pembahasan selanjutnya adalah
![Pembahasan Fisika UN 2017 No. 11 - 15 Pembahasan Fisika UN 2017 No. 11 - 15, pesawat ruang angkasa, mengorbit bumi](https://1.bp.blogspot.com/-Rio_DFz1JJo/WeofieXCNrI/AAAAAAAAKVE/LSaRsKnT5bwTVNQJoEzONNEgWHn78yJrQCLcBGAs/s1600/mengorbit-bumi.jpg)
Pembahasan soal-soal Fisika Ujian Nasional (UN) tahun 2017 nomor 11 sampai dengan nomor 15 tentang:
- fluida statis,
- fluida dinamis,
- medan gravitasi,
- dinamika rotasi, dan
- momen inersia.
Soal No. 11 tentang Fluida Statis
![Sebuah benda dimasukkan ke dalam air kemudian dibandingkan dengan dimasukkan ke dalam minyak Sebuah benda dimasukkan ke dalam air kemudian dibandingkan dengan dimasukkan ke dalam minyak, hukum Archimedes, sola Fisika UN 2017](https://1.bp.blogspot.com/-vyCms6uxYBg/WeoLYPB4TuI/AAAAAAAAKUA/u5GPJSIsIfUBlamnP1kmLSJdGuYaFwnbACLcBGAs/s1600/benda-tercelup.jpg)
Kemudian benda tersebut dicelupkan ke dalam minyak yang massa jenisnya 0,9 g.cm−3 (gambar 2) maka volume benda yang berada di atas permukaan minyak (g = 10 m.s−2) adalah ….
A. 1/12 bagian
B. 1/6 bagian
C. 1/4 bagian
D. 3/4 bagian
D. 5/6 bagian
Pembahasan
Benda yang dimasukkan ke dalam air memenuhi rumus:
ρb Vb = ρa V
dengan V adalah volume benda yang tercelup. Karena yang muncul ke permukaan adalah 25% maka yang tercelup adalah:
V = 75% Vb
= 3/4 Vb
Sehingga rumus di atas menjadi:
ρb Vb = ρa 3/4 Vb
ρb Vb = 1 ∙ 3/4 Vb
ρb = 3/4
Kemudian benda dicelupkan ke dalam minyak sehingga memenuhi rumus:
ρb Vb = ρm V
3/4 Vb = 9/10 V
V = 3/4 ∙ 10/9 Vb
= 5/6 Vb
Diperoleh bahwa benda yang tercelup ke dalam minyak 5/6 Vb sehingga yang muncul ke permukaan adalah:
Vb − 5/6 Vb = 1/6 Vb
Jadi, volume benda yang berada di atas permukaan minyak 1/6 bagian (B).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Mekanika Fluida.
Soal No. 12 tentang Fluida Dinamis
![Alat penyemprot nyamuk Alat penyemprot nyamuk, penerapan hukum Bernoulli, prinsik kerja, soal Fisika UN 2017](https://4.bp.blogspot.com/-miJJ1_i2ZAo/WeoOc5wvnVI/AAAAAAAAKUM/7NgC_ww2_J8-lO05HgxtzcLktGxKN1QNgCLcBGAs/s1600/alat-penyemprot.jpg)
Ketika batang penghisap M ditekan, udara dipaksa keluar dari tabung pompa dengan kecepatan v melalui lubang pada ujungnya. P menyatakan tekanan dan v menyatakan kecepatan alir cairan obat nyamuk, maka pernyataan yang benar dari prinsip kerja penyemprot nyamuk tersebut adalah ….
A. P1 < P2, maka v1 < v2
B. P1 > P2, maka v1 < v2
C. P1 < P2, maka v1 > v2
D. P1 > P2, maka v1 > v2
E. P1 = P2, maka v1 = v2
Pembahasan
Alat penyemprot nyamuk di atas merupakan penerapan dari hukum Bernoulli. Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut:
Ketika batang penghisap M ditekan, udara keluar dari tabung melalui ujungnya dengan kecepatan v2. Semburan udara ini bergerak sangat cepat sehingga mampu menurunkan tekanan udara luar P2.
Keadaan ini menyebabkan tekanan udara di dalam tandon cairan obat nyamuk (P1) menjadi naik. Akibatnya, cairan obat nyamuk naik dengan kecepatan v1. Kecepatan v1 ini sangat rendah, hanya cukup menaikkan cairan sampai di ujung pipa vertikal.
Begitu cairan sampai di ujung pipa vertikal, langsung tersembur oleh udara dari tabung yang berkecepatan tinggi sehingga tampak seperti semburan kabut halus.
Berdasarkan keterangan di atas dapat disimpulkan bahwa:
v1 < v2
P1 > P2
Jadi, pernyataan yang benar tentang prinsip kerja penyemprot nyamuk adalah opsi (B).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Mekanika Fluida.
