Pembahasan Fisika No. 26 - 30 TKD Saintek SBMPTN 2017 Kode Naskah 157

Pembahasan soal Fisika Tes Kemampuan Dasar Sains dan Teknologi (TKD Saintek) Seleksi Bersama Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SBMPTN) tahun 2017 Kode Naskah 157 nomor 26 sampai dengan nomor 30 tentang:

• radiasi kalor, 
• teori relativitas, 
• listrik statis, 
• usaha dan energi, serta 
• gelombang cahaya.

Soal No. 26 tentang Radiasi Kalor

Sebuah benda pada suhu T memancarkan radiasi termal dengan panjang gelombang yang bervariasi. Radiasi dengan panjang gelombang 580 mikrometer memiliki intensitas maksimum. Jika suhu benda dinaikkan menjadi 2T maka panjang gelombang radiasi dengan intensitas maksimum berubah menjadi ….

A.   72,5 mikrometer
B.   145 mikrometer
C.   290 mikrometer
D.   580 mikrometer
E.   1160 mikrometer

Pembahasan

Diketahui:

T₁ = T
λ_m1 = 580 μm
T₂ = 2T

Hukum Pergeseran Wien menyatakan bahwa bila suhu benda dinaikkan maka panjang gelombang yang dipancarkan pada intensitas maksimum bergeser ke panjang gelombang yang rendah. Artinya, suhu benda berbanding terbalik dengan panjang gelombang yang dipancarkan.

Jadi. Panjang gelombang radiasi dengan intensitas maksimum setelah suhu dinaikkan 2T berubah menjadi 290 mikrometer (C).

Soal No. 27 tentang Teori Relativitas

Seseorang yang berada dalam pesawat yang bergerak pada arah horizontal dengan kecepatan 0,6c melihat sebuah gambar segitiga sama sisi yang luasnya 9/4 √3 m². Jika gambar segitiga tersebut berada pada sebuah dinding tegak yang sejajar dengan arah gerak maka luas segitiga tersebut menurut pengamat yang diam adalah ….A.   √3 m²
B.   9/8 √3 m²
C.   45/16 √3 m²
D.   9/4 √3 m²
E.   4√3 m²

Pembahasan

Kita tentukan dulu panjang sisi dan tinggi segitiga sama sisi tersebut.

Luas segitiga sama-sama dirumuskan:

A = 1/4 a² √3

Pada soal diketahui bahwa luas segitiga tersebut adalah 9/4 √3. Sehingga:

9/4 √3 = 1/4 a² √3
       a² = 9
         a = 3

Sedangkan tinggi segitiga sama sisi dirumuskan:

t = 1/2 a√3
  = 1/2 ∙ 3 ∙ √3
  = 3/2 √3

Panjang sisi dan tinggi segitiga tersebut adalah ukuran menurut pengamat yang bergerak dengan kecepatan 0,6c. Sedangkan menurut pengamat yang diam, ukuran tersebut akan lebih panjang sesuai dengan rumus kontraksi Lorentz berikut:

L = α L_o

dengan:

L  : panjang menurut pengamat yang bergerak
L_o : panjang menurut pengamat yang diam
α = 1/γ
   = √(1 − v²/c²)

Hubungan antara v dan α seperti hubungan antara sin⁡ θ dan cos⁡ θ.

Jika v = 0,6c maka α = 0,8
Jika v = 0,8c maka α = 0,6

Gambar segitiga tersebut berada pada sebuah dinding tegak yang sejajar dengan arah gerak sehingga yang mengalami kontraksi hanya sisi alasnya saja, sedangkan tinggi segitiga tersebut tetap.

Mari kita gunakan rumus kontraksi Lorentz di atas. Kita sesuai degan data yang ada dengan mengganti L dengan a.

a_o = a /α
    = 3/0,8
    = 3 × 10/8
    = 15/4

Nah, sekarang kita hitung luas segitiga tersebut menurut pengamat yang diam.

A_o = 1/2 × a_o × t 
     = 1/2 × 15/4 × 3/2 √3
     = 45/16 √3

Jadi, luas segitiga tersebut menurut pengamat yang diam adalah 45/16 √3 m² (C).

Soal No. 28 tentang Listrik Statis

Dua muatan +q dan dua muatan −q terikat di titik-titik sudut jajaran genjang seperti pada gambar.

Medan listrik E di titik P bernilai nol.

SEBAB

Di titik P, potensial yang disebabkan oleh muatan negatif sama dengan potensial yang disebabkan oleh muatan positif.

Pembahasan

Kuat medan listrik E di titik P dipengaruhi oleh dua muatan +q dan dua muatan –q.

Kedua muatan +q berjarak sama dari titik P sehingga besar medan listrik yang ditimbulkannya juga sama tetapi arahnya berlawanan.

Demikian juga dengan dua muatan –q. Keduanya juga berjarak sama dari titik P sehingga medan listrik yang ditimbulkannya juga sama besar tetapi arahnya berlawanan.

Karena medan listrik adalah besaran vektor maka resultan medan listrik di titik P bernilai nol. [pernyataan benar]

Potensial listrik dirumuskan sebagai:

V = k Q/r

Potensial listrik merupakan besaran skalar sehingga potensial listrik di titik P yang ditimbulkan oleh dua muatan negatif tersebut merupakan penjumlahan skalar:

V = V_A + V_C

Sedangkan potensial listrik yang ditimbulkan oleh dua muatan positif adalah:

V = V_B + V_D

Karena jarak muatan positif dan muatan negatif terhadap titik P tidak sama maka potensial listrik yang ditimbulkannya pun tidak sama. [alasan salah]

Jadi, pernyataan benar dan alasan salah sehingga jawabannya adalah opsi (C).

Soal No. 29 tentang Usaha dan Energi

Sebuah benda bermassa 2 kg meluncur ke bawah sejauh 10 m pada sebuah bidang miring dengan sudut kemiringan 30° dan licin. Jika kelajuan mula-mula benda adalah 20 m/s dan besar percepatan gravitasi 10 m/s² maka pernyataan-pernyataan yang benar di bawah ini adalah …

1. Jumlah energi potensial dan energi kinetik benda konstan selama bergerak.
2. Selama pergerakan energi kinetik benda bertambah.
3. Kelajuan benda ketika menempuh 10 m adalah 30 m/s.
4. Usaha oleh gaya gravitasi 100 joule.

Pembahasan

Mari kita ulas satu per satu pernyataan-pernyataan di atas!

• Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa jumlah energi dari sebuah sistem tertutup adalah konstan. Karena energi yang terkait pada sistem di atas hanya energi kinetik dan energi potensial maka jumlah keduanya pun akan tetap konstan, baik sebelum bergerak maupun selama bergerak. [pernyataan 1 salah]

• Ketika benda meluncur ke bawah, kecepatan gerak benda akan semakin bertambah. Akibatnya, energi kinetik benda juga bertambah sedangkan energi potensialnya berkurang. [pernyataan 2 benar]

• Kelajuan benda saat menempuh jarak 10 m adalah:

v² = v_o² + 2as

dengan a = g sin⁡ 30°
               = 10 × 1/2 m/s²
               = 5 m/s²

v² = 20² + 2 × 5 × 10
     = 500
  v = √500 [pernyataan 3 salah]

• Usaha oleh gaya gravitasi adalah:

W = mg sin⁡ 30° ∙ s
    = 2 × 10 × 1/2 × 10 J
    = 100 J [pernyataan 4 benar]

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

Soal No. 30 tentang Gelombang Cahaya

Pernyataan-pernyataan di bawah ini yang benar dan berhubungan dengan cahaya sebagai gelombang adalah …

1. Seberkas cahaya yang merambat dari medium udara dan memasuki air akan mengalami penyerapan sebagian energinya oleh air.
2. Seberkas cahaya tidak dapat mengalami interferensi di dalam air.
3. Seberkas cahaya yang merambat di dalam suatu medium mempunyai panjang gelombang yang tetap.
4. Seberkas cahaya yang merambat dari medium udara dan memasuki air tidak mengalami perubahan panjang gelombang.

Pembahasan

Berikut ini penjelasan tentang sifat cahaya yang melalui medium yang berbeda.

• Seberkas cahaya yang merambat dari udara ke air akan mengalami pembiasan atau pembelokan arah rambat. Hal ini di antara disebabkan karena sebagian energi cahaya tersebut terserap oleh air. [pernyataan 1 benar]
• Seberkas cahaya yang merambat di dalam air akan mengalami sifat-sifat cahaya sebagaimana bila merambat di udara, termasuk interferensi. [pernyataan 2 salah]
• Seberkas cahaya yang merambat dalam satu medium, cepat rambatnya tetap. Oleh karena frekuensinya juga tetap, sesuai rumus v = f∙λ, maka panjang gelombangnya pun juga tetap. [pernyataan 3 benar]
• Seberkas cahaya yang merambat melalui dua medium yang berbeda, besaran frekuensinya tetap sedangkan kecepatan dan panjang gelombangnya berubah. [pernyataan 4 salah]

Jadi, hanya pernyataan 1 dan 3 benar sehingga jawabannya adalah opsi (B).

Bagikan Artikel ini