Pembahasan Fisika Un 2017 No. 6 - 10

Pembahasan soal-soal Fisika Ujian Nasional (UN) tahun 2017 nomor 6 hingga dengan nomor 10 tentang:

• gerak melingkar pada tikungan miring, 
• gerak parabola, 
• gerak lurus [kecepatan], 
• gaya dan aturan Newton pada bidang miring, serta 
• gaya dan aturan Newton.

Soal No. 6 perihal Gerak Melingkar pada Tikungan Miring

Sebuah kendaraan beroda empat melewati tikungan yang radiusnya 120 m.

Mobil tersebut bergerak dengan kecepatan tetap 40 m.s⁻¹ dan α yakni sudut kemiringan jalan terhadap horizontal. Agar kendaraan beroda empat tidak slip, besar cos⁡α yakni … (g = 10 m.s⁻²).

A.   1/2
B.   3/5
C.   4/5
D.   1/2 √3
E.   5/6

Pembahasan

Agar tidak slip, kendaraan beroda empat yang bergerak melingkar pada jalan yang miring harus mempunyai kecepatan sebesar:

dengan R yakni jari-jari tikungan jalan dan α yakni sudut kemiringan jalan.

Dari rumus di atas diperoleh:

Untuk mendapat nila cos⁡ α, kita buat segitiga trigonometri sebagai berikut:

Jadi, besar cos⁡ α biar kendaraan beroda empat tidak slip yakni 3/5 (B).

Perdalam bahan ini di Pembahasan Fisika UN: Gerak Melingkar.

Soal No. 7 perihal Gerak Parabola

Sebuah bola dilempar dengan sudut elevasi 30° menempuh lintasan parabola ibarat terlihat pada gambar.

Percepatan gravitasi 10 m.s⁻², maka perbandingan kecepatan di titik A, B, dan C yakni ….

A.   √25 ∶√28 ∶√31
B.   √25 ∶√40 ∶√45
C.   √27 ∶√28 ∶√31
D.   √28 ∶√27 ∶√31
E.   √31 ∶√28 ∶√27

Pembahasan

Sebenarnya soal di atas gampang ditebak. Hal ini alasannya yakni kecepatan gerak parabola semakin ke atas semakin menurun. Nah, perhatikan saja setiap opsi jawaban, mana perbandingan kecepatan yang semakin menurun. Opsi E, bukan?

Baiklah, alasannya yakni ini pembahasan, akan bahas hingga tuntas.

Diketahui:

v₀ = 60 m/s
α = 30°
t₁ = 1 s
t₂ = 2 s
t₃ = 3 s

Kecepatan gerak parabola terdiri dari kecepatan arah horizontal (v_x) dan kecepatan dalam arah vertikal (v_y). Kecepatan arah horizontal merupakan gerak lurus beraturan (GLB) sehingga nilai selalu tetap.

v_x = v₀ cos ⁡α
    = 60 cos⁡ 30°
    = 60 ∙ 1/2 √3
    = 30√3

Sedangkan kecepatan arah vertikal merupakan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) sehingga nilai selalu berubah setiap waktu.

 v_y(t) = v₀ sin⁡ α − gt
         = 60 sin⁡ 30° − 10t
         = 30 − 10t
v_y(1) = 30 − 10 = 20
v_y(2) = 30 − 20 = 10
v_y(3) = 30 − 30 = 0

Kecepatan gerak parabola secara keseluruhan merupakan resultan dari kecepatan arah horizontal dan vertikal.

Dengan demikian, perbandingan kecepatannya adalah:

v_A ∶ v_B ∶ v_C = √3100 ∶ √2800 ∶ √2700
                   = √31 ∶ √28 ∶ √27

Jadi, perbandingan kecepatan di titik A, B, dan C yakni opsi (E).

Perdalam bahan ini di Pembahasan Fisika UN: Gerak Parabola.

Soal No. 8 perihal Gerak Lurus [kecepatan]

Sebuah partikel bergerak memenuhi persamaan y = 10t − 2t² dengan y dalam satuan meter dan t dalam satuan sekon. Kecepatan partikel pada ketika t = 1 sekon yakni ….

A.   6 m.s⁻¹
B.   10 m.s⁻¹
C.   14 m.s⁻¹
D.   16 m.s⁻¹
E.   17 m.s⁻¹

Pembahasan

Kecepatan merupakan turunan pertama fungsi posisi y terhadap waktu t.

y = 10t − 2t²

 v(t) = dy/dt
       = 10 − 4t
v(1) = 10 − 4 ∙ 1
       = 6

Jadi, kecepatan partikel pada ketika t = 1 sekon yakni 6 m.s⁻¹ (A).

Perdalam bahan ini di Pembahasan Fisika UN: Gerak Lurus.

Soal No. 9 perihal Gaya dan Hukum Newton pada Bidang Miring

Sebuah benda yang bermassa 6 kg berada pada bidang miring berangasan dengan koefisien goresan 0,3 ibarat gambar.

