PEMBAHASAN
HANYA BOLEH DIBERIKAN MULAI PEKAN KE-3
PROBLEM
SET
1
FISIKA SUPERINTENSIF SBMPTN 2014 posisi peluru berada pada koordinat t=5s
A Sebuah mobil bergerak dengan percepatan konstan vo = 10 m/s v = 50 m/s S = 60 m. Waktu yang dibutuhkan mobil tersebut adalah v v S o t 2 10 50 60 t 2 t 2s
2
B benda dilempar vertikal ke atas kelajuan : vo = 35 m/s. Jika g = 10 m/s2, kecepatan benda pada saat t = 5 s adalah v vo gt v 35 10 5 v 15 m / s Artinya: 15 m/s ke bawah
3
C kelajuan awal : vo = 50 m/s, membentuk sudut 37 dengan permukaan tanah percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2, setelah 5 detik bola berada pada posisi (x, y) dari titik asal, nilai x dan y adalah cari dulu vox = vo cos = 50 cos 37o = 40 m/s voy = vo cos = 50 sin 37o = 30 m/s Setelah : t = 5 detik
y =60m
4
x v ox t
y v oy t 12 gt 2
x 40 5 x 200 m
y 30 5 12 10 5 2 y 150 125 25 m
B sistem dalam keadaan diam, maka gaya normal dan tegangan tali yang bekerja pada benda 7 kg adalah pada balok 4 kg :
F 0
2T W1 0 2T 40 T 20 newton pada balok 7 kg : F0
4 kg 7 kg
T N W2 0 20 N 70 0 N 50 newton
PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI
1
5
C
8
D kecepatan sudut : o = 12 rad/s. di rem sehingga melambat dalam waktu : t = 6 detik. Banyaknya putaran yang ditempuh roda selama pengereman adalah (dalam putaran) o t 2
batu bermassa : m = 2 kg dilempar vertikal ke atas : vo = 10 m/s dari ketinggian : ho = 35 m dari tanah, Kecepatan batu pada saat energi kinetiknya sama dengan energi potensialnya adalah… Gunakan hukum kekekalan energi mekanik Ep' Ek ' Epo Ek o
12 0 6 2 36 rad 18 putaran
Ek ' Ek ' mgh o 12 mvo 2 2 12 mv2 mgh o 12 mvo 2 2 12 2 v 2 2 10 35 12 2 100 2 v 2 700 100
9
2 v 2 400 v 20 m / s
6
Gaya tumpuan di A dan di B jika massa batang diabaikan adalah:
D Seorang anak yang bermassa 40 kg menaiki perahu bermassa 80 kg yang sedang bergerak dengan kelajuan 1 m/s di atas air danau yang tenang. Suatu ketika anak tersebut melompat ke belakang dengan kelajuan 1 m/s terhadap air. Kecepatan perahu setelah anak melompat adalah dengan hukum kekekalan momentum : (m A mP ) v m A v A ' m P v P ' (40 80) 1 40 1 80v P '
120 40 80v P ' 160 80v P '
B 3m
A
400 N
Gaya tumpuan di A dan di B adalah : Jika seimbang maka : F0
FB 400 FA 0 FB FA 400
0
FB 1 400 4 0
C Sebuah batu 1 kg diputar di ujung tali membentuk lingkaran vertikal dengan jari-jari 0,5 m. Apabila kecepatan pada titik terendah adalah 5 m/s, maka besar tegangan tali di titik tersebut adalah mv2 Fsp R mv2 TW R T 1 52 T 10 0,5 T 10 50 W T 60 N
2
1m
Dan syarat berikut (dengan poros di A) maka:
vP ' 2 m / s
7
E
FB 1600 Kembali ke syarat awal, maka nilai F A adalah FB FA 400 1600 FA 400 FA 1200 N
PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI
10
Q serap Q lepas
A
