Pembahasan Ps2 Intensif SBMPTN 2013

58 PEMBAHASAN PROBLEM SET 2 FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2013, NURUL FIKRI

1 B

(1) jarak yang ditempuh oleh benda hingga detik

ke-8 adalah 50 m

S = luas kurva S = S1 + S2

50)105(454S21

total

(2) pada detik ke-2 percepatannya adalah 5 m/s2

pada detik ke-2 gerak benda adalah GLB, percepatannya : a = nol

(3) pada detik ke-5 benda bergerak lurus berubah

beraturan

garis miring menyatakan perubahan kecepatan = GLBB

(4) empat detik pertama benda bergerak dengan

percepatan konstan

selama 4 detik pertama percepatannya tidak ada, a = nol

2 D

kelajuan awal : vo = 50 m/s

membentuk sudut 53o

s/m3053cos50cosvvv oooxx

s/m4053sin50sinvv oooy

Setelah bergerak 7 sekon :

Kelajuan sumbu x kelajuan sumbu-y

s/m30v

vv

x

oxx

s/m30v

)7(1040v

gtvv

y

y

oyy

Maka kelajuannya adalah :

s/m230v

)30(30v

vvv

22

2y

2x

3 E

Gaya normal : percepatan :

N30N

53cos50N

053cosmgN

0F

o

o

y

2

o

s/m2a

a5308,050

maF53sinmg

maF

4 A

sudut elevasi : = 30 energi kinetik mula-mula : EKo = 600 joule energi potensial di titik tertinggi adalah

joule150)(600Ep

sinEg2

sinvmgEp

mghEp

2

21

2Ko

22o

v(m/s)

10

4 8

t(s) 5

5 kg

53o

F=30 N

mg sin 53o

mg cos 53o

mg

N

50 m/s

53o

v

vx

vy

Eko

30o

HANYA BOLEH DIBERIKAN MULAI PEKAN KE-3

PROBLEM SET

FISIKA SUPERINTENSIF 2013

PEMBAHASAN

PEMBAHASAN PROBLEM SET 2 FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2013, NURUL FIKRI 59

5 E

Hukum kekekalan momentum :

)1.....(4'v3'v5

'v3'v5)2(325

'vm'vmvmvm

21

21

BBAABBAA

tumbukan lenting sempurna (e = 1)

)2......(4'v'v

)22(

)'v'v(1

)vv(

)'v'v(e

21

AB

AB

AB

persamaan (1) dan (2) di eliminasi maka :

vA = 1 m/s vB = + 3 m/s

EKB = J5,13)3(3'vm2

212

BB21

EKA = J5,2)1(5'vm2

212

AA21

EKtotal = EKA + EKB = 16 J

6 A

kereta mainan diputar horizontal

seutas tali panjangnya : R = 0,5 m di atas meja.

Massa kereta : m = 2 kg

tegangan maksimal tali : T = 36 N.

Kelajuan maksimum yang dapat diberikan pada

kereta mainan adalah

s/m3v

9v

5,0

v236

R

mvT

R

mvF

2

2

22

sp

7 B

silinder bermassa : m = 20 kg

jari-jari : r = 0,5 m

gaya konstan : F = 10 N

dari keadaan diam : vo = 0

Kecepatan sudut silinder setelah bergerak 2 detik

adalah

2

2

21

2

21

s/rad2

5,0205,010

mrrF

I

s/rad4

220

to

8 B

tangga yang panjangnya 3 m dan bermassa 15 kg

disandarkan pada dinding licin di atas lantai kasar. Besar gaya penyangga dari dinding : NA = gaya penyangga lantai : NB = poros di titik A (di lantai) :

N100N

5,18,015036,0N

05,137cosW337sinN

0

A

A

ooA

Pada sumbu y :

N150N

WN

0WN

0F

B

B

B

y

9 D

Bila sebuah benda 2 kg dicelupkan ke dalam air

maka 20% bagiannya muncul di permukaan

berarti yang tenggelam 80% bagiannya

WV101000

WgV

0WF

108

air

A

Bila benda itu dicelupkan ke dalam cairan yang

25% bagiannya muncul di permukaan

berarti yang tenggelam 75% bagiannya

3med

108

43

med

med

A

m/kg106630

32000

V101000V10

W'gV

0WF

V adalah bagian yang tenggelam, maka bagian yang muncul di permukaan fluida adalah bagian

10 C

debit : Q = 10 liter/detik

ujung bawah pipa dengan kelajuan : v1 = 6 m/s,

perbedaan tekanan antara kedua ujungnya adalah

(air = 1000 kg/m3)

