PEMBAHASAN SOAL FISIKA SMA (POSI - 1)

Selamat datang di blog saya,

Pada kesempatan kali ini saya coba berbagi pengalaman belajar dan mengajar. Soal yang dibahas kali ini dikutip dari soal Olimpiade Fisika tingkat SMA/MA yang diselenggarakan POSI bekerja sama dengan Pemko Medan. Semoga pengalaman ini memiliki makna buat kita semua.

 

Soal : 1

Buah kelapa dan buah mangga jatuh bersamaan dari ketinggian h₁ dan h₂. Bila h₁ : h₂ = 2 : 1 , maka perbandingan waktu jatuh antara buah kelapa dengan buah mangga adalah …

A.   1 : 2                        D. 2 : 1

B.   1 : 2√2                    E. 2√2 : 1

C.   √2 : 1

Pembahasan :

Perhatikan dalam soal tidak disebutkan nilai m₁ dan m₂ karena memang soal tidak bertanya tentang energi potensial (EP). Tetapi bertanya tentang waktu jatuh (t), maka kita cukup menggunakan rumus gerak jatuh bebas (GJB).

ó - h = v₀t – ½ gt²

ó karena benda jatuh bebas, v₀ = 0

ó - h = 0 – ½ gt²

ó   h = ½ gt²

 

Maka perbandingan waktu dapat kita hitung,

Kunci : C

 

Soal : 2

Sebuah benda dilemparkan ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s dan membentuk sudut elevasi 60^o. Kecepatan benda pada saat mencapai ketinggian maksimum adalah …

A.   0                             D. 40 m/s

B.   20 m/s                    E. 40√3 m/s

C.   20√3 m/s

 

Pembahasan :

 

Perhatikan soal, tidak disebutkan ada perbedaan tinggi. Saat benda dilempar ke atas dengan ketinggian benda saat jatuh ke tanah. Sehingga dapat kita buat ilustrasinya seperti di bawah ini.

Saat mencapai titik puncak maksimum, kecepatan dalam arah sumbu y sama dengan nol (GLBB). Berbeda dengan kecepatan dalam arah sumbu x, selalu bernilai tetap (GLB) v_x = v_0x = v₀ cos 60^o.

Kunci : B

 

Soal : 3

Sebuah benda bergerak rotasi dengan kecepatan sudut awal 4 rad/s dan mengalami percepatan sudut ⍺ = 2 rad/s². Titik A berada 10 cm dari sumbu rotasi, telah bergerak 2 sekon. A memiliki percepatan sentripetal sebesar … m/s².

A.   2,2                          D. 12,4

B.   3,2                          E. 24,2

C.   6,4

 

Pembahasan :

 

Diketahui,

Kecepatan sudut awal, ω₀ = 4 rad/s

Percepatan sudut, ⍺ = 2 rad/s²

Jari – jari R = 10 cm

Bergerak selama t = 2 sekon

 

Ditanya,

Percepatan sentripetal, a_s = … ?

Percepatan radial, ⍺ = 2 rad/s².

ó a_R = ⍺.R

ó a_R = 2.(0,1)

ó a_R = 0,2 m/s²

 

Percepatan sentripetal, a_s :

ó ω_t² = ω₀² + 2⍺t²

ó ω_t² = 4² + 2.(2).(2)²

ó ω_t = 4√2 rad/s

ó a_s = ω_t².R

ó a_s = (4√2)².(0,1)

ó a_s = 3,2 m/s²

 

Kunci : B

 

Soal : 4

Seorang mengadakan perjalanan menggunakan mobil dari kota A ke kota B, diperlihatkan oleh grafik di bawah ini, sumbu – x sebagai komponen waktu, maka jarak yang ditempuh kederaan tersebut selama selang waktu dari menit ke – 30 sampai menit ke – 180 adalah …

 

A.   10 km

B.   15 km

C.   20 km

D.  30 km

E.   40 km

 

Pembahasan :

 

Untuk menghitung jarak yang sudah ditempuh dari menit ke – 30 sampai dengan menit ke – 180. Dapat kita hitung menggunakan perhitungan luas yang diarsir.

Dari menit ke – 30 sampai dengan menit ke – 90.

Luas daerah I (Trapesium)

ó s_I = [(1 + ½ )/2] x 40

ó s_I = 30 km

 

Dari menit ke – 90 sampai dengan menit ke – 120, tidak membentuk luas. Sehingga s₂ = 0

 

Dari menit ke – 120 sampai dengan menit ke – 180.

