Pembahasan Fisika No. 16 – 20 TKD Saintek SBMPTN 2016 Kode Naskah 225

• gerak peluru, 
• gaya dan hukum Newton, 
• dinamika rotasi, 
• elastisitas bahan, serta 
• mekanika fluida.

Soal No. 16 tentang Gerak Peluru

Pembahasan

Perhatikan gambar di bawah ini!

Data-data yang diketahui pada soal (disesuaikan dengan gambar):

  h₁ = 9,1 m
v_xA = 7,6 m/s
v_yA = 6,1 m/s
    g = 9,8 m/s²

Karena yang ditanyakan tinggi maksimum, maka kecepatan yang berpengaruh adalah kecepatan dalam arah vertikal (v_y). Sedangkan kecepatan dalam arah sumbu y di titik tertinggi besarnya sama dengan nol.

v_yB = 0

Mari kita hitung ketinggian yang dicapai bola dari titik A ke titik B (h₂).

   v_yB² = v_yA² − 2gh₂
        0 = 6,1² − 2 ∙ 9,8 ∙ h₂
19,6h₂ = 37,21
       h₂ = 1,898
           ≡ 1,9

Dengan demikian, tinggi maksimumnya adalah:

h_m = h₁ + h₂
     = 9,1 + 1,9
     = 11

Jadi, ketinggian maksimum yang dicapai bola kira-kira sama dengan 11 m (D).

Soal No. 17 tentang Gaya dan Hukum Newton

Benda B bermassa 60 kg ditempatkan di atas sebuah balok A yang bermassa 100 kg yang berada di permukaan lantai datar licin.

Balok B ditarik dengan suatu gaya mendatar F sebesar 320 N sehingga mendapat percepatan 3 m/s² relatif terhadap lantai. Asumsikan tidak ada gaya gesek antara balok A dengan lantai, namun ada gesekan antara balok A dan balok B. Besar percepatan balok A adalah ….

Artkel Terkait  Makna Kata Integritas, dan penjelasannya dari beberapa sumber

A.   3,0 m/s²
B.   2,5 m/s²
C.   1,9 m/s²
D.   1,4 m/s²
E.   1,0 m/s²

Pembahasan

Perhatikan gaya-gaya yang bekerja pada gerak tersebut!

Ketika balok B ditarik dengan gaya F, balok B bergerak ke kanan dengan percepatan a_B sedangkan balok A berusaha bertahan dengan memberikan percepatan ke kiri sebesar a_A.

Karena sistem bergerak, berlaku hukum II Newton.

             ΣF = m_Ba_B
F − m_Aa_A = m_Ba_B
       m_Aa_A = F − m_Ba_B
        100a_A = 320 − 60 ∙ 3
                    = 140
               a_A = 1,4

Jadi, Besar percepatan balok A adalah 1,4 m/s² (D).

Soal No. 18 tentang Dinamika Rotasi

Pembahasan

Kecepatan linier untuk benda yang bergerak menggelinding pada bidang miring dirumuskan:

dengan k adalah konstanta momen inersia (nilainya tetap, untuk bola pejal k = 2/5) dan g percepatan gravitasi (nilainya juga tetap). Sehingga kecepatan linier gerak tersebut hanya bergantung ketinggian (h).

Diketahui:

v₁ = v
v₂ = 2v
h₁ = h

Diperoleh:

Jadi, untuk memperbesar kelajuan linier bola pejal tersebut menjadi dua kalinya adalah memperbesar h menjadi 4h (-).

Soal No. 19 tentang Elastisitas Bahan

Pembahasan

Diketahui:

A = 21,5 cm²
F = 42 N
G = 2√3×10⁻⁴ N/m²

Koreksi data:

Modulus geser nilainya sangat besar (berpangkat positif). Mungkin data pada soal tersebut salah ketik. Sehingga data modulus geser pada soal di atas saya koreksi menjadi pangkat positif.

G = 2√3×10⁴ N/m²

Luas tanah yang diinjak, 21,5 m², mungkin juga salah ketik atau salah salin. Dalam penghitungan soal nanti, luas ini berhubungan dengan gaya 42 N. Biasanya, luas tersebut merupakan kelipatan dari gaya. Sehingga saya koreksi menjadi:

A = 21,0 cm²
   = 21×10⁻⁴ m²

Okay, mari kita lanjutkan!

Modulus geser atau modulus Young merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan.

Dengan:

τ = F/A
ε = ∆l/l = tan ⁡θ

Sehingga diperoleh:

Jadi, sudut geser tanah tersebut adalah 30° (B).

Soal No. 20 tentang Mekanika Fluida

Pembahasan

Perhatikan gambar di bawah ini!

Soal di atas adalah penerapan hukum Bernoulli yang dirumuskan:

    P + ρgh + 1/2 ρv² = konstan
P₁ + ρgh₁ + 1/2 ρv₁² = P₂ + ρgh₂ + 1/2 ρv₂²
P₁ − P₂ = ρgh₂ − ρgh₁ + 1/2 ρv₂² − 1/2 ρv₁²
             = ρg∆h + 1/2 ρ(v₂² − v₁²)
             = 1.000 × 9,8 × 7 + 1/2 × 1.000(7² − 2²)
             = 68.600 + 22.500
             = 91.100
             = 9,1×10⁴

Karena P₁ − P₂ hasilnya positif, maka sudah pasti P₁ > P₂.

Jadi, perbedaan tekanan antara pipa utama dan pipa di lantai dua adalah 9,1×10⁴ Pa dengan tekanan lebih tinggi di pipa utama (E).

Simak Pembahasan Soal TKD Saintek SBMPTN 2016 selengkapnya.

Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf  di sini.

Terimakasih