Benda meluncur ke bawah dengan kecepatan awal 5 m.s⁻¹ hingga berhenti sehabis 2 s alasannya yakni ditahan oleh gaya F (g = 10 m.s⁻² dan tan ⁡α = 3/4). Besar gaya F yakni ….

A.   6,6 N
B.   15,0 N
C.   36,6 N
D.   48,0 N
E.   60,0 N

Pembahasan

Diketahui:

m = 6 kg
μ = 0,3
v₀ = 5 m/s
t = 2 s

Benda meluncur ke bawah sambil ditahan gaya F sehingga benda mengalami perlambatan hingga alhasil berhenti (v = 0).

  v = v₀ + at
  0 = 5 + a ∙ 2
2a = −5
  a = −2,5 (perlambatan)

Gaya-gaya yang bekerja pada benda yakni sebagai berikut:

f yakni gaya gesek yang dirumuskan:

f = μN
  = μ mg cos⁡ α
  = 0,3 ∙ 6 ∙ 10 ∙ 4/5
  = 14,4

Karena sistem bergerak (meskipun alhasil berhenti) maka berlaku aturan II Newton.

                    ∑F = ma
mg sin ⁡α − F − f = ma
                       F = mg sin ⁡α − f − ma
                          = 6 ∙ 10 ∙ 3/5 − 14,4 − 6 ∙ (−2,5)
                          = 36 − 14,4 + 15
                          = 36,6

Jadi, besar gaya F yakni 36,6 N (E).

Perdalam bahan ini di Pembahasan Fisika UN: Gaya dan Hukum Newton.

Soal No. 10 perihal Gaya dan Hukum Newton

Perhatikan gambar!

Benda A, B, dan C masing-masing mempunyai massa 3 kg, 3 kg, dan 1 kg. Koefisien goresan balok A dan meja = 0,3. Sebelum benda C diletakkan di atas benda A, benda A dan B mempunyai percepatan a. Setelah benda C diletakkan di atas benda A maka yang terjadi pada sistem yakni ….

A.   tegangan tali sistem menjadi lebih kecil dari semula
B.   tegangan tali sistem akan tetap
C.   tegangan tali sistem menjadi lebih besar dari semula
D.   sistem balok menjadi berhenti
E.   gerak sistem balok B menjadi lebih cepat

Pembahasan

Secara logika, sehabis benda C diletakkan di atas benda A, maka:

• kecepatan gerak melambat [opsi D dan E salah]
• tali menjadi lebih tegang [opsi C benar]

Mari kita ulas biar tidak penasaran!

Sebelum benda C diletakkan di atas benda A, sistem bergerak dengan percepatan a, sehingga berlaku aturan II Newton.

                        ∑F = ma
                w_B − f_s1 = (m_A + m_B) a₁
      m_B g − μ m_A g = (m_A + m_A) a₁
3 ∙ 10 − 0,3 ∙ 3 ∙ 10 = (3 + 3) a₁
                    30 − 9 = 6a₁
                          a₁ = 21/6
                               = 3,5

Setelah benda C diletakkan di atas benda A, aturan II Newton yang berlaku adalah:

                              ∑F = ma
                      w_B − f_s2 = (m_A + m_B + m_C) a₂
m_B g − μ (m_A + m_C)g = (m_A + m_B + m_C) a₂
  3 ∙ 10 − 0,3(3 + 1)10 = (3 + 3 + 1) a₂
                       30 − 12 = 7a₂
                               a₂ = 18/7
                                    = 2,57

Tampak bahwa percepatan gerak sistem turun sehabis benda C diletakkan di atas benda A.

Nah, kini kita tentukan tegangan talinya. Pandang gaya-gaya yang bekerja pada benda B.

Sebelum benda C diletakkan di atas benda A.

      ∑F = ma
w_B − T = m_B a₁
 30 − T = 3 ∙ 3,5
         T = 30 − 10,5
            = 19,5

Setelah benda C diletakkan di atas benda A.

      ∑F = ma
w_B − T = m_B a₂
 30 − T = 3 ∙ 2,57
         T = 30 − 7,71
            = 22,29

Tampak bahwa tegangan tali menjadi lebih besar sehabis benda C diletakkan di atas benda A.

Jadi, sehabis benda C diletakkan di atas benda A, tegangan sistem menjadi lebih besar dari semula (C).

Perdalam bahan ini di Pembahasan Fisika UN: Gaya dan Hukum Newton.

Pembahasan Fisika UN 2017 No. 1 - 5
Pembahasan Fisika UN 2017 No. 11 - 15

Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf  di sini.

Demikian, membuatkan pengetahuan bersama . Silakan bertanya di kolom komentar apabila ada pembahasan yang kurang jelas. Semoga berkah.
Sumber http://kakajaz.blogspot.com

Share this post

Berlangganan update artikel terbaru via email: