Soal dan Pembahasan UNBK Fisika 2017 (no 11 - no 15)

SOAL 11
Sebuah benda berbentuk balok dicelupkan dalam cairan A yang massa jenisnya 900 kg.m^-3 ternyata 1/3 bagiannya muncul di atas permukaan.

Berapa bagian dari balok tersebut yang muncul jika cairan diganti dengan cairan B yang massa jenisnya 1.200 kg.m^-3?
A. ¼ bagian
B. 4/9 bagian
C. ½ bagian
D. 5/9 bagian
E. ¾ bagian

Jawab: C
Kita gunakan konsep gaya ke atas = berat benda
F_A = W
ρ_fgV_bf =  ρ_B gV_B
volume balok yang tercelup dalam zat cair (V_bf) berbanding terbalik dengan massa jenis cairan (ρ_f),
V_bfA/V_bfB = ρ_fB/ρ_fA
V_bfB = [ρ_fA/ρ_fB]V_bfA karena V_bfA = 2/3 V_B
V_bfB = (900/1.200)(2V_B/3) = ½V_B

SOAL 12
Perhatikan gambar alat penyemprot nyamuk pada gambar di bawah ini!

Ketika batang pengisap M ditekan, udara dipaksa dari tabung pompa dengan kecepatan v melalui lubang pada ujungnya. P menyatakan tekanan dan v menyatakan kecepatan alir cairan obat nyamuk, maka pernyataan yang benar dari prinsip kerja penyemprot nyamuk tersebut adalah . . . .
A. P₁ < P₂, maka v₁ < v₂
B. P₁ > P₂, maka v₁ < v₂
C. P₁ < P₂, maka v₁ > v₂
D. P₁ > P₂, maka v₁ > v₂
E. P₁ = P₂, maka v₁ = v₂

Jawab: B
Dengan menggunakan persamaan Bernoulli
P₁ + ρgh₁ + ½ρv₁² = P₂ + ρgh₂ + ½ ρv₂²
Kecepatan berbanding terbalik dengan tekanan dan

• untuk menyemprotkan cairan di titik 2 kecepatan v₂ besar maka tekanan P₂ kecil
• agar cairan dari dasar bejana naik maka tekanan di dasar bejana P₂ harus besar maka kecepatan di dasar bejana v₂ kecil

oleh karena itu maka v₂ > v₁ dan P₁ > P₂.

SOAL 13
Sebuah pesawat ruang angkasa (P) mengorbit bumi (B) pada jarak tertentu dari permukaan bumi dengan kecepatan konstan membentuk lintasan elips seperti terlihat pada gambar.

Apabila pesawat kehilangan tanaga secara berangsur-angsur, maka bentuk lintasan yang mungkin terjadi ditunjukkan oleh gambar . . . .

Jawab: B

SOAL 14
Seorang penari berdiri di atas lantai es licin dan berputar di tempatnya seperti gambar.

Mula-mula penari tersebut berputar dengan menyilangkan kedua tangan di dadanya (gambar A). Kemudian penari tersebut kembali berputar sambil merentangkan kedua tanganya (gambar B). Pernyataan pada tabel di bawah ini yang benar berkaitan dengan kedua keadaan penari di atas adalah . . . .

	Momen inersia (I)	Momentum sudut (L)
A.	IA = IB	LA < LB
B.	IA > IB	LA = LB
C.	IA > IB	LA > LB
D.	IA < IB	LA < LB
E.	IA < IB	LA = LB

Jawab: E
Momen inersia I = mr², artinya I α r²
Melipat (menyilangkan) tangan (memperkecil jari-jari) atau memperkecil momen inersia
Merentangkan tangan (memperbesar jari-jari) atau memperbesar momen inersia
Maka (I_A < I_B)
Kita gunakan hukum kekekalan momentum sudut
L = Iω
Momentum sudut sebanding dengan momen inesia L α I, maka (L_A < L_B)

SOAL 15
Perhatikan tabel data posisi benda-benda berikut!

Benda	Massa  (gram)	Koordinat (m)
A.	500	(4,0)
B.	200	(0,4)
C.	250	(0,2)

Benda A, B, dan C dihubungkan dengan batang ringan tak bermassa pada bidang x-y, besar momen inersia sistem jika diputar pada poros sejajar sumbu y melalui benda A adalah . . . .
A. 11√2 kg.m²
B. 13 kg.m²
C. 12,5 kg.m²
D. 7,2 kg.m²
E. 2,5 kg.m²

Jawab: E
Sistem yang dimaksud digambarkan seperti dibawah ini,

Maka momen inersia total dengan poros sejajar sumbu y yang melalui benda A adalah

I_TOTAL = I_B + I_A = m_Br_B² + m_Cr_C²
= 0,2 x (-4)² + 0,25 x (-4)²
I_TOTAL = 7,2 kg.m²