Pembahasan Fisika No. 26 - 30 TKD Saintek SBMPTN 2016 Kode Naskah 225

Pembahasan soal Fisika Tes Kemampuan Dasar Sains dan Teknologi (TKD Saintek) Seleksi Bersama Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SBMPTN) tahun 2016 kode naskah 225 nomor 26 sampai dengan nomor 30 tentang:

• teori relativitas, 
• alat-alat optik, 
• listrik statis, 
• medan gravitasi, dan 
• gelombang bunyi.

Soal No. 26 tentang Teori Relativitas

Sebuah objek yang berada di suatu stasiun berosilasi dengan periode T₀ menurut pengamat yang diam di stasiun. Menurut pengamat yang berada di kereta pertama dan kedua periode osilasi objek tersebut masing-masing adalah T₁ dan T₂. Jika laju kereta pertama dan kedua masing-masing adalah 0,6 kali kecepatan cahaya dan 0,8 kali kecepatan cahaya maka rasio antara T₁ dan T₂ adalah ….A.   0,75
B.   0,86
C.   1,33
D.   1,67
E.   1,80

Pembahasan

Soal di atas tentang time dilation (perlambatan waktu) yang dirumuskan:

dengan:

• t₀ adalah waktu sejati, yaitu waktu yang diukur oleh pengamat dalam satu kerangka acuan (yang diamati dan pengamatnya sama-sama diam atau sama-sama bergerak).
• t adalah waktu relativistik, yaitu waktu yang diukur oleh pengamat yang berada dalam kerangka acuan lain (yang diamati diam tetapi pengamatnya bergerak atau sebaliknya).
• 

Untuk v₁ = 0,6c maka α₁ = 0,8
          v₂ = 0,8c maka α₂ = 0,6

(Perhatikan, angka-angkanya hanya ditukar. Hafalkan saja karena angka-angka tersebut sering keluar)

Sekarang kita masuk ke pertanyaan.

Rumus di atas bila disesuaikan dengan data pada soal menjadi:

Jadi, perbandingan antara T₁ dan T₂ adalah 0,75 (A).

Soal No. 27 tentang Alat-alat Optik

Sifat bayangan yang jatuh ke retina mata normal adalah nyata dan terbalik.

SEBAB

Berkas cahaya yang masuk ke mata normal difokuskan oleh lensa mata dan jatuh ke retina.

Pembahasan

Lensa mata adalah lensa cembung atau lensa positif. Sehingga bayangan yang dibentuk bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil. [pernyataan benar]

Karena lensa mata adalah lensa cembung maka bersifat konvergen (mengumpulkan atau memfokuskan sinar). Untuk mata normal, berkas sinar-sinar konvergen tersebut jatuh tepat pada retina. Sedangkan untuk tidak normal (rabun dekat atau rabun jauh), berkas sinar akan jatuh di depan atau belakang retina. [alasan benar]

Jadi, pernyataan dan alasan benar serta keduanya saling berhubungan sehingga jawabannya adalah (A).

Soal No. 28 tentang Listrik Statis

Dua muatan identik q dan Q terpisah sejauh x. Energi potensial listrik sistem dua mutan itu V. Kemudian, satu muatan identik ke-3 diletakkan tepat di tengah di antara kedua muatan q dan Q tersebut. Usaha gaya Coulomb untuk meletakkan muatan ke-3 itu adalah 4V.

SEBAB

Usaha gaya Coulomb sama dengan perubahan energi potensial listrik.

Pembahasan

Energi potensial muatan identik q dan Q yang terpisah sejauh x dirumuskan:

Karena q dan Q adalah muatan identik (besar dan jenisnya sama) maka rumus di atas bisa ditulis:

Energi sebesar ini disebut sebagai V.

Kemudian, satu muatan identik ke-3 diletakkan tepat di tengah di antara kedua muatan q dan Q tersebut.

Perhatikan ilustrasi berikut!

Energi potensial listrik merupakan besaran skalar sehingga energi potensial listrik di Q₃ merupakan jumlah aljabar dari energi potensial listrik yang ditimbulkan oleh muatan q dan Q.

