Nomor 1

Soal Tomo dan Yuka sedang terpisah sejauh 30 m satu sama lain. Tomo awalnya diam lalu mengayuh sepedanya dengan percepatan tetap 6 𝑚/𝑠2. Yuka di awal mengendarai sepeda dengan kecepatan 18 𝑘𝑚/𝑗𝑎𝑚 dan percepatan 4 𝑚/𝑠2. Berapa lama waktu yang dibutuhkan sampai mereka berdua bertemu?

A. 1 sekon B. 2 sekon C. 2,5 sekon D. 3 sekon

E. 3,5 sekon Pembahasan Jawaban: B

Pembahasan:

Diket: Misal Tomo A dan Yuka B 𝑉𝑜𝐴= 0 m/s; 𝑎𝐴 = 6 𝑚/𝑠2; 𝑉𝑜𝐵 = 18

𝑘𝑚

𝑗𝑎𝑚÷ 3,6 = 5 𝑚/𝑠; 𝑎𝐵 = 4 𝑚/𝑠2; 𝑋𝐴𝐵 = 30 𝑚

Saat mereka bertemu di tengah, jarak yang ditempuh oleh Tomo adalah:

𝑠𝐴 = 𝑣𝑜𝐴. 𝑡 +1

2𝑎𝐴. 𝑡2

𝑥 = 0. 𝑡 +1

2. 6𝑡2

𝑥 = 3𝑡2…. (1) Sedangkan jarak yang ditempuh Yuka adalah:

𝑠𝐵 = 𝑣𝑜𝐵 . 𝑡 +1

2𝑎𝐵 . 𝑡2

30 − 𝑥 = 5𝑡 +1

2. 4𝑡2

Substitusikan persaman (1) 30 − 3𝑡2 = 5𝑡 + 2𝑡2

5𝑡2 + 5𝑡 − 30 = 0 𝑡2 + 𝑡 − 6 = 0

(𝑡 − 2)(𝑡 + 3) = 0 𝑡 = 2 𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛

Tingkatan Soal

Sedang

Materi Kinematika Level Kognitif

Level 3, karena siswa perlu menganalisis gerak yang terjadi pada soal dan menerapkan konsep gerak lurus berubah beraturan. KKO yang digunakan ialah menganalisis. Soal ini merupakan soal tipe C4.

HOTS Iya UTBK Iya

Nomor 2 Soal Seseorang menarik kardus A (m = 4 kg) dan kardus B (m = 6 kg) yang dihubungkan dengan tali tak bermassa dan

terletak pada bidang datar kasar (µs = 0,5; µk = 0,4) dengan gaya F seperti ditunjukkan pada gambar.

Apa yang terjadi pada sistem tersebut?

A. Sistem tidak bergerak B. Sistem bergerak dengan percepatan 2 m/s2 C. Sistem bergerak dengan percepatan 4 m/s2 D. Sistem bergerak dengan percepatan 8 m/s2 E. Tali penghubung putus

Pembahasan Jawaban: A

Pembahasan:

Uraian gaya pada sistem:

Tinjau gaya pada masing-masing benda:

Pada benda A:

𝛴𝐹𝑦 = 0

𝑁𝐴 − 𝑊𝐴 = 0 𝑁𝐴 = 𝑊𝐴 = 40 𝑁

Maka, 𝑓

𝑠,𝐴 = µ𝑠. 𝑁𝐴 = 0,5. 40 = 20 𝑁

𝑓𝑘,𝐴 = µ𝑘. 𝑁𝐴 = 0,4. 40 = 16 𝑁

Pada benda B:

𝛴𝐹𝑦 = 0

𝑁𝐵 − 𝑊𝐵 = 0 𝑁𝐵 = 𝑊𝐵 = 60 𝑁

Maka, 𝑓

𝑠,𝐵 = µ𝑠. 𝑁𝐵 = 0,5. 60 = 30𝑁

𝑓𝑘,𝐵 = µ𝑘. 𝑁𝐵 = 0,4. 60 = 24 𝑁

Syarat agar suatu benda bergerak adalah F > fs, pada sistem ini

𝛴𝑓𝑠

= 20 + 30 = 50 𝑁

Karena F < fs, maka sistem tidak akan bergerak. Tingkatan Soal

Sulit

Materi Hukum Newton Level Kognitif

Level 3, karena siswa perlu mengerti konsep vektor serta menguraikan gaya dalam Hukum Newton dan mengaplikasikannya untuk memprediksi kasus dalam soal. KKO yang digunakan ialah memprediksi. Soal ini merupakan soal tipe C5.

HOTS Iya UTBK Iya

Nomor 3 Soal Sebuah pegas memiliki konstanta 1000 N/m dipasang secara vertikal dan diberikan beban di ujungnya. Pegas pada

neraca bertambah panjang 5 cm. Berapa massa beban yang terpasang? A. 1 kg B. 2 kg C. 3 kg D. 4 kg E. 5 kg

Pembahasan Jawaban: E

Pembahasan:

Diket: 𝑘 = 1000 𝑁/𝑚; 𝛥𝑥 = 5 𝑐𝑚 = 0,05 𝑚; 𝑔 = 10 𝑚/𝑠2

𝐹 = 𝑘. ∆𝑥 𝑚. 𝑔 = 𝑘. ∆𝑥

𝑚. 10 = 1000.0,05

𝑚 =50

10 𝑘𝑔 = 5 𝑘𝑔

Tingkatan Soal

Mudah

Materi Pegas Level Kognitif

Level 2, karena siswa perlu menggunakan konsep gaya serta elastisitas pegas untuk memperkirakan massa beban. KKO yang digunakan ialah menghitung. Soal ini merupakan soal tipe C3.

HOTS Tidak UTBK Iya

Nomor 4 Soal Sebuah pegas memiliki konstanta 200 N/m dipasang horizontal di bidang datar licin. Sebuah balok dengan massa 500

g didorong menekan pegas sejauh 4 cm, lalu dilepas. Kecepatan balok setelah lepas dari pegas adalah... A. 0,5 m/s B. 0,8 m/s C. 1 m/s D. 1,5 m/s E. 1,8 m/s

Pembahasan Jawaban: B

Pembahasan:

Diket: 𝑘 = 200 𝑁/𝑚; 𝑚 = 0,5 𝑘𝑔; ∆𝑥 = 0,04 𝑚 Berdasarkan hukum kekekalan energi mekanik:

𝐸𝑀𝑝𝑒𝑔𝑎𝑠 = 𝐸𝑀𝑏𝑒𝑛𝑑𝑎

𝐸𝐾𝑝𝑒𝑔𝑎𝑠 + 𝐸𝑃𝑝𝑒𝑔𝑎𝑠 = 𝐸𝐾𝑏𝑒𝑛𝑑𝑎 + 𝐸𝐾𝑏𝑒𝑛𝑑𝑎

0 +1

2𝑘(∆𝑥)2 =

1

2𝑚𝑣2 + 0

1

2. 200. (0,04𝑚)2 =

1

2. 0,5 . 𝑣2

𝑣 = √16.10−2

0,25= √0,64 𝑚/𝑠

𝑣 = 0,8 𝑚/𝑠 Tingkatan Soal

Sedang

Materi Gerak harmonis Level Kognitif

Level 2, karena siswa perlu menggabungkan konsep gaya pemulih pegas dan energi mekanik untuk menentukan besar kecepatan benda. KKO yang digunakan ialah menghitung. Soal ini merupakan soal tipe C3.

HOTS Tidak UTBK Iya

Nomor 5 Soal Sebuah kardus berisi komponen mesin bermassa 300 kg diam pada bidang horizontal seperti yang ditunjukkan pada

gambar. Kardus ini akan didorong dengan mesin dengan gaya F = 11 N sejauh 200 m. Gaya gesek antara lantai dan kardus sebesar 1 N. Maka berapa daya yang harus digunakan mesin jika kecepatan yang dihasilkan adalah 20 m/s?

