Pembahasan Fisika Un 2018 No. 6 - 10

Pembahasan soal-soal Fisika Ujian Nasional (UN) tahun 2018 nomor 6 hingga dengan nomor 10 tentang:

• gaya dan aturan Newton, 
• medan gravitasi, 
• momen gaya, 
• dinamika rotasi, serta 
• kesetimbangan benda tegar.

Soal No. 6 perihal Gaya dan Hukum Newton

Ada 4 buah benda ibarat gambar di bawah ini.

Keranjang ditarik dengan gaya 30 N pada bidang datar yang garang (μ = 0,4). Agar keranjang tersebut sempurna akan bergerak (massa keranjang diabaikan) maka benda yang harus dimasukkan ke dalam keranjang yaitu ….

A.   buku dan bola basket
B.   pisang dan bola basket
C.   buku dan mangga
D.   pisang dan buku
E.   mangga dan pisang

Pembahasan

Perhatikan gambar gaya-gaya yang bekerja pada keranjang berikut ini!

Karena keranjang sempurna akan bergerak maka berlaku aturan I Newton.

   ΣF = 0
F − f = 0
     F = f
     F = μmg
   30 = 0,4 ∙ m ∙ 10
  4m = 30
    m = 7,5

Pada tabel di atas benda-benda yang total massanya sama dengan 7,5 kg adalah:

pisang dan bola basket = (4,0 + 3,5) kg
                                     = 7,5 kg

Jadi, benda yang harus dimasukkan ke dalam keranjang yaitu pisang dan bola basket (B).

Perdalam bahan ini di Pembahasan Fisika UN: Gaya dan Hukum Newton

Soal No. 7 perihal Medan Gravitasi

Percepatan gravitasi di permukaan planet X yaitu 12 kali percepatan gravitasi di permukaan bumi. Jika jari-jari planet X yaitu 1/2 kali jari-jari bumi maka massa planet X yaitu ….

A.   2 kali massa bumi
B.   3 kali massa bumi
C.   4 kali massa bumi
D.   6 kali massa bumi
E.   8 kali massa bumi

Pembahasan

Percepatan gravitasi suatu planet dirumuskan:

dengan G yaitu konstanta gravitasi universal sehingga berlaku hubungan kesetaraan:

Untuk g_X = 12g_B dan R_X = 1/2 R_B maka:

Jadi, massa planet X yaitu 3 kali massa bumi (B).

Perdalam bahan ini di Pembahasan Fisika UN: Medan Gravitasi

Soal No. 8 perihal Momen Gaya

Lima gaya bekerja pada bujur kandang dengan sisi 10 cm ibarat ditunjukkan pada gambar berikut:

Resultan momen gaya dengan poros di titik perpotongan diagonal bujur kandang yaitu ….

A.   0,15 N.m
B.   0,25 N.m
C.   0,75 N.m
D.   1,15 N.m
E.   1,25 N.m

Pembahasan

Perhatikan momen gaya yang bekerja pada sentra bujur kandang berikut!

Yang perlu diperhatikan pada gambar di atas yaitu cara memilih R, yaitu jarak antara gaya F terhadap sentra putaran. F dan R harus saling tegak lurus.

R₁ = setengah diagonal bujur sangkar
     = 1/2 × 10√2 cm = 5√2 cm

R₂ = R₃ = R₄ = R₅ = setengah sisi
                              = 1/2 × 10 cm = 5 cm

Sementara itu F₁, F₂, F₃, dan F₄ menjadikan bujur kandang berputar berlawanan arah putaran jarum jam (kita anggap bernilai positif), sedangkan F₅ menjadikan bujur kandang berputar searah jarum jam (kita anggap bernilai negatif).

Dengan demikian, resultan momen gaya adalah:

Στ = F₁ R₁ + F₂ R₂ + F₃ R₃ + F₄ R₄ − F₅ R₅
     = 5√2 ∙ 5√2 + 10 ∙ 5 + 4 ∙ 5 + 10 ∙ 5 − 9 ∙ 5
     = 50 + 50 + 20 + 50 − 45
     = 125

Nilai di atas dalam satuan N.cm

125 N.cm = 1,25 N.m

Jadi, resultan momen gaya dengan poros di titik perpotongan diagonal bujur kandang yaitu 1,25 N.m (E).

Perdalam bahan ini di Pembahasan Fisika UN: Momen Gaya

Soal No. 9 perihal Dinamika Rotasi

Sebuah silinder pejal (I = 1/2 MR²) bermassa 8 kg menggelinding tanpa slip pada suatu bidang datar dengan kecepatan 15 m.s⁻¹. Energi kinetik total silinder yaitu ….

A.   1.800 J
B.   1.350 J
C.   900 J
D.   450 J
E.   225 J

Pembahasan

Energi kinetik total pada gerak menggelinding dirumuskan:

E_k = (k + 1) 1/2 mv²

dengan k yaitu konstanta momen inersia. Pada soal di atas, momen inersia silinder yaitu I = 1/2 MR² sehingga nilai k = 1/2.

E_k = (1/2 + 1) 1/2 mv²
     = 3/4 mv²
     = 3/4 ∙ 8 ∙ 15²
     = 3/4 ∙ 8 ∙ 225
     = 1350

Jadi, Energi kinetik total silinder yaitu 1.350 J (B).

Soal No. 10 perihal Kesetimbangan Benda Tegar

Perhatikan gambar berikut ini! Sebuah batang bermassa 1,5 kg yang salah satu ujungnya dipasang engsel tegak lurus dinding dan sebuah lampion digantungkan pada jarak tertentu dari engsel.

Besar gaya tegangan tali semoga batang berada dalam keseimbangan yaitu ….

A.   3,0 N
B.   15,0 N
C.   25,0 N
D.   26,7 N
E.   37,5 N

Pembahasan

Gaya yang bekerja pada batang adalah:

Keterangan dari gambar di atas yaitu sebagai berikut:

R₁ : jarak dari tengah batang ke engsel = 0,4 m
R₂ : jarak beban ke engsel = 0,8 – 02 = 0,6 m
w₁ : gaya berat batang = 1,5 . 10 = 15 N
w₂ : gaya berat beban = 2 . 10 = 20 N

Panjang tali memenuhi teorema Pythagoras:

l = √(0,6² + 0,8²) = 1

sehingga sin⁡ θ = 0,6/1 = 0,6

Karena batang berada dalam kesetimbangan maka berlaku:

              Στ = 0     [putar kiri = putar kanan]
  T sin ⁡θ ∙ R = w₁ R₁ + w₂ R₂
T ∙ 0,6 ∙ 0,8 = 15 ∙ 0,4 + 20 ∙ 0,6
         0,48T = 6 + 12
                T = 18/0,48
                   = 37,5

Jadi, besar gaya tegangan tali semoga batang berada dalam keseimbangan yaitu 37,5 N (D).

Perdalam bahan ini di Pembahasan Fisika UN: Kesetimbangan Benda Tegar

Pembahasan Fisika UN 2018 No. 1 - 5
Pembahasan Fisika UN 2018 No. 11 - 15

Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf  di sini.

Demikian, menyebarkan pengetahuan bersama . Silakan bertanya di kolom komentar apabila ada pembahasan yang kurang jelas. Semoga berkah.

Berbagi :