Soal dan pembahasan TKA fisika 2025 | Soal Asli

Soal Fisika TKA Gelombang 1 2025 - Soal dan Pembahasan

Soal 1

Percobaan Pemberian Kalor terhadap Kenaikan Suhu Air

          Perhatikan rancangan percobaan berikut.
Tujuan Percobaan
Menyelidiki pengaruh pemberian kalor terhadap kenaikan suhu beberapa zat cair.
Rancangan alat percobaan
 

Alat dan bahan yang digunakan:
1.	Kalorimeter yang dilengkapi dengan pemanas listrik dengan daya 50 W
2.	Termometer
3.	Gelas ukur
4.	Air, minyak, dan gliserin.
Prosedur Percobaan
1.	Ukür 200 ml air menggunakan gelas ukur
2.	Masukan air yang sudah diukur ke dalam kalorimeter.
3.	Tutup kalorimeter.
4.	Nyalakan pemanas listrik pada kalorimeter dengan daya 50 W.
5.	Pasang termometer saat pemanas listrik mulai menyala
6.	Ukur suhu air setelah dipanaskan setiap 1 menit selama 10 menit.
7.	Catat setiap suhu air yang terukur pada tabel hasil percobaan.
8.	Matikan pemanas dan keluarkan air panas dari kalorimeter (Hati-hati dalam melakukannya, utamakan keselamatan kerja).
9.	Biarkan kalorimeter beberapa saat untuk mengembalikannya ke kondisi semula.
10.	Lakukan kembali langkah I sampai langkah 9 untuk minyak dan gliserin
11.	Buatkan grafik antara daya pemanas dan kenaikan suhu masing-masing zat cair dalam waktu 10 menit.
12.	Hitung kalor jenis masing-masing zat cair berdasarkan grafik
13.	Nyatakan hasil analisis dan kesimpulan terkait hasil percobaan yang diperoleh.

Berdasarkan langkah percobaan, apa kelemahan prosedur percobaan yang dapat menyebabkan hasil data tidak akurat untuk mencapai tujuan penyelidikan?

A. Penggunaan zat cair sebanyak 200 ml terlalu sedikit untuk menunjukkan perubahan suhu yang signifikan.

B. Suhu awal masing-masing zat cair seharusnya diukur terlebih dahulu

C. Pemanas zat cair memiliki daya terlalu besar untuk zat cair tersebut

D. Kalorimeter seharusnya langsung digunakan untuk pengukuran zat cair lainnya

E. Penggunaan gelas ukur dalam mengukur volume air membuat air cepat menguap saat percobaan.

Pembahasan:

Kelemahan prosedur yang paling signifikan adalah B. Suhu awal masing-masing zat cair seharusnya diukur terlebih dahulu.

Dalam percobaan kalor, pengukuran suhu awal sangat penting karena kenaikan suhu (ΔT) dihitung dari selisih suhu akhir dan suhu awal. Tanpa mengetahui suhu awal, kita tidak dapat menghitung kenaikan suhu yang akurat. Hal ini akan mempengaruhi perhitungan kalor jenis zat cair.

Soal 2

Apa variabel kontrol, variabel bebas, dan variabel terikat rancangan percobaan tersebut?

A. Variabel kontrol: suhu zat cair; Variabel bebas: massa zat cair; Variabel terikat: daya pemanas

B. Variabel kontrol: massa zat cair; Variabel bebas: suhu zat cair; Variabel terikat: daya pemanas

C. Variabel kontrol: volume zat cair; Variabel bebas: jenis zat cair; Variabel terikat: suhu zat cair

D. Variabel kontrol: waktu pemanasan; Variabel bebas: daya pemanas; Variabel terikat: massa zat cair

E. Variabel kontrol: waktu pemanasan; Variabel bebas: suhu zat cair; Variabel terikat: massa zat cair

Pembahasan:

Jawaban yang tepat adalah C. Variabel kontrol: volume zat cair; Variabel bebas: jenis zat cair; Variabel terikat: suhu zat cair.

