Pembahasan Soal SBMPTN Saintek Fisika Tahun 2018

Soal No.1

Posisi suatu benda sepanjang sumbu x mengikuti persamaan x(t) = -6t + 2t², dengan satuan untuk posisi (x) adalah meter dan untuk waktu (t) adalah detik. Pada selang waktu dari t = 1 detik sampai t = 3 detik, perpindahan dan percepatan rata-rata benda tersebut berturut-turut adalah….

1. 4 m dan 0 m/s²
2. 4 m dan 4 m/s²
3. 4 m dan 4m/s
4. 2 m dan 1 m/s
5. 4 m dan 2 m/s²

PEMBAHASAN :
Perpindahan adalah perubahan posisi dalam selang waktu tertentu. Perpindahan hanya tergantung pada posisi akhir dan posisi awal, tidak tergantung lintasan yang ditempuh.
Untuk posisi pada saat t = 1 detik
x(1) = -6(1)+2(1)²
x(1) = -4 meter
x(3) = -6(3)+2(3)²
x(3) = 0 meter
Δx = x(3) –  x(1)
Δx = 0 – (-4)
Δx = 4 meter
Percepatan rata-rata adalah hasil bagi antara perubahan kecepatan dengan selang waktu.

Dengan
a= percepatan rata-rata
Δv = perubahan kecepatan
Δt = selang waktu
Untuk mencari kelajuan pada waktu tertentu tertentu dari persamaan posisi terhadap waktu diperoleh persamaan berikut ini.

v = -6+4t
v(3) = −6+4(3)
v(3) =6
v(1) = −6+4(1)
v(1) = -2 m/s
Dengan demikian percepatan rata – rata dari t = 1 detik s.d t = 3 detik adalah:

Jawaban C

DOWNLOAD PEMBAHASAN SOAL SBMPTN SAINTEK FISIKA TAHUN 2018 DALAM BENTUK PDF KLIK DISINI

Soal No.2

Sebuah benda bermasssa m diikat oleh seutas tali dengan panjang L = 2,5 m dan berada pada suatu permukaan luar kerucut yang licin seperti pada gambar. Rotasi benda berlawanan dengan arah gerak jarum jam terhadap sumbu putar O dengan laju putar yang konstan. Jika tan θ = 0,75, nilai laju putar ω agar gaya normal antara benda dan permukaan kerucut bernilai nol adalah….

PEMBAHASAN :
Diketahui:
L = 2,5 m
Tan θ = ¾ akibatnya  cos θ = 4/5

Ditanya:
ω (Kecepatan sudut)

Solusi
Menggambarkan gaya – gaya yang terlibat pada benda.

Dari gambar, searah sumbu y benda diam artinya ΣF_y = 0 dengan demikian
ΣF_atas = ΣF_bawah
T cos θ = w
T cos θ = mg
             (1)
Pada arah sumbu X benda berputar dengan nilai N = 0 (dari soal) sehingga faktor N diabaikan. Pada saat benda bergerak melingkar beraturan dengan jari – jari R timbul percepatan sentripetal. Jika ada percepatan sentripetal maka timbul gaya, gaya ini disebut gaya sentripetal, F_SP
ΣF_sp = m ω² R     (2)
Secara teknis, gaya –gaya yang mempengaruhi benda pada saat benda bergerak melingkar dapat berperan sebagai gaya sentripetal.
ΣF_sp = ΣF_{menuju pusat lingkaran} – ΣF_{menjauhi pusat lingkaran}
Pada gambar:
ΣF_sp = ΣF_{menuju pusat lingkaran} – ΣF_{menjauhi pusat lingkaran}
ΣF_{menjauhi pusat lingkaran} = 0 karena pada arah ini tidak ada gaya
ΣF_sp = T sin θ                     (3)

Subsitusi 1 dan 2 ke persamaan 3, diperoleh
                        (4)
Untuk mencari R, Perhatikan gambar berikut.

