Soal UTBK 1 Fisika Tahun 2019 Dan Pembahasannya Part I

PEMBAHASAN :
Menggambarkan gaya – gaya yang terlibat pada benda

s = v_ot + ½ at²
s = -2t + ½ (3) t²
s = -2t +1,5 t²
Jawaban D

Informasi berikut digunakan untuk menjawab soal no 5 dan 6
Sebuah beban bermassa m yang diikatkan pada ujung kanan sebuah pegas dengan konstanta pegas k diletakkan pada lantai datar dengan ujung pegas sebelah kiri terikat pada dinding. Beban ditarik ke kanan sampai ke titik A yang berjarak a dari titik setimbang dan kemudian dilepaskan sehingga berosilasi.

Soal No.5

Setelah dilepas, beban bergerak ke kiri melewati titik setimbang O dan berhenti sesaat pada jarak b di sebelah kiri titik setimbang. Kemudian, beban bergerak ke kanan dan berhenti sesaat pada jarak c di sebelah kanan titik setimbang. Apabila Ek adalah energi kinetik sistem dan Ek di O sama dengan ½ kb², maka…

PEMBAHASAN :

• Energi potensial
  EP = ½ ky²
  Dengan
  m = massa benda
  A = amplitudo
  Y = simpangan

• Energi Kinetik
  EK = ½ mv²
  Atau
  EK = ½ k (A² – y²)
  Dengan
  m = massa benda
  A = amplitudo
  v = kecepatan
  Y = simpangan
  K = konstanta

• Energi Mekanik
  Energi mekanik adalah jumlah energi potensial dengan energi kinetik
  EM = EP + EK
  EM = ½ kA

• Situasi energi potensial, kinetik dan Mekanik pada titik setimbang dan Terjauh
  1. Pada titik setimbang (y = 0)
     • Kecepatan bernilai maksimum (v_mak), akibatnya EK maksimum
       Energi Mekanik = EK_MAKSIMUM = ½ mv_maks² = ½ kA²
     • Percepatan nol
     • Energi potensial nol (y = 0)
  2. Pada titik terjauh (y = A)
     • Simpangan maksimum (y_maksimum) akibatnya EP_maksimum
     • Energi Mekanik = EP_MAKSIMUM = ½ ky_maks²= ½ kA²
     • Kecepatan nol
     • Percepatan maksimum akibatnya gaya pulih maksimum

Pernyataan diatas: “…. beban bergerak ke kiri melewati titik setimbang O dan berhenti sesaat pada jarak b kemudian bergerak ke kanan..”
Artinya: titik b merupakan titik terjauh (amplitudo), energi mekanik di titik ini adalah
E_M = ½ Ky_maks²
E_M = ½ kb²
Pernyataan diatas: “….beban bergerak ke kanan dan berhenti sesaat pada jarak c sebelah kanan titik setimbang..”
Artinya: titik c merupakan titik terjauh (amplitudo) juga
Pernyataan diatas: “…. beban di tarik ke kanan sampai ke titik A yang berjarak a dari titik setimbang..”
Artinya titik a merupakan titik terjauh (amplitudo) juga
Kesimpulan a = b = c
Jawaban D

Soal No.6

Setelah dilepas, beban bergerak ke kiri melewati titik setimbang dan berhenti sesaat di titik B, pada jarak b di sebelah kiri titik setimbang. Andaikan lantai kasar dan sampai di titik setimbang energi mekanik berkurang sebesar ε, usaha gaya gesek dari titik A sampai titik B adalah…

PEMBAHASAN :
Gaya gesek merupakan termasuk gaya non konservatif, untuk itu berlaku:
W_Total = W_konservatif + W_{non konservatif}
ΔE_k = – ΔE_p + W_{non konservatif}
W_{non konservatif} = ΔE_k+ΔE_p
W_{non konservatif} = ΔE_m
Pada situasi soal di atas, dari posisi A ke posisi setimbang O timbul gaya gaya gesek, usaha gaya gesek dari A ke O adalah
W_f = -F_g s
W_f = -F_g a
Jika ditinjau dari energi mekanik, energi mekanik dari posisi A ke posisi O berkurang sebesar ε dengan demikian: (Gaya gesek merupakan termasuk gaya non konservatif)
ε = -F_g a
                        (1)
Untuk situasi dari posisi A ke B, usaha yang dilakukan gaya gesek adalah:
W_FAB = W_FA + W_FB
W_FAB = -F_g a -F_g b
W_FAB = -F_g (a + b)                    (2)
Subsitusi persamaan 1 ke 2

Jawaban B

Soal No.7

Sebuah benda A bermassa m_A bergerak sepanjang sumbu x positif dengan laju konstan. Benda tersebut menumbuk benda B bermassa m_B yang diam. Selama tumbukan, gaya interaksi yang dialami benda B ditunjukkan dalam gambar. Jika laju benda A setelah bertumbukan adalah v_A, lajunya mula-mula adalah…