Dalam percobaan ini:

• Variabel kontrol (yang dijaga konstan): volume zat cair (200 ml)
• Variabel bebas (yang diubah-ubah): jenis zat cair (air, minyak, gliserin)
• Variabel terikat (yang diukur): suhu zat cair setelah pemanasan

Soal 3

Sebuah bola bermassa 800 g bergerak ke arah timur dengan kecepatan 5 m/s. Tiba-tiba sebuah gaya konstan 4 N bekerja ke arah utara selama 1 detik. Bagaimana kondisi bola setelah gaya berhenti bekerja?

A. Kecepatan tetap 5 m/s ke timur

B. Kecepatan 5.4 m/s ke timur laut

C. Kecepatan 6.7 m/s sudut 30° ke utara

D. Kecepatan 7 m/s arah utara

E. Kecepatan 7.1 m/s timur laut

Pembahasan:

Jawaban yang tepat adalah E. Kecepatan 7.1 m/s timur laut.

Langkah penyelesaian:

1. Massa bola = 800 g = 0.8 kg
2. Kecepatan awal ke timur: v_x = 5 m/s
3. Gaya ke utara: F_y = 4 N, waktu: t = 1 s
4. Percepatan ke utara: a_y = F/m = 4/0.8 = 5 m/s²
5. Kecepatan ke utara setelah 1 s: v_y = a_y × t = 5 × 1 = 5 m/s
6. Kecepatan resultan: v = √(v_x² + v_y²) = √(5² + 5²) = √50 = 7.07 m/s ≈ 7.1 m/s
7. Arah: tan θ = v_y/v_x = 5/5 = 1 → θ = 45° (timur laut)

Soal 4

Dalam pertunjukan bela diri, seorang atlet karate berhasil memecahkan tumpukan batu bata ringan (hebel) dengan pukulan tangan. Batu bata dapat pecah meskipun hanya bersentuhan dengan tangan dalam waktu singkat. Penjelasan yang paling tepat untuk fenomena ini adalah ...

A. Gaya yang kecil menyebabkan tumpukan batu bata pecah karena kecepatan pukulan sangat tinggi.

B. Gaya menjadi sangat besar karena perubahan momentum terjadi dalam waktu yang sangat singkat.

C. Gaya yang diterima hebel menjadi kecil karena waktu sentuh sangat singkat.

D. Tidak ada perubahan momentum, karena batu bata dalam kondisi awal diam.

E. Impuls yang besar terjadi karena gaya dan waktu sentuh yang besar.

Pembahasan:

Jawaban yang tepat adalah B. Gaya menjadi sangat besar karena perubahan momentum terjadi dalam waktu yang sangat singkat.

Penjelasan:

Impuls (I) = Perubahan momentum (Δp) = Gaya (F) × Waktu (Δt)

Ketika waktu sentuh (Δt) sangat singkat, untuk menghasilkan impuls yang sama (perubahan momentum yang sama), gaya (F) yang dihasilkan akan sangat besar. Inilah yang menyebabkan batu bata dapat pecah meskipun waktu kontak sangat singkat.

Soal 5

Dua mobil A dan B berbelok melalui lintasan melingkar berjari-jari 50 meter. Kedua mobil memiliki massa 800 kg dan gaya gesek maksimum antara ban dan jalan adalah 6300 N. Kedua mobil melaju dengan kecepatan 15 m/s.
Kemudian, mobil B dikemudikan pada lintasan lain dengan jari-jari lintasan yang sama dan mobil B menambah kecepatannya menjadi 20 m/s. Anggap gaya gesek maksimum mobil tetap Prediksikan kondisi yang akan terjadi setelah mobil B menambah kecepatannya!

A. Mobil B akan memiliki percepatan sentripetal dua kali lipat dibandingkan dengan mobil A

B. Mobil A dan B akan memiliki percepatan sentripetal yang sama

C. Mobil B akan memiliki kecepatan sudut yang lebih besar daripada mobil A

D. Mobil A akan memiliki kecepatan sudut yang lebih besar daripada mobil B

E. Mobil A dan B akan memiliki kecepatan sudut yang sama

Pembahasan:

Jawaban yang tepat adalah C. Mobil B akan memiliki kecepatan sudut yang lebih besar daripada mobil A.