Dari gambar hubungan θ, L dan R adalah

R = L sin θ           (5)

Subsitusi 4 ke 5 maka diperoleh:



ω² (2,5) = 12,5
ω² (2,5) = 5
ω² = 5
ω =  rad/s
Jawaban C

Soal No.3

Sebuah sistem mekanik diperlihatkan pada gambar. Sudut kemiringan bidang θ = 30 dan bidang miring licin. Sistem berada dalam keadaan setimbang serta massa katrol dan massa pegas diabaikan. Jika setiap massa dijadikan dua kali semula, salah satu cara yang dapat dilakukan agar sistem tetap setimbang adalah….

1. konstanta pegas tetap dan pertambahan panjang pegas menjadi 2 kali semula
2. konstanta pegas menjadi 0,5 kali semula dan pertambahan panjang pegas menjadi 2 kali semula
3. konstanta pegas tetap dan pertambahan panjang pegas menjadi setengah kali semula
4. konstanta pegas menjadi dua kali semula dan pertambahan panjang pegas tetap
5. konstanta pegas tetap dan pertambahan panjang pegas menjadi 4 kali semula

PEMBAHASAN :
Menggambarkan gaya – gaya yang terlibat pada benda.

Untuk mengetahui situasi pegas (pada komponen sumbu x) maka yang ditinjau hanya pada arah sumbu ini.
Dalam kondisi setimbang
ΣF_x = 0
(kita anggap benda 1 bergerak tepat akan atas atau benda 2 tepat akan bergerak ke bawah, maka pada arah ini gaya bernilai positif)
w₂– T + T – w₁ sin θ – F_pemulih = 0
w₂ – w₁ sin θ = F_pemulih
w₂ – w₁ sin 30 = F_pemulih
m₂g – m₁g  ½ = ½ k Δx²               (Situasi 1)
Jika semua massa dijadikan dua kali semula
m₂’ = 2m₂ dan m₁’ = 2m₁
maka:
m₂‘g – m₁’g ½ = ½ k’ Δx²             (Situasi 2)
2m₂g – 2m₁g ½ = ½ k’ Δx²
2( m₂g – m₁g ½) = ½ k’ Δx²
agar sistem tetap setimbang (tidak bergerak) Δx harus dikondisikan tetap konsekuensinya
k’ = 2k
Artinya konstanta pegas menjadi 2 kali semula dan pertambahan panjang pegas tetap
Jawaban D

Soal No.4

Tiang baja berbentuk silinder pejal digunakan untuk menyangga sebuah beban. Akibat pembebanan tersebut, tiang baja mengalami pemendekan sebesar Δl. Jika digunakan dua tiang baja identik yang disambung dan digunakan untuk menyangga beban yang sama, pemendekan yang dialami oleh setiap tiang tersebut adalah…

PEMBAHASAN :
Situasi 1

Jika situasi ini dianggap pegas maka
F = k ΔL₁
mg  = k ΔL₁        (1)

Situasi 2

Jika situasi ini dianggap pegas yang dirangkai seri maka
F = k_seri ΔL₂
mg = = k_seri ΔL₂

K_S = ½ K
mg = ½ K ΔL₂    (2)
Subsitusi 1 ke 2
K ΔL₁ = ½ K ΔL₂
ΔL₁ = ½ ΔL₂
ΔL₂ = 2 ΔL₁
ΔL₂ merupakan pemendekan 2 buah silinder pejal yang identik
ΔL₂ = 2ΔL_silinder
2ΔL₁ = 2ΔL_silinder
ΔL_silinder = ΔL₁
Jawaban B

Soal No.5

Sebuah bejana berisi fluida ideal dengan massa jenis ρ. Bejana tersebut berada di dalam lift laboratorium yang sedang bergerak ke atas dengan perlambatan a. Perbedaan tekanan antara dua titik dalam fluida tersebut, yang terpisah pada arah vertikal sejauh Δh adalah….

PEMBAHASAN :
Perhatikan gambar berikut.

