Soal dan Pembahasan Fisika (Saintek) Bag. 1

1. Perhatikan pernyataan-pernyataan di bawah ini :

   1. Seorang anak yang berlari di tempat melakukan usaha yang nilainya nol.
   2. Seorang yang berenang dari satu sisi kolam ke sisi kolam yang lain melakukan usaha yang nilainya positif.
   3. Seorang anak yang berlari mengelilingi lapangan sebanyak lima kali melakukan usaha yang nilainya nol karena posisi awal dan akhir sama.
   4. Seorang yang sedang berjalan dari kelas menuju ke taman melakukan usaha yang nilainya positif.

   Dari pernyataan-pernyataan di atas, manakah pernyataan yang benar?
   1. (1), (2), dan (3)
   2. (1) dan (3)
   3. (2) dan (4)
   4. (4)
   5. semua benar
   Jawaban : e

   Usaha merupakan perkalian antara gaya dan perpindahan, jadi syarat agar usaha memiliki nilai adalah benda tersebut harus mengalami perpindahan.

   • Seorang anak yang berlari di tempat tidak mengalami perubahan posisi sehingga usaha yang dilakukan oleh anak tersebut adalah nol.
   • Seorang anak yang berenang dari satu sisi kolam ke sisi kolam yang lain mengalami perpindahan posisi sehingga anak tersebut melakukan usaha yang nilainya positif.
   • Seorang anak yang berlari mengelilingi lapangan sebanyak lima kali melakukan usaha yang nilainya nol karena posisi awal dan akhir sama, jadi anak tersebut tidak mengalami perpindahan.
   • Seorang yang sedang berjalan dari kelas menuju ke taman mengalami perpindahan sehingga anak tersebut melakukan usaha yang nilainya positif.
2. Batang kaca yang digosok dengan kain sutra akan bermuatan positif.
   SEBAB
   Elektron yang ada pada batang kaca berpindah ke kain sutra.
   Jawaban : a

   Batang kaca yang digosok dengan kain sutra akan bermuatan positif karena elektron yang terdapat pada batang kaca berpindah ke kain sutra, sehingga batang kaca tersebut bermuatan positif.
3. Cahaya yang datang dari zat yang mediumnya kurang rapat menuju ke zat yang mediumnya lebih rapat akan dibelokkan menjauhi garis normal.
   SEBAB
   Cahaya akan selalu dibelokkan jika merambat melalui dua zat yang kerapatannya berbeda.
   Jawaban : e

   Cahaya akan dibelokkan jika merambat melalui dua zat yang kerapatannya berbeda, namun cahaya tidak akan dibelokkan apabila sinar datang tegak lurus dengan bidang permukaan . Cahaya yang datang dari zat yang mediumnya kurang rapat menuju ke zat yang mediumnya lebih rapat akan dibelokkan mendekati garis normal.

   Pernyataan salah, alasan salah.
4. Inti atom terdiri dari neutron yang bermuatan netral dan proton yang bermuatan positif.
   SEBAB
   Kulit atom tersusun atas elektron-elektron yang bermuatan negatif dan pada atom yang netral jumlah elektron sama dengan jumlah proton di inti atom.
   Jawaban : b

   • Inti atom terdiri dari:
     • Neutron yang bermuatan netral
     • Proton yang bermuatan positif
   • Kulit atom terdiri dari:
     • Elektron yang bermuatan negatif
   • Pada atom yang bermuatan netral, jumlah elektron sama dengan jumlah proton.

   Pernyataan pertama dan kedua benar, tetapi tidak memiliki hubungan sebab akibat.
5. Sebuah alat pemanas yang baik seharusnya memiliki ...
   1. konduktivitas kalor yang tinggi
   2. permeabilitas yang tinggi
   3. kalor jenis yang rendah
   4. konduktivitas Iistrik yang rendah
   Jawaban : e

   Elemen pemanas adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi panas. Elemen pemanas harus terbuat dari bahan yang mempunyai konduktivitas kalor yang tinggi, sementara nilai konduktivitas kalor suatu bahan menunjukkan kemampuan bahan menghantarkan panas. Benda yang memiliki konduktivitas kalor besar merupakan penghantar kalor yang baik (konduktor termal yang baik), berlaku sebaliknya. Sedangkan kalor jenis menunjukkan kalor yang dibutuhkan oleh suatu bahan untuk menaikkan suhu badan tersebut. Maka elemen pemanas harus mempunyai nilai kalor jenis yang rendah. Elemen pemanas harus terbuat dari bahan yang mempunyai tahanan tinggi, sehingga listrik yang mengalir melalui bahan tersebut berubah menjadi panas.