Penjelasan:

Kecepatan sudut (ω) = v/r

Mobil A: v = 15 m/s, r = 50 m → ω_A = 15/50 = 0.3 rad/s

Mobil B: v = 20 m/s, r = 50 m → ω_B = 20/50 = 0.4 rad/s

Jadi ω_B > ω_A

Perlu dicatat bahwa mobil B dengan kecepatan 20 m/s mungkin tidak dapat berbelok dengan aman karena gaya gesek maksimum yang tersedia mungkin tidak cukup untuk memberikan gaya sentripetal yang diperlukan.

Soal 6

Fawwaz dan Nabila akan pergi ke rumah nenek. Fawwaz dan Nabila masing-masing mengendarai mobil P dan mobil Q yang bergerak dari posisi dan lintasan yang sama. Grafik berikut menunjukan gerak dari mobil yang dikendarai oleh Fawwaz (P) dan Nabila (Q).

Berdasarkan grafik, kondisi manakah yang menggambarkan gerak dari mobil yang dikendarai Fawwaz dan Nabila?

A. Mobil P dan Q bertemu pada detik ke-40.

B. Percepatan mobil P lebih besar dibanding percepatan mobil Q

C. Mobil Q menempuh jarak lebih kecil dibanding mobil P selama 40 detik

D. Pada detik ke-20, percepatan mobil Q lebih besar dibanding mobil P

Pembahasan:

Jawaban yang tepat adalah B. Percepatan mobil P lebih besar dibanding percepatan mobil Q.

Penjelasan:

Percepatan adalah kemiringan (gradien) grafik kecepatan-waktu.

Dari grafik (yang tidak dapat ditampilkan di sini), terlihat bahwa kemiringan grafik P lebih curam daripada kemiringan grafik Q, yang berarti percepatan mobil P lebih besar daripada percepatan mobil Q.

Soal 7

Kecepatan awal P lebih besar daripada mobil Q. Fawwaz (mobil P) berupaya mengejar Nabila (mobil Q) yang bergerak seperti pada grafik. Berapakah lama waktu yang dibutuhkan Fawwaz untuk menyusul Nabila?

A. 20 s

B. 40 s

C. 60 s

D. 80 s

E. 100 s

Pembahasan:

Jawaban yang tepat adalah B. 40 s.

Penjelasan:

Dari grafik (yang tidak dapat ditampilkan di sini), terlihat bahwa kedua mobil bertemu pada saat t = 40 s. Pada saat itu, jarak yang ditempuh kedua mobil sama, yang berarti mobil P telah berhasil menyusul mobil Q.

Soal 8

Saat di dasar laut, kapal selam bermassa 200.000 kg memiliki massa jenis 1.250 kg/m³. Agar kapal selam dapat terapung mendekati permukaan laut (asumsikan massa jenis air laut 1.000 kg/m³), perubahan volume yang dilakukan pada tangki ballast kapal selam adalah...

A. 40 m³

B. 160 m³

C. 200 m³

D. 240 m³

E. 360 m³

Pembahasan:

Jawaban yang tepat adalah A. 40 m³.

Langkah penyelesaian:

1. Massa kapal selam: m = 200.000 kg
2. Volume awal: V_awal = m/ρ_awal = 200.000/1.250 = 160 m³
3. Agar terapung: ρ_kapal = ρ_{air laut} = 1.000 kg/m³
4. Volume akhir: V_akhir = m/ρ_akhir = 200.000/1.000 = 200 m³
5. Perubahan volume: ΔV = V_akhir - V_awal = 200 - 160 = 40 m³

Jadi, volume tangki ballast perlu ditambah 40 m³ agar kapal selam dapat terapung.

Soal 9

9. Diberikan data spesifikasi dan durasi penggunaan peralatan elektronik dari sebuah keluarga sebagai berikut:

Jika tarif listrik yang berlaku adalah Rp1.500,00 per kWh, dan keluarga tersebut ingin agar total biaya listrik tetap di bawah Rp375.000,00 per bulan, keputusan terbaik apa yang dapat diambil untuk mencapai tujuan tersebut?