Soal No. 13 tentang Medan Gravitasi
![Arah orbit pesawat yang kehilangan tenaga Arah orbit pesawat yang kehilangan tenaga, jari-jari orbit semakin mengecil karena pengaruh gaya gravitasi bumi](https://1.bp.blogspot.com/-8MKtrYZDwUw/WeoQvA-_nTI/AAAAAAAAKUU/hXTvBrxZ89YyKOB8WM8uhwneJiXWwT44gCLcBGAs/s1600/hilang-tenaga.jpg)
Pembahasan
Jika pesawat kehilangan tenaga (tentu saja tenaganya tidak langsung nol) maka dengan sisa energi yang ada, pesawat tersebut tetapi mengorbit bumi tetapi dengan jari-jari lintasan yang semakin mengecil menuju pusat bumi. Hal ini disebabkan oleh adanya pengaruh gaya gravitasi bumi.
Jadi, orbit lintasan pesawat ruang angkasa yang benar adalah gambar (A).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Medan Gravitasi.
Soal No. 14 tentang Dinamika Rotasi
![Momen inersia penari dengan tangan disilangkan dan direntangkan Momen inersia penari dengan tangan disilangkan dan direntangkan, jari-jari putar berbeda, soal Fisika UN 2017](https://1.bp.blogspot.com/-xpy_9OdPR7E/WeoSfKBL08I/AAAAAAAAKUc/V7Pd_R7Oz7cmn18lSdhHyXZOghXBnlFywCLcBGAs/s1600/momen-inersia-penari.jpg)
Mula-mula penari tersebut berputar dengan menyilangkan kedua tangan di dadanya (gambar A). Kemudian penari tersebut kembali berputar sambil merentangkan kedua tangannya (gambar B). pernyataan pada tabel di bawah ini yang benar berkaitan dengan kedua keadaan penari di atas adalah ….
Momen inersia (I) | Momentum sudut (L) | |
A. | IA = IB | LA < LB |
B. | IA > IB | LA = LB |
C. | IA > IB | LA > LB |
D. | IA < IB | LA < LB |
E. | IA < IB | LA = LB |
Pembahasan
Hubungan antara momen inersia dengan momentum sudut dirumuskan sumbu:
L = I ω
Momentum sudut bersifat kekal. Sehingga momentum sudut penari yang berputar dengan tangan disilangkan (LA) sama dengan momentum sudut saat berputar dengan kedua tangannya direntangkan (LB).
LA = LB
Sedangkan momen inersia nilainya bergantung pada jarak atau jari-jari putar sesuai rumus:
I = mR2
Jari-jari putar penari dengan kedua tangan disilangkan (RA) lebih kecil dengan jari-jari putar penari saat kedua tangannya direntangkan (RB).
RA < RB
Karena momen inersia berbanding lurus dengan jari-jari putar maka:
IA < IB
Jadi, pernyataan pada tabel di atas yang benar adalah opsi (E).
Soal No. 15 tentang Momen Inersia
![Tiga benda P, Q, dan R terletak pada bidang x-y Tiga benda P, Q, dan R terletak pada bidang x-y, momen inersia jika Q bertindak sebagai poros](https://4.bp.blogspot.com/-76quSBcFouU/WeoWJCfcVoI/AAAAAAAAKUo/DV0lj4dIWK42W5mZLHkzzQlCWNcocds6ACLcBGAs/s1600/momen-di-Q.jpg)
Data benda diberikan pada tabel:
Benda | Massa (kg) | Koordinat (meter) |
P | 1 | (0, 3) |
Q | 2 | (4, 0) |
R | 1 | (0, −3) |
Sistem diputar pada poros yang menembus bidang melalui benda Q dan tegak lurus bidang gambar, maka besar momen inersia sistem adalah ….
A. 50 kg.m2
B. 40 kg.m2
C. 20 kg.m2
D. 15 kg.m2
E. 5 kg.m2
Pembahasan
Karena benda Q bertindak sebagai sumbu putar maka yang diperhitungkan hanya benda P dan R. Perhatikan gambar berikut.
![Momen inersia sistem saat Q bertindak sebagai poros Momen inersia sistem saat Q bertindak sebagai poros atau sumbu putar, hanya P dan R yang berputar](https://3.bp.blogspot.com/-5Ds-eWCRUgw/WeoYZqXBgGI/AAAAAAAAKU0/9QBs-6Cj738ZNar5t0CdksJfYaHmu9BxwCLcBGAs/s1600/Q-sbg-poros.jpg)
Berdasarkan gambar di atas, momen inersia sistem tersebut adalah:
I = m1R12 + m2R22
= 1 ∙ 52 + 1 ∙ 52
= 25 + 25
= 50
Jadi, besar momen inersia sistem tersebut adalah 50 kg.m2 (A).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Momen Inersia.
Simak Pembahasan Soal Fisika UN 2017 selengkapnya.
Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf di sini.
Terimakasih
Semoga Bermanfaat