soal fisika sma

By Posted on

soal fisika sma

Pengantar

Selamat datang di kumpulan contoh soal fisika SMA! Fisika adalah salah satu mata pelajaran penting yang menguji kemampuan analisis dan pemecahan masalah. Untuk membantu Anda mempersiapkan diri menghadapi ulangan harian, ujian semester, hingga Ujian Nasional atau SNBT, kami telah menyusun serangkaian soal fisika SMA yang komprehensif.

Artikel ini berisi berbagai jenis soal, mulai dari pilihan ganda, isian singkat, uraian, hingga menjodohkan, yang mencakup berbagai topik penting dalam kurikulum fisika SMA. Setiap soal dirancang untuk menguji pemahaman Anda terhadap konsep dasar hingga aplikasi yang lebih kompleks. Mari kita mulai latihan dan tingkatkan pemahaman fisika Anda!

I. Soal Pilihan Ganda

Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat (A, B, C, D, atau E).

  1. Sebuah benda bergerak lurus dengan persamaan posisi x(t) = 2t² + 3t – 5, di mana x dalam meter dan t dalam sekon. Kecepatan rata-rata benda antara t = 1 s dan t = 3 s adalah…
    1. 7 m/s
    2. 9 m/s
    3. 11 m/s
    4. 13 m/s
    5. 15 m/s
  2. Sebuah balok bermassa 2 kg ditarik dengan gaya 10 N membentuk sudut 30° terhadap bidang datar. Jika balok bergerak dengan percepatan 2 m/s², besar gaya gesek yang bekerja pada balok adalah… (cos 30° = 0.87)
    1. 1.7 N
    2. 2.7 N
    3. 3.7 N
    4. 4.7 N
    5. 5.7 N
  3. Seorang anak menarik gerobak dengan gaya 50 N sejauh 10 meter. Jika gaya tarik membentuk sudut 60° terhadap arah perpindahan, usaha yang dilakukan anak tersebut adalah… (cos 60° = 0.5)
    1. 100 J
    2. 150 J
    3. 200 J
    4. 250 J
    5. 500 J
  4. Sebuah mesin memiliki daya 2000 W. Jika mesin tersebut bekerja selama 1 menit, energi yang dihasilkan adalah…
    1. 2000 J
    2. 12000 J
    3. 60000 J
    4. 120000 J
    5. 200000 J
  5. Sebuah bola bermassa 0.5 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s menumbuk dinding dan memantul kembali dengan kecepatan 8 m/s. Impuls yang dialami bola adalah…
    1. 1 Ns
    2. 5 Ns
    3. 8 Ns
    4. 9 Ns
    5. 18 Ns
  6. Sebuah benda bergerak melingkar dengan jari-jari 2 meter. Jika kecepatan sudutnya 4 rad/s, kecepatan linear benda tersebut adalah…
    1. 2 m/s
    2. 4 m/s
    3. 8 m/s
    4. 16 m/s
    5. 32 m/s
  7. Dua buah benda masing-masing bermassa 2 kg dan 4 kg terpisah sejauh 2 meter. Jika konstanta gravitasi G = 6.67 x 10⁻¹¹ Nm²/kg², besar gaya gravitasi antara kedua benda adalah…
    1. 1.33 x 10⁻¹¹ N
    2. 1.33 x 10⁻¹⁰ N
    3. 2.67 x 10⁻¹¹ N
    4. 2.67 x 10⁻¹⁰ N
    5. 5.33 x 10⁻¹⁰ N
  8. Sebuah bejana berisi air (ρ = 1000 kg/m³) setinggi 50 cm. Tekanan hidrostatis di dasar bejana adalah… (g = 10 m/s²)
    1. 500 Pa
    2. 1000 Pa
    3. 5000 Pa
    4. 10000 Pa
    5. 50000 Pa
  9. Air mengalir melalui pipa dengan luas penampang 20 cm² pada kecepatan 4 m/s. Jika luas penampang mengecil menjadi 10 cm², kecepatan air di bagian yang lebih kecil adalah…
    1. 2 m/s
    2. 4 m/s
    3. 6 m/s
    4. 8 m/s
    5. 10 m/s