A. Mengurangi penggunaan AC menjadi 4 jam per hari.

B. Mengurangi durasi menonton televisi 1 jam per hari dan mengurangi penggunaan mesin cuci 1 hari per bulan.

C. Mengurangi durasi menonton TV menjadi 2 jam per hari.

D. Tidak menggunakan mesin cuci sama sekali.

E. Mengurangi frekuensi menyetrika menjadi 4 hari per bulan

Pembahasan:

Jawaban yang tepat adalah A. Mengurangi penggunaan AC menjadi 4 jam per hari.

Penjelasan:

AC memiliki daya yang sangat besar (350 W) dan digunakan dalam waktu lama (8 jam/hari). Mengurangi penggunaan AC akan memberikan penghematan energi yang signifikan dibandingkan dengan mengurangi penggunaan peralatan lain yang dayanya lebih kecil atau waktu penggunaannya lebih singkat.

cara menghitung biaya listrik

AC:
1000 watt = 1Kw
1kw x 4h x 30 x Rp. 1500 perKwh = Rp. 180000
teruskan dengan cara yang sama untuk menghitung alat elektronik yang lain

Soal 10

Sebuah batang dengan massa 1 kg dan panjang 1 meter dapat berputar secara horizontal dengan titik poros tepat di tengah batang. Batang kemudian diberikan gaya seperti pada gambar sehingga menyebabkan batang berputar. Berapa percepatan sudut batang akibat gaya tersebut?

a. 4,8 rad/s²

b. 9,6 rad/s²

c. 12,0 rad/s²

d. 14,4 rad/s²

e. 19,2 rad/s²

Pembahasan:

Jawaban yang tepat adalah b. 9,6 rad/s².

Langkah penyelesaian:

1. Momen inersia batang yang berputar di tengah: I = (1/12)mL² = (1/12)×1×1² = 1/12 kg.m²
2. Gaya F = 10 N bekerja pada jarak r = 0,2 m dari poros
3. Torsi: τ = F . cos 37 × r = 10 . 0,8 × 0,2 = 1,6 N.m
4. Percepatan sudut: α = τ/I = 1,6 / (1/12) = 1,6 × 12 = 19,2 rad/s²

Namun perlu diperhatikan bahwa dalam soal, gaya bekerja dengan sudut 60° terhadap batang, sehingga komponen gaya yang efektif menimbulkan torsi adalah F sin 60° = 4 × 0,866 = 3,464 N.

Torsi: τ = F sin 60° × r = 3,464 × 0,4 = 1,3856 N.m

Percepatan sudut: α = τ/I = 1,3856 / (1/12) = 1,3856 × 12 = 16,627 rad/s²

Dari pilihan yang ada, yang paling mendekati adalah 19,2 rad/s², tetapi jika memperhitungkan sudut, jawaban yang lebih tepat adalah 16,6 rad/s² yang tidak ada dalam pilihan. Kemungkinan soal mengabaikan sudut atau ada interpretasi lain.

Soal 11

Sebuah mesin kalor ideal pada awalnya memiliki efisiensi 60% dan menerima kalor 1000 joule. Karena kondisi kerja menurun, efisiensinya turun menjadi 40%. Dengan asumsi kalor masuk tetap, bagaimana perubahan kalor yang dibuang ke lingkungan akibat perubahan efisiensi?

A. Bertambah 50 joule

B. Bertambah 150 joule

C. Bertambah 200 joule

D. Berkurang 400 joule

E. Berkurang 600 joule

Pembahasan:

Jawaban yang tepat adalah C. Bertambah 200 joule.

Langkah penyelesaian:

Efisiensi mesin kalor: η = W/Q_masuk = 1 - Q_keluar/Q_masuk

Kondisi awal (η = 60%):

• Q_keluar = Q_masuk × (1 - η) = 1000 × (1 - 0,6) = 400 J

Kondisi akhir (η = 40%):

• Q_keluar = 1000 × (1 - 0,4) = 600 J

Perubahan kalor yang dibuang = 600 - 400 = 200 J bertambah

Soal 12

Kursi yang digunakan oleh dokter gigi saat praktik seringkali dapat dinaikkan dan diturunkan dengan mudah menggunakan sistem hidrolik seperti gambar berikut. Pada sistem hidrolik, jika beban yang dapat diangkat oleh piston besar yaitu 540 N dengan diameter 3 cm, maka gaya terkecil yang digunakan pada piston kecil yang berukuran 0,5 cm adalah...