A2 = 10 cm2

v1 = 6 m/s v2

F

37o

W = 150 N

NB

NA

fg

mg

T


cari dahulu kelajuan ujung 2 (v2) :

s/m10v

v10101010

vAQ

2

243

Maka perbedaan tekanan : 2

221

222

121

11 vghPvghP

Karena h1 dan h2 sama maka :

2

21

21

22

21

21

21

222

121

m/N32000641000PP

6101000PP

vvPP

11 B

termometer Shofura (S)

saat air membeku menunjukkan angka -20o

S.

saat air mendidih skalanya 70o S.

akan menunjukkan angka yang sama dengan

thermometer Fahrenheit pada suhu

S 72t

40t232t

20t

1

32t

2

20t

90

32t

180

)20(t

)20(70

32t

32212

o

12 A

Konduksi

kB = 2 kA

di bagian sambungan berlaku :

C30t

90t3

10t2t80

5tk2t80k

L

TAk

L

TAk

t

Q

t

Q

o

AA

B

BB

A

AA

BA

13 A

T = 27 oC = 300 K v

T= 927oC = 1200 K .. Kecepatan rms :

v2'v

300

1200

T

'T

v

'v

Tv

m

kT3v

Maka penambahan kecepatannya adalah v

14 C

awal dari titik B, gas ideal ditekan menuju titik A,

Jika suhu di titik B dan A sama,

maka besar kalor yang dialirkan gas pada proses

tersebut adalah

Dari grafik, cari luasnya untuk mendapatkan besar

usaha :

W = luas grafik

joule101531013104W 555 Karena suhu di A dan di B sama maka perubahan

energi dalamnya adalah nol :U = 0 Kalornya adalah :

MJ5,1Q

joule105,1Q

1015Q

10150Q

WUQ

6

5

5

5oC 80

oC A B

t

212

32 -20

70

t

oS

oF

0 2 4 6 8

2

4

N B

M A

V (m3)

105 Pa


15 D

mesin pendingin Carnot

koefisien kinerja : k = 6,5. reservoir bersuhu tinggi : T1 = 27

oC = 300 K,

maka reservoir yang bersuhu rendah adalah

C13T

K2605,7

1950T

T5,71950

TT5,61950

T300

T5,6

TT

Tk

o2

2

2

22

2

2

21

2

16 E

Cermin Cembung : jari-jari kelengkungan : f = - 10 cm

bayangan berukuran seperempat kali dari tinggi

bendanya,

h = -1/4h s= - 1/4s (tanda minus karena sifat bayangan cermin

cembung selalu maya, tegak diperkecil)

maka letak benda dari cermin adalah

cm30s

s

3

s

4

s

1

10

1

)s(

1

s

1

10

1

's

1

s

1

f

1

41

17 D

Cahaya bergerak paling lambat di dalam medium 4 karena garis sinar biasnya yang paling dekat

dengan garis normal

18 C

kacamata : P = 2,5 dioptri, dapat memandang jauh tak terhingga

jarak paling jauh yang dapat dilihatnya

titik jauh =

cm405,2

100's

's

10005,2

's

1001005,2

's

100

s

100P

s merupakan jarak terjauh yang dapat dilihat siswa ketika tidak menggunakan kacamata atau

disebut juga titik jauh mata. s negatif artinya bayangan berada di depan mata.

19 C

Seorang hipermetropi

titik dekat pp = 50 cm lup fokusnya = 12,5 cm

benda berada pada jarak : s = 10 cm

perbesaran anguler lup :

kali5M

10

50M

s

ppM

20 D

Mikroskop :

Mikroskop :

fob = 2 cm

fok = 20 cm

sob = 3 cm

mata normal berakomodasi maksimum

: sok = - 25 cm panjang tabung : d = sob + sok

Medium 1

Medium 2

Medium 3

Medium 4

Medium 5

oby ok

sob

sob

sok

sok

d = sob + sok

fob 2fob


cm6's

3

1

2

1

's

1

s

1

f

1

's

1

ob

ob

obobob

cm11cms

100

9

)25(

1

20

1

s

1

's

1

f

1

s

1

91

9100

ok

ok

okobok

maka panjang tabung :

d = 6 + 9111 =

9117 cm

21 C

mengamati Bintang Cygnus dengan teleskop

lensa obyektif : fob = 80 cm

panjang teleskop : d = 84 cm.

Sudut diameter Bintang dengan mata telanjang

adalah : = 0,5o. Sudut diameter Bintang jika dilihat dengan

teleskop adalah... Panjang teleskop : perbesaran teleskop :

cm4f

f8084

ffd

ok

ok

okob

o

o

ok

ob

10

4

80

5,0

f

fM

22 C

Interferensi Lapisan tipis

panjang gelombang : = 600 nm

dijatuhkan tegak lurus : r = 0o

lapisan air sabun : n =1,5 lapisan tipisnya berada di atas kaca : n=1,6

Interferensi maksimum akan terjadi bila beda

lintasan S = k

200kd

600k0cosd5,12

krcosnd2

o

Maka : untuk k = 1 d = 200 nm untuk k = 2 d = 400 nm untuk k = 3 d = 600 nm dan seterusnya

23 B

Difraksi kisi :

sin

:maka

ksind

Yang paling lemah dilenturkan adalah yang sudut

difraksinya paling kecil, maka warna yang peling

lemah dilenturkan adalah warna dengan panjang

gelombang terkecil yaitu UNGU.

24 A (RALAT tg i = 4/3)

Cahaya alamiah datang dari udara ke suatu zat

cair dengan sudut datang i (tg i =34 ), maka

sebagian cahaya akan terpantul dengan sudut

pantul dan sebagian cahaya terbias dengan sudut bias r. Bila ternyata sinar yang terpantul mengalami polarisasi, maka

(1) indeks bias cairan tersebut adalah

33,1n

1

n

3

4

n

nitg

2

2

1

2p

(2) sudut pantul = sudut datang = 53 (3) sudut bias adalah .

o

53

34

54

o

21

37r

rsin

rsin

rsin33,153sin1

rsinnisinn

(4) sinar terbias juga mengalami polarisasi,

SALAH sinar yang terpolarisasi hanya yang dipantulkan saja

terang pusat

orde

layar

d

udara

zat

cair

sinar

terpolarisasi ip

sinar datang

sinar bias


25 C

Besar muatan negatif total dari elektron yang

berada di dalam 1 mol atom Helium 42He adalah

Jumlah partikel di dalam 1 mol Helium adalah

N = NA = 6,02 x 1023

partikel

Maka jumlah elektronnya adalah

Ne = 2 x 6,02 x1023

= 12,04 x 1023

elektron

Muatannya adalah

coulomb109,1Q

106,11004,12Q

eNQ

5

1923

26 B

Dua bola bermassa sama : m = 300 gram

Muatan : q1=5C dan q2 =-2C Kedua bola tarik menarik sehingga setimbang.

Besar tegangan tali adalah....(dalam newton)

Gaya tarik-menarik bola bermuatan :

newton9F

)1,0(

102105109

r

qkqF

2

669

2

21

gaya berat bola :

newton3W

103,0mgW

maka gaya tegangan tali adalah resultannya :

22 WFT

103=3+9=T 22 newton

27 B

Dua buah muatan listrik +4C dan 9 C terletak pada sumbu x berturut-turut pada posisi x = 1 m dan x = +3 m. Letak titik yang medan listriknya

nol akibat kedua muatan tersebut adalah

E1 = E2

)qdari(m8r

r28r3

r4

3

r

2

r4

9

r

4

r

q.k

r

q.k

1

22

22

2

21

1

Maka posisinya berada di x = - 9 m

28 B

Beda potensial listrik di titik A adalah

(pendekatan)

volt130V

10070100V

109

)101)(109(

1029

)101)(109(

109

)101)(109(V

r

kq

r

kq

r

kqV

VVVV

A

A

2

99

2

99

2

99

A

3

3

2

2

1

1A

321A

+

+

A

9 cm

- 1 n C + 1 n C

+ 1 n C 9 cm

10 cm

q1 q2


29 B

menyimpan muatan : Q = 1 coulomb

digunakan kapasitor : C = 2,5 F yang dihubungkan paralel

pada beda potensial : V = 200 V.

Cari dahulu muatan yang tersimpan dalam sebuah kapasitor :

coulomb105,2Q

200105,2Q

VCQ

4

6

Jumlah kapasitor yang diperlukan adalah

2000105,2

1

Q

Qn

4

t

30 A

Lampu dengan spesifikasi 60W/30V.

Lampu dipasang pada tegangan 45 volt.

