Soal dan Pembahasan UNBK Fisika 2018 (no 16 - no 20)

SOAL 16
Sebuah balok dilepas tanpa kecepatan awal di puncak bidang miring licin (di A). Balok meluncur hingga dasar bidang miring (di E),

Jika jarak AB = BC = CD = DE, maka perbandingan kecepatan balok di C, D, dan E adalah....
A. 1 : √2 : √3
B. 1 : √3 : √2
C. √2 : √3 : 2
D. 2 : √2 : √3
E. 2 : √3 : √2

Jawab: C
Kita gunakan hukum kekekalan energi mekanik
½ mv² = mgh, maka
v = √2gh
dimana h di ukur dari mulai A, sehingga
v_C : v_D : v_E = √h_c : √h_D : √h_E 
karena h_C = 2h, h_D = 3h dan h_E = 4h
v_A : v_B : v_C  = √2h : √3h : √4h
v_A : v_B : v_C  = √2 : √3 : 2

SOAL 17
Anak panah dikaitkan pada tali busur, kemudian ditarik ke belakang dengan gaya 20 N sehingga tali busur meregang pada jarak 20 cm. Gesekan udara diabaikan, massa anak panah 250 gram, maka kecepatan anak panah saat melesat dari busur adalah . . . .
A. 10 m.s^-1
B. 5√3 m.s^-1
C. 5 m.s^-1
D. 4√2 m.s^-1
E. 4 m.s^-1

Jawab: E
Kita gunakan konsep usaha total sama dengan perubahan energi kinetik
W = ∆EK = ½ mv² – ½ mv₀²
W =  ½ mv² karena v₀ = 0
Usaha oleh gaya pegas sama dengan perubahan energi potensial pegas
W = ∆Ep = ½ FΔx
Maka
½ FΔx  = ½ mv²
20 x 0,2 = 250 x 10^-3 x v²
v² = 4/0,25 = 16
v = 4 m/s

SOAL 18
Seseorang yang bermassa 50 kg berdiri di atas perahu yang bermassa 200 kg. Perahu bergerak dengan kecepatan 7,5 m.s^-1 . Saat tiba di tempat tujuan, penumpang melompat dengan kecepatan 10 m.s^-1 searah gerak perahu. Kelajuan perahu sesaat setelah penumpang melompat adalah . . . .
A. 0 m/s
B. 5 m/s
C. 6,9 m/s
D. 10 m/s
E. 11,9 m/s

Jawab: C
Kita selesaikan ini dengan menggunakan hukum kekekalan momentum,
Jumlah momentum saat orang berada di perahu = Jumalh momentum ketika orang melompat
(m₁ + m₂)v = m₁v₁’ + m₂ v₂’
250 x 7,5 = 50 x 10 + 200v₂’
200v₂’ = 1875 – 500
v₂’ = 1375/200 = 6,9 m/s

Soal 19
Sebuah bola bilyar A bermassa 100 gram bergerak menuju bola bilyar B bermassa sama yang mula-mula dalam kedaan diam seperti gambar.

Besar kecepatan bola A sesudah tumbukan adalah . . . .
A. 5 m/s
B. √19 m/s
C. 4 m/s
D. √11 m/s
E. 3 m/s

Jawab: B
Momentum awal:
Benda A
v_Ax = 5 x cos 30 = 5 x ½√3 = 2,5√3 m/s
v_Ay = 5 x sin30 = 5 x ½ = 2,5 m/s
v_BX = 0; v_By = 0

Momentum setelah tumbukan
v_Bx’ = 0
v_By’ = 3 m/s

Kekekalan momentum pada sumbu x
m_Av_Ax + m_Bv_Bx = m_Av_Ax’ + m_Bv_Bx’
100 x 2,5√3 + 0 = 100v_Ax’ + 0
v_Ax' = 2,5√3 m/s

Kekekalan momentum  pada sumbu y
m_Av_Ay + m_Bv_By = m_Av_Ay’ + m_Bv_By’
100 x 2,5 + 0 = 100 x v_Ay' + 100 x 3
100v_Ay’ = 250 – 300 = -50
v_Ay' = - 0,5 m/s
maka kecepatan bola A setelah tumbukkan adalah
v_A =[(v_Ax')² + (v_Ay')²]^1/2 = [(2,5√3)² + (-0,5)²]^1/2
v_A = √19 m/s

SOAL 20
Berikut data kalor  jenis dari 4 zat padat:

No	Zat Padat	Kalor Jenis (J.kg-1.0C-1)
(1)	Aluminium	900
(2)	Tungsen	134
(3)	Tembaga	386
(4)	Perak	236

Keempat zat padat dengan massa yang sama diberi kalor juga dengan jumlah yang sama. Urutan zat yang mengalami kenaikan Suhu dari tertinggi ke terendah adalah . . . .
A. aluminium — tembaga— perak — tungsten
B. tungsten — aluminium — tembaga — perak
C. tungsten — perak — tembaga — aluminium
D. perak — aluminium — tungsten — tembaga
E. perak— tembaga — tungsten — aluminium

Jawab: C
Kita gunakan konsep
Q = mcΔT
c = Q/m.ΔT
sehingga ΔT berbanding terbalik dengan kalor jenis zat c.

Jadi, urutan perubahan suhu dari yang tertinggi ke yang terendah adalah dari kalor jenis zat dari yang terkecil ke kalor jenis yang terbesar, maka urutan yang benar adalah tungsten — perak — tembaga — aluminium