A. 100 W B. 120 W C. 200 W D. 220 W E. 240 W

Pembahasan Jawaban: C

Pembahasan:

Usaha yang dilakukan mesin:

𝑊 = 𝛴𝐹 𝑠 𝑊 = (𝐹 − 𝑓)𝑠

𝑊 = (11 − 1)𝑁 × 200 𝑚 = 2000 𝐽 Waktu yang dibutuhkan untuk sampai:

𝑡 =𝑠

𝑣=

200

20= 10 𝑠

Daya yang dibutuhkan:

𝑃 =𝑊

𝑡=

2000

10= 200 𝑊

Tingkatan Soal

Sedang

Materi Usaha dan energi Level Kognitif

Level 3, karena siswa perlu menggabungkan konsep gerak lurus dan usaha agar dapat menemukan daya mesin yang tepat. KKO yang digunakan ialah merancang. Soal ini merupakan soal tipe C6.

HOTS Iya UTBK Iya

Nomor 6 Soal Sebuah benda bermassa 2 kg terletak di atas tanah. Benda tersebut kemudian ditarik ke atas dengan gaya 50 N selama

2 sekon, lalu dilepaskan. Jika percepatan gravitasi 𝑔 = 10 𝑚/𝑠2, maka tinggi yang dicapai benda adalah... A. 30 m B. 15 m C. 24 m D. 42 m E. 45 m

Pembahasan Jawaban: A

Pembahasan:

Diket: m = 2 kg; F = 50 N; t = 2 sekon; 𝑔 = 10 𝑚/𝑠2 Diagram gaya:

∑𝐹 = 𝑚. 𝑎

𝐹 − (𝑚. 𝑔) = 𝑚. 𝑎 50 𝑁 − 20 𝑁 = 2. 𝑎

𝑎 = 15 𝑚/𝑠2

𝑎 =𝑉𝑡 − 𝑉0

∆𝑡

15 𝑚/𝑠2 =0 − 𝑉0

2 𝑠

𝑉0 = −30 𝑚/𝑠

𝑉𝑡2 = 𝑉0

2 − 2𝑎. ∆𝑠 02 = (−30)2 − 2.15. ∆𝑠

∆𝑠 = 30 𝑚 Tingkatan Soal

Sedang

Materi Hukum Newton Level Kognitif

Level 2, karena siswa perlu menganalisis gaya yang bekerja serta menggabungkan konsep gerak lurus berubah beraturan dan hukum Newton. KKO yang digunakan ialah menganalisis. Soal ini merupakan soal tipe C4.

HOTS Iya UTBK Iya

Nomor 7 Soal Perbandingan massa antara planet A dan planet B adalah 3:4, perbandingan jari-jari antara planet A dan B adalah 1:3.

Jika berat benda di planet B adalah W, maka berat benda di planet A adalah... A. 4/3 𝑊𝐵 B. 10/3 𝑊𝐵 C. 15/4 𝑊𝐵 D. 27/4 𝑊𝐵

E. 30/4 𝑊𝐵

Pembahasan Jawaban: D

Pembahasan:

Menurut Hukum Gravitasi Newton, 𝑔 =𝐺𝑀

𝑅2 , maka perumusan gaya berat menjadi:

𝑊 = 𝑚𝑔 =𝑚𝐺𝑀

𝑅2

Karena massa benda dan konstanta gravitasi nilainya sama untuk kedua planet, maka jika dibandingkan akan menjadi:

𝑊𝐴

𝑊𝐵=

𝑀𝐴

𝑀𝐵×

𝑅𝐵2

𝑅𝐴2 =

3

4×

32

12 =27

4

𝑊𝐴 =27

4𝑊𝐵

Tingkatan Soal

Mudah

Materi Hukum Gravitasi Newton

Level Kognitif

Level 3, karena siswa perlu mengaplikasikan konsep gaya berat dan gravitasi untuk mendapatkan perbandingan gaya berat yang dialami benda dengan informasi fisis planet. KKO yang digunakan ialah menganalisis. Soal ini merupakan soal tipe C4.

HOTS Iya UTBK Iya

Nomor 8 Soal Sebuah tabung kecil diisi suatu cairan hingga ketinggian h. Sebuah benda dengan volume V dimasukkan ke dalam

cairan itu hingga tenggelam sepenuhnya. Jika luas penambang tabung adalah A dan percepatan gravitasi adalah g, maka tekanan hidrostatis di kedalaman h/4 adalah...

A. 𝜌𝑔𝑉

𝐴

B. 𝜌𝑔

𝑉

4𝐴

C. 𝜌𝑔

𝐴

𝑉

D. 𝜌𝑔

𝐴

4𝑉

E. 𝜌𝑔4𝑉

𝐴

Pembahasan Jawaban: B

Pembahasan:

𝑃ℎ = 𝜌𝑔ℎ Tekanan hidrostatis di kedalaman h/4:

𝑃ℎ = 𝜌𝑔ℎ

4

Karena V=A.h, maka:

𝑃ℎ = 𝜌𝑔𝑉

4𝐴

Tingkatan Soal

Mudah

Materi Fluida statis Level Kognitif

Level 1, karena siswa perlu memahami konsep formulasi tekanan hidrostatis untuk menemukan hubungan yang tepat. KKO yang digunakan ialah menentukan. Soal ini merupakan soal tipe C2.

HOTS Tidak UTBK Iya

Nomor 9 Soal Seseorang bergelantung di ujung seutas kawat baja yang panjangnya 9 m. Diameter kawat yang digunakan sebesar

0,7 mm. Jika kawat tidak memanjang lebih dari 5 cm, maka massa orang tersebut adalah... (Modulus Young kawat baja = 20 × 1010 𝑁/𝑚2; 𝜋 = 3,14)

A. 20 kg B. 42,7 kg C. 50,5 kg D. 72 kg

E. 88,7 kg Pembahasan Jawaban: B

Pembahasan:

Diket: 𝐿 = 9 𝑚; 𝑑 = 7 × 10−4𝑚; ∆𝐿 = 5 × 10−2𝑚; 𝐸 = 20 × 1010 𝑁/𝑚2; 𝜋 = 3,14

𝐸 =𝐹𝐿

𝐴∆𝐿

𝐹 =𝐸𝐴∆𝐿

𝐿

𝐹 =𝐸𝜋𝑑2∆𝐿

4𝐿

𝐹 =20 × 1010. 3,14. (7 × 10−4)2 . 5 × 10−2

4.9= 427,6 𝑁

Menurut Hukum Newton I: 𝛴𝐹 = 0

𝑊 − 𝐹 = 0 𝑊 = 𝐹

𝑚𝑔 = 𝐹 → 𝑚 =𝐹

𝑔=

427,6

10= 42,76 ≈ 42,8 𝑘𝑔

Tingkatan Soal

Sedang

Materi Elastisitas Level Kognitif

Level 2, karena siswa perlu menggunakan konsep elastisitas dan hukum Newton dalam aplikasi untuk menghitung massa benda. KKO yang digunakan ialah menghitung. Soal ini merupakan soal tipe C3.

HOTS Tidak UTBK Iya

Nomor 10 Soal Sebuah cangkir silinder terbuat dari tembaga berisi air dengan volume 1000 𝑐𝑚3 pada suhu 30℃. Jika cangkir berisi

air tersebut dipanaskan hingga 100℃, maka apa yang akan terjadi? (koefisien muai linier tembaga = 16 × 10−6/℃; koefisien muai volume air= 207 × 10−6/℃)

A. Air tumpah sebanyak 18,12 ml B. Air tumpah sebanyak 13,62 ml C. Air tumpah sebanyak 12,42 ml D. Air tumpah sebanyak 11,13 ml

E. Tidak ada air yang tumpah

Pembahasan Jawaban: D

Pembahasan:

Untuk mengerjakan soal ini perlu kita uraikan penambahan volume air serta cangkir akibat pemuaian. Penambahan volume air:

∆𝑉𝑎𝑖𝑟 = 𝑉0. 𝛾𝑎𝑖𝑟 . ∆𝑇 = 1000.207 × 10−6. 70 = 14,49 𝑐𝑚3

Kenaikan volume cangkir:

∆𝑉𝑐𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖𝑟 = 𝑉0 . 𝛾𝑡𝑒𝑚𝑏𝑎𝑔𝑎 . ∆𝑇 = 𝑉03𝛼𝑡𝑒𝑚𝑏𝑎𝑔𝑎𝛥𝑇 = 1000.3.16 × 10−6. 70 = 3,36 𝑐𝑚3

Karena ∆𝑉𝑎𝑖𝑟 > 𝛥𝑉𝑐𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖𝑟 , maka air akan tumpah Volume air yang tumpah:

𝑉 = 14,49 − 3,36 = 11,13 𝑐𝑚3 = 11,13 𝑚𝑙 Tingkatan Soal

Sedang

Materi Suhu dan kalor Level Kognitif

Level 3, karena siswa perlu menguraikan pemuaian dari setiap komponen dan menalar apa yang akan terjadi. KKO yang digunakan ialah memprediksi. Soal ini merupakan soal tipe C5.

HOTS Iya UTBK Iya

Nomor 11 Soal Dua buah batang logam A dan B mempunyai ukuran dan luas yang sama seperti yang ditunjukkan gambar.

Ujung kiri batang A bersuhu 70℃ dan ujung kanan batang B bersuhu 30℃. Jika koefisien kalor batang B adalah 3 kali koefisien kalor batang A, maka suhu pada bidang batas A dan B adalah....

A. 70℃ B. 60℃ C. 50℃ D. 40℃ E. 30℃

Pembahasan Jawaban: D

Pembahasan:

Laju kalor pada bidang batas:

𝑄𝐴

𝑡𝐴=

𝑄𝐵

𝑡𝐵

𝑘𝐴𝐴𝐴∆𝑇𝐴

𝑙𝐴=

𝑘𝐵𝐴𝐵∆𝑇𝐵

𝑙𝐵

Karena panjang dan luas kedua logam sama, maka: 𝑘𝐴∆𝑇𝐴 = 𝑘𝐵∆𝑇𝐵

𝑘𝐴(70 − 𝑇) = 3𝑘𝐴(𝑇 − 30) 70𝑘𝐴 − 𝑇𝑘𝐴 = 3𝑇𝑘𝐴 − 90𝑘𝐴

4𝑇𝑘𝐴 = 160𝑘𝐴 𝑇 = 40℃

Tingkatan Soal

Mudah

Materi Suhu dan kalor Level Kognitif

Level 1, karena siswa perlu memahami konsep laju konduksi untuk menghitung suhu di bidang batas dua logam. KKO yang digunakan ialah menghitung. Soal ini merupakan soal tipe C2.

HOTS Tidak UTBK Iya

Nomor 12 Soal Dalam suatu tangki terdapat gas ideal dengan volume 5 L, tekanan 4 atm, suhu 25℃. Gas kemudian dipanaskan

sampai suhu 90℃ pada tekanan tetap. Jika kapasitas kalor gas adalah 10 𝐽/𝐾, maka perubahan energi dalam gas adalah....

A. 600 J B. 646 J C. 685 J D. 700 J

E. 720 J

Pembahasan Jawaban: B

Pembahasan:

Berdasarkan persamaan keadaan gas ideal

𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇 Karena R merupakan tetapan, n dan P tetap, maka:

𝑉2

𝑇2=

𝑉1

𝑇1

𝑉2 =𝑉1𝑇2

𝑇1=

5. (90 + 273)

(25 + 273)= 6 𝐿

Berdasarkan Hukum I Termodinamika 𝑄 = ∆𝑈 + 𝑊

∆𝑈 = 𝑄 − 𝑊 = 𝐶. ∆𝑇 − 𝑃. ∆𝑉

∆𝑈 = (10. (363 − 298)) − (4. (6 − 5)) = 646 𝐽

Tingkatan Soal

Sulit

Materi Termodinamika Level Kognitif

Level 3, karena siswa perlu menggabungkan konsep teori kinetik gas, kalor, serta termodinamika. KKO yang digunakan ialah menganalisis. Soal ini merupakan soal tipe C4.

