Soal dan Pembahasan UNBK Fisika 2017 (no 26 - no 30)

SOAL 26
Pada percobaan pegas, bebean yang massanya berbeda-beda digantung pada ujung pegas kemudian diukur pertambahan panjang pegas. Data hasil percobaan tampak sebagai berikut:

Dari tabel di atas dapat disimpulkan bahwa . . . .
A. semakin besar beban, semakin kecil pertambahan panjang
B. semakin besar gaya, semakin besar pertambahan panjang
C. semakin besar gaya, semakin kecil pertambahan panjang
D. konstanta pegas berbanding lurus dengan pertambahan panjang
E. konstanta pegas berbanding terbalik dengan gaya

Jawab: B
Hubungan antara gaya, konstanta pegas dan pertambahan panjang pegas dinyatakan menurut hukumH Hooke yaitu
F = kΔx (dengan Δx = pertambahan panjang, k = konstanta pegas)
Dengan gaya yang bekerja pada pegas F = berat beban = mg
Dari tabel jelas bahwa jika berat beban semakin besar (gaya yang dikerjakan pada pegas semakin besar) maka pegas akan bertambah panjang.

SOAL 27
Mikroskop dengan fokus lensa objektif 1 cm dan okuler 10 cm digunakan untuk mengamati sebuah benda kecil. Saat pengamatan dengan mata tanpa akomodasi, jarak lensa objektif dan okuler adalah 21 cm. pengamatan kemudian diubah dengan mata berakomodasi maksimum (Sn = 30 cm), maka jarak lensa objektif dan okuler sekarang adalah . . . .
A. 23,5 cm
B. 21,0 cm
C. 18,5 cm
D. 15,0 cm
E. 13,5 cm

Jawab: C
Fokus lensa objektif, f_ob = 1 cm, fokus lensa okuler f_ok = 10 cm dan panjang mikroskop d = 21 cm.
UNTUK MATA TIDAK BERAKOMODASI: panjang mokroskop diberikan oleh
d = s’_ob + f_ok
21 cm = s’_ob + 10 cm
s'_ob = 11 cm
Perbesaran untuk mata tidak berakomodasi adalah
M_total = M_ob x M_ok
= (s’_ob/s_ob) x (Sn/f_ok)
M_total = (11 cm/1,1 cm) x (30 cm/10 cm) = 30
Perbesaran mikroskop dengan mata berakomodasi maksimum adalah
M_total = M_ob x M_ok
= (s’’_ob/s_ob) x (Sn/f_ok + 1)
M_total = (s’’_ob/1,1 cm) x (30 cm/10 cm + 1) = 30
(s’’_ob/1,1 cm) x 4 = 30
s’’_ob = 7,5/1,1 = 8,25 cm
maka panjang mikroskop saat diamati dengan mata berakomodasi maksimum adalah
d = s’’_ob + f_ok = 8,25 + 10 = 18,25 cm

SOAL 29
Dua gabus berjarak 3 m terapung di puncak gelombang air laut. Terdapat dua lembah antara keduanya dan energi gelombang membutuhkan waktu 6 sekon untuk berpindah dari garus satu yang kedua. Kecepatan rambat dan panjang gelombangnya berturut-turut adalah . . . .
A. 1 m.s^-1 dan 6 m
B. 1 m.s^-1 dan 3 m
C. 0,5 m.s^-1 dan 6 m
D. 0,5 m.s^-1 dan 4 m
E. 0,5 m.s^-1 dan 1,5 m

Jawab; E

Panjang gelombang sebesar λ = 3/2 = 1,5 m.
Periode gelombang sebesar T = 6/2 = 3 s, maka
Kecepatan gelombang adalah v = λ/T = 1,5/3 = 0,5 m.s^-1.

SOAL 30
Persamaan gelombang stasioner pada dawai gitar y = 40 sin (20 πx) cos (60 πt), dengan x dan y dalam meter dan t dalam sekon. Dari persamaan tersebut letak perut kesatu, kedua, dan ketiga dari titik pantul berjarak . . . .
A. 2 cm; 6 cm; dan 10 cm
B. 2,5 cm; 7,5 cm; dan 12,5 cm
C. 3 cm; 9 cm; dan 15 cm
D. 7 cm; 21 cm; dan 35 cm
E. 10 cm; 30 cm; dan 50 cm

SOAL 28
Perhatikan gambar berikut!

Balok dihubungkan dengan pegas dan ditarik sejauh 4 cm lalu dilepaskan sehingga sistem bergetar harmonik. Dalam waktu 10 sekon menjadi 5 getaran, maka grafik hubungan simpangan dengan waktu getar yang benar adalah . . . .

Jawab: C
Dari soal diketahui simpangan maksimum (amplitudo) A = 4 cm. Periode getaran adalah
Waktu yang dibutuhkan 5 getaran adalah 10 detik, maka
Untu 1 kali getaran dibutuhkan waktu 2 detik, maka grafik yang sesuai ditunjukan pada C.

Jawab: B
Persamaan gelombang stasioner y = A sin (kx) cos (ωt) maka dari y = 40 sin (20 πx) cos (60 πt) kita peroleh k = 20π m^-1 dengan
k = 2π/λ = 20π
λ = 0,1 m = 10 cm
dawai gitar berarti gelombang stasioner ujung terikat ditunjukan seperti gambar

Dari gambar nampak bahwa letak perut pertama, kedua dan ketiga berturut-turut adalah
x₁ = ¼ λ = 2,5 cm; x₂ = ¾ λ = 7,5 cm; dan x₃ = 5λ/4 = 12,5 cm