   Jadi pernyataan 1,2,3 dan 4 benar. 
6. Seorang polisi berdiri pada jarak 180 m menghadap sebuah gedung tinggi. Ketika polisi menembakkan sebutir peluru ke atas, seorang anak yang berada pada jarak 170 m di belakang polisi mendengar dua letupan. Jika selang waktu antara dua letupan tersebut 1 detik, maka kecepatan bunyi letupan di udara adalah ...
   1. 300 m/s
   2. 320 m/s
   3. 340 m/s
   4. 360 m/s
   5. 380 m/s
   Jawaban : d

   S = v * t 
   170 = v * t 
   530 = v * (t + 1) 
   ------------------------- : 
   170/530 = t/(t + 1) 
   530t = 170t +170 
   360t = 170 
   ---> t = 170/360 = 0,47 sekon 
   --> 170 = v * 0,47 
   v = 170/0,47 = 361,70 m/s
7. Perhatikan pernyataan-pernyataan di bawah ini :

   1. Frekuensi bunyi dari suatu sumber bunyi oleh seorang pendengar akan terdengar bertambah jika sumber bunyi mendekati pendengar dan pendengar diam.
   2. Frekuensi bunyi dari suatu sumber bunyi oleh seorang pendengar akan terdengar bertambah jika sumber diam dan pendengar mendekati sumber.
   3. Frekuensi bunyi dari suatu sumber bunyi oleh seorang pendengar akan terdengar berkurang jika pendengar diam dan sumber bergerak menjauhi pendengar.
   4. Frekuensi bunyi dari suatu sumber bunyi oleh seorang pendengar akan terdengar berkurang jika sumber bunyi dan pendengar diam.

   Dari pernyataan-pernyataan di atas, manakah pernyataan yang benar?
   1. (1), (2), dan (3)
   2. (1) dan (3)
   3. (2) dan (4)
   4. (4)
   5. semua benar
   Jawaban : a

   Persamaan untuk frekuensi yang sampai pada pendengar adalah :

   
   

   Dengan kesepakatan tanda :

   ± pada v_p

   +v_p pendengar mendekati sumber

   – v_p pendengar menjauhi sumber

   ± pada v_s

   +v_s sumber menjauhi pendengar

   – v_s sumber mendekati pendengar

   (1) Frekuensi bunyi dari suatu sumber bunyi oleh seorang pendengar akan terdengar bertambah jika sumber bunyi mendekati pendengar dan pendengar diam.

   Jika sumber bunyi mendekati pendengar maka kecepatannya bernilai negatif, sehingga frekuensi bertambah, pernyataan (1) benar.

   (2) Frekuensi bunyi dari suatu sumber bunyi oleh seorang pendengar akan terdengar bertambah jika sumber diam dan pendengar mendekati sumber.

   Jika pendengar mendekati sumber maka kecepatannya bernilai positif, sehingga frekuensi bertambah, pernyataan (2) benar.

   (3) Frekuensi bunyi dari suatu sumber bunyi oleh seorang pendengar akan terdengar berkurang jika pendengar diam dan sumber bergerak menjauhi pendengar.

   Jika sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar, maka kecepatannya bernilai positif sehingga frekuensi berkurang, pernyataan (3) benar.

   (4) Frekuensi bunyi dari suatu sumber bunyi oleh seorang pendengar akan terdengar berkurang jika sumber bunyi dan pendengar diam.

   Jika sumber bunyi dan pendengar diam, maka nilai frekuensi yang didengar oleh pendengar tetap, pernyataan (4) salah.
8. Perhatikan gambar di bawah ini!

   
   

   Jika kuat medan magnet di titik P besarnya B. Maka, kuat medan magnet pada titik Q adalah ....
   1. B
   2. 2B
   3. 3B
   4. 4B
   5. 5B
   Jawaban : b

   Kuat medan magnet (B) dirumuskan dengan:

   
9. Perhatikan gambar di bawah ini!

   
   

   Berdasarkan gambar di atas, jika besar tegangan listrik adalah 12 V, maka urutan nilai kuat arus yang tepat dari kecil ke besar adalah ....
   1. I₁, I₂, kemudian I₃
   2. I₁, I₃, kemudian I₂
   3. I₂, I₃, kemudian I₁
   4. I₃, I₂, kemudian I₁
   5. I₂, I₁, kemudian I₃
   Jawaban : d

   Rangkaian pengganti paralel:

   
   
   

   Kuat arus listrik total (I):

   
   
   

   Perbandingan kuat arus

   
   
   

   Maka, urutan kuat arus yang tepat adalah I₃, I₂, kemudian I₁.

   Catatan: Besar kuat arus pada rangkaian paralel sebanding dengan hambatannya, jadi kalau ingin menentukan yang terbesar cukup ambil nilai kuat arus pada hambatannya terkecil.
10. Sebuah mesin carnot menerima 2500 J dari reservoir panas dan melepaskan 1500 J pada reservoir dingin. Sehingga memiliki efisiensi η, jika mesin carnot tersebut menerima 2500 J dari reservoir panas dan melepaskan 1750 pada reserovoir dingin, nilai efisiensi mesin carnot tersebut dibandingkan dengan efisiensi awal adalah ....
    1. 
    2. 
    3. 
    4. 
    5. 
    Jawaban : c

    Efisiensi mesin pertama:

    
    

    Efisiensi mesin kedua: