Posted by Soal 1
Gaya (F) sebesar 12 N bekerja pada sebuah benda yang massanya m1 menyebabkan percepatan m1 sebesar 8 m/s2. Jika F bekerja pada benda bermassa m2 maka percepatan yang ditimbulkannya yaitu 2 m/s2. Jika F bekerja pada benda bermassa m1 + m2, maka percepatan benda itu yaitu ...
A. 1,2 m/s2
B. 1,6 m/s2
C. 2,4 m/s2
D. 3,0 m/s2
E. 3,6 m/s2
Pembahasan :
Dik : F = 12 N, a1 = 8 m/s2, a2 = 2 m/s2, m3 = m1 + m2
Massa benda pertama:
⇒ F = m.a
⇒ m1 = F/a1
⇒ m1 = 12/8
⇒ m1 = 1,5 kg
Massa benda kedua:
⇒ m2 = F/a2
⇒ m2 = 12/2
⇒ m2 = 6 kg
Percepatan benda ketiga:
⇒ a3 = F/m3
| ⇒ a3 = | F |
| m1 + m2 |
| ⇒ a3 = | 12 |
| 1,5 + 6 |
⇒ a3 = 1,6 m/s2
Jawaban : B
Soal 2
Dari keadaan diam, benda tegar melaksanakan gerak rotasi dengan percepatan sudut 15 rad/s2. Titik A berada pada benda tersebut, berjarak 10 cm dari sumbu putar. Tepat setelah benda bergerak rotasi selama 0,4 sekon, A mengalami percepatan total sebesar ....
A. 1,5 m/s2
B. 2,1 m/s2
C. 3,6 m/s2
D. 3,9 m/s2
E. 5,1 m/s2
Pembahasan :
Dik : α = 15 rad/s2, R = 10 cm = 0,1 m, t = 0,4 s
Benda yang melaksanakan gerak rotasi mengalami dua percepatan yaitu:
1. Percepatan sentripetal (as)
2. Percepatan tangensial (at)
Percepatan sentripetal:
⇒ as = ω2 R
⇒ as = (ωo + α.t)2 R
⇒ as = (0 + 15.0,4)2 R
⇒ as = (6)2 (0,1)
⇒ as = 3,6 m/s2
Percepatan tangensial:
⇒ at = α.R
⇒ at = 15 (0,1)
⇒ at = 1,5 m/s2
Percepatan total:
⇒ atotal = √as2 + at2
⇒ atotal = √(3,6)2 + (1,5)2
⇒ atotal = √12,96 + 2,25
⇒ atotal = √15,21
⇒ atotal = 3,9 m/s2
Jawaban : D
Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Cahaya dan Alat Optik
Soal 3
Sebuah silinder berlubang mempunyai momen inersia lebih besar daripada silinder pejal yang terbuat dari materi yang sama serta mempunyai massa yang sama.
SEBAB
Untuk mempersembahkan percepatan sudut pada sebuah benda berlubang dibutuhkan lebih banyak tenaga putaran.Pembahasan :
Momen inersia silinder berlubang
⇒ I = MR2
Momone inersia silinder pejal
⇒ I = ½MR2
Dari rumus di atas sanggup kita lihat bahwa momen inersia bergantung pada massa benda. Jika massa silinder berlubang sama dengan massa silinder pejal, maka momen inersia silinder berlubang akan lebih besar (dengan perkiraan R keduanya sama).
Benda berlubang umumnya mempunyai momen inersia yang lebih besar dari benda pejal sehingga dibutuhkan momen gaya yang lebih besar untuk mempersembahkan percepatan sudut pada sebuah benda berlubang. Oleh lantaran itu dibutuhkan tenaga putar yang lebih besar pada benda berlubang.
Jadi, pernyataan benar alasan benar tetapi tidak menunjukkan lantaran akibat.
Jawaban : B
Soal 4
Sebuah balok bergerak pada permukaan meja dengan lintasan berbentuk bulat berjari-jari r dengan kecepatan sudut tetap. Penyataan yang benar berkaitan dengan mementum linier dan momentum sudut balok yaitu ...