PEMBAHASAN :
Momentum adalah ukuran kesulitan dalam menghentikan benda P = mv. Contoh momentum adalah tumbukan. Pada tumbukan berlaku hukum kekekalan momentum artinya jumlah momentum sebelum dan sudah tumbukan adaalah sama.
P_o = P’
m_Av_A + m_B v_B = m_AV_A’ + m_B V_B’
Sedangkan impuls merupakan istilah ini) digunakan pada kondisi suatu benda yang dikenai gaya (F) dalam waktu (Δt) singkat.  Besarnya Impuls
I = F Δt
I = Luas yang dilingkupi pada grafik F-t
I = ΔP = mv_{2 ­}– mv₁
Untuk kasus di soal di atas v₂ = v_a dan v₁ = v_o dengan demikian:
I = ΔP = mv_{2 ­}– mv₁
Luas yang dilingkupi pada grafik F-t = mv_{2 ­}– mv₁
Dari grafik luasnya adalah luas segitiga yaitu dengan demikian:

Jawaban B

Soal No.8

Sebuah silinder bermassa 5 kg dengan jari-jari 50 cm berada dalam celah lantai miring seperti ditunjukkan gambar. Sudut kemiringan salah satu sisi lantai adalah θ (tan θ = ¾). Jika silinder ditarik dengan gaya horizontal F = 90 N dan momen inersia relatif terhadap titik A adalah 2,0 kgm², percepatan sudut sesaat silinder relatif terhadap titik A adalah…

PEMBAHASAN :
Menggambarkan gaya – gaya yang terlibat pada benda

Momen gaya τ = F R Sin θ
Dengan ketentuan: Searah jarum jam negatif, berlawanan jarum jam positif
Jumlah Momen gaya pada titik A (gaya di titik itu bernilai τ_N = 0)
Στ = τ_F + τ_W
Στ = F R sin θ_F – w R sin θ_w
Στ = F R sin θ – w R sin (90 – θ)
Στ = F R sin θ – w R Cos θ
Dari soal:
tan θ = ¾ maka sin θ = 3/5 dan cos θ = 4/5
m = 5 kg maka w = 50 N
F = 90 N
R = 0,5 meter
Στ = F R sin θ – w R Cos θ
Στ = 90 0,5  3/5 – 50  0,5  4/5
Στ = 27 – 20
Στ = 7 Nm
Hubungan dengan momen inersia, I
Στ = I α
7 = 2α
α = 3,5 rad/s²
Jawaban B

Soal No.9
Seutas pita elastis memiliki panjang l dan lebar b. Jika salah satu ujung pita itu diklem pada dinding dan ujung yang lain ditarik dengan gaya sebesar F, pita itu bertambah panjang sebesar Δl. Pita kedua memiliki panjang l dan lebar 2b serta ketebalan yang sama. Jika salah satu ujung pita kedua itu diklem pada dinding dan ujung yang lain ditarikdengan gaya sebesar F, pita bertambah panjang 2Δl. Rasio modulus Young pita kedua dan modulus Young pita pertama adalah….

1. 1 : 4
2. 1 : 2
3. 1 : 1
4. 2 : 1
5. 4 : 1

PEMBAHASAN :

Jawaban A

Soal No.10

Gas sebanyak n mol dan bersuhu T kelvin disimpan dalam sebuah silinder yang berdiri tegak. Tutup silinder berupa piston bermassa m kg dan luas penampang S m² dapat bergerak bebas. Mula-mula piston diam dan tinggi kolom gas h meter. Kemudian, piston ditekan sedikit ke bawah sedalam y meter, lalu dilepas sehingga berosilasi. Jika suhu gas tetap, gas berperilaku sebagai pegas dengan konstanta pegas k, dan , tekanan gas sama dengan…. pascal

PEMBAHASAN :
Pada saat di tekan sebesar y, timbul gaya pulih untuk mengembalikan ke posisi semula. Yang berperilaku sebagai gaya pulih adalah gaya dorong gas.
F_pulih = F_gas
Jika F_pulih= k y
K y = F_gas
Dari konsep tekanan, P = F/A maka F = P A dengan demikian:
K y = P_gas A
P_gas = Ky/A
Perlu dingat, tekanan berkontribusi pada gaya pemulih itu adalah perbedaan tekanan sebelum dan sesudah ditekan ΔP dengan demikian, persamaan di atas:
ΔP = Ky/A                                (1)
Dari soal suhu gas dijaga konstan, akibatnya tekanan gas sebelum ditekan (P₁) berbeda dengan tekanan gas sesudah di tekan (P₂) dengan hubungan:
P₂ = P₁ + ΔP       (2)
Untuk situasi gas ideal suhu konstan sebagai berikut.
P₁ V₁ = P₂ V₂
P₁ A h = P₂ A (h-y)
P₁ h = P₂ (h-y)

Dari soal diperoleh hubungan:

Dengan demikian:

Jawaban A

DOWNLOAD SOAL UTBK I FISIKA TAHUN 2019 & PEMBAHASANNYA DALAM BENTUK PDF KLIK DISINI