Beradasarkan hukum newton ΣF = m a
Dari gambar
F_A – w = m a
F_A – mg = m a
F_A = mg + m a
F_A = mg + m (–a)
F_A = m (g–a)
Tekanan di salah satu titik pada kedalaman tertentu adalah sebagai berikut

Jika ρ = m/V maka m = ρ. V dengan demikian:

Jika V = A. h maka V/A = h dengan demikian
P = ρ (g – a) h
Untuk ΔP = ρ (g – a) Δh
Jawaban D

Soal No.6

Di dalam sebuah wadah tertutup terdapat 500 gram es dan 700 gram air pada keadaaan setimbang 0^oC, 1 atm. Selanjutnya, es dan air itu dipanaskan bersama-sama selama 160 detik pada tekanan tetap dengan menggunakan pemanas 2.100 watt. Diketahui kalor lebur es 80 kal.g^-1, kalor jenis air 1 kal.g^-1.K^-1, dan 1 kal = 4,2 J. Pada keadaan akhir hanya terdapat air. Jika efisiensi pemanas 80%, suhu akhir air adalah…

PEMBAHASAN :
Diketahui :
m_es = 500 gram
M_air = 700 gram
t = 160 detik
P_in = 2100 watt
L_es = 80 kal gram^-1,
C_air 1 kal gram^-1 K^-1,
η = 80%

Ditanya:
Suhu campuran T_c
Efisiensi adalah perbandingan antara daya keluaran dengan daya masukan

η = (P_out/P_in) x 100%
80% = (P_out/P_in) x 100%
0,8 = P_out/P_in
P_out= 0,8 P_in
P_out= 0,8 2100 watt
P_out= 1680 watt
Daya keluaran ini digunakan untuk memanaskan air dan es

Q = P_out.t
Q = 1680. 160
Q = 268.800 J
Jika 1 Kal = 4,2 J atau 1 J = 1/4,2 kal maka Q = 64.000 Kal
Kalor sebesar ini digunakan untuk memanaskan air dan es pada kondisi 0C dan P = 1 atm
Dari data ini posisi es dan air digambarkan pada diagram berikut.

Posisi Es karena padat berada pada posisi B sedangkan Air berada pada posisi C akibatnya untuk menempuh ke posisi T_c, Es menempuh Q₁ dan Q₂ sedangkan air Q₂ saja. Dengan demikian:
Q = Q_ES + Q_AIR
Q = Q_1-ES +Q_2-ES +Q_2-AIR
Q = m_es L + m_es c ΔT + m_air c ΔT
Q = m_es L + m_es c (T_c – 0) + m_air c (T_c – 0)
Q = m_es L + m_es c T_c + m_air c T_c
64000 = 500. 80 + 500. 1. T_c + 700. 1. T_c
64000 = 40000 + 1200T_c
64000 – 40000 = 1200T_c
24000 = 1200T_c
T_c = 20 ^oC
Jawaban B

Soal No.7

Suatu bejana kokoh yang berisi gas ideal dikocok berulang-ulang. Manakah pernyataan yang benar tetang keadaan gas tersebut setelah dikocok?

PEMBAHASAN :
Suatu bejana kokoh yang berisi gas ideal artinya volume bejana tidak berubah (V = Tetap). Volume bejana sama dengan volume gas ideal. Pada saat dikocok berulang – ulang, pada system ini berlaku hukum termodinamika I
Q = W + ΔU

Dengan ketentuan:
W = P ΔV
ΔU = f (½) NKΔT
bernilai positif artinya ada kenaikan energi dalam ditandai dengan naiknya suhu system
Dari soal di atas, v tetap artinya ΔV = 0 akibatnya usaha W = 0 dengan demikian pada saat dikocok
Q =  W + ΔU
Q = 0 + ΔU
Q = ΔU
ΔU bernilai positif
Kesimpulannya: Temperatur gas bertambah tanpa gas melakukan usaha
Jawaban B

Soal No.8

Dua balok kayu kecil A dan B terapung di permukaan danau. Jarak keduanya adalah 150 cm. Ketika gelombang sinusoida menjalar pada permukaan air teramati bahwa pada saat t = 0 detik, balok A berada di puncak, sedangkan balok B berada di lembah. Keduanya dipisahkan satu puncak gelombang. Pada saat t = 1 detik, balok A berada di titik setimbang pertama kali dan sedang bergerak turun. Manakah pernyataan yang benar tentang gelombang pada permukaan air tersebut?

