Pembahasan Soal Try Out UN (UNBK) Fisika 2020 (23-28)

Soal 23

Sebuah pipa organa terbuka yang panjangnya L menghasilkan bunyi dengan frekuensi resonansi berturut-turut adalah 360 Hz dan 420 Hz, frekuensi nada pertama pipa organa terbuka tersebut adalah …

A. 60 Hz

B. 120 Hz

C. 180 Hz

D. 240 Hz

E. 300 Hz
Jawab:
Frekuensi resonansi pipa organa terbuka diberikan oleh

f_n = nv/2L

n = frekuensi nada ke-n

f_n = nv/2L = 360 dan
f_n+1 = (n+1)v/2L = 420

n/(n + 1) = 6/7
7n = 6n + 6
n = 6

maka untuk nada dasar n = 1, nada pertama n = 2, maka

f₂/f₆ = 2/6

f₂ = f₆/3 = 360/63 = 120Hz

Soal 24
Andi berdiri jarak 3 m dari sumber ledakan mendengar bunyi dengan taraf intensitas 50 dB. Jika Budi berdiri pada jarak 30 m dari sumber ledakan, maka perbandingan taraf intensitas Budi dan Andi adalah….
A. 1 : 5
B. 2 : 5
C. 3 : 5
D. 4 : 5
E. 5 : 6

Jawab: C
Kita gunakan hubungan

TI_Budi – TI_Andi = 10 log (r₁/r₂)²

TI_Budi = 50 dB + 10 log(3/30)² = 30 dB

Maka perbandingan taraf intensitas Budi dan Andi adalah

TI_Budi/TI_Andi = 30/50 = 3/5

Soal 25

Budi berdiri di pinggir jalan kemudian melintas sebuah mobil di depannya. Sebelum melewati Budi, pengemudi mobil tersebut membunyikan sirine dengan frekuensi 900 Hz. Namun yang didengar oleh Budi adalah 1000 Hz. Jika  kecepatan bunyi di udara 340 m.s^-1. Maka kecepatan mobil  tersebut adalah ….

A. 24 m.s^-1

B. 34 m.s^-1

C. 44 m.s^-1

D. 54 m.s^-1

E. 64 m.s^-1
Jawab:

S = sumber, P = pendengar.

Maka kecepatan mobil kita peroleh dengan menggunakan persamaan
f_p = (v – v_p)f_s/(v – v_s)
1000Hz = (340 – 0)(900Hz)/(340 – v_s)
340 – v_s = 306
v_s = 34 m/s

Soal 26
Sebuah teropong sederhana terdiri dari lensa obyektif (f_ob = 24 cm) dan lensa okuler (f_ok = 6 cm) digunakan untuk mengamati benda dari kejauhan dengan tanpa akomodasi. Dapat disimpulkan:
(1) Panjang teropong minimal 18 cm
(2) Perbesaran bayangan 4 kali dari bendanya
(3) Agar perbesarannya menjadi 8 kali bendanya, maka lensa okulernya diganti dengan lensa sejenis yang jarak fokusnya ½ jarak fokus lensa semula
(4) Jika jarak fokus lensa okulernya 2 kali semula, maka panjang teropong akan berkurang setengah kali panjang semula
Kesimpulan yang benar adalah ….
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (3)
D. (2) dan (4)
E. (3) dan (4)

Jawab: C
Teropong dilihat tanpa akomodasi maka s_ok = f_ok dan s’_ok = – ~ (minus tak hingga), maka panjang teropong

d = f_ob + f_ok = 24 cm + 6 cm = 30 cm

Pembesaran teropong

M = f_ob/f_ok = 24/6 = 4

Jika perbesaran menjadi 8 kali, maka jarak fokus okulernya adalah
f_ok = f_ob/M = 24/8 = 3 atau (½ kali f_ok)

Jika jarak fokus lensa okulernya 2 kali semula, maka panjang teropong adalah d’ = 24 cm + 12 cm = 36 cm.

Soal 27

Seberkas sinar monokhromatik dengan panjang gelombang 5 x 10^-7 m diarahkan tegak lurus pada kisi. Jika pada layar terjadi terang orde ke 2 dengan jarak 20 cm dari terang pusat, maka kostanta kisi yang digunakan adalah….
A. 400 celah/mm
B. 300 celah/mm
C. 200 celah/mm
D. 100 celah/mm
E. 50 celah/mm

Jawab:
Kita gunakan hubungan
nλ = dsinθ = dy/l

dengan λ = panjang gelombang, d = lebar celah, y = titik terang dari terang pusat, n = orde ke-n, maka

(2)(5 x 10^-7 m) = d(0,2)/(2)

d = 10^-5 m = 10^-2 mm

maka konstanta kisi adalah N = 1/d = 1/10^-2 mm = 100 celah/mm

Soal 28
Lima lampu identik dilengkapi 3 sakelar S dihubungkan dengan sebuah sumber tegangan seperti pada
gambar.

Jika pada gambar di atas sakelar S₃ ditutup sementara S₁ dibuka, maka ….
(A) Lampu L₁ menyala lebih redup dibandingkan keadaan semula
(B) Lampu L₂ menyala sama terangnya dibandingkan keadaan semula
(C) Lampu L₃ menyala lebih redup dibandingkan keadaan semula
(D) Lampu L₄ menyala sama terangnya dibandingkan keadaan semula
(E) Lampu L₅ menyala lebih redup dari keadaan semula

Jawab: E
Terangnya suatu lampu (bohlam) bergantung pada daya listrik yang mengalir pada lampu yang bergantung pada arus listrik. Jadi, bola yang memiliki arus paling besar atau daya paling besar tentu lebih terang.

Misalkan ketika saklar S₁ ditutup dan saklar S₃ dibuka (kondisi 1) hambatan total rangkaiannya R dan arus total yang melalui rangkaian I maka arus yang melalui L1 sama dengan I dan ketika melalu titik cabang (L2 dan L3) maka arus akan terbagi sama besar untuk L2 = L3 = ½I dan arus berkumpul lagi di titik cabang berikutnya dan melalui L5 sebesar I.

Ketika saklar S₁ dibuka dan saklar S₃ ditutup (kondisi 2) hambatan total dalam rangkaian sama dengan pada kondisi 1 yaitu R (perhatikan bentuk rangkaiannya) maka arus total yang melalui rangkaian juga pasti sama dengan I akan tetapi lampu L1 dan L3 tersusun seri (karena L2 tidak mengalir arus) maka arus yang mengalir pada L1 dan L3 sama besar yaitu I. Pada titik cabang L4 dan L5 arus I terbagi menjadi dua bagian yang sama besar untuk L4 = L5 = ½ I.

Kesimpulannya:
Pada kondisi 2:
Untuk L1 mengalir sama terang dengan arus I.
Untuk L2 (S1 dibuka) menjadi nol sedangkan pada kondisi 1 mengalir arus ½I.
Untuk L3 menjadi I sedangkan pada kondisi 1 mengalir arus ½I.
Untuk L4 menjadi ½I sedangkan pada kondisi 1 tidak mengalir arus (S3 dibuka)
Untuk L5 menjadi ½I sedangkan pada kondisi 1 mengalir arus I.