Karena tegangan sumber melebihi tegangan

lampu maka harus diberi hambatan dengan cara di

seri (Rangkaian pembagi tegangan)

Tegangan pada lampu : 30 volt

Maka tegangan pada hambatan = 15 volt Arus pada lampu = Arus pada hambatan (sifat

rangkaian seri) = A230

60

v

Pi

Sehingga nilai hambatannya adalah :

5,72

15

i

VR

31 C

Hambatan : R = 60 ohm

induktor : L = 320 mH

kapasitor : C = 200 F

tegangan = 200 Sin 250 t, Beda sudut fase antara arus dan tegangan pada

rangkaian =

Reaktansi induktif : 8032,0250LXL

Reaktansi kapasitif:

20102250

1

C

1X

4C

Beda fase :

o

CL

45

160

2080tg

R

XXtg

32 E

Induksi magnet kawat melingkar

Kawat 1 = kawat lingkaran yang kecil

Kawat 2 = kawat lingkaran yang besar

a

i

8

1B

)a2(2

i

a 2

iB

r2

iN

r2

iNBBB

oP

21

o21

oP

2

o

1

o21P

33 C

Kawat panjang lurus yang dialiri listrik ke arah

Timur

medan magnet homogen : B = 100 T ke Selatan.

arus listrik : i = 5 A

panjang kawat : l = 4 m, maka kawat mendapat gaya Lorentz

N2000F

90sin25100F

sinBiF

o

Dengan menggunakan kaidah tangan kanan :

i = kuat arus ibu jari ke Timur (arah kanan) B = medan magnet 4 jari terbuka ke Selatan

(arah belakang) F = gaya magnet telapak Maka akan diperoleh ke bawah.

INGAT aturan arah mata angin : UTARA depan SELATAN belakang BARAT kiri TIMUR kanan

60W/30V

45 V

P

I

2a

a B1 B2


34 B

GGL induksi kumparan :

i =10 sin 150t

max = 4,5 volt Induktansi kumparan adalah

mH3H003,0L

L15005,4

L1500

)t150cos1500(L

dt

diL

max

35 B

Sudut fase = 60o

2

212

21

K

22

212

21

P

)cosA(mmvE

)sinA(mkyE

Sehingga hubungan EP dengan EK dapat ditulis :

KP

2o2

K

P

E3E

1

360tgtg

E

E

36 A

Persamaan gelombang :

y = A sin (t kx)

x2ft2sinAy

x

T

t2sinAy

maka :

y = 20 sin (10 t 0,1 x).

(1) frekuensi : 2f = 10 f = 5 Hz (2) gelombang bergetar dari titik seimbang

t = 0 dan x = 0 y = 0 (3) panjang gelombang : 2/ = 0,1 =20 cm (4) dua titik yang berjarak 50 cm

5,220

50x

tidak sefase

37 D

Gelombang elektromagnet bergerak ke arah utara

dengan kelajuan : c = 3108 m/s

induksi magnet maksimum : B = 1,5 10-11 T dan arahnya ke Barat maka medan magnet maksimumnya :

C/N105,4E

105,1103E

BcE

3

118

arah ke bawah

38 B

Pipa organa Tertutup : Pipa Organa Terbuka

L1n2

4

Ln2

dengan : n = 0 (nada dasar)

n = 1 (nada tingkat pertama)

n = 2 (nada tingkat kedua)

TB

TT3BB3

L7

4b ; L

4

2a

L7

4 ; L

4

2

jika LB = LT, maka : 8

7

L

L

b

a

74

42

39 C

Sebuah speaker

frekuensi : f = 600 Hz

intensitas : I = 0,6 W/m2.

Beda taraf intensitas di titik A dan B yang

masing-masing berjarak 1 m dan 10 m dari

speaker tersebut adalah ....

20TITI

20TITI

10log20TITI

1

10log20TITI

r

rlog20TITI

21

12

12

12

1

212

Kaidah tangan

kanan :

Ibu jari = E

4 jari = B

Telapak = c


40 C

Ali berdiri di dekat rel kereta api. Ia dilewati kereta api

Ali pendengar (diam ; vp = 0) Kereta sumber (bergerak) Ali mendengar peluit kereta berfrekuensi 570 Hz

ketika mendekat dan 380 Hz ketika menjauh.