A. 15 N

B. 90 N

C. 240 N

D. 3240 N

E. 19440 N

Pembahasan:

Jawaban yang tepat adalah A. 15 N.

Langkah penyelesaian:

Hukum Pascal: F₁/A₁ = F₂/A₂

Luas piston besar: A₂ = πr₂² = π(1,5 cm)² = 2,25π cm²

Luas piston kecil: A₁ = πr₁² = π(0,25 cm)² = 0,0625π cm²

F₁ = F₂ × (A₁/A₂) = 540 × (0,0625π/2,25π) = 540 × (0,0625/2,25)

F₁ = 540 × 0,02778 ≈ 15 N

Soal 13

Gas ideal di dalam tabung memiliki volume awal 2 liter, suhu 300 kelvin dan tekanan 1 atmosfer. Jika gas dimampatkan hingga volumenya menjadi 1 liter dengan suhu dinaikkan 2 kali semula, maka tekanan akhirnya adalah...

A. 0,5 atmosfer

B. 1 atmosfer

C. 2 atmosfer

D. 4 atmosfer

E. 8 atmosfer

Pembahasan:

Jawaban yang tepat adalah D. 4 atmosfer.

Langkah penyelesaian:

Hukum Gas Ideal: P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂

Diketahui:

• P₁ = 1 atm, V₁ = 2 L, T₁ = 300 K
• V₂ = 1 L, T₂ = 2 × 300 = 600 K

P₂ = P₁ × (V₁/V₂) × (T₂/T₁)

P₂ = 1 × (2/1) × (600/300) = 1 × 2 × 2 = 4 atm

Soal 14

Rina menderita hipermetropi dengan titik dekat mata 50 cm (titik dekat mata normal adalah 25 cm). Bagaimana strategi yang tepat untuk dilakukan Rina?

Strategi	Tepat	Tidak Tepat
Membuat kacamata dengan kekuatan +2 dioptri.	⭘	⭘
Membaca dengan jarak lebih dari 50 cm.	⭘	⭘
Menggunakan kacamata temannya yang terbuat dari lensa cekung.	⭘	⭘

Pembahasan:

Analisis setiap strategi:

1. Membuat kacamata dengan kekuatan +2 dioptri: TEPAT

Kekuatan lensa untuk hipermetropi: P = 1/f = 1/s_n - 1/s_p

s_n = 25 cm = 0,25 m, s_p = 50 cm = 0,5 m

P = 1/0,25 - 1/0,5 = 4 - 2 = +2 dioptri

2. Membaca dengan jarak lebih dari 50 cm: TIDAK TEPAT

Hipermetropi menyebabkan kesulitan melihat dekat. Membaca dengan jarak lebih dari 50 cm justru akan memperburuk kondisi karena objek akan semakin kabur.

3. Menggunakan kacamata temannya yang terbuat dari lensa cekung: TIDAK TEPAT

Lensa cekung (negatif) digunakan untuk miopi (rabun jauh), bukan hipermetropi (rabun dekat).

Soal 15

15. Grafik berikut ini menunjukkan data hasil pengukuran suhu rerata tahunan di kota x dalam kurun waktu 2005 sampai 2025. Data lainnya menunjukkan bahwa selama periode yang sama (2005-2025), terjadi peningkatan drastis dalam jumlah kendaraan bermotor dan penggunaan AC di rumah dan gedung perkantoran. Selain itu, area hijau kata menurun 40% akibat pembangunan.

Berdasarkan data di atas, pilihlah semua pernyataan yang benar sesuai dengan kondisi dan fenomena tersebut Klik pada setiap jawaban yang Benar! Jawaban benar lebih dari satu.

