Pembahasan Fisika UN 2017 No. 31 - 35

Pembahasan soal-soal Fisika Ujian Nasional (UN) tahun 2017 nomor 31 sampai dengan nomor 35 tentang:

• gelombang bunyi, 
• gelombang cahaya, 
• listrik dinamis [hukum II Kirchhoff], 
• listrik dinamis [hukum I Kirchhoff], dan 
• gaya Coulomb.

Soal No. 31 tentang Gelombang Bunyi

Sebuah sistem pengeras suara memancarkan daya akustik 36π watt dan taraf intensitas 80 dB saat didengar pada jarak x dari pengeras suara tersebut (I₀ = 10⁻¹² watt.m⁻²). Nilai x yang tepat adalah ….

A.   100 m
B.   160 m
C.   175 m
D.   225 m
E.   300 m

Pembahasan

Diketahui:

 P = 36π watt
TI = 80 dB
 I₀ = 10⁻¹² watt.m⁻²

Hubungan antara taraf intensitas dan intensitas dirumuskan sebagai:

Sedangkan hubungan antara intensitas dengan jarak sumber bunyi dirumuskan sebagai:

Jadi, jarak sumber bunyi (x) adalah 300 m (E).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gelombang Bunyi.

Soal No. 32 tentang Gelombang Cahaya

Seberkas cahaya dilewatkan pada kisi difraksi dengan 200 celah.cm⁻¹, akan dihasilkan garis pita terang kedua pada layar berjarak 6 mm dari terang pusat. Kisi difraksi kemudian diganti dengan 500 celah.cm⁻¹, maka jarak pita terang ke-6 pada layar mempunyai jarak dari terang pusat adalah ….A.   6 mm
B.   12 mm
C.   16 mm
D.   24 mm
E.   45 mm

Pembahasan

Diketahui:

N₁ = 200 celah.cm⁻¹
     = 2000 celah.mm⁻¹
n₁ = 2
p₁ = 6 mm
N₂ = 500 celah.cm⁻¹
     = 5000 celah.mm⁻¹
n₁ = 6

Difraksi pada kisi atau celah banyak dirumuskan sebagai:

d sin⁡ θ = nλ

Sesuai data yang diketahui, perumusan di atas harus dilakukan penyesuaian-penyesuaian sebagai berikut:

• d = 1/N
• sin⁡ θ = p/l

Sehingga perumusan di atas menjadi:

Pada peristiwa di atas, hanya dilakukan pengubahan jumlah celah (N) dan orde interferensi (n) sedangkan panjang gelombang (λ) dan jarak celah ke layar (l) nilainya tetap (konstan). Sehingga diperoleh hubungan:

Jadi, jarak garis pita terang ke-6 pada kisi 500 celah.cm⁻¹ adalah 45 mm (E).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gelombang Cahaya.

Soal No. 33 tentang Listrik Dinamis (Hukum II Kirchhoff]

Perhatikan rangkaian listrik berikut!

Besar daya listrik pada hambatan 4 Ω adalah ….A.   2,56 watt
B.   3,20 watt
C.   6,25 watt
D.   6,50 watt
E.   12,80 watt

Pembahasan

Rangkaian listrik yang terdiri dari dua sumber tegangan atau lebih harus diselesaikan dengan hukum II Kirchhoff. Perhatikan arus yang mengalir pada rangkaian berikut!

Rangkaian listrik di atas terdiri dari dua rangkaian listrik tertutup (loop), yaitu loop I dan II.

Loop I

                            ΣV = 0
−4 + 2I₁ + 2(I₁ + I₂) = 0
                   4I₁ + 2I₂ = 4
                     2I₁ + I₂ = 2 … (1)

Loop II

                            ΣV = 0
−6 + 2(I₁ + I₂) + 4I₂ = 0
                   2I₁ + 6I₂ = 6
                   2I₁ + 6I₂ = 6 … (2)

Substitusi persamaan (1) dan (2).

2I₁ + 6I₂ = 6
2I₁ +   I₂ = 2
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯  −
         5I₂ = 4
           I₂ = 4/5
               = 0,8

Arus yang melalui hambatan 4 Ω adalah I₂ sehingga daya listriknya adalah:

P = I₂² R
   = 0,8² × 4
   = 0,64 × 4
   = 2,56

Jadi, besar daya listrik pada hambatan 4 Ω adalah 2,56 watt (A).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Listrik Dinamis.

Soal No. 34 tentang Listrik Dinamis [Hukum I Kirchhoff]

Perhatikan gambar rangkaian lima lampu identik berikut!

Lampu identik F dipasang pada kawat antara P dan Q. Bagaimana keadaan nyala lima lampu pada rangkaian listrik tersebut?

A.   Lampu D dan E menyala lebih terang dari semula.
B.   Lampu A, B, dan C menyela lebih terang dari semula.
C.   Lampu D dan E lebih terang daripada A, B, dan C.
D.   Lampu D dan E lebih redup dari semula.
E.   Lampu D dan E sama terangnya dengan keadaan awal.

Pembahasan

Perhatikan aliran arus listrik pada rangkaian berikut ini!

Arus I adalah arus listrik yang keluar dari sumber tegangan E. kemudian arus I melalui titik percabangan sehingga terbagi menjadi tiga, yaitu I₁, I₂, dan I₃.

Karena lampu A, B, dan C identik maka ketiga arus tersebut besarnya sama, yaitu 1/3 I (sesuai hukum I Kirchhoff). Oleh karena itu, ketiga lampu tersebut menyala lebih redup.

Sedangkan lampu D dan E dilalui oleh arus I merupakan gabungan (hasil jumlah) dari arus I₁, I₂, dan I₃ sehingga lampu D dan E menyala lebih terang.

Jadi, pernyataan yang tepat mengenai rangkaian listrik di atas adalah opsi (C).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Listrik Dinamis.

Soal No. 35 tentang Gaya Coulomb

Dua partikel A dan B bermuatan listrik sama yaitu +Q terletak di udara seperti gambar.

Di sekitar muatan Q terdapat titik-titik R, S, T, U (k = 9 ∙ 10⁹ N.m².C⁻²). Agar gaya Coulomb antar dua muatan tersebut menjadi 1/4 gaya semula maka muatan di B digeser ke ….

A.   titik R
B.   titik S
C.   titik T
D.   titik U
E.   titik A

Pembahasan

Gaya Coulomb yang terjadi di antara dua muatan dirumuskan:

Dengan demikian, hubungan antara gaya Coulomb dengan jarak antar muatan adalah:

Diketahui bahwa F₂ = 1/4 F₂ sehingga:

Jadi, agar gaya Coulomb menjadi 1/4 gaya semula maka jarak antarmuatan harus diub

Bagikan Artikel ini