal-14: Sebuah kotak dengan berat 400N ditarik ke atas oleh gaya F sepanjang bidang miring dengan sudut kemiringan θ (sinθ = 3/5) dan koefisien gesek kinetik 2/5. Kotak bergerak dengan laju tetap dan berpindah sejauh d = 2m. Pernyataan yang benar adalah
1. Usaha oleh gaya F mesin adalah + 736 Joule
2. Usaha oleh gaya gravitasi -800 Joule
3. Usaha oleh gaya gesek -256 Joule
4. Besar gaya F adalah 112N

Jawab: B
Besaran yang diketahui.


Untuk memudahkan membayangkan perhatikanlah gambar di bawah ini.

Besar gaya gesek kinetik dan gaya F

Usaha oleh gaya F

Usaha oleh gaya gravitasi

Usaha oleh gaya gesek kinetik

Mirorring-14: Sebuah kotak dengan berat 500N ditarik ke atas oleh gaya F sepanjang bidang miring dengan sudut kemiringan θ (sinθ = 4/5) dan koefisien gesek kinetik 2/5. Kotak bergerak dengan laju tetap dan berpindah sejauh d = 3m. Tentukanlah, 1) Usaha oleh gaya F, 2) Usaha oleh gaya gesek kinetik, 3) Usaha oleh gaya gravitasi, dan 4) Gaya F!

Soal-15: Pernyataan-pernyataan yang benar mengenai gelombang cahaya di bawah ini adalah
1. Seberkas cahaya yang merambat dari medium udara dan memasuki air tidak mengalami penyerapan sebagian energinya oleh air.
2. Seberkas cahaya dapat mengalami interferensi dalam air.
3. Seberkas cahaya yang merambat dalam medium udara dan memasuki air mengalami perubahan frekuensi.
4. Seberkas cahaya yang merambat dari medium udara dan memasuki air mengalami perubahan panjang gelombang.

Jawab: C

• Cahaya ketika memasuki medium yang berbeda akan mengalami penyerapan energi oleh medium yang dilewatinya sehingga intensitasnya akan berkurang
• Seberkas cahaya dalam medium apapun dapat mengalami interferensi asal ada cahaya lain yang koheren.
• Frekuensi gelombang apapun ketika memasuki medium yang berbeda selalu tetap, termasuk cahaya.
• Gelombang akan mengalami perubahan laju dan panjang gelombang ketika memasuki medium dengan kerapatan berbeda.

Mirorring-15: Pernyataan-pernyataan yang benar mengenai gelombang cahaya di bawah ini adalah
1. Arah getar medan listrik dan medan magnet dalam berkas cahaya selalu tegak lurus
2. Arah rambat gelombang dengan arah getar medan listrik selalu tegak lurus pada berkas cahaya.
3. Cahaya akan memiliki laju yang berbeda ketika berada dalam air dan kaca.
4. Cahaya dapat mengalami polarisasi ketika memasuki dua medium yang berbeda.