(1) Momentum linier tetap
(2) Momentum sudut tetap
(3) Momentum sudut berubah
(4) Momentum linier berubah
Pembahasan :
Momentum sudut ialah hasil kali momen inersia dengan kecepatan sudut. Sedangkan momnetum linier ialah hasil kali massa dengan kecepatan linier.
Momentum sudut :
⇒ L = I.ω
Momentum linier :
⇒ p = m.v = m.ω.R
Karena kecepatan sudut ω tetap (besar dan arahnya tetap), maka besar dan arah momentum sudut juga tetap. Arah momentum sudut tegak lurus ke atas ke bawah permukaan meja bergantung arah rotasi balok.
Dari rumus momentum linier terlihat bahwa momentum liner berbanding lurus dengan kecepatan sudut. Karena besar kecepatan sudut dan R tetap, maka besar momentum linier juga tetap.
Meski besar momentum linear tetap, tetapi arahnya berubah. Arah momentum linier selalu berubah bergantung pada arah kecepatan linier balok yang selalu menyinggung lintasan.
Jadi, opsi yang benar yaitu 2 dan 4.
Jawaban : C
Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Energi dan Daya Listrik.
Soal 5
Momen inersia atau momen kelembaman suatu benda yang berputar bergantung pada ...
(1) Momen gaya yang bekerja pada benda
(2) Letak sumbu putar
(3) Percepatan benda
(4) Massa benda
Pembahasan :
Momen inersia atau momen kelembaman yaitu bemasukan yang analog dengan massa untuk gerak rotasi. Besar momen inersi sanggup ditentukan dengan rumus :
I = k.m.r2
melaluiataubersamaini :
I = momen inersia
k = bergantung pada jenis benda
m = massa benda
r = letak sumbu putar
Jadi, momen inersia suatu benda yang berputar bergantung pada jenis benda, massa benda, dan letak sumbu putar. Opsi yang benar yaitu 2 dan 4.
Jawaban : C
Soal 6
Bola pejal terbuat dari besi menggelinding pada lantai datar dengan laju 15 m/s. Jika massa bola 2 kg dan diameternya 40 cm, maka energi kinetik total bola itu yaitu ...
A. 90 J
B. 225 J
C. 315 J
D. 400 J
E. 525 J
Pembahasan :
Dik : v = 15 m/s, m = 2 kg, d = 40 cm, r = 20 cm = 0,2 m, k = ⅖ (bola pejal)
Benda yang menggelinding bergerak secara rotasi dan translasi sehingga mempunyai dua energi kinetik yaitu energi kinetik rotasi dan energi kinetik translasi.
⇒ Ek = Ek rotasi + Ek translasi
⇒ Ek = ½ I.ω2
⇒ Ek = ½ (k.m.r2).ω2 + ½m.v2
⇒ Ek = ½ (k.m.r2).(v/r)2 + ½m.v2
⇒ Ek = ½ k.m.v2 + ½m.v2
⇒ Ek = ½ m.v2 (k + 1)
⇒ Ek = ½ (2).(15)2 (⅖ + 1)
⇒ Ek = 225 (7/5)
⇒ Ek = 315 J
Jawaban : C
Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Teori Relativitas Khusus.
Soal 7
Pada gambar sistem katrol berat benda A dan E masing-masing 100 N dan 10 N.
Jika tali AC horizontal dan tali AB sejajar bidang, serta bidang miring dan katrol licin, maka sistem akan setimbang untuk berat D sebesar ...
A. 50,5 N
B. 58,5 N
C. 62,5 N
D. 72,5 N
E. 81,5 N
Pembahasan :
Dik : WA = 100 N, WE = 10 N
Gambarkan garis-garis gayanya:
Karena sistem setimbang, berarti ketiga benda tidak bergerak sehingga berlaku aturan Newton pertama.
