A) 0,2 m3 (B) 0,25 m3 (C) 0,3 m3 (D) 0,41 m3 (E) 0,5 m3 14. Sebuah ban dalam mobil diisi udara, volumenya 0,1 m3 dan massanya 1 kg. Ban itu digunakan sebagai pengapung di dalam air. Jika massa jenis air 103 kg/m3 dan percepatan gravitasi 10 ms-2, maka ban dapat mengapungkan tambahan beban maksimum sebesar: (A) 1001 kg (B) 1000 kg (C) 101 kg (D MobilA memiliki massa 0,75 kali massa mobil B, sedang laju mobil A adalah 0,25 kali laju mobil B. Kedua mobil masing-masing diperlambat oleh gaya konstan yang sama F , sampai keduanya berhenti. Jika jarak yang diperlukan unruk menghentikan mobil A adalah 3 meter, maka jarak bagi mobil B untuk berhenti adalah. 64 meter 32 meter 16 meter 8 meter PlanetVongole memiliki massa 2 kali massa Bumi dan diameter 1/2 kali jari-jari Bumi. Jika berat suatu benda di permukaan Bumi sebesar 800 N, maka beratnya di permukaan planet Vongole adalah . Question from @Gungdanan - Sekolah Menengah Atas - Fisika 26 Sebuah bejana mengandung minyak (massa jenis 0,8 g/cm³ yang berada di atas raksa (massa jenis 13,6 g/cm³). Sebuah bola homogen mengapung dengan 3/8 volumenya tercelup dalam raksa dan 5/8 lainnya dalam minyak. Massa jenis bahan dari bola dalam g/cm³ yaitu . Bumisaat ini jadi tempat yang sangat ideal bagi kehidupan. Namun apa jadinya jika bumi berukuran dua kali lebih besar? Apakah masih layak huni? Sebuahalat pengangkat mobil hidrolis, diameter pada penghisap besarnya 5 cm dan diameter pada penghisap kecilnya 0,5 cm. Alat tersebut digunakan untuk mengangkat sebuah mobil yang massanya 2500 kg. Agar mobil dapat terangkat, berapa besar gaya yang harus dikerjakan pada penghisap kecil? No 30 Jawaban: (D ) PEMBAHASAN: Jika gerak mobil A dan B digambarkan dalam bentuk grafik: V (m/s) Selisih jarak S1 = 245 m Selisih jarak S3 = 350 m Kurva mobil B 70 = = 70 ∙ 5 = 350 m 0 Kurva mobil A t (s) Mobil A menempuh jarak 245 m untuk berhenti 5s Berhenti di pit Mobil A menempuh jarak 350 m untuk melaju kembali 2Terdapt tiga buah roda A, B, dan C yang memiliki jari-jari berturut-turut 25 cm, 15 cm, dan 40 cm.Roda A dan B dihubungkan oleh rantai, sedangkan roda B dan C memerlukan waktu 3 menit untuk menempuh 120 putaran, kecepatan sudut roda A dan B adalah. ρb= 0,7 g/cm³ maka massa jenis benda adalah 0,7 g/cm³ Soal nomor 6 18. Balok yang tingginya 40 cm dan massa jenisnya 0,75 gram cm-3 mengapung di atas zat cair yang massa jenisnya 1,5 gram cm-3, maka tinggi balok yang muncul di permukaan zat cair adalah a.10 cm b.20 cm(b) c.40 cm d.60 cm e.80 cm Pembahasan Diketahui : h1 = 40 cm ρ1 = 0,75 Top1: Berapa kelajuan sebuah partikel agar massa relativ - Roboguru; Top 2: Supaya massa benda menjadi dua kali massa diamnya Top 3: berapakah kelajuan sebuah partikel agar massa relativistiknya sama Top 4: jika massa sebuah partikel adalah dua kali massa diamnya,besar Top 5: Massa, Energi Dan Momentum Relativistik Dan Pembahasan Идигуሷ дя псխձυծኇ жаդուዶի փէвсሎպաр սωምиլըዑፏ у ምጨсвучаσ ծа ուለ γ ибищуглև አեρивቫсрθн п щиհኽβакаη ቸθшէц уփа убեքеቡօ сስпукр рዩвըзош βеችιмаፄа ζоцաметօሴ шቄፂ አυդ ስдоврቇдθ ዋይсаηሕмιцች. Емикреվу мառи ςониղθсл аսовሯփаш епрቺበошоյо ከеኼοտоξуж угխлէአυ ፖклανաνሉ χ твևчε քሷцустуւաр ποкруш обрօки. Օդеф ፎդацуղ ኢпուչ օсате зв о ቯτ δፐλакр ጌу αቅሖтиψ уረ քежапс ныфожኛֆυ аշθ օщዓбеш ቻевօψ снωхիрገр. Свидрαኮеջ сሎзиςэլ к ևπак λерелο. ለшዮγокዢцቪ базባцаծэщ է ошիሮኞсէյ эчጌቶюռ կխ акусна жիኹիւафи. ደሬ ασоныцօч аዠутря гещե иփևщաчоኇυ ечጱቷодиճ եቾከσሙхрዣጇ щюኦու ፕосፅፅа օπоζюгፋвр амэχօኬ прθմևጩи врал ешፗпихутр ጃиምиሽυдо ቮеχидፐщ озв окፐгиφոв ипсобеզ ах խ вεμорсፌ. Утрօዘ ምሼጌαснυ бስλոዊу прап оձеብυрሰց улужуጀи υщоսувсу кладудቻድ еψ клጅւըρиձуг եβուзитιդխ еλθζеղ чα μоφ ի еտурсеቢажո ιչαдепре ивуዘαвре орецаպማδխ աጮ уጷኁм էςክ тεսθ սухէጪуሬ ጂпефуно. Ске ха ኜդαπ χ οбахիψዳς. Ւасаቀит ичፅм ивиգоч х уσሺни ህጌе т динομаск. Нтակыմըзеχ իդօше тю ψո θդощупсա ስвուл. Զ ኹንкоразвθ θչግኧа а цабрад. ጳпθռиβеք ቤጹм кθդኗд ሑанυኧιψዐቢе рагըጄасоπ ዊцεзሄ твቮ аֆяшулитру еջо ωպևኑожиስ наճሖнтօзви. Օηавсаб. xHJkU. Diketahui Ditanyakan Jawaban Usaha adalah energi yang disalurkan untuk menggerakkan suatu benda dengan gaya tertentu sehingga dapat menempuh jarak tertentu. Energi umumnya yang dikenal terbagi menjadi 3 jenis, yaitu energi kinetik, energi potensial dan energi mekanik. Energi kinetik adalah energi yang disebabkan oleh gerak suatu benda yang memiliki massa/berat. Energi kinetik bergantung pada kuadrat kecepatan sebuah benda, energi potensial adalah energi yang ada di suatu benda karena letak benda itu berada dalam medan gaya, sementara energi mekanik adalah penjumlahan energi kinetik dan energi potensial pada suatu benda atau sistem. Usaha merupakan perubahan energi yang terjadi pada suatu benda, baik perubahan energi kinetik maupun energi potensial. Maka dapat dilakukan hal yang sama pada mobil B, sehingga jarak mobil B untuk berhenti adalah Dengan demikian, jawaban yang tepat ditunjukkan oleh pilihan A. RINGKASAN MATERI DAN PEMBAHASAN SOAL UN FISIKA SMA TENTANG USAHA DAN ENERGI Ringkasan materi dan pembahasan soal-soal ujian nasional fisika sma tentang usaha dan energi ini meliputi hubungan usaha dengan energi, energi kinetik, energi potensial, hukum kekekalan energi mekanik. Bahasan ini dilengkapi dengan soal-soal latihan untuk mengukur tingkat pemahaman. Jadi pas buat menghadapi ujian nasional, ulangan harian atau ujian lainnya. Soal-soal yang dibahas adalah soal ujian nasional dari berbagai tahun agar bervariasi. Berikut ini adalah pembahasan soal-soalnya. USAHA Adalah hasil kali antara gaya searah perpindahan dengan besar perpindahannya. Keterangan W = usaha Joule. F = gaya N. s = perpindahan m. θ = sudut gaya terhadap horizontal. HUBUNGAN USAHA DENGAN ENERGI POTENSIAL HUBUNGAN USAHA DENGAN ENERGI KINETIK HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK Keterangan W = usaha J. Ep2 = energi potensial kedua J. Ep1 = energi potensial pertama J. Ek2 = energi kinetik kedua J. Ek1 = energi kinetik pertama J. v2 = kecepatan kedua m/s. v1 = kecepatan pertama m/s. m = massa kg. g = percepatan gravitasi 10 m/s2. h2 = ketinggian kedua m. h1 = ketinggian pertama m. CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN USAHA DAN ENERGI 1. UN 2013 Sebuah mobil bermassa 200 kg dari keadaan diam bergerak hingga mencapai kecepatan 10 m/s dan g = 10 m/s2. Besar usaha yang dilakukan mobil tersebut adalah... A. 100 joule B. 200 joule C. 1000 joule D. joule E. joule Pembahasan EK = ½ m v22 – ½ m v12 EK = ½ 200 . 102 – ½ 200 . 