  10. Untuk menaikkan suhu 2 kg air dari 20°C menjadi 80°C diperlukan kalor sebesar… (Kalor jenis air = 4200 J/kg°C)
    1. 50400 J
    2. 100800 J
    3. 252000 J
    4. 504000 J
    5. 1008000 J
  11. Sebuah gas ideal mengalami proses isobarik sehingga volumenya berubah dari 2 m³ menjadi 5 m³. Jika tekanan gas 10⁵ Pa, usaha yang dilakukan gas adalah…
    1. 1 x 10⁵ J
    2. 2 x 10⁵ J
    3. 3 x 10⁵ J
    4. 4 x 10⁵ J
    5. 5 x 10⁵ J
  12. Sebuah gelombang merambat dengan cepat rambat 340 m/s dan frekuensi 680 Hz. Panjang gelombang tersebut adalah…
    1. 0.25 m
    2. 0.5 m
    3. 1 m
    4. 2 m
    5. 4 m
  13. Dua celah sempit berjarak 0.2 mm disinari cahaya monokromatik dengan panjang gelombang 500 nm. Jika jarak celah ke layar 1 meter, jarak terang pusat ke terang pertama adalah…
    1. 1.25 mm
    2. 2.5 mm
    3. 5 mm
    4. 12.5 mm
    5. 25 mm
  14. Sebuah lensa cembung memiliki kekuatan +2 dioptri. Jarak fokus lensa tersebut adalah…
    1. -50 cm
    2. -25 cm
    3. 25 cm
    4. 50 cm
    5. 100 cm
  15. Dua buah muatan masing-masing +4 μC dan -2 μC terpisah sejauh 3 cm. Besar gaya Coulomb antara kedua muatan adalah… (k = 9 x 10⁹ Nm²/C²)
    1. 80 N
    2. 800 N
    3. 8000 N
    4. 80000 N
    5. 800000 N
  16. Tiga buah resistor masing-masing 2 Ω, 3 Ω, dan 5 Ω disusun secara seri. Hambatan total rangkaian adalah…
    1. 0.97 Ω
    2. 1.5 Ω
    3. 10 Ω
    4. 30 Ω
    5. Tidak dapat ditentukan
  17. Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus 5 A. Jika titik P berada 10 cm dari kawat, besar medan magnet di titik P adalah… (μ₀ = 4π x 10⁻⁷ Tm/A)
    1. 1 x 10⁻⁵ T
    2. 2 x 10⁻⁵ T
    3. 1 x 10⁻⁴ T
    4. 2 x 10⁻⁴ T
    5. 1 x 10⁻³ T
  18. Sebuah kumparan dengan 100 lilitan mengalami perubahan fluks magnet dari 0.02 Wb menjadi 0.08 Wb dalam waktu 0.1 sekon. Besar GGL induksi yang timbul adalah…
    1. 0.6 V
    2. 6 V
    3. 60 V
    4. 600 V
    5. 6000 V
  19. Jika sebuah benda bergerak dengan kecepatan 0.6c (c = kecepatan cahaya), perbandingan waktu yang diukur oleh pengamat yang diam dengan waktu yang diukur oleh pengamat yang bergerak adalah…
    1. 0.6 : 1
    2. 0.8 : 1
    3. 1 : 0.6
    4. 1 : 0.8
    5. 1 : 1
  20. Panjang gelombang de Broglie dari sebuah elektron (m = 9.1 x 10⁻³¹ kg) yang bergerak dengan kecepatan 10⁶ m/s adalah… (h = 6.63 x 10⁻³⁴ Js)
    1. 0.73 x 10⁻¹⁰ m
    2. 7.3 x 10⁻¹⁰ m
    3. 73 x 10⁻¹⁰ m
    4. 730 x 10⁻¹⁰ m
    5. 7300 x 10⁻¹⁰ m

II. Soal Isian Singkat

Isilah titik-titik di bawah ini dengan jawaban yang tepat.

  1. Dimensi dari besaran energi adalah _____.
  2. Gaya adalah besaran vektor, yang berarti memiliki ____ dan _____.
  3. Jika periode suatu getaran adalah 0.02 s, maka frekuensinya adalah _____ Hz.
  4. Energi potensial gravitasi benda bermassa 2 kg yang berada pada ketinggian 5 m adalah _____ J. (g = 10 m/s²)
  5. Hukum Ohm menyatakan bahwa kuat arus yang mengalir melalui suatu penghantar berbanding lurus dengan _____ dan berbanding terbalik dengan _____.

III. Soal Uraian

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan jelas dan lengkap.