• ☐ Grafik menunjukkan tren kenaikan suhu yang dapat disebabkan oleh peningkatan energi termal di lingkungan akibat aktivitas manusia.
• ☐ Emisi dari kendaraan dan AC menyebabkan peningkatan kalor laten di udara yang mengurangi efek rumah kaca.
• ☐ Penurunan area hijau menyebabkan berkurangnya pendinginan alami akibat proses transpirasi dan evaporasi.
• ☐ Kenaikan suhu udara dalam jangka panjang menunjukkan adanya ketidakseimbangan antara energi yang diserap dan dipancarkan kembali oleh permukaan bumi.
• ☐ Peningkatan suhu udara berarti peningkatan energi kinetik rata-rata partikel udara di atmosfer.

Pembahasan:

Pernyataan yang benar adalah:

• ☑ Grafik menunjukkan tren kenaikan suhu yang dapat disebabkan oleh peningkatan energi termal di lingkungan akibat aktivitas manusia.

Benar - Aktivitas manusia seperti penggunaan kendaraan bermotor dan AC meningkatkan energi termal di lingkungan.

• ☐ Emisi dari kendaraan dan AC menyebabkan peningkatan kalor laten di udara yang mengurangi efek rumah kaca.

  Salah - Emisi justru meningkatkan efek rumah kaca, bukan mengurangi.

• ☑ Penurunan area hijau menyebabkan berkurangnya pendinginan alami akibat proses transpirasi dan evaporasi.

Benar - Tanaman melalui transpirasi memberikan efek pendinginan alami.

• ☑ Kenaikan suhu udara dalam jangka panjang menunjukkan adanya ketidakseimbangan antara energi yang diserap dan dipancarkan kembali oleh permukaan bumi.

Benar - Ini adalah prinsip dasar pemanasan global.

• ☑ Peningkatan suhu udara berarti peningkatan energi kinetik rata-rata partikel udara di atmosfer.

Benar - Suhu berbanding lurus dengan energi kinetik rata-rata partikel.

Soal 16

Dua prajurit menembakkan peluru ke sasaran yang berbeda menggunakan senjata yang identik. Prajurit A dengan sudut 45° dan Prajurit B dengan sudut 60°. asumsikan kecepatan awal keduanya sama. Jika Prajurit B mengubah sudut elevasi menjadi 30°, kondisi yang terjadi adalah...

A. jangkauan peluru prajurit B lebih jauh dibandingkan peluru prajurit A

B. jangkauan peluru prajurit B lebih dekat dibandingkan peluru prajurit A

C. peluru prajurit B menjadi lebih lama di udara dibandingkan peluru prajurit A

D. ketinggian maksimal peluru prajurit B sama dengan ketinggian maksimal peluru prajurit A

E. kecepatan horizontal peluru prajurit B lebih kecil dibandingkan dengan peluru prajurit A

Pembahasan:

Jawaban yang tepat adalah B. B. jangkauan peluru prajurit B lebih dekat dibandingkan peluru prajurit A.

Rumus jangkauan peluru: R = (v₀² sin 2θ)/g

Prajurit A: θ = 45° → sin 2θ = sin 90° = 1 → R_A = v₀²/g

Prajurit B: θ = 30° → sin 2θ = sin 60° = 0,866 → R_B = 0,866 v₀²/g

Namun perlu diperhatikan bahwa pada sudut 45° jangkauan maksimum, jadi seharusnya R_A > R_B.

Soal 17

Andi berdiri di atas travelator yang bergerak dengan kecepatan 3 m/s. Andi dapat berjalan dengan kecepatan maksimum 5 m/s relatif terhadap travelator. Untuk mencapai target pada jarak 24m dalam waktu tercepat, strategi yang harus diterapkan Andi adalah...

A. berdiri diam di travelator, waktu 8 detik

B. berjalan ke kiri dengan kecepatan maksimum, waktu 12 detik

C. berjalan ke kanan dengan kecepatan maksimum, waktu 3 detik

D. berjalan ke kanan dengan kecepatan sedang, waktu 4 detik

E. berjalan ke kanan dengan kecepatan meningkat, waktu 5 detik

Pembahasan:

Jawaban yang tepat adalah C. berjalan ke kanan dengan kecepatan maksimum, waktu 3 detik.

Langkah penyelesaian:

Kecepatan relatif terhadap lantai = kecepatan travelator + kecepatan berjalan

v = 3 m/s + 5 m/s = 8 m/s

Jarak = 24 m

Waktu = jarak/kecepatan = 24/8 = 3 detik

Strategi lain akan memberikan waktu yang lebih lama.

Soal 18

Berdasarkan prinsip Bernoulli, bagaimana exhaust fan dapat mendinginkan ruangan pabrik?

• ☐ Baling-baling menghembuskan udara segar ke dalam agar mendinginkan ruangan pabrik.
• ☐ Baling-baling kipas menciptakan perbedaan kecepatan di dalam dan di luar pabrik.
• ☐ Saat baling-baling kipas berputar, udara di dalam ruangan sekitar kipas tekanannya menjadi lebih tinggi daripada di luar ruangan.

Pembahasan:

Berdasarkan prinsip Bernoulli, pernyataan yang benar adalah:

• ☐ Baling-baling menghembuskan udara segar ke dalam agar mendinginkan ruangan pabrik.

Salah - Exhaust fan mengeluarkan udara panas dari dalam, bukan memasukkan udara segar.

• ☑ Baling-baling kipas menciptakan perbedaan kecepatan di dalam dan di luar pabrik.

Benar - Prinsip Bernoulli menyatakan bahwa peningkatan kecepatan fluida menyebabkan penurunan tekanan.

• ☐ Saat baling-baling kipas berputar, udara di dalam ruangan sekitar kipas tekanannya menjadi lebih tinggi daripada di luar ruangan.

Salah - Justru sebaliknya, tekanan di sekitar kipas menjadi lebih rendah sehingga udara panas tertarik keluar.

Soal 19

Sebuah mobil pick up yang memuat beberapa barang bangunan mengalami mogok dalam perjalanannya ke tempat tujuan, sehingga mobil tersebut harus didorong oleh beberapa orang. Saat didorong oleh 2 orang, mobil tersebut belum bisa bergerak dan ketika yang mendorongnya 4 orang, barulah mobil tersebut bisa bergerak.

Fenomena fisika yang serupa dengan kejadian mobil yang harus didorong oleh beberapa orang adalah...

A. Penumpang mobil akan terdorong ke depan saat mobil di rem secara mendadak

B. Perahu akan terdorong ke depan saat air didayung ke belakang.

C. Balon yang berisi udara akan bergerak bebas dan sangat cepat saat ikatan balon tersebut dibuka dan dilepaskan

D. Motor bergerak lebih cepat saat berkendara sendiri daripada berboncengan dengan gaya mesin yang sama

E. Kondisi sebuah lift akan diam jika isinya terlalu penuh.

Pembahasan:

Jawaban yang tepat adalah B. Perahu akan terdorong ke depan saat air didayung ke belakang.

Penjelasan:

Fenomena pada soal menggambarkan prinsip Hukum Newton III (aksi-reaksi).

Mobil didorong → orang memberikan gaya aksi ke mobil, mobil memberikan gaya reaksi ke orang.

Perahu didayung → dayung memberikan gaya aksi ke air (ke belakang), air memberikan gaya reaksi ke perahu (ke depan).

Kedua fenomena ini sama-sama berdasarkan prinsip aksi-reaksi.

Soal 20

Percobaan gelombang stasione pada dawai dilakukan pada laboratorium di sekolah. Dawai diikat pada salah satu ujung dan ujung lainnya digantung beban pemberat. Saat dawai dengan bahan tertentu digunakan, dawai yang dipetik bergetar menghasilkan gelombang satsioner. Hasil pengamatan dari pola gelombang satsioner yang terbentuk diukur sebagai berikut.

Pada percobaan gelombang stasioner pada dawai, diketahui kecepatan gelombang pada dawai sebesar 320 m/s. Berdasarkan data percobaan, berapa besar frekuensi nada dasar saat panjang dawai sebesar 160 cm?

A. 50 Hz

B. 100 Hz

C. 150 Hz

D. 200 Hz

E. 300 Hz

Pembahasan:

Jawaban yang tepat adalah B. 100 Hz.

