Pembahasan Soal Latihan Persiapan UTBK Fisika 2020 (1 - 5)

Soal 1

Suatu balok bermassa 2 kg yang berada pada bidang datar licin mengalami gaya konstan F = 10 N dengan arah seperti ditunjukkan oleh gambar. Kecepatan balok pada t = 0 s adalah 2 m/s ke arah kiri.

Balok bergerak . . . .

A. ke kiri diperlambat dalam selang waktu 0 < t < 4/5√3 s dan setelahnya ke kanan dipercepat
B. ke kiri diperlambat dalam selang waktu 0 < t < 4/5 s dan setelahnya dipercepat dalam arah yang tetap
C. ke kanan diperlambat dalam selang waktu 0 < t < 4/5√3 s dan setelahnya ke kanan dipercepat dalam arah yang sama
D. ke kanan dengan kelajuan semakin lama semakin cepat
E. ke kanan dipercepat dan selanjutnya diperlambat dalam arah yang sama

Jawab: A
Gaya-gaya yang bekerja pada balok ditunjukkan seperti gambar di bawah ini,

 

Awalnya benda bergerak ke kiri dan dikerjakan gaya tetap ke kanan dengan besarnya

F sin60⁰ = 10N (½√3) = 5√3 N

maka saat itu benda mengalami perlambatan ke kiri yang besarnya

a = ∑F/m = –5√3 N/(2 kg) = –2,5√3 m/s²

Benda berbalik arah jika v (kecepatan akhir) balok harus sama dengan nol, maka dengan
menggunakan

v = v₀ + at

kita peroleh

0 = 2 m/s + (–2,5√3 m/s²)t

t = 4/5√3 sekon

Jadi balok dari t = 0 sampai t = 4/5√3 sekon mengalami perlambatan. Karena gaya F tetap bekerja maka balok akan dipercepat ke kanan.

Soal 2
Pada soal 1, gaya tekan balok pada lantai adalah . . . .N
A. 15
B. 20
C. 25
D. 20 - √5
E. 20 + √5

Jawab: (C)
Gaya tekan balok pada lantai sama dengan gaya normal yang besarnya sama dengan

N – F cos60⁰ – mg = 0

N = F cos60⁰ + mg = 10 N(½) + (2 kg)(10 m/s²) = 25 N

Soal 3
Mobil A dan B terpisah sejauh 500 m. Kedua mobil itu bergerak saling mendekati dengan laju tetap. Laju mobil A 10 m/s dan laju mobil B 15 m/s. Jarak tempuh mobil A ketika kedua mobil berhadapan pada jarak 200 m adalah . . . . m
A. 180
B. 160
C. 140
D. 120
E. 110

Jawab: (D)
Kedua mobil bergerak dengan kecepatan masing-masing v_A = 10 m/s artinya setiap 1 detik mobil A telah menempuh 10 m dan v _B = 15 m/s artinya setiap 1 detik mobil B telah menempuh 15 meter.
Waktu yang dibutuhkan kedua mobil sampai keduanya berada pada posisi 200 satu sama lain (total jarak tempuh keduanya 300 m), adalah

t_A = t_B = 300 m/(10 m/s + 15 m/s) = 12 s

maka saat itu jarak yang telah ditempuh mobil A adalah x_A = (10 m/s)(12 s) = 120 m

Soal 4
Bola A ditendang dari tanah jatuh kembali ke tanah 6 detik dari sejak ditendang. Jika g = 10 m/s², sedangkan gesekan udara diabaikan, tinggi maksimum di atas tanah yang dicapai bola adalah . . . .
A. 180 m
B. 120 m
C. 90 m
D. 60 m
E. 45 m

Jawab: (E)

 

Kita ambil acuan tanah yaitu titik (0,0), maka pada t = 0, y₀ = 0 dan ketika sampai di tanah y = 0 (pada soal ketika t = 6 s), maka dengan menggunakan

y = y₀ + v_0yt – ½ gt²

0 = 0 + v_0y(6 s) – ½ (10 m/s²)(6 s)²

v_0y = 30 m/s

maka ketinggian maksimum bola (saat t_maks = 3s)tersebut adalah

y_maks = y₀ + v_0yt – ½ gt² = 0 + (30 m/s)(3 s) – ½ (10 m/s²)(3s)² = 45 m

Soal 5
Sebuah peluru ditembakkan dari tanah dengan kecepatan awal 120 m/s dan sudut elevasi θ. Jika pada saat t = 10 s ketinggian peluru 100 meter, sudut θ sama dengan . . . .
A. 30⁰
B . 37⁰
C. 45⁰
D. 53⁰
E. 60⁰

Jawab: (A)
Kecepatan awal pada sumbu, v_0x = 120 m/s cosθ dan v_0y = 120 sinθ.

Pada saat t = 10 s, posisi peluru adalah

y = y₀ + v_0yt – ½ gt²

100 m = 0 + (120 sinθ)(10 s) – ½ (10 m/s²)(10 s)²

1 = 12sinθ – 5

sinθ = ½

θ = sin^-1(0,50) = 30.0⁰