Karena q = Q = Q₃ maka:

(ingat persamaan 1:  k (Q²/x) = V)

Sementara itu, usaha untuk memindahkan muatan Q₃ (usaha gaya Coulomb) merupakan perubahan energi potensial listrik.

W = ∆E_p
    = E_p − E_p(awal)

Titik awal muatan Q₃ tidak diketahui, berarti dianggap dipindahkan dari titik yang jauh sehingga E_p(awal) = 0. Diperoleh:

W = E_p − E_p(awal)
    = 4V − 0
    = 4V

Jadi, pernyataan dan alasan benar serta keduanya menunjukkan hubungan sebab akibat sehingga jawabannya adalah (A).

Soal No. 29 tentang Medan Gravitasi

Sebuah satelit bermassa m mengorbit planet bermassa M dengan jejari orbit r dari pusat massa planet. Manakah pernyataan berikut yang BENAR?

1. Kelajuan mengorbit satelit berbanding lurus dengan massanya.
2. Kelajuan mengorbit satelit berbanding lurus dengan akar pangkat dua dari M.
3. Periode revolusi dari satelit berbanding terbalik dengan pangkat dua dari r.
4. Kelajuan mengorbit satelit berbanding terbalik dengan akar pangkat dua dari r.

Pembahasan

Sebuah satelit bermassa m mengorbit planet bermassa M dengan jejari orbit r akan mengalami gaya sentripetal (F_s) dan gaya gravitasi (F_g) yang besarnya sama.

Berdasarkan turunan rumus terakhir diperoleh hubungan:

Artinya:

• Kelajuan orbit satelit berbanding lurus dengan akar M atau akar pangkat dua dari M . [pernyataan 1 salah, pernyataan 2 benar]
• Kelajuan orbit planet berbanding terbalik dengan akar pangkat dua dari r. [pernyataan 4 benar]

Sedangkan periode revolusi satelit dapat ditentukan dengan hukum III Keppler.

Berarti, periode revolusi planet berbanding lurus dengan akar pangkat dua dari r³. [pernyataan 3 salah]

Jadi, pernyataan yang benar adalah 2 dan 4 sehingga jawabannya adalah (C).

Soal No. 30 tentang Gelombang Bunyi

Pada percobaan pipa organa terbuka, resonansi pertama terdengar pada ketinggian kolom udara 30 cm. Manakah pernyataan berikut ini yang BENAR?

1. Panjang gelombangnya adalah 30 cm.
2. Frekuensi resonansi adalah 400 Hz.
3. Resonansi pertama akan terdengar pada ketinggian kolom udara 60 cm.
4. Resonansi kedua akan terdengar pada ketinggian kolom udara 60 cm.

Pembahasan

Perhatikan ilustrasi resonansi pertama pipa organa terbuka berikut ini!

Resonansi pertama atau nada dasar terjadi pada ketinggian kolom udara 30 cm. [pernyataan 3 salah]

Sepanjang 30 cm kolom udara tersebut terjadi setengah gelombang.

 l = ½λ
λ = 2l
   = 2×30 cm
   = 60 cm

Sehingga panjang gelombangnya 60 cm. [pernyataan 1 salah]

Resonansi kedua dan seterusnya, tinggi kolom udara bertambah 1/2 λ.

l₂ = ½λ + ½λ
   = λ
   = 60 cm

Sehingga resonansi kedua terdengar pada ketinggian kolom udara 60 cm. [pernyataan 4 benar]

Sedangkan untuk frekuensi resonansi, dapat dicari dengan rumus:

f = v/λ

Tetapi soal tidak menyebutkan besar cepat rambat bunyi di udara. Kita ambil saja nilai yang sudah umum, yaitu v = 340 m/s. Diperoleh:

f = 340/0,6 Hz
  = 567 Hz
[pernyataan 2 salah]

Jadi, pernyataan yang benar hanya no. 4 sehingga jawabannya adalah (D).

Bagikan Artikel ini