PEMBAHASAN :
Perhatikan gambar gelombang berikut ini berdasarkan informasi dari soal di atas

Dari gambar di atas diperoleh data:

• jarak antara A dan B adalah 3/2 λ = 150 cm dengan demikian λ = 100 cm
• pada saat t = 1 detik balok A berada di titik setimbang dan sedang bergerak turun, Sedangkan balok B berada di titik setimbang dan sedang bergerak naik
• frekuensi = n/t = = 0,25 Hz
• Balok A akan kembali berada di puncak pada saat t = 4 detik

Jawaban C

Soal No.9

Sebuah voltmeter V dirangkai seperti yang terdapat pada gambar. Jika saklar S ditutup, yang akan terjadi adalah…

PEMBAHASAN :
Pada situasi 1
Pada situasi ini voltmeter mengukur tegangan titik DC dengan besar V = I R₁

Pada situasi 2
Pada saat saklar di tutup, maka ada arus yang lewat ke jalur EF dengan besar arus ½ I. Nilai arus ini diperoleh pada saat arus I melewati titik C terjadi pembagian arus: jalur CD dan jalur EF. Karena dikedua jalur ini hanya ada satu hambatan dengan nilai yang sama, R₁ maka “jatah” arus untuk kedua jalur ini sama yaitu I_EF = I_CD = ½ I seperti gambar berikut.

Pada situasi ini voltmeter mengukur tegangan titik EF dengan besar
V’ = ½ I R₁
V’ = ½ V
Jawaban D

Soal No.10

Dua buah kawat konduktor yang sejajar dan berjarak L = 1 m dipasang membentuk sudut θ = 30 terhadap bidang horizontal. Ujung bawah kedua kawat terhubung dengan sebuah resistor R = 3Ω. Sebuah batang konduktor dengan massa m bergeser turun di sepanjang rel, tanpa kehilangan kontak dengan rel sehingga rel dan batang membentuk suatu rangkaian tertutup. Pada daerah tersebut terdapat medan magnetik seragang yang besarnya B = 2T dan verarah horizontal. Jika batang turun dengan laju konstan v = 3 m/s, massa batang m adalah….

1. 0,2 kg
2. 0,4 kg
3. 0,6 kg
4. 0,8 kg
5. 1,0 kg

PEMBAHASAN :
B’ = B sin θ
B’ = 2 sin 30
B = 2 . (1/2)
B = 1 T
Hubungan antara GGL ε, medan magnet B , panjang kawat L dan kecepatan kawat v sebagai berikut.
ε = B L v
Untuk situasi di atas
ε = B’ L v
IR = B’ L v


I = 1 ampere

Dari gambar :
m g sin θ = F_L
m g sin θ = B’ i L
m . 10 .(1/2) = 1 . 1 . 1
m = 1/5
m = 0,2 kg
Jawaban A

Soal No.11

Dalam peluruhan sebuah inti ²³⁸U₉₂ hingga stabil menjadi sebuah inti ²⁰⁶Pb₈₂ dihasilkan sejumlah partikel alfa dan beta (elektron). Jumlah partikel alfa dan beta yang dihasilkan adalah….

PEMBAHASAN :

Dari persamaan di atas:
238 = 206 + 4x + 0
238 – 206 = 4x
32 = 4x
x = 8
Nilai y = x = 8
92 = 82+ 8.2 + m (-1)
92 = 82 + 16 – m
m = 98 – 92
m = 6
nilai z = m = 6
Dengan demikian Jumlah partikel alfa dan beta yang dihasilkan adalah 8 alfa dan 6 beta
Jawaban A

Soal No.12

Warna biru langit terjadi akibat adanya hamburan cahaya matahari oleh molekul-molekul udara

SEBAB

Cahaya biru mempunyai panjang gelombang yang lebih panjang daripada cahaya merah sehingga akan mengalami hamburan dengan intensitas yang besar.