HOTS Iya UTBK Iya

Nomor 13 Soal Sebuah mesin Carnot bekerja pada reservoir suhu tinggi 800 𝐾 mempunyai efisiensi 50%. Supaya efisiensi mesin

menjadi 80% dengan suhu reservoir tetap rendah, maka reservoir tinggi harus dinaikkan menjadi... A. 950 K B. 1000 K C. 1550 K

D. 2000 K

E. 2050 K

Pembahasan Jawaban: D

Pembahasan:

Suhu di reservoir rendah:

𝜂1

= 1 −𝑇2

𝑇1

𝑇2 = (1 − 𝜂1) × 𝑇1 = (1 − 50%) × 800 𝐾 = 400 𝐾

𝜂2

= 1 −𝑇2′

𝑇1′= 1 −

𝑇2

𝑇1′

𝑇1′ =𝑇2

1 − 𝜂2=

400 𝐾

(1 − 80%)= 2000 𝐾

Tingkatan Soal

Sedang

Materi Termodinamika Level Kognitif

Level 2, karena siswa perlu mengaplikasikan konsep termodinamika dalam menentukan suhu reservoir pada mesin Carnot. KKO yang digunakan ialah menghitung. Soal ini merupakan soal tipe C3.

HOTS Tidak UTBK Iya

Nomor 14 Soal Dua buah kawat sejajar dialiri arus listrik seperti yang ditunjukkan gambar. Jika 𝜇0 = 4𝜋 𝑥 10−7𝑊𝑏. 𝐴−1. 𝑚−1, maka

besar gaya magnetik per satuan panjang yang dialami kedua kawat adalah...

A. 2,8 × 10−7𝑁/𝑚 B. 4,5 × 10−7𝑁/𝑚 C. 5,6 × 10−5𝑁/𝑚 D. 7,5 × 10−7𝑁/𝑚

E. 8,6 × 10−7𝑁/𝑚

Pembahasan Jawaban: C

Pembahasan:

Besar gaya per satuan luas dapat diperoleh dengan Hukum Lorentz:

𝐹1

𝑙1=

𝐹2

𝑙2=

𝜇0𝐼1𝐼2

2𝜋𝑎

𝐹1

𝑙1=

𝐹2

𝑙2=

4𝜋 𝑥 10−7. 7.2

2𝜋. 0,05

𝐹1

𝑙1=

𝐹2

𝑙2= 5,6 𝑥 10−5𝑁/𝑚

Tingkatan Soal

Mudah

Materi Induksi elektromagnetik

Level Kognitif

Level 2, karena siswa perlu menggunakan Hukum Lorentz untuk menghitung gaya per satuan panjang. KKO yang digunakan ialah menghitung. Soal ini merupakan soal tipe C3.

HOTS Tidak UTBK Iya

Nomor 15 Soal Besar gaya elektrostatik antara dua muatan 2𝜇𝐶 dan 3𝜇𝐶 yang terpisah pada jarak 6 mm dalam minyak yang

memiliki permitivitas relatif 8 adalah... A. 100 N B. 155 N C. 187,5 N D. 190 N

E. 210,5 N

Pembahasan Jawaban: C

Pembahasan:

Besar gaya Coulomb antara kedua muatan:

𝐹 =1

4𝜋𝜀0𝜀𝑟.𝑞1. 𝑞2

𝑟2

𝐹 =𝐾

𝜀𝑟.𝑞1. 𝑞2

𝑟2

𝐹 =9 𝑥 109

8.2 𝑥 10−6. 3 𝑥 10−6

(6 𝑥 10−3)2= 187,5 𝑁

Tingkatan Soal

Mudah

Materi Listrik statis

Level Kognitif

Level 1, karena siswa harus memahami gaya Coulomb antar muatan dalam suatu medium tertentu. KKO yang digunakan ialah menghitung. Soal ini merupakan soal tipe C2.