Q1 Q 2 Q 3 Q air m es c es T m es L es m es c air T m a c a T
es FA
a 0,5 10 a 80 a 1 5 b 1 15 90a 15x a 15 1 b 90 6
W air
Benda terapung seimbang :
F 0
W FA
14
mg f g VTC b g Vb f g VTC 900 V 1000 VTC 9 V V 1 VTC 10 yang muncul 10 V
11
U
A1v1 A 2 v 2 4
d12 v1 4 d 2 2 v 2
4
(3) 2 50 4 (5) 2 v 2
30oC = x K x 30 o C 273 303 K 50oF = z K z
5 40 o R 273 313 K 4 ( 95 (50 32) 273 283 K
maka x + y + z = 909 E
a gram es -10oC dicampur dengan b gram air bersuhu 20oC. Jika suhu akhir yang dicapai 5oC, kalor lebur es 80 kal/g, kalor jenis es 0,5 kal/goC, maka perbandingan a adalah b b g air 20oC 100oC
Q1 a g es -10oC
Q2
nRT
1,25 10 4 f2 2 8,31 300 f 5 15
C
gas dikenai usaha : W = – 500 J gas menyerap kalor : Q = + 200 kalori = 840 J Maka : Q U W
16
C
40oR = y K y
f 2
840 U (500) U 1340 J U bernilai positif artinya energi dalam naik
v 2 18 cm / s
13
Energi dalam : U = 1,25x104 J. dua mol gas ideal : n = 2 pada suhu : T = 300 K Derajat kebebasan molekul-molekul gas tersebut adalah
B
Sebuah pipa memiliki dua penampang masingmasing dengan diameter : d1 = 3 cm dan d2 = 5 cm terletak pada posisi mendatar Kecepatan arus di penampang kecil 50 cm/det, besar kecepatan arus di penampang besar adalah Q1 Q 2
12
C
C
Menerima kalor : Q1= 200 kalori reservoir bersuhu : T1 = 400 K melepas kalor : Q2 = 175 kalori reservoir lain yang suhunya : T2 = 320 K Efisiensi ideal mesin itu adalah T Q 1 2 1 2 T1 Q1 320 175 1 1 400 200 0,125 12,5 % 0,2 20 % efisiensi real mesin adalah 12,5 % tapi efisiensi ideal mesin adalah 20%, apabila efisiensi real mesin dan efisiensi ideal mesin sama maka meisn tersebut adalah mesin Carnot
Qa
tc Q3 0oC
PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI
3
17
A
20
cermin cekung mempunyai fokus : f = 60 cm. Untuk menghasilkan bayangan terbalik dan berukuran lima kali tinggi benda, h’= 5h s’ = 5s (bertanda positif karena nyata, terbalik) maka benda tersebut harus ditempatkan di depan cermin pada jarak… (dalam cm) 1 1 1 f s s' 1 1 1 60 s 5s 1 6 60 5s s 72 cm
B
Sebuah lup jarak titik apinya : f = 20 cm mata normal : pp = 25 cm Perbesaran anguler lup jika mata berakomodasi maksimum adalah pp M 1 f 25 M 1 2,25 20 21
A
Mikroskop
fok 3 cm ob fob
18
fob 2 cm
A
Sebuah benda terletak 60 cm di depan lensa plankonveks (n= 1,5) berjari-jari kelengkungan 20 cm. Bayangan benda tersebut terletak … dari lensa dan bersifat …. Cari focus lensa plankonveks R1 = konveks = 60 cm R2 = plan = datar = 1 1 nL 1 1 f nm R1 R 2 1 1,5 1 1 1 f 1 20 1 1 f 20 19
1 1 1 f s s' 1 1 1 40 60 s' 1 1 1 40 60 s' s' 120 cm
sob = 3 cm d fob = 2 cm fok = 2,5 cm (pp = 25 cm) garis sejajar tidak berakomodasi 1 1 1 s' pp s ob ' f ob s ob M ob s ob f ok 1 1 1 6 25 M s ob ' 2 3 3 2,5 1 3 2 1 M 20 s ob ' 6 6 6 s ob ' 6 cm
22
D
Teleskop
E
Seseorang hanya dapat melihat jelas paling jauh 200 cm di depan matanya. Titik jauhnya : PR = 200 cm Atau s’ = 200 cm Agar ia dapat melihat benda yang jauh dengan jelas, Benda : s = jauh = tak berhingga maka ia harus memakai kacamata berkekuatan.... 100 100 P s s' 100 100 P ( 200) P 0,5 dioptri
4
2,5 fok cm
fob
fok
fokus obyektif = 200 cm fokus okuler = 10 cm, maka panjang teleskop dan perbesarannya adalah…. f d fob fok M ob f ok d 200 10 200 M 20 d 210 cm 10
PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI
23
D
26
Percobaan interferensi dua celah = 6000 Å = 6 × 10-4 mm jarak antara kedua celah : d = 0,5 mm jarak dari layar ke celah L = 1 m = 1×103 mm Jarak dari pita terang pertama ke pita gelap ke enam yang berdekatan adalah pd 4,5 L p 0,5 4,5 6 10 4 3 1 10 p 5,4 mm 24
C
= 5 x 10-7 m = 5 x 10-5 cm orde kedua (k = 2) sudut = 30 maka jumlah garis per cm kisi adalah d sin m sin m N sin sin 30 o N m 2 5 10 5 N 5000 25
B
Seberkas cahaya tidak terpolarisasi dengan intensitas Io Intensitas cahaya yang keluar dari susunan polaroid tersebut adalah
benda bermuatan : Qo = -3,2 x 10-17C digosok dengan kain dan ternyata muatannya menjadi -1,6 x 10-17C. Yang terjadi pada benda tersebut adalah Q' Qo Ne 3,2 1017 1,6 1017 Ne Ne 1,6 1017 1,6 1017 1,6 1017 100 e 1,6 1019 Artinya : benda melepaskan 100 elektron Benda melepas elektron karena muatan benda lebih positif dari sebelumnya N
27
I2
1 I (cos 30) 2 2 o
F2 100 60 40 N
28
3 I 8 o
Intensitas cahaya yang keluar dari susunan polaroid tersebut adalah : I3 = … I3 I 2 cos2 I3 83 Io (cos 30) 2
9 I 32 o
B
Tiga partikel bermuatan, terletak seperti gambar ! q1=3C q3=5C + – + 3 cm 3 cm q2=2C (Gaya 1 dengan 2 (tarik menarik) : kQ 2 Q1 F21 r2 9 10 9 2 10 6 3 10 6 FAB 60 N (3 10 2 ) 2 Gaya 2 dengan 3 (tarik menarik) : kQ 2 Q 3 F23 r2 9 10 9 2 10 6 5 10 6 F23 100 N (6 10 2 ) 2 Maka gaya total yang dialami muatan q2 adalah F2 F23 F21
Nilai Intensitas P1 : I1 = ½ Io Nilai Intensitas P2 : I2 = …
I 2 I1 cos2
B
E
Bila medan listrik muatan +q di P adalah Eo, EB = Eo `maka medan listrik total akibat ketiga muatan adalah …. -q 2 m A EC kq EA 2 Eo EA r kq 2 m 2 m EB 2 Eo EB P r k 2q E C 2 2E o C r B +q 2 m +2q
PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI
5
32
E P (3E o ) 2 (E o ) 2 2(3E o )(E o ) cos 90o 3Eo E P 9E o 2 E o 2 0 E P 10E o 2 E o 10
Eo 29
A
Potensial di titik ketiga : 30 cm
VT V1 V2
Q1 = + 6 nC Q2 = 6 nC kQ1 kQ 2 r r 9 10 9 6 10 9 9 10 9 (6 10 9 ) VT 3 10 1 3 10 1 VT 180 180 nol 30 A
Hambatan : R = 40 ohm induktor : L = 200 mH kapasitor : C = 200 F tegangan = 200 Sin 100 t, cari dahulu : Reaktansi induktif : X L L 100 0,2 20 Reaktansi kapasitif: 1 1 XC 50 C 100 2 10 4 (1) Impedansi rangkaian adalah Z R 2 X L X C 2
VT
Kapasitor C1 dan C2 yang dipasang paralel masing-masing mempunyai kapasitas C1 = 2 F dan C2 = 4 F. tegangan ujung-ujung kapasitor = 12 volt, maka (1) kapasitas pengganti kedua kapasitor itu adalah Cp = C1 + C2 = 6 F (2) muatan listrik C2 Q2 C2 V2 Q2 4 12 48C (3) tegangan di C1 adalah 12 volt Rangkaian parallel berarti tegangan di C1 dan C2 sama dengan Vtotal = 12 volt (4) energi yang tersimpan di C2 adalah W2 12 C2 V2 2 W2
31
1 2
4 10 6 122 288 10 6 joule
B A
10 V i1
20 V
Ingat :
6
B
i
5
Z 402 50 202 50
(2) Arus efektif rangkaian adalah Vef 200 / 2 2 2 A 2,8 A Z 50 (3) Sudut fase antara arus dan tegangan adalah Beda fase : X XC tg L R 20 50 3 tg 40 4 i ef
37 o (4) Tegangan efektif sumber adalah V 200 Vef maz 100 2 volt 141 volt 2 2
33
A
Kawat panjang pada ketinggian 10 m dari permukaan tanah. kawat dialiri arus 4 A dari Barat ke Timur,, maka besar induksi magnet tepat 2 m di atas tanah adalah 4A o i 4 10 7 4 2a 2 8 7 B 1 10 T Ke arah Utara B
i2
4
A
VAB
10 m 2m
R
Besar Tegangan AB adalah : i1 i 2 0 VAB (10) VAB (20) 0 10 5 VAB 10 volt
6
PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI
34
C
partikel bermuatan : q = +5C medan magnet homogen : B = 0,4 T, kecepatan : v = 3x105 m/s seperti gambar.
v
30o +
Sudut yang dibentuk antara kecepatan v dengan medan magnet adalah 90o maka gaya yang dialami partikel adalah F Bqv sin F 0,4 5 10 6 3 105 sin 90 0,6 N
35
B
Kawat sepanjang : L = 15 cm dengan kecepatan : v = 5 m/s memotong tegak lurus medan magnet homogen : B = 0,4 tesla. Beda potensial yang terjadi antara ujung-ujung kawat adalah BLv sin 0,4 0,15 5 sin 90 o 0,3 volt
36
B
Persamaan getaran harmonis : y = 20 sin 0,2t y dalam satuan cm dan t dalam satuan detik kecepatan max : percepatan max :
37
v m A
a m A2
v m 20 0,2
a m 20 (0,2) 2
v m 4 cm / s
a m 0,8 2 8 cm / s 2
C
Persamaan gelombang : y = A sin (t – kx) maka : y = 0,1 sin (20t - 4x ), Dapat disimpulkan bahwa (1) periode gelombang 2 2 T 0,1 s 20
(2) dua titik yang berjarak 30 cm, tidak sefase 2 2 0,5 m 50 cm k 4 x 30 0,6 angka pecahan = tidak 50 sefase (3) cepat rambat gelombang 2,5 cm/s 20 v 5m/s k 4 (4) pada saat t = 0,1 s maka simpangan titik yang berjarak 1 m dari sumber berharga minimum y = 25 sin (20 0,1 4 1) y = 25 sin (- 2) y = nol harga minimum 38
C
Gelombang stasioner y = 10 sin (0,2x) cos (40t) cm dengan x dalam centimeter dan t dalam sekon. Pernyataan di bawah ini yang benar adalah (1) pada x= 5 cm dari titik ujung tetap terjadi amplitudo MINIMUM A st 10 sin 0,2 x A st 10 sin 0,2 5
A st nol (2) gelombang stasioner tersebut adalah ujung terikat (3) frekuensi gelombang stasioner adalah 2f 40 2f f 20 Hz (4) amplitudo gelombang dapat memiliki harga nol Karena Amplitudo gelombang berubah terhadap fungsi x, A st 10 sin 0,2 x
39
B