Tinjau benda E:
⇒ ∑F = 0
⇒ T1 - WE = 0
⇒ T1 = WE
⇒ T1 = 10 N
Tinjau benda A pada sumbu x:
⇒ ∑Fx = 0
⇒ T2 - T1 cos 30o - WA sin 30o = 0
⇒ T2 = T1 cos 30o + WA sin 30o
⇒ T2 = 10(½√3) + 100(½)
⇒ T2 = 8,5 + 50
⇒ T2 = 58,5 N
Tinjau benda D:
⇒ ∑F = 0
⇒ T2 - WD = 0
⇒ T2 = WD
⇒ WD = 58,5 N
Jadi, sistem akan setimbang untuk berat D sama dengan 58,5 N.
Jawaban : B
Soal 8
Sebuah balok bermassa 2 kg mula-mula membisu dilepas dari puncak bidang lengkung yang berbentuk seperempat bulat dengan jari-jari R. Kemudian balok meluncur pada bidang datar dan berhenti di B yang berjarak 3 m dari titik awal bidang datar A.
Jika bidang lengkung tersebut licin sedangkan gaya gesek antara balok dan bidang datar yaitu 8 N, maka R sama dengan ...
A. 0,2 m
B. 0,5 m
C. 1,2 m
D. 1,5 m
E. 1,6 m
Pembahasan :
Dik : m = 2kg, r = R, vo = 0, s = 3 m, Fg = 8 N
Dari rumus gaya gesek:
⇒ Fg = μ.N
⇒ Fg = R/s .N
⇒ Fg = R/s (m.g)
⇒ 8 = R/3 (2.10)
⇒ 8 = 20R/3
⇒ 24 = 20R
⇒ R = 24/20
⇒ 1,2 m
Jawaban : C
Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Termodinamika dan Kinetik Gas.
Soal 9
Sebuah roda akan dinaikkan pada anak tangga ibarat pada gambar diberikut:
Jika jari-jari sama dengan R, berat roda sama dengan W, tinggi anak tangga sama dengan h, maka gaya F minimum yang dibutuhkan supaya roda tersebut sanggup naik yaitu ...
A. W(R - h)
B. W(2Rh - h2)½/ (R - h)
C. W(2Rh - h2)
D. W(R - h)/R
E. Wh/(R - h)
Pembahasan :
Berdasarkan aturan Newton I
Pada sumbu-x
⇒ ∑Fx = 0
⇒ F - N cos θ = 0
⇒ F = N cos θ
Pada sumbu-y
⇒ ∑Fy = 0
⇒ N sin θ - W = 0
⇒ W = N sin θ
Jika dibandingkan:
| ⇒ | F | = | N cos θ |
| W | N sin θ |
| ⇒ | F | = | cos θ |
| W | sin θ |
| ⇒ F = W | cos θ |
| sin θ |
Rumus untuk sin :
| ⇒ sin θ = | R - h |
| R |
Rumus untuk cos :
⇒ cos θ = √1 - sin2 θ
⇒ cos θ = √1 - {(R-h)/R}2
| ⇒ cos θ = | √2Rh - h2 |
| R |
melaluiataubersamaini demikian kita peroleh:
| ⇒ F = W | cos θ |
| sin θ |
| ⇒ F = W | (√2Rh - h2 )/R |
| (R - h)/R |
| ⇒ F = W | (2Rh - h2)½ |
| R - h |
Jawaban : B
Soal 10
Jarak sumbu kedua roda depan terhadap sumbu kedua roda belakang sebuah truk yang bermassa 3000 kg yaitu 3 meter. Pusat massa truk terletak 2 meter di belakang roda muka. Maka beban yang dipikul oleh kedua roda depan truk tersebut yaitu ...
A. 5 kN
B. 10 kN
C. 15 kN
D. 20 kN
E. 25 kN
Pembahasan :
Dik : m = 3000 kg, LA = 3 m, L = 3 - 2 = 1 m
Ilustrasi jarak roda depan dan roda belakang
Berat beban yang dipikul oleh roda depan sama dengan gaya normal di A. Berdasarkan syarat kesetimbangan, maka berlaku:
⇒ ∑Ï„ = 0
⇒ W.L - NA.LA = 0
⇒ W.L = NA.LA
⇒ m.g.L = NA.LA
⇒ 3000 (10)(1) = NA.(3)
⇒ 30.000 = 3NA
⇒ NA = 10.000 N
⇒ NA = 10 kN.
Jawaban : B
Emoticon