Luas daerah II (Segitiga)

ó s_II = (1 x ( – 40))/2

ó s_II = – 20 km

Total jarak s_Tot :

ó s_Tot = 30 km + 0 + (– 20 km)

ó s_Tot = 10 km

 

Kunci : A

 

Soal : 5

Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan 20 m/s, jika sudut elevasinya 45^o dan g = 10 m/s, maka tinggi terbesar yang dapat dicapai peluru adalah …

A.   10 meter                  D. 20√3 meter

B.   12 meter                  E. 30√2 meter

C.   10√2 meter

 

Pembahasan :

 

untuk memudahkan menjawab soal, usahakan buat ilustrasi soal agar memudahkan menjawab soal.

  

Kunci : A

 

Soal : 6

Sebuah benda melakukan gerak rotasi dengan frekuensi 4 Hz, maka kecepatan sudutnya dengan satuan RPM adalah …

A.   100                         D. 220

B.   120                         E. 240

C.   200

 

Pembahasan :

 

Kecepatan sudut, ω :

ó ω = 2ϖf

ó ω = 2ϖ(4)

ó ω = 8ϖ rad/s

 

Kemudian kita konversikan kedalam satuan RPM

 

Kunci : E

 

Soal : 7

Sebuah peluru dengan massa 20 gram pada sudut elevasi 60^o dan kecepatan 40 m/s seperti gambar.

 

 

Jika gesekkan dengan udara diabaikan, maka energi kinetik peluru pada titik tertinggi adalah …

A.   Nol                          D. 12 Joule

B.   4 Joule                     E. 24 Joule

C.   8√2 Joule

 

Pembahasan :

 

Pada saat mencapai titik tertinggi, h_m :

Kecepatan pada sumbu y (GLBB) v_y= 0, sedangkan kecepatan pada sumbu x (GLB) bernilai tetap.

ó  v_x = v_ox = v₀ cos 60^o

ó v_x = 40 (1/2) = 

ó v_x = 20 m/s

  

Sementara kecepatan total di puncak tertinggi

 

 Maka energi kinetik saat mencapai titik puncak EK₂ :

 

 

Kunci : B

 

Soal : 8

Mobil bermassa 800 kg bergerak lurus dengan kecepatan awal 36 km/jam. Setelah menempuh jarak 150 m, kecepatan mobil menjadi 72 km/jam. Maka waktu tempuh mobil … sekon.

A.   5,0                          D. 25,0

B.   10,0                        E. 35,0

C.   17,0

 

Pembahasan :

 

ó kecepatan awal, v₁ = 36 km/jam = 10 m/s

ó kecepatan akhir, v₂ = 72 km/jam = 20 m/s

ó jarak tempuh, s = 150 m

 

Waktu tempuh, t :

ó v₂ = v₁ + at

ó 20 = 10 + at

ó at = 20 – 10 = 10

 

ó s = v₀.t + ½ at²

ó s = v₀.t + ½ (at).t

ó 150 = 10t + ½ (10)t

ó 150 = 15t

ó     t = 10 sekon

 

Kunci : B

  

Soal : 9

Kecepatan (v) benda yang bergerak lurus terhadap waktu (t) seperti diperlihatkan pada grafik v – t.

Jarak yang ditempuh benda dalam waktu 10 sekon adalah …

A.   5,0 meter                 D. 250,0 meter

B.   24,0 meter               E. 500,0 meter

C.   80,0 meter

 

Pembahasan :

 

Percepatan, a :

 

 

Jarak tempuh selama t = 10 sekon

 

Kunci : D

 

Soal : 10

Sebuah benda yang massanya 10 kg bergerak melingkar beraturan dengan kecepatan 4,0 m/s. Jika jari – jari lingkaran 0,5 meter, maka :

(1)      Frekuensi putarannya 4/ϖ Hz

(2)      Percepatan sentripetalnya 32 m/s².

(3)      Gaya sentripetalnya 320 N

(4)      Periodenya 4ϖ sekon

Pernyataan yang benar adalah …

A.   (1), (2), (3), dan (4)

B.   (1), (2), dan (3)

C.   (1) dan (3) saja

D.  (2) dan (4) saja

E.   (3) dan (4) saja

 

Pembahasan :

 

Frekuensi putarannya = frekuensi sudut, ω :

ó v = ω.R

ó ω = v/R

ó ω = 4/0,5

ó ω = 8 rad/s

 

Maka besar frekuensi, f :       Percepatan sentripetal, a_s :

Gaya sentripetal, F_s :

ó F_s = m.a_s

ó F_s = 10 x 32

ó F_s = 320 N (benar)

 

Periode, T :

 

 

Kunci : B