  1. Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 50 m/s dan sudut elevasi 37° terhadap horizontal. Jika g = 10 m/s², hitunglah:
    1. Waktu yang dibutuhkan peluru untuk mencapai titik tertinggi.
    2. Tinggi maksimum yang dicapai peluru.
    3. Jarak jangkauan horizontal maksimum peluru.
  2. Dua buah bola, A (massa 2 kg) dan B (massa 3 kg), bergerak saling mendekat dengan kecepatan masing-masing 10 m/s dan 5 m/s. Jika terjadi tumbukan lenting sempurna, tentukan kecepatan masing-masing bola setelah tumbukan.
  3. Jelaskan proses siklus Carnot dan sebutkan empat tahapan utama yang terjadi di dalamnya!
  4. Tiga buah resistor, R1 = 6 Ω, R2 = 3 Ω, dan R3 = 2 Ω, dihubungkan secara paralel. Rangkaian paralel ini kemudian dihubungkan seri dengan sebuah resistor R4 = 5 Ω dan sumber tegangan 12 V. Hitunglah:
    1. Hambatan total rangkaian.
    2. Kuat arus total yang mengalir.
    3. Tegangan pada resistor R4.
  5. Sebuah mobil polisi bergerak dengan kecepatan 20 m/s sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 900 Hz. Seorang pengendara motor bergerak searah dengan mobil polisi dengan kecepatan 10 m/s. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, hitung frekuensi sirine yang didengar pengendara motor saat mobil polisi:
    1. Mendekati pengendara motor.
    2. Menjauhi pengendara motor.

IV. Soal Menjodohkan

Jodohkan pernyataan di kolom kiri dengan jawaban yang tepat di kolom kanan.

  1. Konsep Fisika Definisi/Rumus
    a. Hukum Newton I 1. Setiap aksi akan menimbulkan reaksi yang sama besar dan berlawanan arah.
    b. Hukum Newton II 2. Benda cenderung mempertahankan keadaan diam atau gerak lurus beraturan.
    c. Hukum Newton III 3. F = m . a
    d. Energi Kinetik 4. W = F . s . cos θ
    e. Usaha 5. ½ m v²
  2. Besaran Satuan (SI)
    a. Massa 1. Ampere
    b. Suhu 2. Kelvin
    c. Kuat Arus Listrik 3. Kilogram
    d. Intensitas Cahaya 4. Candela
    e. Jumlah Zat 5. Mol

Kunci Jawaban

I. Pilihan Ganda

  1. C. Kecepatan rata-rata = Δx / Δt. x(1) = 2(1)² + 3(1) – 5 = 0 m. x(3) = 2(3)² + 3(3) – 5 = 22 m. Δx = 22 m, Δt = 2 s. Kecepatan rata-rata = 22/2 = 11 m/s.
  2. D. Gaya horizontal Fx = F cos 30° = 10 N * 0.87 = 8.7 N. Gaya gesek f = Fx – ma = 8.7 N – (2 kg * 2 m/s²) = 8.7 – 4 = 4.7 N.
  3. D. Usaha W = F . s . cos θ = 50 N * 10 m * cos 60° = 500 * 0.5 = 250 J.
  4. D. Energi E = P . t. Waktu t = 1 menit = 60 s. E = 2000 W * 60 s = 120000 J.
  5. D. Impuls I = Δp = m(v₂ – v₁). Karena arah berlawanan, v₁ = +10 m/s, v₂ = -8 m/s. I = 0.5 kg * (-8 – 10) m/s = 0.5 * (-18) = -9 Ns. Besar impuls adalah 9 Ns.
  6. C. Kecepatan linear v = ω . r = 4 rad/s * 2 m = 8 m/s.
  7. B. F = G m₁m₂ / r² = (6.67 x 10⁻¹¹ * 2 * 4) / 2² = (6.67 x 10⁻¹¹ * 8) / 4 = 6.67 x 10⁻¹¹ * 2 = 13.34 x 10⁻¹¹ N = 1.334 x 10⁻¹⁰ N.
  8. C. Tekanan hidrostatis P = ρgh = 1000 kg/m³ * 10 m/s² * 0.5 m = 5000 Pa.
  9. D. Menggunakan persamaan kontinuitas A₁v₁ = A₂v₂. 20 cm² * 4 m/s = 10 cm² * v₂. v₂ = (20 * 4) / 10 = 8 m/s.
  10. D. Kalor Q = mcΔT = 2 kg * 4200 J/kg°C * (80°C – 20°C) = 2 * 4200 * 60 = 504000 J.
  11. C. Usaha W = PΔV = 10⁵ Pa * (5 m³ – 2 m³) = 10⁵ * 3 = 3 x 10⁵ J.
  12. B. Panjang gelombang λ = v / f = 340 m/s / 680 Hz = 0.5 m.
  13. B. Untuk terang pertama (n=1), y = (n L λ) / d = (1 * 1 m * 500 x 10⁻⁹ m) / (0.2 x 10⁻³ m) = 2.5 x 10⁻³ m = 2.5 mm.
  14. D. Kekuatan lensa P = 1/f. Maka f = 1/P = 1/2 dioptri = 0.5 m = 50 cm.
  15. A. Gaya Coulomb F = k |q₁q₂| / r² = (9 x 10⁹ * 4 x 10⁻⁶ * 2 x 10⁻⁶) / (3 x 10⁻²)² = (72 x 10⁻³) / (9 x 10⁻⁴) = 8 x 10¹ = 80 N.
  16. C. Untuk rangkaian seri, hambatan total R_total = R₁ + R₂ + R₃ = 2 Ω + 3 Ω + 5 Ω = 10 Ω.
  17. A. Medan magnet kawat lurus B = (μ₀I) / (2πr) = (4π x 10⁻⁷ * 5) / (2π * 0.1) = (20π x 10⁻⁷) / (0.2π) = 100 x 10⁻⁷ = 1 x 10⁻⁵ T.
  18. C. GGL induksi ε = -N (ΔΦ / Δt) = -100 * ((0.08 – 0.02) / 0.1) = -100 * (0.06 / 0.1) = -100 * 0.6 = -60 V. Besar GGL induksi adalah 60 V.
  19. B. Faktor Lorentz γ = 1 / √(1 – v²/c²). Untuk v = 0.6c, v²/c² = 0.36. γ = 1 / √(1 – 0.36) = 1 / √0.64 = 1 / 0.8. Maka Δt’ = γΔt = Δt / 0.8. Perbandingan waktu pengamat diam (Δt) dengan pengamat bergerak (Δt’) adalah Δt : Δt’ = Δt : (Δt/0.8) = 0.8 : 1.
  20. A. Panjang gelombang de Broglie λ = h / mv = (6.63 x 10⁻³⁴ Js) / (9.1 x 10⁻³¹ kg * 10⁶ m/s) = (6.63 x 10⁻³⁴) / (9.1 x 10⁻²⁵) = 0.728 x 10⁻⁹ m = 0.728 x 10⁻¹⁰ m ≈ 0.73 x 10⁻¹⁰ m.

II. Isian Singkat

  1. Dimensi dari besaran energi adalah [M][L]²[T]⁻².
  2. Gaya adalah besaran vektor, yang berarti memiliki besar dan arah.
  3. Jika periode suatu getaran adalah 0.02 s, maka frekuensinya adalah 50 Hz. (f = 1/T = 1/0.02 = 50 Hz)
  4. Energi potensial gravitasi benda bermassa 2 kg yang berada pada ketinggian 5 m adalah 100 J. (Ep = mgh = 2 * 10 * 5 = 100 J)
  5. Hukum Ohm menyatakan bahwa kuat arus yang mengalir melalui suatu penghantar berbanding lurus dengan tegangan (beda potensial) dan berbanding terbalik dengan hambatan.

III. Uraian

  1. Gerak Peluru:
    1. Komponen kecepatan awal vertikal v₀y = v₀ sin 37° = 50 * 0.6 = 30 m/s. Waktu untuk mencapai titik tertinggi t_max = v₀y / g = 30 / 10 = 3 s.
    2. Tinggi maksimum H_max = (v₀y)² / (2g) = (30)² / (2 * 10) = 900 / 20 = 45 m.
    3. Waktu total di udara T = 2 * t_max = 2 * 3 = 6 s. Komponen kecepatan awal horizontal v₀x = v₀ cos 37° = 50 * 0.8 = 40 m/s. Jarak jangkauan horizontal maksimum X_max = v₀x * T = 40 * 6 = 240 m.
  2. Tumbukan Lenting Sempurna:

    Gunakan hukum kekekalan momentum dan kekekalan energi kinetik (atau rumus koefisien restitusi e=1).

