Pembahasan Fisika No. 26 – 30 TKD Saintek SBMPTN 2015 Kode Naskah 502

• listrik statis, 
• listrik dinamis, 
• induksi elektromagnetik (transformator), 
• teori atom, dan 
• teori relativitas.

Soal No. 26 tentang Listrik Statis

Sebuah bola konduktor dengan jari-jari R memiliki rongga berbentuk bola yang berjari-jari a dihitung dari pusat bola konduktor, dengan a > R/2. Di pusat bola konduktor diletakkan sebuah muatan titik +Q dan bola konduktor itu diberi muatan +Q. Jika k = 1/(4πε_o ) dengan ε_o adalah permitivitas listrik dalam udara maka besar kuat medan listrik di sebuah titik yang berjarak R/2 dari pusat bola konduktor adalah ….

Pembahasan

Perhatikan gambar ilustrasi untuk soal di atas!

Jika tidak ada muatan di pusat bola konduktor maka besar kuat medan listrik di dalam bola konduktor tersebut adalah nol. Tetapi karena di pusat bola konduktor terdapat muatan +Q, maka kuat medan listrik di suatu titik di dalam bola konduktor dipengaruhi muatan pusat tersebut. Sedangkan muatan di luar bola tidak berpengaruh.

Besar muatan titik di dalam bola konduktor tersebut adalah:

Jadi, besar kuat medan listrik di titik yang berjarak R/2 dari pusat bola konduktor adalah opsi (C).

Soal No. 27 tentang Listrik Dinamis

Sebuah rangkaian listrik diperlihatkan pada gambar.

Agar beda potensial antara titik A dan B 3,0 volt maka beda tegangan X yang harus dipasang adalah … volt.

A.   2
B.   3
C.   4
D.   6
E.   8

Pembahasan

Rangkaian hambatan listrik di atas dapat disederhanakan menjadi:

Rangkaian yang telah disederhanakan tersebut dikenal dengan istilah jembatan Wheatstone. Pada rangkaian jembatan Wheatstone, jika perkalian silang hambatannya bernilai sama maka hambatan yang ada di tengah tidak dilalui arus listrik.

Mari kita periksa perkalian silang hambatan pada rangkaian tersebut.

2 × 3 = 1 × 6
       6 = 6

Karena perkalian silangnya sama maka hambatan yang ada di tengah (5 Ω) tidak dilalui arus listrik sehingga dapat diabaikan. Dengan demikian, rangkaian tersebut dapat disederhanakan lagi menjadi:

Diketahui tegangan antara titik A dan B adalah 3 volt, maka: 

V_AB = I × R_AB
  3 V = I × 6 Ω
      I = 0,5 A 

V_CA = I × R_CA
        = 0,5 A × 2 Ω
        = 1 V

Beda tegangan X sama dengan beda tegangan antara titik C dan B.

X = V_CB
    = V_CA + V_AB
    = 1 V + 3 V
    = 4 V

Beda potensial antara titik C dan B (V_CB), baik yang melalui atas (hambatan 2 Ω + 6 Ω) maupun yang melalui bawah (hambatan 1 Ω + 3 Ω) besarnya sama karena tersusun paralel.

Jadi, beda potensial X yang harus dipasang adalah 4 volt (C).

Soal No. 28 tentang Induksi Elektromagnetik (Transformator)

Pembahasan

Pada transformator, arus induksi akan terjadi pada kumparan sekunder apabila kumparan primer dihubungkan dengan sumber arus listrik bolak-balik (AC). Sedangkan siswa tersebut menggunakan sumber arus baterai yang notabene merupakan sumber arus searah (DC) sehingga tidak terjadi induksi pada kumparan sekunder.

Jadi, siswa tersebut mendapatkan arus listrik 0 A (D).

Soal No. 29 tentang Teori Atom

Pembahasan

Jari-jari atom hidrogen pada keadaan n menurut model atom Bohr adalah : 

r_n = n²r_o

Sedangkan jari-jari atom hidrogen pada keadaan n − 1 adalah: 

r_n−1 = (n − 1)²r_o

Dengan demikian, perubahan jari-jari atom hidrogen yang bertransisi dari keadaan n ke keadaan (n − 1) adalah:

Δr = r_n − r_n−1
     = [n² − (n − 1)²]r_o
     = [n² − (n² − 2n + 1)]r_o
     = (n² − n² + 2n − 1)r_o
     = (2n − 1)r_o
Δr ~ 2n − 1

Jadi, perubahan radius atom hidrogen yang bertransisi dari keadaan n ke keadaan (n − 1) sebanding dengan 2n − 1 (A).

Soal No. 30 tentang Teori Relativitas

Pembahasan

Menurut teori relativitas, massa suatu benda akan mengalami pertambahan jika bergerak dengan kecepatan relativistik (mendekati kecepatan cahaya).

Karena benda yang bermassa m tersebut begerak terhadap pesawat sedangkan pesawatnya bergerak relativistik, maka benda tersebut juga bergerak secara relativistik. Sehingga menurut pengamat B yang diam di bumi, masa benda tersebut akan mengalami pertambahan. [pernyataan betul]

Menurut postulat II Einstein, kecepatan cahaya adalah mutlak, tidak bergantung pada kerangka acuan. Artinya, nilai kecepatan cahaya selalu sama pada semua kerangka acuan. [alasan benar]

Jadi, pernyataan pada soal di atas salah sedangkan alasannya benar, tetapi tidak menunjukkan hubungan sebab-akibat sehingga jawabannya adalah (B).

Simak Pembahasan Soal TKD Saintek SBMPTN 2015 selengkapnya.

Simak juga:
Pembahasan Fisika SBMPTN 2014
Pembahasan Fisika SBMPTN 2016 
Pembahasan Fisika SBMPTN 2017
Pembahasan Fisika SBMPTN 2018
Pembahasan Fisika UTBK SBMPTN 2019

Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf  di sini.

Terimakasih