Langkah penyelesaian:

Frekuensi nada dasar pada dawai: f₀ = v/(2L)

Diketahui:

• v = 320 m/s
• L = 160 cm = 1,6 m

f₀ = 320/(2 × 1,6) = 320/3,2 = 100 Hz

Soal 21

Dalam teknologi printer inkjet, tetesan tinta kecil diatur untuk bergerak dengan tepat menuju kertas dengan memanfaatkan prinsip gaya listrik statis. Misalkan dalam salah satu bagian sistemnya terdapat dua elektroda kecil yang bermuatan tetap, yaitu elektroda A bermuatan +2 µC dan elektroda B bermuatan -8 µC, terpisah sejauh 60 cm seperti gambar. Untuk mengarahkan tetesan tinta secara akurat, penting untuk mengetahui lokasi dimana medan listrik total dari kedua elektroda bernilai nol sehingga tetesan tinta tidak terpengaruh oleh gaya listrik di titik tersebut.

Dimana posisi titik sepanjang garis yang memiliki resultan medan listrik total bernilai nol dari muatan +2 μC dan -8 μC yang terpisah sejauh 60 cm?

A. Titik tengah antara kedua muatan

B. 30 cm di sebelah kiri muatan A

C. 30 cm di sebelah kanan muatan B

D. 60 cm di sebelah kiri muatan A

E. 60 cm di sebelah kanan muatan B

Pembahasan:

Jawaban yang tepat adalah E. 60 cm di sebelah kanan muatan B.

Langkah penyelesaian:

Medan listrik nol akan berada di luar kedua muatan, di sisi muatan yang lebih kecil (+2 μC).

Misalkan titik P berada di sebelah kanan muatan B, berjarak x dari B.

E_A = E_B

k(2×10⁻⁶)/(0,6+x)² = k(8×10⁻⁶)/(x)²

2/(0,6+x)² = 8/x²

1/(0,6+x)² = 4/x²

x² = 4(0,6+x)²

x = 2(0,6+x) atau x = -2(0,6+x)

x = 1,2 + 2x → -x = 1,2 → x = -1,2 (tidak mungkin)

atau x = -1,2 - 2x → 3x = -1,2 → x = -0,4 (tidak mungkin)

Coba di sebelah kiri muatan A:

k(2×10⁻⁶)/(x)² = k(8×10⁻⁶)/(0,6+x)²

2/x² = 8/(0,6+x)²

1/x² = 4/(0,6+x)²

(0,6+x)² = 4x²

0,6+x = 2x → x = 0,6 m = 60 cm

Jadi titik medan nol berada 60 cm di sebelah kiri muatan A.

Tunggu, ini bertentangan dengan pilihan. Mari kita hitung ulang:

Untuk dua muatan berbeda jenis, titik medan nol berada di luar, di dekat muatan yang lebih kecil.

Muatan A: +2 μC, Muatan B: -8 μC

Misal titik P di sebelah kanan B, jarak x dari B:

E_A = k(2×10⁻⁶)/(0,6+x)² (ke kanan)

E_B = k(8×10⁻⁶)/(x)² (ke kiri)

k(2×10⁻⁶)/(0,6+x)² = k(8×10⁻⁶)/(x)²

2/(0,6+x)² = 8/x²

1/(0,6+x)² = 4/x²

x² = 4(0,6+x)²

x = 2(0,6+x) → x = 1,2 + 2x → -x = 1,2 → x = -1,2 (tidak mungkin)

Jadi harus di kiri A, jarak x dari A:

E_A = k(2×10⁻⁶)/(x)² (ke kiri)

E_B = k(8×10⁻⁶)/(0,6+x)² (ke kanan)

k(2×10⁻⁶)/(x)² = k(8×10⁻⁶)/(0,6+x)²

2/x² = 8/(0,6+x)²

1/x² = 4/(0,6+x)²

(0,6+x)² = 4x²

0,6+x = 2x → x = 0,6 m = 60 cm

Jadi titik medan nol berada 60 cm di kiri A, yang sesuai dengan pilihan D.