    Momentum: m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁’ + m₂v₂’

    2(10) + 3(-5) = 2v₁’ + 3v₂’

    20 – 15 = 2v₁’ + 3v₂’ => 5 = 2v₁’ + 3v₂’ (Persamaan 1)

    Koefisien restitusi: v₂’ – v₁’ = -e(v₂ – v₁)

    v₂’ – v₁’ = -1(-5 – 10) = -1(-15) = 15 => v₂’ = v₁’ + 15 (Persamaan 2)

    Substitusikan Persamaan 2 ke Persamaan 1:

    5 = 2v₁’ + 3(v₁’ + 15)

    5 = 2v₁’ + 3v₁’ + 45

    5 – 45 = 5v₁’ => -40 = 5v₁’ => v₁’ = -8 m/s (arah berlawanan)

    v₂’ = -8 + 15 = 7 m/s.

    Jadi, setelah tumbukan, bola A bergerak dengan kecepatan 8 m/s berlawanan arah dan bola B bergerak dengan kecepatan 7 m/s searah dengan arah awal bola A.

  3. Siklus Carnot:

    Siklus Carnot adalah siklus termodinamika ideal yang memberikan efisiensi maksimum untuk mesin kalor yang beroperasi antara dua reservoir suhu. Siklus ini terdiri dari empat tahapan reversibel:

    1. Ekspansi Isotermal (A→B): Gas menyerap kalor dari reservoir panas pada suhu konstan T_H dan melakukan usaha.
    2. Ekspansi Adiabatik (B→C): Gas melakukan usaha tanpa pertukaran kalor dengan lingkungan, sehingga suhunya turun dari T_H ke T_C.
    3. Kompresi Isotermal (C→D): Gas membuang kalor ke reservoir dingin pada suhu konstan T_C dan usaha dilakukan pada gas.
    4. Kompresi Adiabatik (D→A): Usaha dilakukan pada gas tanpa pertukaran kalor, sehingga suhunya naik dari T_C kembali ke T_H.
  4. Rangkaian Resistor:
    1. Hambatan Paralel (R_p): 1/R_p = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 = 1/6 + 1/3 + 1/2 = (1 + 2 + 3) / 6 = 6/6 = 1. Jadi R_p = 1 Ω.
    2. Hambatan Total (R_total): Rangkaian seri R_p dengan R4. R_total = R_p + R4 = 1 Ω + 5 Ω = 6 Ω.
    3. Kuat Arus Total (I_total): Menggunakan Hukum Ohm I_total = V_total / R_total = 12 V / 6 Ω = 2 A.
    4. Tegangan pada Resistor R4 (V4): V4 = I_total * R4 = 2 A * 5 Ω = 10 V.
  5. Efek Doppler:

    Rumus efek Doppler: f_p = ((v ± v_p) / (v ± v_s)) * f_s

    v = cepat rambat bunyi (340 m/s)

    v_p = kecepatan pendengar (motor) = 10 m/s

    v_s = kecepatan sumber (polisi) = 20 m/s

    f_s = frekuensi sumber (sirine) = 900 Hz

    1. Saat mobil polisi mendekati pengendara motor:

      Pendengar bergerak menjauhi sumber (+v_p)

      Sumber bergerak mendekati pendengar (-v_s)

      f_p = ((v – v_p) / (v – v_s)) * f_s = ((340 – 10) / (340 – 20)) * 900 = (330 / 320) * 900 ≈ 928.125 Hz.

    2. Saat mobil polisi menjauhi pengendara motor:

      Pendengar bergerak mendekati sumber (-v_p)

      Sumber bergerak menjauhi pendengar (+v_s)

      f_p = ((v + v_p) / (v + v_s)) * f_s = ((340 + 10) / (340 + 20)) * 900 = (350 / 360) * 900 ≈ 875 Hz.

IV. Menjodohkan

  1. Konsep Fisika Definisi/Rumus Pasangan
    a. Hukum Newton I 2. Benda cenderung mempertahankan keadaan diam atau gerak lurus beraturan. a – 2
    b. Hukum Newton II 3. F = m . a b – 3
    c. Hukum Newton III 1. Setiap aksi akan menimbulkan reaksi yang sama besar dan berlawanan arah. c – 1
    d. Energi Kinetik 5. ½ m v² d – 5
    e. Usaha 4. W = F . s . cos θ e – 4
  2. Besaran Satuan (SI) Pasangan
    a. Massa 3. Kilogram a – 3
    b. Suhu 2. Kelvin b – 2
    c. Kuat Arus Listrik 1. Ampere c – 1
    d. Intensitas Cahaya 4. Candela d – 4
    e. Jumlah Zat 5. Mol e – 5

Related posts:

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *