fisika - nurulfikripayakumbuh

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 :
F0

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 :
F0

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
TW
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  1017  1,6  1017  Ne
Ne  1,6  1017
 1,6  1017  1,6  1017

 100
e
1,6  1019
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=3C
q3=5C
+
–
+
3 cm
3 cm
q2=2C
(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  48C
(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  202  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

2a
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 = +5C
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 0,2t
y dalam satuan cm dan t dalam satuan detik
kecepatan max :
percepatan max :
37
v m  A
a m  A2
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 (0,2x) cos (40t) 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
  2f
40  2f
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  eAT 4
42 C
Kecepatan relatif :
8
C
4
A
Cahaya kuning :  = 610-7 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
Pt 

Pt
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 ×107 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  1034

 1  1010 m
mv 9  1031  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