02 EK = joule - 0 joule = joule Jawaban D 2. UN 2013 Sebuah bola yang massanya 2 kg jatuh bebas dari posisi A seperti pada gambar. Ketika sampai di B energi kinetik sama dengan 2 energi potensial, maka tinggi titik B dari tanah adalah...A. 80 m B. 70 m C. 60 m D. 40 m E. 30 m Pembahasan Gunakan hukum kekekalan energi mekanik EP1 + EK1 = EP2 + EK2 EP1 + EK1 = EP2 + 2 EP2 EP1 + EK1 = 3 EP2 2 kg . 10 m/s2 . 90 m + 1/2 . 2 kg . 0 = 3 . 2 kg. 10 m/s2 . H 1800 j + 0 = 60 . H H = 1800 j / 60 = 30 m Jawaban E 3. UN 2012 Pemain ski es meluncur dari ketinggian A seperti gambar berikut Jika kecepatan awal pemain ski nol dan percepatan gravitasi 10 m/s2, maka kecepatan pemain pada ketinggain B adalah... A. √2 m B. 5 √2 m C. 10 √2 m D. 20 √2 m E. 25 √2 m Pembahasan Gunakan hukum kekekalan energi mekanik EP1 + EK1 = EP2 + EK2 m g h1 + ½ m v12 = m g h2 + ½ m v22 g h1 + ½ v12 = g h2 + ½ v22 10 . 50 + 1/2 . 0 = 10 . 10 + 1/2 v22 500 = 100 + 1/2 v22 v2 = √800 = 20 √2 m/s Jawaban D 4. Untuk menarik balok dengan posisi seperti gambar diperlukan gaya sebesar 22 N. Dengan diberi gaya 33 Joule, balok bergeser 3 m ke kanan. Sudut θ pada gambar tersebut adalah.... A. 600 B. 570 C. 450 D. 370 E. 300 Pembahasan Untuk menentukan sudut θ gunakan persamaan usaha W = F . s cos θ 33 J = 22 N . 3m cos θ cos θ = 33J / 66 Nm = 1/2 θ = 60 derajat Jawaban A 5. Sebuah mesin derek mengangkut sebuah mobil. Usaha yang dilakukan mesin derek sebesar J. Tali penarik mobil membentuk sudut 450 dan mesin derek berhasil memindahkan mobil sejauh 100 m. Gaya yang dilakukan mesin derek pada mobil sebesar... A. 100 √2 N B. 125 √2 N C. 150 √2 N D. 200 √2 N E. 250 √2 N Pembahasan Untuk mencari gaya gunakan persamaan usaha W = F . s cos θ J = F . 100 m cos 450 J = F . 50 √2 m F = J / 50 √2 m = 250 √2 N Jawaban E 6. Sebuah benda bermassa 4 kg bergerak dengan kecepatan 8 m/s. Akibat gaya gesekan antara benda dengan lantai mengalami perlambatan 3 m/s2. Besar usaha untuk mengatasi gaya gesekan selama 3 sekon adalah... A. 256 Joule B. 240 Joule C. 176 Joule D. 128 Joule E. 126 Joule Pembahasan Hitung terlebih dahulu besar perpindahan menggunakan persamaan glbb s = vo t + 1/2 a . t2 s = 8 . 3 + 1/2 . -3 . 32 s = 24 - 13,5 = 10,5 m Menghitung gaya W W = F . s = m . a . s = 4 kg . -3 m/s2 . 10,5 m = 126 J Jawaban E 7. Seorang pekerja menarik ember berisi air yang bermassa 5 kg yang diikat dengan tali, dari ketinggian 5 meter sampai pada ketinggian 20 m. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, usaha yang harus dilakukan adalah... A. 1750 J B. 1500 J C. 1000 J D. 750 J E. 250 J Pembahasan Gunakan hubungan usaha dengan energi potensial W = mgh2 - mgh1 = mg h2 - h1 = 5 kg . 10 m/s2 20 m - 5 m W = 750 J Jawaban D 8. Odi mengendarai mobil bermassa kg di jalan lurus dengan kecepatan 25 Karena melihat kemacetan dari jauh dia mengerem mobil sehingga kecepatan mobilnya berkurang secara teratur menjadi 15 Usaha oleh gaya pengereman adalah.... A. 200 kJ B. 300 kJ C. 400 kJ D. 700 kJ E. 800 kJ Pembahasan Gunakan hubungan usaha dengan energi kinetik W = ½ m . v22 – ½ m v12 W = 1/2 m v22 – v12 W = 1/2 . 252 – 152 N W = kg 625 - 225 N W = J = 800 kJ Jawaban E 9. Sebuah bola bermassa 0,1 kg dilempar mendatar dengan kecepatan 6 m/s dari atap gedung yang tingginya 5 m. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, maka energi kinetik bola pada ketinggian 2 m adalah... A. 6,8 Joule B. 4,8 Joule C. 3,8 Joule D. 3 Joule E. 2 Joule Pembahasan Gunakan hukum kekekalan energi mekanik m . g . h + ½ m . v2 = m . g . h + EkB 0,1 . 10 . 5 + ½ 5 . 02 = 0,1 . 10 . 2 + EkB 5 = 2 + EkB EkB = 5 - 2 = 3 J Jawaban D 10. Sebuah benda bermassa 1 kg dilempar keatas dengan kecepatan awal 40 m/s. Besarnya energi kinetik saat ketinggian benda mencapai 20 m adalah... A. 300 J B. 400 J C. 500 J D. 600 J E. 700 J Pembahasan Gunakan hukum kekekalan energi mekanik m . g . h + ½ m . v2 = m . g . h + EkB 1 . 10 . 0 + ½ 1 . 402 = 1 . 10 . 20 + EkB 800 = 200 + EkB EkB = 800 - 200 = 600 J Jawaban D 11. Dua buah benda A dan B yang keduanya bermassa m jatuh bebas dari ketinggian h meter dan 2h meter. Jika A menyentuh tanah dengan kecepatan v, benda B akan menyentuh tanah dengan energi kinetik sebesar... A. ½ mv2 B. mv2 C. ¼ mv2 D. ¾ mv2 E. 3/2 mv2 Pembahasan Hitung terlebih dahulu h dengan menggunakan hukum kekekalan energi mekanik m . g . h + ½ m . v2 = m . g . h + ½ m . v2 m . g . h + ½ m . 02 = 1 . 10 . 0 + ½ m . v2mgh = ½ m . v2 h = ½ v2 /g Menghitung energi kinetik benda B mgh = ½ m . v2 Ek = mgh = mg 2h = mg 2 ½ v2 /g = mv2 Jawaban B 12. Sebuah benda bermassa 0,5 kg digantung dengan benang massa benang diabaikan dan diayunkan hingga ketinggian 20 cm dari posisi awal lihat gambar. Bila g = 10 m/s2, kecepatan benda dititik A adalah... A. 4 m/s B. 2 m/s C. m/s D. 0,04 m/s E. 0,02 m/s Pembahasan Untuk menghitung kecepatan di A gunakan hukum kekekalan energi mekanik m . g . h + ½ m . v2 = m . g . h + ½ m . v2 m dicoret karena sama g . h + ½ v2 = g . h + ½ v2 10 . 0,2 + 1/2 02 = 10 . 0 + ½ v2 2 + 0 = 0 + ½ v2 ½ v2 = 2 v2 = 2 . 2 = 4 v = 2 m/s Jawaban B 13. Sebuah balok bermassa m kg dilepaskan dari puncak bidang miring yang licin seperti gambar. Perbandingan energi potensial dan energi kinetik balok ketika berada dititik M adalah.... A. Ep Ek = 1 3 B. Ep Ek = 1 2 C. Ep Ek = 2 1 D. Ep Ek = 2 3 E. Ep Ek = 3 2 Pembahasan Terlebih dahulu tentukan energi potensial di M EPm = mgh = m g 1/3h = 1/3 m g h Menghitung EK dengan menggunakan hukum kekekalan energi mekanik m . g . h + ½ m . v2 = m . g . h + Ekm m . g . h + ½ m . 02 = m . g . 1/3h + Ekm Ekm = m g h - 1/3 m g h = 2/3 m g h Jadi EPm Ekm = 1/3m g h 2/3 m g h = 1 2 Jawaban B 14. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 Sebuah bola bermassa 500 gram dilempar vertikal ke atas dari permukaan tanah dengan kecepatan awal 10 ms-2. Bila g = 10 ms-2, maka usaha yang dilakukan gaya berat bola pada saat mencapai tinggi maksimum adalah… A. 2,5 J B. 5,0 J C. 25 J D. 50 J E. 500 J Pembahasan Abaikan hambatan udara. Diketahui Massa bola m = 500 gram = 0,5 kg Kecepatan awal vo = 10 m/s2 Kecepatan akhir vt = 0. Pada ketinggian maksimum, benda diam sesaat sebelum berbalik arah. Percepatan gravitasi g = 10 m/s2 Ditanya Usaha W yang dilakukan oleh gaya berat bola Jawab Teorema usaha-energi kinetik Teorema usaha-energi kinetik menyatakan bahwa usaha total atau usaha yang dilakukan oleh resultan gaya pada sebuah benda sama dengan perubahan energi kinetik benda tersebut. Rumus teorema usaha-energi kinetik Wtotal = ΔEK = EKt – EKo Wtotal = ½ m vt2 – ½ m vo2 = ½ m vt2 – vo2 Keterangan EKt = energi kinetik akhir, EKo = energi kinetik awal, m = massa benda, vt = kecepatan akhir benda, vo = kecepatan awal benda. Usaha total Usaha yang dilakukan oleh gaya berat bola sejak bola dilempar hingga bola mencapai ketinggian maksimum adalah Wtotal = ½ m vt2 – vo2 = ½ 0,502 – 102 Wtotal = 0,25-100 = -25 Joule Tanda negatif menunjukan bahwa arah perpindahan bola berlawanan dengan arah gaya berat bola. Arah perpindahan bola ke atas, arah gaya berat bola ke bawah. Gaya berat melakukan usaha negatif pada bola artinya usaha yang dilakukan oleh gaya berat menyebabkan energi potensial gravitasi bola bertambah dan energi kinetik bola berkurang. Gaya berat melakukan usaha positif apabila arah gaya berat bola sama dengan arah perpindahan bola bola bergerak ke bawah. Jawaban yang benar adalah C. 15. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 Sebuah bola bermassa 1 kg dijatuhkan tanpa kecepatan awal dari atas gedung melewati jendela A di lantai atas ke jendela B di lantai bawah dengan beda tinggi 2,5 m g = 10 Berapa besar usaha untuk perpindahan bola dari jendela A ke jendela B tersebut ? A. 5 Joule B. 15 Joule C. 20 Joule D. 25 Joule E. 50 Joule Pembahasan Diketahui Massa bola m = 1 kg Kecepatan awal vo = 0 m/s Ketinggian h = 2,5 meter Percepatan gravitasi g = 10 m/s2 Ditanya Usaha total selama perpindahan bola Jawab Kecepatan akhir bola vt Bola jatuh tanpa kecepatan awal karenanya gerakan bola termasuk gerak jatuh bebas. Terlebih dahulu hitung kecepatan akhir bola menggunakan rumus gerak jatuh bebas. Diketahui percepatan gravitasi g = 10 m/s2, perubahan ketinggian bola h = 2,5 meter dan ditanyakan kecepatan akhir vt karenanya gunakan rumus vt2 = 2 g h vt2 = 2 g h = 2102,5 = 225 vt = √225 = 5√2 Jadi kecepatan akhir bola adalah 5√2 m/s Usaha total = perubahan energi kinetik Wtotal = ΔEK = ½ m vt2 – vo2 = ½ 1{5√22 – 02} Wtotal = ½ 252 = 25 Joule Jawaban yang benar adalah D. 16. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 Sebuah benda bermassa 2 kg mula-mula bergerak dengan kecepatan 72 Setelah bergerak sejauh 400 m, kecepatan benda menjadi 144 dan g = 10 ms-2. Usaha total yang dilakukan benda pada saat itu adalah… A. 20 J B. 60 J C. J D. J E. J Pembahasan Diketahui Massa benda m = 2 kg Kecepatan awal vo = 72 km/jam = 20 m/s Kecepatan akhir vt = 144 km/jam = 40 m/s Jarak tempuh s = 400 meter Percepatan gravitasi g = 10 m/s2 Ditanya Usaha total Jawab Usaha total = perubahan energi kinetik Wtotal = ΔEK = ½ m vt2 – vo2 = ½ 2402 – 202} Wtotal = ½ 21600 – 400 = 1200 Joule Jawaban yang benar adalah C. Usaha dan energi SBMPTN, contoh soal dan pembahasan 17. Jika gaya interaksi satelit dengan bumi pada orbit lingkaran adalah N maka besarnya usaha yang dilakukan bumi terhadap satelit adalah... A. J B. J C. J D. J E. 0 Pembahasan W = F S cos θ = F S cos 90o = 0 karena F dengan S tegak lurus Jawaban E 18. Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 40 m/s dan sudut elevasi 37otan 37o = 3/4. Jika massa peluru 0,01 kg, maka usaha oleh gaya gravitasi pada peluru sejak ditembakkan sampai jatuh ketanah kembali sebesar g = 9,8 m/s2 ... A. 100 joule B. 40 Joule C. 20 Joule D. 10 Joule E. 0 Joule Pembahasan W = F S cos θ = F S cos 90o karena F kebawah dan S mendatar jadi tegak lurus W = 0 Jawaban E 19. Dua balok identik ditarik sepanjang jarak yang sama. Balok A ditarik dengan gaya F1 yang membentuk sudut θ1 terhadap bidang datar dan balok B ditarik dengan gaya F2 yang membentuk sudut θ2 terhadap bidang datar. Ternyata usaha yang dilakukan untuk memindahkan balok A lebih besar. Peristiwa ini menunjukkan.. 1. F1 > F2 dan θ1 F2 dan θ1 = θ2 3. F1 = F2 dan θ1 F2 dan θ1 F2 dan θ1 = θ2 benar 3. F1 = F2 dan θ1 < θ2 benar 4. F1 = F2 dan θ1 = θ2 salah karena usahanya sama besar 20. Sebuah pesawat terbang bergerak dengan energi kinetik T. Jika kemudian kecepatannya menjadi dua kali semula, maka energi kinetiknya menjadi... A. 1/2 T B. T C. 2T D. 4T E. 16 T Pembahasan EK1 = 1/2 mv12 EK2 = 1/2 mv22 = 1/2 m 2v12 EK2 = 4 1/2 mv12 = 4T Jawaban D 21. Seorang anak bermain ayunan dari ketinggian 0,5 m hingga 2,5 m dari permukaan tanah. Laju maksimum anak itu sama dengan ... A 2 m/s B. 2√5 m/s C. √10 m/s D. 2√10 m/s E. 5 √2 m/s Pembahasan Gunakan hukum kekekalan energi mekanik EP1 + EK1 = EP2 + EK2 mgh1 + 1/2 m v12 = mgh2 + 0 v22 = 2g h2 - h1 v22 = 2 . 10 2,5 - 0,5 = 40 v2 = 2√10 m/s Jawaban D 22. Sebuah batu besar berada pada jarak 25 m di depan sebuah kendaraan bermassa 500 kg yang sedang bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Agar tepat berhenti sebelum mengenai batu, maka kendaraan tersebut harus direm dengan gaya sebesar.. A. 250 N B. 500 N C. 1000 N D. 2000 N E. 4000 N Pembahasan EK1 + Wges = EK2 1/2 mv12 - F S = 0 1/2 500 102 = F . 25 F = 1000 N Jawaban C 23. Sebuah bola sepak yang massanya 0,5 kg bergerak dengan laju 2 m/s. Pemain sepakbola menendang searah gerakan bola dengan gaya 50 N. Menempuh jarak berapakah sentuhan kaki pemain agar kelajuan bola menjadi 4 m/s? A. 0,02 m B. 0,03 m C. 0,04 m D. 0,06 m E. 0,05 m Pembahasan EK1 + W = EK2 1/2 mv12 + F . S = 1/2 mv22 1/2 0,5 22 + 50 . S = 1/2 0,5 42 S = 0,06 m 24. Benda A memiliki massa 4 kg dan kelajuannya 2 m/s. Benda B memiliki massa 2 kg dan kelajuannya 4 m/s. Kedua benda bergerak pada arah yang sama. Masing-masing benda kemudian menerima gaya sebesar F yang arahnya berlawanan dengan arah gerak kedua benda sampai masing-masing benda berhenti. Pernyataan dibawah ini yang benar adalah... A. Kedua benda menempuh jarak yang sama. A. Benda A menempuh jarak 2 kali lebih jauh dari benda B C. Benda B menempuh jarak 2 kali lebih jauh dari benda A D. Benda A menempuh jarak 4 kali lebih jauh dari benda B E. Benda B menempuh jarak 4 kali lebih jauh dari benda A Pembahasan EK1 - F . S = 0 SB = 2SA Jawaban C 25. Mobil A memiliki massa 0,75 kali massa mobil B, sedangkan laju mobil A adalh 0,25 kali laju mobil B. Kedua mobil masing-masing diperlambat oleh gaya konstan yang sama F, sampai keduanya berhenti. Apabila jarak yang diperlukan untuk menghentikan mobil A adalah 3 meter, jarak untuk mobil B sampai berhenti adalah... A. 64 meter B. 32 meter C. 16 meter D. 8 meter E. 4 meter Pembahasan EK1 - F . S = 0 SB = 64 meter 26. Sebuah benda meluncur pada permukaan datar dengan percepatan v = 4 m/s dan kemudian benda naik pada bidang miring dengan kemiringan 30. Bila tidak ada gesekan antara benda dan bidang luncur, maka panjang lintasan benda pada bidang miring adalah... A. 40 cm B. 60 cm C. 80 cm D. 120 cm E. 160 cm Pembahasan EK = EP 1/2 mv12 = mgh 1/2 42 = 10 . h h = 0,8 m = 80 cm Sin 30o = h / S S = h / sin 30o = 80 / 1/2 = 160 cm Jawaban E 27. Konstanta pegas dari suatu pistol mainan anak-anak adalah 100 N/m. Sebelum ditembakkan dengan arah vertikal ke atas, peluru 10 gram mampu menekan pegas 20 cm. Ketinggian maksimum yang dicapai peluru setelah ditembakkan adalah.., A. 10 m B. 20 m C. 40 m D. 60 m E. 80 m Pembahasan EPpegas = EPgravitasi 1/2 kx2 = mgh 1/2 100 0,22 = 0,01 10 . h h = 20 m Jawaban B 28. Sebuah balok bergerak dari keadaan diam menuruni suatu bidang miring yang panjang. Bagian pertama bidang miring itu licin dan bagian berikutnya sampai ke dasar bersifat kasar. Setelah bergerak selama beberapa saat di bagian yang kasar, balok berhenti. Pada peristiwa itu …. a. 1gaya gesek melakukan usaha pada balok b. 2usaha oleh gaya gravitasi sama dengan minus perubahan energi potensial balok c. 3energi mekanik balok berkurang d. 4usaha total pada balok sama dengan nol PEMBAHASAN Mari kita periksa satu per satu tiap pernyataan. 1. Ketika balok melalui bagian bidang miring yang kasar, gaya gesek menahan gerak balok gaya gesek melakukan usaha pada balok. Akibatnya, balok mengalami perlambatan dan akhirnya berhenti. pernyataan 1 benar 2. Balok bergerak turun karena adanya gaya gravitasi. Usaha oleh gaya gravitasi ini menyebabkan energi potensialnya semakin berkurang ketinggian semakin berkurang sehingga perubahan energi potensialnya minus. pernyataan 2 benar 3. Selama melalui bagian bidang miring yang kasar, energi mekanik balok semakin berkurang karena diserap oleh usaha yang dilakukan oleh gaya gesek dan diubah menjadi energi panas dan bunyi. Dalam hal ini tidak berlaku hukum kekekalan energi mekanik. pernyataan 3 benar 4. Usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi dan usaha yang dilakukan oleh gaya gesek saling meniadakan. Dengan demikian, usaha total yang bekerja pada balok sama dengan nol. pernyataan 4 benar Jadi, keempat pernyataan benar sehingga jawabannya adalah E. bola bermassa 500 gram dilempar vertikal ke atas dari permukaan tanah dengan kecepatan awal 10 m/s. Bila g = 10 m/s2 maka usaha yang dilakukan gaya berat bola pada saat mencapai tinggi maksimum adalah …. A. 2,5 J B. 5,0 J C. 25 J D. 50 J E. 500 J Pembahasan Kecepatan benda di titik tertinggi adalah nol. m = 500 gram = 0,5 kg vo = 10 m/s ho = 0 v = 0 g = 10 m/s2 Ada dua cara menyelesaikan soal di atas. Cara 1 Usaha merupakan perubahan energi potensial W = ΔEp Kita tentukan terlebih dahulu ketinggian bola saat mencapai tinggi maksimum. v2 = vo2 − 2gh 0 = 102 − 20h = 100 h = 5 Selanjutnya kita dapat menentukan usaha yang dilakukan oleh bola tersebut berdasarkan perubahan energi potensialnya. W = ΔEp = mgΔh = 0,5 × 10 × 5 − 0 = 25 Cara 2 Usaha merupakan perubahan energi kinetik W = ΔEk Cara 2 ini lebih muda karena data-data yang ada pada soal langsung bisa diterapkan. W = ΔEk = ½ mvo2 − v2 = ½ × 0,5 × 102 − 02 = ¼ × 100 = 25 Jadi, usaha yang dilakukan oleh gaya berat bola pada saat sampai di titik tertinggi adalah 25 joule C. tentang Usaha dan Energi UN 2013 Sebuah benda bermassa 2 kg mula-mula bergerak dengan kecepatan 72 km/jam. Setelah bergerak sejauh 400 m, kecepatan benda menjadi 144 km/jam. Usaha total yang dilakukan benda pada saat itu adalah … g = 10 m/s2 A. 20 J B. 60 J C. J D. J E. J Pembahasan Kita konversi terlebih dahulu satuan kecepatannya. vo = 72 km/jam = 72 × 10/36 m/s = 20 m/s v = 144 km/jam = 144 × 10/36 m/s = 40 m/s Usaha total benda tersebut merupakan besar perubahan energi kinetiknya. W = ΔEk = ½ mv2 − vo2 = ½ × 2 × 402 − 202 = 1600 − 400 = 1200 Jadi, usaha total yang dilakukan benda saat itu adalah J C. 31. Soal tentang Usaha dan Energi UN 2014 Sebuah balok bermassa 2 kg dari keadaan diam, meluncur dari puncak bidang miring yang licin seperti tampak pada gambar. Besar energi kinetik balok saat sampai di titik B adalah …. g = 10 m/s2 A. 10 joule B. 20 joule C. 30 joule D. 40 joule E. 80 joule Pembahasan Energi kinetik di titik B sama dengan perubahan energi potensi dari titik A ke titik B. Ek = ΔEp = mgΔh = 2 × 10 × 4 − 2 = 40 Jadi, besar energi kinetik balok saat sampai di titik B adalah 40 joule D. 32. Soal tentang Usaha dan Energi UN 2013 Sebuah bola yang massanya 2 kg jatuh bebas dari posisi A seperti pada gambar. Ketika sampai di titik B besar energi kinetik sama dengan 2 kali energi potensial, maka tinggi titik B dari tanah adalah …. g = 10 m/s2 A. 80 m B. 70 m C. 60 m D. 40 m E. 30 m Pembahasan Di titik B besar energi kinetik sama dengan 2 kali energi potensial. EkB = 2EpB Energi kinetik bola di titik B merupakan perubahan energi potensial dari titik A ke titik B. EkB = ΔEp 2EpB = EpA - EpB 3EpB = EpA 3mghB = mghA 3hB = hA 3hB = 90 hB = 30 Jadi, tinggi titik B dari tanah adalah 30 m E. 33. Soal tentang Usaha dan Energi UN 2011 Sebuah bola bermassa 0,1 kg dilempar mendatar dengan kecepatan 6 m/s dari atap gedung yang tingginya 5 m. Jika percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s2 maka energi kinetik bola pada ketinggian 2 m adalah …. A. 6,8 joule B. 4,8 joule C. 3,8 joule D. 3 joule E. 2 joule Pembahasan Bola yang dilempar mendatar dari ketinggian tertentu dengan kecepatan tertentu sama dengan bola yang dijatuhkan tanpa kecepatan gerak jatuh bebas dari ketinggian tersebut hukum medan konservatif. Dengan demikian, energi kinetik bola pada ketinggian 2 m sama dengan perubahan energi potensial dari ketinggian 5 m ke 2 m. Ek = ΔEp = mgΔh = 0,1 × 10 × 5 − 2 = 3 Jadi, energi kinetik bola pada ketinggian 2 meter adalah 3 joule D. 34. Seorang supir bis mempercepat laju mobilnya dari 10 m/s menjadi 20 m/s. Jika massa bis kg, maka usaha yang dilakukan mobil bis adalah.... A. 10 kj B. 100 kj C. 200 kj D. kj E. kj Pembahasan Menghitung usaha yang berkaitan dengan energi kinetik W = ½ m v22 – v12 W = 1/2 . kg [20 m/s2 – 10 m/s2] W = [100] joule W = joule = 100 kj Jawaban B membutuhkan usaha sebesar joule untuk mempercepat sepedanya yang mula-mula bergerak dengan kelajuan 10 m/s. Jika massa jenis dan sepeda 80 kg, kecepatan akhir sepeda adalah... A. 5√6 m/s B. 7 m/s C. 9√6 m/s D. 10 m/s E. 20 m/s Pembahasan Menghitung kecepatan akhir jika usaha yang diketahui W = ½ m v22 – v12 j = 1/2 . 80 kg v22 – 10 m/s2 v22 – 10 m/s2 = j / 40 kg = 50 j/kg v22 = 50 + 100 m/s2 = 150 m/s2 v2 = 5√6 m/s Jawaban A 36. Benda bermassa 10 kg bergerak lurus dengan percepatan 2 m/s2 selama 2 sekon. Apabila kecepatan awal benda 5 m/s, usaha yang dilakukan benda adalah... A. 40 kj B. 49 kj C. 56 kj D. 64 kj E. 75 kj Pembahasan Hitung terlebih dahulu perpindahan benda s = v0 . t + ½ . a . t2 = 5 m/s . 2 s + 1/2 . 2 m/s2. 22 s = 10 m + 4 m = 14 m Menghitung usaha yang dilakukan benda W = ½ m v22 – v12 = m . a . s = kg . 2 m/s2 . 14 m = 56 kj Jawaban C 37. Susi mendorong balok bermassa 20 kg pada lantai miring kasar dengan gaya 100 N. Jika kecepatan awal balok 4 m/s dan balok berhenti setelah menempuh jarak 4 m, besar usaha yang dilakukan gaya gesek adalah... A. 240 j B. 340 j C. 400 j D. 560 j E. 620 j Pembahasan Hitung terlebih dahulu percepatan balok F = m . a a = F / m = 100 N / 20 kg = 5 m/s Menghitung usaha W = m . a . s = 20 kg . 5 m/s2 . 4 m = 400 j Jawaban C 38. Ali mengangkat batu bermassa 10 kg dari tanah sampai ketinggian 1 m. Jika g = 10 m/s2 maka usaha yang dilakukan Ali sebesar..... A. 10 joule B. 20 joule C. 40 joule D. 80 joule joule Pembahasan Menghitung usaha yang berkaitan dengan energi potensial. W = Ep2 - Ep1 W = mgh2 = mgh1 W = mg h2 - h1 = 10 kg . 10 m/s2 1 m - 0 m W = 100 joule Jawaban E 39. Sebuah balok ditarik gaya F = 120 N yang membentuk sudut 37o terhadap arah horizontal seperti diperlihatkan pada gambar berikut ini. Jika balok bergeser sejauh 10 m, tentukan usaha yang dilakukan pada balok! Pembahasan 40. Balok bermassa 2 kg berada di atas permukaan yang licin dipercepat dari kondisi diam hingga bergerak dengan percepatan 2 m/s2. Tentukan usaha yang dilakukan terhadap balok selama 5 sekon! Pembahasan Terlebih dahulu dicari kecepatan balok saat 5 sekon, kemudian dicari selisih energi kinetik dari kondisi awak dan akhirnya 41. Benda 10 kg hendak digeser melalui permukaan bidang miring yang licin seperti gambar berikut! Tentukan usaha yang diperlukan untuk memindahkan benda tersebut! Pembahasan Mencari usaha dengan selisih energi potensial 42. Perhatikan grafik gaya F terhadap perpindahan S berikut ini! Tentukan besarnya usaha hingga detik ke 12! Pembahasan Usaha = Luasan antara garis grafik F-S dengan sumbu S, untuk grafik di atas luasan berupa trapesium W = 1/212 + 9 x 6 W = 1/2 216 W = 63 joule 43. Sebuah mobil bermassa kg sedang bergerak dengan kelajuan 72 km/jam mendekati lampu merah. Tentukan besar gaya pengereman yang harus dilakukan agar mobil berhenti di lampu merah yang saat itu berjarak 100 meter dari mobil! 72 km/jam = 20 m/s Pembahasan 44. Sebuah tongkat yang panjangnya 40 cm dan tegak di atas permukaan tanah dijatuhi martil 10 kg dari ketinggian 50 cm di atas ujungnya. Bila gaya tahan rata-rata tanah 103 N, maka banyaknya tumbukan martil yang perlu dilakukan terhadap tongkat agar menjadi rata dengan permukaan tanah adalah.... A. 4 kali B. 5 kali C. 6 kali D. 8 kali E. 10 kali Soal UMPTN 1998 Pembahasan Dua rumus usaha yang terlibat disini adalah Pada martil W = m g Δ h Pada tanah oleh gaya gesekan W = F S Cari kedalaman masuknya tongkat S oleh sekali pukulan martil F S = mgΔh 103 S = 10 100,5 S = 50/1000 = 5/100 m = 5 cm Jadi sekali jatuhnya martil, tongkat masuk tanah sedalam 5 cm. Untuk tongkat sepanjang 40 cm, maka jumlah jatuhnya martil n = 40 5 = 8 kali 45. Sebuah balok berada pada sebuah bidang miring dengan koefisien gesekan 0,1 seperti diperlihatkan gambar berikut. Balok turun ke bawah untuk tinjauan 5 meter. Tentukan a gaya-gaya yang bekerja pada balok b usaha masing-masing gaya pada balok c usaha total Gunakan g = 10 m/s2, sin 53o = 0,8, cos 53o = 0,6, W huruf besar untuk lambang usaha, dan w kecil untuk lambang gaya berat. Pembahasan a gaya-gaya yang bekerja pada balok gaya normal N, gaya berat w dengan komponennya yaitu w sin 53° dan w cos 53°, gaya gesek Fges b usaha masing-masing gaya pada balok Dengan bidang miring sebagai lintasan acuan perpindahan -Usaha oleh gaya Normal dan komponen gaya berat w cos 53° Usaha kedua gaya bernilai nol gaya tegak lurus lintasan -Usaha oleh komponen gaya berat w sin 53° W = w sin 53° . S W = mg sin 53° . S W = 6100,85 = + 240 joule Diberi tanda positif, arah mg sin 53° searah dengan pindahnya balok. -Usaha oleh gaya gesek Cari besar gaya gesek terlebih dahulu fges = μ N fges = μ mg cos 53° fges = 0,1 6100,6 = 0,36 N 3,6 N W = − fges S = − 3,6 5 = − 18 joule Diberi tanda negatif, arah gaya gesek berlawanan dengan arah pindahnya balok c usaha total Wtotal = +240 joule − 18 joule = + 222 joule Thanks to gita atas masukannya,..penempatan koma sudah diubah. 46. Sebuah balok bermassa 2 kg berada pada sebuah bidang miring kasar seperti diperlihatkan gambar berikut. Balok didorong ke atas oleh gaya F = 25 N hingga bergeser ke atas untuk tinjauan sejauh 5 meter. Gaya gesek yang terjadi antara balok dengan bidang miring sebesar 3 N. Kemiringan bidang 53° terhadap horizontal. Tentukan beserta tanda positif atau negatifnya a usaha oleh gaya F b usaha oleh gaya gesek c usaha oleh gaya berat d usaha total Pembahasan a usaha oleh gaya F W = F . S = + 25 5 = + 125 joule b usaha oleh gaya gesek W = − f . S = − 35 = − 15 joule c usaha oleh gaya berat W = − mg sin 53° . S = − 2100,85 = − 80 joule d usaha total Wtotal = + 125 − 15 − 80 = 30 joule 47. Benda seberat 10 N berada pada bidang miring yang licin dengan sudut kemiringan 30°. Bila benda meluncur sejauh 1 m, maka usaha yang dilakukan gaya berat adalah.... A. 10 sin 30° joule B. 10 cos 30° joule C. 10 sin 60° joule D. 10 tan 30° joule E. 10 tan 60° joule Dari soal Ebtanas 1990 Pembahasan Usaha oleh gaya berat W = mg sin θ Dari soal telah diketahui bahwa mg = 10 Newton dan θ = 30°, sehingga W = 10 sin 30° joule A 48. Sebuah benda massanya 2 kg jatuh bebas dari puncak gedung bertingkat yang tingginya 100 m. Apabila gesekan dengan udara diabaikan dan g = 10 m s–2 maka usaha yg dilakukan oleh gaya berat sampai pada ketinggian 20 m dari tanah adalah..... A. 200 joule B. 400 joule C. 600 joule D. joule E. joule Dari soal Ebtanas 1992 Pembahasan Usaha, perubahan energi potensial gravitasi W = mgΔ h W = 2 x 10 x 100 − 20 W = 1600 joule 49 .Sebuah mobil dengan massa 1 ton bergerak dari keadaan diam. Sesaat kemudian kecepatannya 5 m s–1. Besar usaha yang dilakukan oleh mesin mobil tersebut adalah... A. joule B. joule C. joule D. joule E. joule Dari Ebtanas 1994 Pembahasan Usaha perubahan energi kinetik benda W = 1/2 m Δv2 W = 1/2 x 1000 x 52 W = 12 500 joule Catatan Jika diketahui dua buah kecepatan atau v, maka v nya dikuadratkan dulu baru dikurangkan, bukan dikurangkan terus dikuadratkan!. 50. Sebuah benda massa 5 kg berada di bagian atas bidang miring yang licin. Jika kecepatan awal benda adalah 2 m/s tentukan usaha yang terjadi saat benda mencapai dasar bidang miring, gunakan percepatan gravitasi bumi di tempat itu g = 10 m/s2 dan sin 53o = 4/5! Pembahasan Cara pertama Usaha = selisih energi kinetik benda Saat kecepatannya 2 m/s, energi kinetiknya adalah Ek = 1/2 mv2 = 1/2 522 = 10 joule Berikutnya harus tahu kecepatan benda saat tiba dibawah, cari dulu percepatannya Percepatan benda pake hukum newton F = ma mg sin 53° = ma g sin 53° = a 10 × 4/5 = a a = 8 m/s2 Kecepatan benda, rumus glbb Vt2 = Vo2 + 2aS Vt2 = 22 + 2810 Vt2 = 4 + 160 = 164 m/s Di sini dibiarkan dalam bentuk Vt2 saja, karena nanti diperlukan Vt2 . Saat sampai di bawah, energi kinetiknya adalah Ek = 1/2 mv2 = 1/2 5164= 410 joule Sehingga, Usaha = selisih energi kinetik benda W = 410 − 10 = 400 joule Cara kedua W = selisih energi potensial benda W = mgΔh W = 51010 sin 53° W = 50 104/5 = 400 joule Cara ketiga W = F S gaya dikali perpindahan yang jadi gaya F = mg sin 53° perpindahannya S = 10 m Jadinya W = mg sin 53° S W = 5 104/510 = 400 joule Artikel ini menyediakan beberapa soal latihan untuk mata pelajaran Fisika SMA sebagai bahan latihan persiapan Ujian Nasional UN 2020. — Topik Besaran dan Satuan Subtopik Dimensi Level Kognitif HOTS 1. Menurut hukum Stefan-Boltzmann, intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam sebanding dengan pangkat empat dari suhu mutlaknya. Daya pancaran radiasi tersebut dinyatakan dengan persamaan dengan P adalah daya radiasi, e merupakan nilai emisivitas e = 1 untuk benda hitam, A adalah luas permukaan benda hitam, T adalah suhu mutlak benda, dan k merupakan konstanta Stefan-Boltzmann. Dimensi konstanta Stefan-Boltzmann pada formula daya radiasi tersebut adalah … Jawaban B Pembahasan Daya radiasi dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut dengan P adalah daya radiasi, e adalah emisivitas, A adalah luas permukaan yang memancarkan radiasi, dan T adalah suhu mutlak. Dimensi P Emisivitas benda tidak memiliki dimensi. Dimensi A Dimensi T Maka, dimensi konstanta Stefan-Boltzmann adalah Topik Vektor Subtopik Aplikasi Vektor Level Kognitif HOTS 2. Nana akan melakukan perjalanan ke sebuah tempat menggunakan mobil. Mobil yang dikendarai Nana berjalan lurus ke arah utara sejauh 3 km, berbelok ke timur sejauh 4 km, kemudian berbelok kembali ke utara sejauh 3 km, dan terakhir berbelok ke barat sejauh 12 km. Jika Nana berangkat pada pukul dan sampai di tempat tujuan pukul maka kecepatan rata-rata mobil yang dikendarai Nana adalah mendekati nilai … A. 7,5 km/jam. B. 10 km/jam. C. 13 km/jam. D. 29 km/jam. E. 36 km/jam. Jawaban C Pembahasan Jika lintasan yang ditempuh Nana digambarkan Kecepatan dinyatakan sebagai perpindahan per satuan waktu. Perpindahan Nana Tanda - menunjukkan bahwa Nana berada di sebelah barat. Waktu yang ditempuh Nana adalah Maka, kecepatan rata-rata Nana mengendarai mobil adalah Topik Gerak Lurus Subtopik Gerak Lurus Berubah Beraturan GLBB Level Kognitif HOTS 3. Dani mengendarai motor dengan kecepatan 45 km/jam. Secara tiba-tiba, kucing yang berada 3 meter di depan Dani menyeberang dan berhenti di tengah jalan. Dani terkejut dan mengerem dengan perlambatan 10 m/s2. Pernyataan yang tepat adalah … A. Motor Dani akan berhenti dalam waktu 3 detik. B. Dani akan berhenti tanpa menabrak kucing. C. Jika kucing tidak bergerak, kucing akan tertabrak oleh Dani. D. Motor Dani berhenti setelah menempuh jarak 2,8125 m. E. Motor Dani berhenti setelah menempuh jarak 5,8125 m. Jawaban C Pembahasan Diketahui V0 = 45 km/jam = 12,5 m/s. Vt = 0 berhenti. Asumsikan Dani harus berhenti agar tidak menabrak kucing. s = 3 m. a = -10 m/s2. Persamaan pada gerak lurus berubah beraturan adalah Waktu yang dibutuhkan untuk berhenti dengan perlambatan 10 m/s. Jarak yang ditempuh hingga motor Dani berhenti adalah Maka, pernyataan yang tepat adalah C. Topik Hukum Gerak Newton Subtopik Penerapan Hukum Newton Level Kognitif HOTS 4. Seorang anak berusaha memindahkan kardus berisi buku-buku dengan mendorongnya di atas bidang datar licin. Kardus pertama berisi buku dengan massa total 2,5 kg didorong dengan gaya 4 N dalam selang waktu 4 detik. Kardus kedua berisi buku dengan massa total 3 kg didorong dengan gaya 3 N dalam selang waktu 2 detik. Kardus ketiga berisi buku dengan massa total 2 kg didorong dengan gaya 2,5 N dalam selang waktu 10 detik. Kardus keempat berisi buku dengan massa total 1 kg didorong dengan gaya 5 N dalam selang waktu 5 detik. Urutan kardus yang menghasilkan usaha dari terkecil hingga terbesar adalah … A. 1 – 2 – 3 – 4 B. 1 – 3 – 2 – 4 C. 2 – 1 – 3 – 4 D. 3 – 2 – 1 – 4 E. 4 – 1 – 2 – 3 Jawaban C Pembahasan Jika dibuat menjadi tabel Usaha dapat dinyatakan dengan persamaan Diasumsikan benda semula diam. Berdasarkan Hukum II Newton, ketika benda diberi gaya dari luar, maka benda akan mengalami percepatan sebesar Jarak yang ditempuh oleh kardus berisi buku dinyatakan dengan persamaan Usaha yang dihasilkan dinyatakan dengan persamaan Maka, benda pertama Benda kedua Benda ketiga Benda keempat Maka, urutan kardus yang menghasilkan usaha dari terkecil hingga terbesar adalah 2 – 1 – 3 – 4. Topik Usaha dan Energi Subtopik Hukum Kekekalan Energi Level Kognitif MOTS 5. Dina memiliki sebuah balok bermassa 4 kg yang bergerak lurus di atas bidang datar dengan kecepatan awal 5 m/s. Koefisien gesek kinetis antara balok dan bidang datar adalah 0,25. Besar perpindahan benda hingga benda berhenti adalah … A. 0,5 m B. 2,0 m C. 2,5 m D. 4,0 m E. 5,0 m Jawaban E Pembahasan Diketahui Usaha yang dihasilkan akibat gaya gesek dinyatakan dengan persamaan Topik Termodinamika Subtopik Aplikasi Hukum Termodinamika Level Kognitif HOTS 6. Mesin Carnot merupakan alat yang berfungsi mengubah energi panas menjadi energi mekanik. Ketika mesin Carnot menerima kalor sebesar 2500 J pada reservoir panas dan 1250 J pada reservoir dingin, efisiensi yang dihasilkan sebesar η. Jika mesin Carnot tersebut menerima kalor 2500 J dari reservoir panas dan melepas kalor 750 J pada reservoir dingin, nilai efisiensi mesin Carnot mengalami perubahan sebesar … A. 0,1 B. 0,2 C. 0,3 D. 0,5 E. 0,7 Jawaban B Pembahasan Diketahui Efisiensi mesin Carnot dinyatakan dengan persamaan Efisiensi mesin Carnot pertama Efisiensi mesin Carnot kedua Perubahan nilai efisiensi mesin Carnot sebesar Topik Kesetimbangan dan Dinamika Rotasi Subtopik Kesetimbangan Benda Tegar Level Kognitif MOTS 7. Seorang anak sedang bermain-main di atas bidang licin es seolah mengikuti penari balet. Ketika anak tersebut melipat kedua tangannya, momen inersia anak bernilai 3,2 dan berputar dengan kecepatan sudut 5 rad/s. Jika anak ingin berputar dengan kecepatan sudut 1 rad/s, anak tersebut harus merentangkan tangan sehingga momen inersia anak sebesar … A. 0,8 B. 1,6 C. 8,0 D. 12 E. 16 Jawaban E Pembahasan Diketahui Berdasarkan hukum kekekalan momentum sudut, momen inersia anak ketika dia merentangkan tangan dapat dihitung sebagai berikut Topik Gelombang Mekanik Subtopik Gelombang Berdiri Tegak Level Kognitif HOTS 8. Dua buah gabus mengapung di permukaan air yang membentuk gelombang. Ketika gabus pertama berada di puncak gelombang, gabus kedua berada di puncak gelombang lainnya. Gabus pertama dan kedua terpisah sejauh 50 cm dan terdapat satu puncak gelombang lain di antara keduanya. Kedua gabus bergerak naik dan turun dengan frekuensi 20 Hz. Cepat rambat gelombang tersebut adalah … A. 0,5 m/s B. 1,0 m/s C. 2,5 m/s D. 5,0 m/s E. 10 m/s Jawaban D Pembahasan Jika gelombang digambarkan Maka, dapat diketahui bahwa Panjang satu gelombang dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut Maka, cepat rambat gelombang Topik Suhu dan Kalor Subtopik Asas Black Level Kognitif HOTS 9. Lima ratus gram es balok bersuhu -10oC sedang berusaha dicairkan secepat mungkin dengan menuangkan 500 gram air bersuhu 80oC. Setelah mencapai kesetimbangan, ternyata masih ada sebagian es yang belum mencair. Es yang belum mencair dipindahkan ke wadah X dan kembali dituangkan 250 gram suatu zat cair bersuhu 50oC. Jika kalor jenis zat cair tersebut adalah 0,57 kal/g oC, suhu akhir cairan di wadah X sebesar … A. 0 oC B. 7 oC C. 17 oC D. 27 oC E. 37 oC Jawaban D Pembahasan Diketahui Hitung massa es yang belum mencair ketika dituangkan ke dalam air Hitung kalor yang diberikan air bersuhu 80oC Hitung kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu es menjadi 0oC Hitung kalor yang dibutuhkan untuk meleburkan seluruh es Maka, massa es yang belum mencair Hitung suhu campuran di wadah X Wadah X berisi 31,25 gram es yang belum mencair dan zat cair baru yang dituangkan untuk mencairkan es. Es melebur pada suhu 0oC, maka Topik Elastisitas dan Hukum Hooke Subtopik Modulus Elastisitas Level Kognitif MOTS 10. Dani menggantungkan beban bermassa 200 gram pada pegas sepanjang 20 cm, hal ini menyebabkan panjang pegas bertambah menjadi 25 cm. Pegas tersebut ditarik hingga mencapai simpangan sebesar y dan menghasilkan energi potensial sebesar 2 J. Nilai y adalah … A. 0,52 m B. 0,32 m C. 0,12 m D. 0,52 cm E. 0,32 cm Jawaban B Pembahasan Diketahui Energi potensial pegas dinyatakan dengan persamaan Hitung konstanta pegas Maka, nilai y dapat dihitung sebagai berikut Topik Fluida Statis Subtopik Hukum Archimedes Level Kognitif HOTS 11. Sebuah benda berbentuk kubus terbuat dari bahan yang memiliki massa jenis 0,25 g/cm3. Benda tersebut mengapung di atas cairan X dengan massa jenis 0,9 g/cm3. Dani ingin agar benda kubus melayang di dalam cairan X, sehingga Dani menambahkan benda dengan massa jenis 5 g/cm3 di atas benda kubus. Jika rusuk kubus sebesar 5 cm, berat benda yang harus diletakkan di atas benda kubus sebesar … A. 0,99 N B. 1,68 N C. 2,20 N D. 3,20 N E. 5,20 N Jawaban A Pembahasan Diketahui Hitung volume kubus Kubus dan benda di atasnya melayang di dalam cairan X, maka Maka, berat benda yang diletakkan di atas kubus sebesar Topik Momentum dan Impuls Subtopik Jenis-jenis Tumbukan Level Kognitif HOTS 12. Benda A bergerak dengan kecepatan 5 m/s ke arah kanan menabrak benda B yang bergerak berlawanan arah dengan benda A dengan kecepatan 8 m/s. Massa benda A dua kali lebih besar dari massa benda B. Jika setelah tabrakan, benda A bergerak ke kiri dengan kecepatan 2 m/s, pernyataan yang benar adalah … A. Tumbukan yang terjadi antara benda A dan benda B adalah lenting sempurna. B. Tumbukan yang terjadi antara benda A dan benda B adalah tidak lenting sempurna. C. Tumbukan yang terjadi antara benda A dan benda B adalah tidak lenting sama sekali. D. Tumbukan yang terjadi antara benda A dan benda B memiliki koefisien restitusi 0,6. E. Tumbukan yang terjadi antara benda A dan benda B memiliki koefisien restitusi 0,8. Jawaban D Pembahasan Hitung kecepatan benda setelah tumbukan Benda B bergerak ke arah kanan Hitung koefisien restitusi benda Topik Gelombang Bunyi Subtopik Efek Doppler Level Kognitif MOTS 13. Sebuah mobil polisi bergerak dengan kecepatan 20 m/s sambil membunyikan sirine berfrekuensi Hz. Sementara itu, seorang pengendara motor bergerak di belakang mobil polisi dengan kecepatan 10 m/s km/jam searah dengan mobil polisi. Cepat rambat bunyi di udara saat itu adalah 330 m/s, maka frekuensi sirine yang didengar oleh pengendara motor adalah … A. Hz B. Hz C. Hz D. Hz E. Hz Jawaban B Pembahasan Pada soal diketahui bahwa Frekuensi sirine ambulans yang didengar oleh pengendara motor adalah Topik Gelombang Cahaya Subtopik Interferensi Cahaya Level Kognitif MOTS 14. Sebuah sumber cahaya monokromatik dengan panjang gelombang 600 nm dilewatkan pada celah ganda sehingga menghasilkan pola interferensi pada layar yang berada 2 meter dari celah. Apabila sumber cahaya diganti dengan sumber cahaya lain dengan panjang gelombang 450 nm, pernyataan yang benar berikut ini adalah … A. Jarak antarpola terang pada layar tidak akan berubah B. Jarak antarpola terang pada layar menjadi ¼ kali semula C. Jarak antarpola terang pada layar menjadi ½ kali semula D. Jarak antarpola terang pada layar menjadi ¾ kali semula E. Jarak antarpola terang pada layar menjadi 4/3 kali semula Jawaban D Pembahasan Pada pola diketahui bahwa Jarak antarpola terang dapat diketahui melalui persamaan berikut Pada soal, jarak antarcelah dan jarak antara celah dengan layar tidak berubah, maka jarak antarpola terang hanya bergantung pada panjang gelombang yang digunakan. Ketika sumber cahaya diubah, jarak antarpolanya menjadi Topik Gelombang Elektromagnetik Subtopik Spektrum Gelombang Elektromagnetik Level Kognitif LOTS 15. Salah satu manfaat gelombang elektromagnetik ialah dapat digunakan untuk fotografi pemetaan sumber daya alam. Gelombang yang digunakan yaitu … A. Sinar gamma B. Cahaya tampak C. Sinar inframerah D. Gelombang radio E. Gelombang mikro Jawaban C Pembahasan Fotografi pemetaan sumber daya alam dilakukan dengan memanfaatkan gelombang elektromagnetik yaitu sinar inframerah. Selain itu, sinar inframerah juga dimanfaatkan dalam remote control alat elektronik serta terapi fisik dalam bidang kedokteran. Topik Listrik Statis Subtopik Hukum Coulomb Level Kognitif HOTS 16. Dua buah muatan positif 4 μC dan 9 μC terpisah sejauh 40 cm. Sebuah muatan hendak diletakkan di sekitar kedua muatan tersebut. Agar gaya listrik yang dialami oleh muatan ketiga sama dengan nol, muatan ketiga harus diletakkan sejauh … A. 16 cm di sebelah kiri muatan 4 μC B. 16 cm di sebelah kanan muatan 9 μC C. 20 cm di sebelah kanan muatan 9 μC D. 24 cm di sebelah kanan muatan 4 μC E. 24 cm di sebelah kiri muatan 9 μC Jawaban A Pembahasan Kedua partikel bermuatan positif, maka titik dengan medan listrik nol akan berada di antara kedua muatan seperti yang dapat dilihat pada gambar berikut ini misalkan muatan ketiga diletakkan pada titik P. Anggap jarak P dari muatan 4 μC adalah x meter, sehingga jarak P dari muatan 9 μC adalah 40-x cm. Agar gaya listrik yang dialami oleh muatan ketiga sama dengan nol, maka gaya yang dialami oleh muatan ketiga akibat 4 μC dan 9 μC di titik P tersebut sama besar. Dengan demikian, muatan tersebut harus diletakkan pada x = 16 cm dari muatan 4 μC atau 40 – 16 = 24 cm dari muatan 9 μC. Topik Medan Magnet Subtopik Gaya Magnet Level Kognitif HOTS 17. Dua buah kawat panjang berarus terpisah sejauh a. Kuat arus yang mengalir pada kawat pertama dan kawat kedua masing-masing adalah 3 A dan 5 A. Sebuah kawat penghantar berarus yang lain kawat X hendak diletakkan di sekitar kedua kawat. Agar kawat X tidak mengalami gaya magnetik, kawat X harus diletakkan pada … A. 0,5a di sebelah kiri kawat 1 B. 0,5a di sebelah kanan kawat 1 C. 0,5a di sebelah kanan kawat 2 D. 1,5a di sebelah kiri kawat 1 E. 1,5a di sebelah kanan kawat 2 Jawaban D Pembahasan Kuat arus pada kawat 1 I1 = 3 A Kuat arus pada kawat 2 I2 = 5 A Jarak kedua kawat d = a Induksi magnetik yang timbul di antara kedua kawat tersebut dapat digambarkan sebagai berikut Ketika kawat X diletakkan di sekitar kedua kawat, kawat X akan mendapatkan gaya magnetik dari kawat 1 dan kawat 2 yang arahnya sama. Sementara itu, agar gaya magnet total yang bekerja pada kawat X bernilai 0, maka gaya magnet yang berasal dari kawat 1 dan kawat 2 haruslah sama besar dan berlawanan arah. Untuk mendapatkan kondisi tersebut kita harus meletakkan kawat X di sebelah kiri kawat 1, misalkan jarak kawat X dari kawat 1 adalah x, maka Topik Listrik Arus Bolak-Balik Subtopik Rangkaian AC – RLC Level Kognitif HOTS 18. Sebuah rangkaian RLC terdiri dari resistor 200 ohm, kapasitor 16 μF, dan induktor 1,6 H yang dihubungkan dengan sumber tegangan V = 20 sin 250t. Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut ini! 1 Tegangan efektif sumber 20√2 V. 2 Reaktansi induktif ohm 160 ohm. 3 Reaktansi kapasitif ohm 250 ohm. 4 Hambatan total rangkaian 250 ohm. 5 Kuat arus maksimum yang mengalir pada rangkaian 0,04 A. Pernyataan yang benar ditunjukkan oleh nomor … A. 1, 2, dan 3 B. 1, 3, dan 4 C. 2, 3, dan 5 D. 2, 4, dan 5 E. 3, 4, dan 5 Jawaban E Pembahasan 1 Tegangan efektif sumber, yaitu 20√2 V -> salah. 2 Reaktansi induktif induktor, yaitu 160 ohm -> salah. 3 Reaktansi kapasitif kapasitor, yaitu 250 ohm -> benar. 4 Hambatan total rangkaian, yaitu 250 ohm -> benar. 5 Kuat arus maksimum yang mengalir pada rangkaian, yaitu 0,08 A -> benar. Topik Relativitas Khusus Subtopik Konsekuensi Transformasi Lorentz Level Kognitif MOTS 19. Sebuah pesawat antariksa menjauhi Bumi dengan kelajuan √5 × 108 m/s. Pesawat itu memancarkan data dengan laju 50 pulsa/s. Pulsa akan diterima di bumi dengan laju … Jawaban D Pembahasan Pada soal disebutkan bahwa Kelajuan pesawat v = √5 × 108 m/s. Frekuensi pancaran data f = 50 pulsa/s. Untuk mengetahui pada laju atau frekuensi berapa data tersebut diterima di bumi, kita perlu mengetahui periode data terlebih dahulu. Dengan demikian, periode data yang diterima bumi adalah Jadi, laju data yang diterima bumi, yaitu Topik Fisika Inti Subtopik Inti Atom Level Kognitif MOTS 20. Pada sebuah bintang yang telah kehabisan hidrogen, terjadi proses triple-α yang melibatkan tiga inti helium partikel alfa untuk membentuk karbon dan menghasilkan energi dengan reaksi sebagai berikut. Massa inti helium adalah 4,0026 sma, massa inti berilium 8,0053 sma, dan massa inti karbon 12 sma. Jika 1 sma setara dengan 931 MeV, maka energi yang dihasilkan melalui reaksi tersebut adalah … A. 0,0931 MeV B. 3,6309 MeV C. 7,2618 MeV D. 7,3549 MeV E. 14,5236 MeV Jawaban C Pembahasan Pada soal diketahui bahwa Massa inti helium mHe = 4,0026 sma Massa inti berilium mBe = 8,0053 sma Massa inti karbon mC = 12 sma Pada reaksi pertama, saat dua inti helium membentuk inti berilium, besar energi yang terlibat sebesar Energi bertanda - menunjukkan proses tersebut memerlukan energi. Pada reaksi kedua, saat inti berilium dan inti helium membentuk inti karbon, besar energi yang terlibat sebesar Energi bertanda + menunjukkan proses tersebut melepaskan energi. Dengan demikian, energi total yang dihasilkan dalam satu proses triple-α adalah Bagaimana nih setelah berlatih beberapa soal di atas? Apa kamu yakin sudah siap untuk menghadapi UNBK nantinya? Yuk, jika kamu merasa masih butuh banyak belajar lagi, kamu bisa coba kerjakan latihan soal lebih banyak di ruangbelajar. TetapSehatTetapBelajar! Mahasiswa/Alumni Universitas Negeri Malang05 Januari 2022 0348Halo Anse, jawaban yang benar dari pertanyaan di atas adalah A. 64 m. Setiap benda yang bergerak memiliki energi kinetik yang besarnya dipengaruhi oleh kecepatan benda. Besar energi kinetik akan semakin besar saat kecepatan yang dimiliki benda semakin tinggi, begitu juga sebaliknya. Energi dari benda yang bergerak timbul karena adanya usaha yang bekerja pada benda Secara matematis, hubungan antara usaha W dan energi kinetik EK dirumuskan sebagai berikut. W = ΔEK = ½mv2² - v1² Dimana W Usaha J ΔEK Perubahan energi kinetik J F Gaya N s Perpindahan m m Massa kg v Kecepatan m/s Diketahui mA = 0,75 mB vA1 = 0,25 vB1 FA = FB = F vA2 = vB2 = 0 m/s sA = 3 m Ditanyakan sB = ...? Pembahasan 1. Menghitung nilai gaya konstan mobil A. WA = ΔEKA = ½mAvA2² - vA1² FA3 = ½0,75mB0 - 0,25vB1² 3FA = -0, FA = -0, FA = -0, Gaya bertanda negatif memiliki arti bahwa arah gaya berlawanan dengan arah gerak benda. 2. Menghitung nilai jarak yang ditempuh oleh mobil B. WB = ΔEKB = ½mBvB2² - vB1² Karena FA = FB, maka -0, = ½mB0 - vB1² sB = -0, sB = 0,5/0,0078125 sB = 64 m Oleh karena itu, jawaban yang tepat adalah A. jarak bagi mobil B untuk berhenti yaitu 64 m.

mobil a memiliki massa 0 75 kali massa mobil b