Jika kecepatan kereta dianggap konstan dan cepat

rambat bunyi di udara 340 m/s, tentukan besar

kecepatannya.

ss

p

p fvv

vvf

Kereta mendekat Kereta menjauhi

(sumber mendekat) (sumber menjauhi)

ss

ss

p

fv340

340570

fvv

0vf

ss

ss

p

fv340

340380

fvv

0vf

Dua persamaan diatas dibandingkan sehingga menjadi :

s

s

ss

ss

v340

v340

380

570

fv340

340

fv340

340

380

570

s/m68v

v5340

v56801020

v2680v31020

v340

v340

2

3

s

s

s

ss

s

s

41 C

inti radioaktif : A

laboratorium : L

partikel : B kelajuan inti terhadap lab : VAL= 0,5 c

kelajuan beta terhadap inti : VBA = - 0,8 c

Kelajuan menurut pengamat di laboratorium adalah

c5,04,01

c3,0V

c

)c5,0()c8,0(1

c5,0c8,0

c

VV1

VVV

BL

22

ALBA

ALBABL

42 C

Relativitas : Massa diam : mo.

Kelajuan v = 0,6c = 6/10 c

Besar momentum adalah

p = 6/8 moc

p = 0,75 moc

43 C

kubus dengan rusuk : s = 8 cm,

balok dengan rusuk : p = 4 cm , = 8 cm dan t memiliki volume yang sama

Vkubus = V balok

8x8x8 = 4x8xt

t = 16 cm

dipanaskan sampai suhu yang sama,

perbandingan daya radiasi antara kubus dan balok

adalah 4TeAP

7

6

)]164()168()48[(2

86

P

P

)tptp(2

s6

A

A

P

P

2

balok

kubus

2

balok

kubus

balok

kubus

44 B

Merah Jingga Kuning Hijau Biru Ungu

T

bT

1

Hukum Pergeseran Wien

Jika suhu T naik, maka turun Kuning menjadi Hijau, Biru atau ungu

45 A

Cahaya ungu memiliki = 400 nm, maka jumlah foton yang dipancarkan

per detik : t = 1 s

daya : P = 198 watt adalah

20

26

7

9

834

104108,19

104198N

10400

103106,6N1198

NhcPt

NhfE

10

8

6

v


46 B

FOTOLISTRIK

panjang gelombang : = 4000 fungsi kerja : Wo = 1,5 eV.

Energi kinetik maksimum fotoelektron yang lepas

dari permukaan logam tersebut

eV6,15,11,3E

5,1)106,1(104

103106,6E

Whc

E

K

197

834

K

oK

47 E

foton sinar-X bertumbukan dengan elektron bebas yang mula-mula diam, maka setelah tumbukan

elektron akan bergerak dengan kelajuan dan arah

tertentu dan foton akan dihamburkan dengan

sudut tertentu.

Semua pernyataannya adalah benar:

(1) peristiwa ini disebut hamburan Compton

(2) foton tidak menyerahkan seluruh energinya

kepada elektron

(3) panjang gelombang foton yang dihamburkan

lebih besar dibandingkan panjang gelombang

foton mula-mula

(4) selisih panjang gelombang maksimum adalah

= mc

h2 dengan h adalah konstanta Planck,

m adalah massa diam elektron dan c adalah

kelajuan cahaya

panjang gelombang maksimum efek Compton terjadi jika foton terpental balik dengan arah

berlawanan semula (=180o) :

mc

h2)1(1

mc

h

180cos1mc

h'

cos1mc

h'

o

48 C

Pada atom Hidrogen,

panjang gelombang terbesar pada deret Paschen

transisi dari n = 4 ke n = 3

R7

144

144

R7

4

1

3

1R

1

Pa

22Pa

panjang gelombang terkecil pada deret Pfund

transisi dari n = ke n = 5

R

25

25

R1

5

1R

1

Pf

22Pf

Perbandingannya :

175

144

R

25

R7

144

Pf

Pa

49 D

massa inti tritium ( 13H ) = 3,016 sma,

massa proton = 1,008 sma,

massa neutron = 1,009 sma,

1 sma setara dengan 931 MeV,

ikat per nukleon inti 13H adalah

defek massa inti 13H :

sma 01,0m

016,3026,3m

016,3)009,12008,11(m

)m()mm(m iintnp

Energi ikat per nukleon 13H :

MeV 1,33

93101,0

nukleon

931mE

50 A

Grafik peluruhan zat radioaktif.

Dari grafik terlihat bahwa waktu paruhnya adalah

2 detik. Maka setelah 8 detik :

partikel50N

16

800800N

NN

2/8

21

T/t

21

o

yang tersisa 50 partikel, sehingga yang meluruh

adalah 800 50 = 750 partikel

N

t

800

4 detik

200

400

2

Documents

Pembahasan Ps2 Intensif SBMPTN 2013