Pembahasan Fisika UN 2014 No. 6 – 10

Pembahasan soal Fisika UN 2014 nomor 6 sampai dengan nomor 10 tentang:

  • dinamika rotasi ,
  • titik berat ,
  • momen gaya ,
  • gerak menggelinding , dan
  • elastisitas pegas.

Soal No. 6 tentang Dinamika Rotasi

Sebuah katrol dari benda pejal dengan tali yang dililitkan pada sisi luarnya ditampilkan seperti gambar.

penerapan hukum newton II pada katrol , dinamika rotasi

Gesekan katrol diabaikan. Jika momen inersia katrol I = β dan tali ditarik dengan gaya tetap F maka nilai F setara dengan ….

A.   F = αβR
B.   F = αβ2R
C.   F = α(βR)−1
D.   F = αβR−1
E.   F = R(αβ)−1



Pembahasan

Karena katrol tersebut mempunyai percepatan (a) maka berlaku hukum II Newton. Hukum II Newton yang berlaku pada katrol adalah:

   Στ = I α 
  FR = βα       (I = β)
    F = αβR−1

Jadi , nilai F setara dengan F = αβR−1 (D).

Soal No. 7 tentang Titik Berat

Perhatikan bangun bidang berikut ini!

titik berat bangun bidang

Koordinat titik berat bangun bidang tersebut adalah ….

A.   (1½ , 1½) cm
B.   (2 , ½) cm
C.   (2 , 1½) cm
D.   (2½ , 1½) cm
E.   (2½ , 2½) cm

Pembahasan 

Ini soal pandangan mata. Hanya dipandang sudah terjawab. Bangun bidang tersebut benar-benar simetris , baik pada sumbu x maupun pada sumbu y. Sehingga letak titik berat benda tersebut tepat di tengah-tengah bangun.

Jadi , koordinat titik berat bangun bidang tersebut adalah (2 , 1½) cm (C).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Titik Berat.

Soal No. 8 tentang Momen Gaya

Perhatikan gambar berikut ini!

momen gaya , kesetimbangan benda tegar

Besar resultan momen gaya terhadap poros titik O oleh gaya-gaya yang bekerja pada batang jika massanya diabaikan adalah ….

A.   7 ,5 Nm
B.   4 Nm
C.   3 ,5 Nm
D.   3 Nm
E.   2 Nm



Pembahasan

Anggap saja di titik O terdapat engsel yang dapat memutar batang 360°. Bila F1 dan F2 ditarik maka batang akan berputar berlawanan arah jarum jam. Sedangkan bila F3 ditarik maka batang akan berputar searah putaran jarum jam.

arah putaran momen gaya , momon dipol

Karena F2 arahnya miring , terlebih dahulu kita proyeksikan ke arah vertikal menjadi F2 sin 30°.
Jika putaran yang berlawanan jarum jam kita anggap positif dan putaran yang searah jarum jam kita anggap negatif , besar resultan momen gaya di titik O adalah:

Στ = F1R1 + F2 sin 30° R2F3R3
     = 6 × 1 + 6 × ½ × 2 − 4 × 2
     = 4

Jadi , besar resultan momen gaya terhadap titik poros O oleh gaya-gaya yang bekerja pada batang adalah 4 Nm (B).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Momen Gaya.

Soal No. 9 tentang Gerak Menggelinding

Sebuah silinder pejal (I = ½ mR2) dengan massa 3 kg bergerak menggelinding tanpa tergelincir mendaki bidang miring kasar yang mempunyai sudut elevasi α dengan sin α = 0 ,6. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s2 dan kecepatan awal benda 10 m/s maka panjang lintasan miring itu yang ditempuh benda sebelum berhenti adalah ….

A.   9 ,5 m
B.   10 ,5 m
C.   11 ,5 m
D.   12 ,5 m
E.   13 ,5 m

Pembahasan

Perhatikan ilustrasi dari soal tersebut!

gerak menggelinding pada bidang miring

Sebuah silinder diberi kecepatan awal vo sehingga dapat mendaki bidang miring sampai sejauh s. Ketika mencapai jarak s , silinder berhenti (vt = 0). Percepatan gerak menggelinding dirumuskan;
Rumus percepatan gerak menggelinding pada bidang miring

dengan k adalah konstanta momen inersia ( I = ½ mR2 berarti k = ½). Sehingga percepatan geraknya adalah:
Besar percepatan gerak menggelinding pada bidang miring

Rumus yang berkenaan dengan permasalahan tersebut adalah : 

vt2 = vo2 − 2 as
  0 = 102 − 2 × 4 × s
8 s = 100
   s = 12 ,5

Jadi , panjang lintasan bidang miring yang ditempuh silinder sebelum berhenti adalah 12 ,5 m (D).

Soal No. 10 tentang Elastisitas Pegas

Perhatikan grafik hubungan gaya ΔF dengan pertambahan panjang Δx pada suatu pegas di bawah ini!

grafik elastisitas bahan , pegas

Berdasarkan grafik , pegas tetap akan bersifat elastis pada gaya tarik sebesar ….

A.   0 sampai 4 N
B.   0 sampai 8 N
C.   0 sampai 12 N
D.   8 N sampai 12 N
E.   8 N sampai 16 N


Pembahasan

Penjelasan grafik di atas adalah sebagai berikut.

  • 0 – 8 N adalah daerah elastisitas atau daerah hukum Hooke yang digambarkan dengan garis lurus (linear). Cirinya mempunyai perbandingan ΔF terhadap Δx yang sama.
  • 12 N adalah batas elastisitas , artinya kurang dari 12 N masih elastis , lebih dari 12 N tidak elastis.
  • 12 N – 16 N adalah daerah plastis , artinya pegas dapat mengalami pertambahan panjang tetapi tidak bisa kembali ke keadaan semula (tidak elastis).
  • 16 N adalah titik patah , artinya pegas tidak akan mengalami pertambahan panjang , jika dipaksakan akan putus.

Jadi , benda tetap akan bersifat elastis pada gaya tarik antara 0 – 12 N (C).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Elastisitas Bahan.

Simak Pembahasan Soal Fisika UN 2014 selengkapnya.

No. 01 – 05 No. 21 – 25
No. 06 – 10 No. 26 – 30
No. 11 – 15 No. 31 – 35
No. 16 – 20 No. 36 – 40

Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf  di sini.

Demikian , berbagi pengetahuan bersama Kak Ajaz. Silakan bertanya di kolom komentar apabila ada pembahasan yang kurang jelas. Semoga berkah.