HOTS Iya UTBK Iya

Nomor 16 Soal

Sebuah taman sedang merancang wahana permainan roller coaster dengan tinggi 16 m. Massa dari kereta yang digunakan adalah sekitar 250 kg. Jika kereta berhenti pada jarak 25 m dari dasar turunan, maka besar koefisien gesek antara rel dan roda kereta harus sebesar …

A. 0,4

B. 0,48

C. 0,5

D. 0,6

E. 0,64

Pembahasan Jawaban: E

Pembahasan:

Menurut hukum kekekalan energi mekanik:

𝐸𝑀𝑝𝑢𝑛𝑐𝑎𝑘 = 𝐸𝑀𝑑𝑎𝑠𝑎𝑟

𝐸𝑃𝑝𝑢𝑛𝑐𝑎𝑘 + 𝐸𝐾𝑝𝑢𝑛𝑐𝑎𝑘 = 𝐸𝑃𝑑𝑎𝑠𝑎𝑟 + 𝐸𝐾𝑑𝑎𝑠𝑎𝑟

Saat berada di puncak, energi potensial maksimum dan energi kinetik nol. Sebaliknya saat berada di dasar, energi potensial nol dan energi kinetik maksimum. Maka persamaannya menjadi,

𝐸𝐾𝑑𝑎𝑠𝑎𝑟 = 𝐸𝑃𝑝𝑢𝑛𝑐𝑎𝑘

𝐸𝐾𝑑𝑎𝑠𝑎𝑟 = 𝑚𝑔ℎ

𝐸𝐾𝑑𝑎𝑠𝑎𝑟 = 250 × 10 × 16 = 40.000 𝐽

Saat berhenti di ujung dermaga, artinya kecepatan benda sama dengan nol. Begitu pun dengan energi kinetiknya.

𝑊 = Δ𝐸𝐾 = 𝐸𝐾𝑑𝑎𝑠𝑎𝑟 − 𝐸𝐾𝑑𝑒𝑟𝑚𝑎𝑔𝑎

𝑊 = 𝐸𝐾𝑑𝑎𝑠𝑎𝑟 − 0 = 𝐸𝐾𝑑𝑎𝑠𝑎𝑟𝑟

Usaha dalam kasus ini dilakukan oleh gaya gesek, sehingga:

𝑊 = 𝐸𝐾𝑑𝑎𝑠𝑎𝑟

𝑓𝑠 × 𝑠 = 𝐸𝐾𝑑𝑎𝑠𝑎𝑟

𝑓𝑠 =𝐸𝐾𝑑𝑎𝑠𝑎𝑟

𝑠=

40.000

25= 1.600 𝑁

𝑓𝑠 = 𝜇𝑁

𝑓𝑠 = 𝜇𝑚𝑔

𝜇 =𝑓𝑠

𝑚𝑔=

1.600

2.500= 0,64

Tingkatan Soal

Sedang

Materi Usaha Level Kognitif

Level 3, karena siswa harus menganalisis besar arus yang mengalir pada tiap cabang serta menggabungkan konsep daya terdisipasi dan rangkaian listrik. KKO yang digunakan ialah merancang. Soal ini merupakan soal tipe C6.

HOTS Iya UTBK Iya

Nomor 17

Soal Banyaknya foton yang dipancarkan oleh sebuah lampu kuning 100 W selama 2 sekon adalah... Asumsikan efisiensi 100%. (panjang gelombang cahaya kuning = 560 nm)

A. 5 × 1020 partikel B. 6 × 1020 partikel C. 7 × 1020 partikel D. 7,7 × 1020 partikel

E. 8 × 1020 partikel Pembahasan Jawaban: A

Pembahasan:

Banyak foton yang terpancar:

𝑁 =𝐸

ℎ𝜈=

𝑃∆𝑡

ℎ𝑐𝜆

𝑁 =100 × 2

6,626 × 10−34 × 3 ×108

560 × 10−9

≈ 5 × 1020

Tingkatan Soal

Sulit

Materi Fisika kuantum Level Kognitif

Level 1, karena siswa harus memahami fenomena kuantum dalam penerapan teknologi sehari-hari. KKO yang digunakan ialah menghitung. Soal ini merupakan soal tipe C2.

HOTS Tidak UTBK Iya

Nomor 18 Soal Besarnya energi kinetik suatu partikel yang bergerak dengan kelajuan 0,8c adalah...

(𝑚0 adalah massa diam benda) A. 0,1 𝑚0𝑐2

B. 0,6 𝑚0𝑐2 C. 0,9 𝑚0𝑐2 D. 1,3 𝑚0𝑐2

E. 1,6 𝑚0𝑐2 Pembahasan Jawaban: B

Pembahasan:

Massa relativistik dari partikel tersebut adalah:

𝑚 =𝑚0

√1 −𝑣2

𝑐2

=𝑚0

√1 −(0,8𝑐)2

𝑐2

= 1,6𝑚0

Maka besar energi kinetiknya:

𝐸𝐾 = 𝑚𝑐2 − 𝑚0𝑐2 𝐸𝐾 = 1,6𝑚0𝑐2 − 𝑚0𝑐2 = 0,6𝑚0𝑐2

Tingkatan Soal

Sedang

Materi Relativitas khusus Level Kognitif

Level 3, karena siswa harus menggabungkan konsep teori relativitas dengan energi kinetik. KKO yang digunakan ialah menganalisis. Soal ini merupakan soal tipe C4.

HOTS Iya UTBK Iya

Nomor 19 Soal Energi ikat inti atom Be (nomor atom = 4; nomor massa = 9) adalah 57,8151 MeV. Jika massa proton dan neutron

dari atom Be masing-masing adalah 1,0078 sma dan 1,0086 sma , maka massa inti dari atom Be adalah.... A. 7,5361 sma B. 8,1232 sma C. 8,5783 sma

D. 9,0121 sma

E. 9,5871 sma Pembahasan Jawaban: D

Pembahasan:

Besar defek massa dapat diperoleh dari energi ikat atom Be:

∆𝐸 = ∆𝑚. 931 𝑀𝑒𝑉 57,8151 = ∆𝑚. 931 𝑀𝑒𝑉

∆𝑚 = 0,0621 𝑠𝑚𝑎 Be memiliki nomor atom 4 yang berarti atom ini memiliki 4 proton dan 4 elektron. Nomor massa 9 berarti atom Be memiliki 9 – 4 = 5 buah neutron, sehingga:

∆𝑚 = 4 × 𝑚𝑝 + 5 × 𝑚𝑛 − 𝑚𝑖𝑛𝑡𝑖

𝑚𝑖𝑛𝑡𝑖 = 4 × 𝑚𝑝 + 5 × 𝑚𝑛 − 𝛥𝑚 = (4 × 1,0078) + (5 × 1,0086) − 0,0621 = 9,0121 𝑠𝑚𝑎

Tingkatan Soal

Sedang

Materi Fisika inti Level Kognitif

Level 3, karena siswa harus menggunakan konsep defek massa serta menguraikan komponen yang ada dalam atom. KKO yang digunakan ialah menguraikan. Soal ini merupakan soal tipe C4.

HOTS Iya UTBK Iya

Nomor 20 Soal Sebuah trafo step down memiliki tegangan primer 300 volt dan tegangan sekunder 150 volt. Pada kumparan primer

mengalir arus 3 A dan trafo memiliki efisiensi 70%, daya yang hilang akibat panas atau penyebab lainnya adalah... A. 200 watt B. 250 watt C. 270 watt D. 300 watt

E. 350 watt Pembahasan Jawaban: C

Pembahasan:

Besar daya pada kumparan input:

𝑃𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡 = 𝑉𝑝𝐼𝑝 = 300.3 = 900 𝑤𝑎𝑡𝑡 Besar daya pada kumparan output

𝑃𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 = 𝜂 𝑥 𝑃𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡 = 70%. 900 = 630 𝑤𝑎𝑡𝑡 Maka besar daya yang hilang:

𝑃ℎ𝑖𝑙𝑎𝑛𝑔 = 𝑃𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡 − 𝑃𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 = 900 − 630 = 270 𝑤𝑎𝑡𝑡

Tingkatan Soal

Sedang

Materi Induksi elektromagnetik Level Kognitif

Level 2, karena siswa harus mengaplikasikan kumparan dalam kehidupan sehari-hari yaitu pada transformator. KKO yang digunakan ialah menentukan. Soal ini merupakan soal tipe C3.

HOTS Tidak UTBK Iya