sebuah dawai dengan panjang : L = 50 cm rapat massa : = 4 x 10-2 kg/m ditegangkan dengan gaya : F = 100 N adalah kecepatan rambat gelombang pada dawai : F 100 50 m / s 4 10 2 Frekuensi nada dasar : v 50 f 50 Hz 2L 2 0,5 v
PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI
7
40
B
43
Dua sumber jarak : r1= 5 m ; TI1 = 30 dB. 20 sumber r2= 50 m TI2 = ... dB, maka pada jarak 50 m akan terdengar sebesar r n TI2 TI1 20 log 2 10 log 2 r1 n1 50 20 TI2 30 20 log 10 log 5 2 TI2 30 20 10 TI2 20 dB 41
Massa : m = 2 kg v = 0,6c = 3/5 c (lihat segitiga disamping) energi kinetik : EK E Eo EK Eo Eo EK EK
fp fs
1 4 1 4
moc
v
5
E K 54 m o c 2 m o c 2
3
2
4
2 (3 108 ) 2
E K 4,5 1016 joule
B
Polisi = sumber penjahat = pendengar penjahat mendengar bunyi dengan frekuensi Efek Doppler : vp = 45 m/s vs = 40 m/s v vp v vs
340 45 295 780 340 40 300 f p 767 Hz fp
P
44
VAB=0,4c
S
P T4
P2 T2 4 P1 T1 4 P2 (227 273) 4 500 20 (127 273) 4 400 P2 49 watt
VBC = 0,5c 45
A
B
P Bumi
VAB VBP V V 1 AB BP c2 0,4c 0,5c VAP 0,4c 0,5c 1 c2 0,9c VAP 1,2 3 VAP c = 0 ,75 c 4 VAP
C
suhu : T1 = 127oC P1 = 20 W. suhunya dinaikkan menjadi : T2 = 227oC, laju radiasi kalornya sekarang mendekati : P 2 = ... Daya Radiasi Kalor : P eAT 4
42 C Kecepatan relatif :
8
C
4
A
Cahaya kuning : = 610-7 m. konstanta Planck h = 6,6 10-34 Js , kecepatan cahaya c = 3 108 m/s Jumlah foton : N = …. per detik ; t = 1 s dengan daya : P = 10 W E Nhf Nhc Pt Pt 10 1 6 10 7 N hc 6,6 10 34 3 108 N 3 1019 foton
PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI
46
B
49
FOTOLISTRIK panjang gelombang : = 4400 Å = 4,4 ×107 m fungsi kerja : Wo = 1,6 eV. Energi kinetik maksimum fotoelektron yang lepas dari permukaan logam tersebut hc EK Wo EK
6,6 10 34 3 108 7
4,4 10 (1,6 10 E K 2,81 1,6 1,21 eV
47
19
massa inti helium ( 2 H 4 ) = 4,002 sma, massa proton = 1,007 sma, massa neutron = 1,008 sma, 1 sma setara dengan 931 MeV, ikat per nukleon inti 1H 3 adalah defek massa inti 1H 3 : m ( m p m n ) (mint i )
1,6
m (2 1,007 2 1,008) 4,002 m 4,030 4,002 m 0,028 sma
)
C
Energi ikat per nukleon 1H 3 :
Panjang gelombang de Broglie elektron yang kelajuannya 7,3x106 m/s adalah h 6,6 1034 1 1010 m mv 9 1031 7,3 106 =1Å
D
E
m 931 0,028 931 6,52 MeV nukleon 4
48
D
Panjang gelombang garis spektral yang berhubungan dengan transisi, di dalam atom hidrogen, dari n = 6 ke n = 3 adalah 1 1 1 R n 2 n 2 B K nK = kulit dengan angka yang lebih kecil nB = kulit dengan angka yang lebih besar 1 1 1 4 1 1 R R R 2 2 36 12 6 3
R 12
50
A
Grafik peluruhan zat radioaktif. N 800 400 200 100
t 2
4
6
detik
Dari grafik terlihat bahwa waktu paruhnya adalah 2 detik. Maka setelah 8 detik :
12 t / T 8/ 2 800 N 800 12 16 N No
N 50 partikel yang tersisa 50 partikel, sehingga yang meluruh adalah 800 – 50 = 750 partikel
PEMBAHASAN PROBLEM SET FISIKA, PROGRAM SUPERINTENSIF 2014, NURUL FIKRI
9