Soal dan Pembahasan UNBK Fisika 2017 (no 31 - no 35)

SOAL 31
Daya yang dihasilkan dari bunyi mesin diesel pada jarak R sebesar 10π watt dan intensitas bunyi yang terdengar sebesar 70 dB. Intensitas ambang bunyi 10^-12 watt.m^-2, maka jarak R tersebut dari mesin diesel adalah . . . .
A. 0,5 km
B. 1,0 km
C. 1,5 km
D. 2,5 km
E. 3,0 km

Jawab: A
Taraf intensitas bunyi diberikan sebagai
TI = 10 log (I/I₀)
70 dB = 10 log (I/I₀)
7 = log (I/I₀)
I/I₀ = 10⁷
I = 10⁷ x I₀ = 10⁷ x 10^-12 = 10^-12 watt.m^-2
Intensitas diberikan oleh
I = P/(4πR²)
10^-12 = 10π/(4πR²)
R = 500 m = 0,5 km

SOAL 32
Seberkas cahaya dilewatkan pada kisi difraksi dengan 200 celah.cm^-1, akan dihasilkan garis pita terang kedua pada layar berjarak 6 mm dari terang pusat. Kisi difraksi kemudian diganti dengan 500 celah.cm^-1, maka jarak pita terang ke 6 pada layar mempunyai jarak dari terang pusat adalah . . . .
A. 6 mm
B. 12 mm
C. 16 mm
D. 24 mm
E. 45 mm

Jawab: E
Diketahui: N₁ = 200 celah.cm^-1,  N₂ = 500 celah.cm^-1, n₁ = 2; n₂ = 6, dan y₁ = 6 mm
Dengan menggunakan
d sin θ = nλ
dy/L = nλ atau
y/nN = Lλ maka
y₁/n₁N₁ = y₂/n₂N₂
 6 mm/(2 x 200) = y₂/(6 x 500)
y₂ = 45 mm

SOAL 33
Perhatikan rangkaian berikut.

Besar daya pada hambatan 2 Ω adalah . . .
A. 2 watt
B. 4 watt
C. 5 watt
D. 6 watt
E. 9 watt

Jawab: A
Dengan menggunakan Hukum II Kirchhoff Σε + Σ(IR) = 0, maka
LOOP 1: –4 + 4I₁ + 2I₃ = 0 atau 2I₁ + I₃ = 2 (*)
LOOP 2: 4 – 4I₂ – 2I₃ = 0 atau 2I₂ + I₃ = 2 (**)
Hukum 1 Kichhoff  pada salah cabang rangkaian memberikan
I₁ + I₂ = I₃ (***)
Dari persamaan (*) dan (**) kita peroleh
I₁ = I₂, maka dari persamaan (***) kita peroleh
2I₂ = I₃, maka dari persamaan (**) kita peroleh
2I₃ = 2 atau I₃ = 1 A
Maka daya pada hambatan 2 Ω adalah P = I₃²R₃ = 1² x 2 = 2 watt.

SOAL 34
Perhatikan gambar rangkaian 5 lampu identik berikut!

Lampu identik F dipasang pada kawat antara P dan Q. Bagaimana keadaan nyala lima lampu pada rangkaian listrik tersebut?
A. Lampu D dan E menyala lebih terang dari semula
B. Lampu A, B dan C menyala lebih terang dari semula
C. Lampu D dan E menyala lebih terang darpada A, B, dan C
D. Lampu D dan E lebih redup dari semula
E. Lampu D dan E sama terangnya dengan keadaan awal

Jawab: D
lampu akan menyala terang atau redup ditentukan oleh daya = energi per sekon yang dipakai oleh lampu. Daya dinyatakan dengan persamaan
P = I²R
Jadi, terang redupnya lampu dipengaruhi oleh arus yang mengalir pada lampu dan hambatan lampu tersebut. Karena keseluruhan lampu memiliki spesifikasi yang sama, maka satu-satunya faktor yang mempengaruhi nyala lampu adalah arus yang mengalir pada lampu. Lampu A diparalel dengan lampu B dan C dan diserikan dengan lampu D dan E.
Saat lampu F dipasang di antara lampu D dan E, maka arus total yang mengalir pada rangkaian mengecil akibat hadirnya lampu F tersebut. Akibatnya lampu semua lampu akan meredup. Jadi pilihan jawaban yang benar adalah lampu D dan E menyala lebih redup dari semula.

SOAL 35
Dua benda bermuatan listrik Q₁ dan Q₂ berjarak r cm menimbulkan gaya tolak-menolak sebesar 10 newton. Kemudian muatan Q₁ digeser sehingga gaya yang timbul menjadi 40 newton. Konstanta k = 9.10⁹ N.m².C^-2, maka muatan Q₁ harus dipindahkan sebesar . . . .
A. r/2 menjahui Q₂
B. r/2 mendekati Q₂
C. r menjauhi Q₁
D. 2r mendekati Q₂
E. 2r menjauhi Q₂

Jawab: B
Gaya Coulomb pada dua muatan diberikan oleh
F = kQ₁Q₂/r² = 10 (*)
Jika gaya Coulomb menjadi 40 N dari semua maka
40 = kQ₁Q₂/r’² (**)
Dari (*) dan (**) kita peroleh
¼ = r’²/r²
r' = ½ r dari semula (mendekati karena semakin besar gaya Coulomb)