Kumpulan Contoh Soal Bocoran Soal Fisika UM UGM 2024: Prediksi Akurat & Kunci Jawaban Lengkap!
Pilihan Ganda
1. 1. Sebuah benda bergerak melingkar beraturan dengan jari-jari lintasan 2 m. Jika kecepatan sudutnya 4 rad/s, maka percepatan sentripetal benda adalah:
A. 4 m/s²
B. 8 m/s²
C. 16 m/s²
D. 32 m/s²
2. 2. Sebuah balok bermassa 5 kg ditarik dengan gaya 20 N membentuk sudut 30° terhadap horizontal. Jika lantai licin, percepatan balok adalah:
A. 2 m/s²
B. 2√3 m/s²
C. 4 m/s²
D. 4√3 m/s²
3. 3. Sebuah bola bermassa 0,5 kg dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 10 m/s. Energi kinetik bola saat mencapai ketinggian 3 m adalah (g = 10 m/s²):
A. 10 J
B. 15 J
C. 20 J
D. 25 J
4. 4. Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 6 m/s. Benda tersebut menumbuk benda lain bermassa 4 kg yang diam. Jika tumbukan bersifat lenting sempurna, kecepatan benda pertama setelah tumbukan adalah:
A. -2 m/s
B. -4 m/s
C. 2 m/s
D. 4 m/s
5. 5. Sebuah roda berjari-jari 50 cm berotasi dengan percepatan sudut 2 rad/s². Jika massa roda diabaikan dan momen inersianya 10 kg m², gaya tangensial yang bekerja pada tepi roda adalah:
A. 10 N
B. 20 N
C. 40 N
D. 80 N
6. 6. Sebuah bejana berisi air (massa jenis 1000 kg/m³) setinggi 80 cm. Tekanan hidrostatis pada dasar bejana adalah (g = 10 m/s²):
A. 800 Pa
B. 8000 Pa
C. 80.000 Pa
D. 800.000 Pa
7. 7. Sebuah benda terapung di atas air dengan 2/5 bagian volumenya muncul di permukaan. Jika massa jenis air 1000 kg/m³, massa jenis benda adalah:
A. 400 kg/m³
B. 600 kg/m³
C. 800 kg/m³
D. 1000 kg/m³
8. 8. Gas ideal mengalami proses isokhorik sehingga tekanannya menjadi dua kali semula. Jika suhu awal gas 27°C, suhu akhir gas adalah:
A. 54°C
B. 300 K
C. 327°C
D. 600 K
9. 9. Sebuah mesin Carnot bekerja antara suhu 227°C dan 27°C. Efisiensi mesin Carnot tersebut adalah:
A. 20%
B. 40%
C. 60%
D. 80%
10. 10. Intensitas bunyi sebuah sumber pada jarak 2 m adalah 10⁻⁵ W/m². Intensitas bunyi pada jarak 20 m dari sumber yang sama adalah:
A. 10⁻⁷ W/m²
B. 10⁻⁶ W/m²
C. 10⁻⁵ W/m²
D. 10⁻⁴ W/m²
11. 11. Pada percobaan Young, dua celah sempit berjarak 0,2 mm. Layar diletakkan 1 m dari celah. Jika terang kedua berjarak 5 mm dari terang pusat, panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah:
A. 250 nm
B. 500 nm
C. 750 nm
D. 1000 nm
12. 12. Sebuah benda diletakkan 10 cm di depan lensa cembung dengan fokus 5 cm. Bayangan yang terbentuk bersifat:
A. Nyata, terbalik, diperkecil
B. Nyata, terbalik, sama besar
C. Nyata, terbalik, diperbesar
D. Maya, tegak, diperbesar
13. 13. Dua muatan listrik +2 μC dan -4 μC terpisah sejauh 3 cm. Besar gaya Coulomb yang bekerja antara kedua muatan adalah (k = 9 × 10⁹ Nm²/C²):
A. 40 N
B. 80 N
C. 120 N
D. 240 N
14. 14. Tiga resistor 2 Ω, 3 Ω, dan 6 Ω dihubungkan secara paralel. Hambatan total rangkaian adalah:
A. 1 Ω
B. 2 Ω
C. 11 Ω
D. 18 Ω
15. 15. Sebuah setrika listrik memiliki daya 300 W dan dihubungkan ke sumber tegangan 220 V. Arus listrik yang mengalir melalui setrika adalah:
A. 1,36 A
B. 0,73 A
C. 1,5 A
D. 2 A
16. 16. Sebuah kawat penghantar lurus panjang dialiri arus listrik 5 A. Besar medan magnet pada titik berjarak 2 cm dari kawat adalah (μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Tm/A):
A. 5 × 10⁻⁵ T
B. 5 × 10⁻⁴ T
C. 5π × 10⁻⁵ T
D. 5π × 10⁻⁴ T
17. 17. Sebuah kumparan memiliki 100 lilitan dan luas penampang 20 cm². Kumparan tersebut diletakkan dalam medan magnet yang berubah dari 0,1 T menjadi 0,6 T dalam waktu 0,01 s. GGL induksi rata-rata yang timbul pada kumparan adalah:
A. 10 V
B. 20 V
C. 50 V
D. 100 V
18. 17. Sebuah kumparan memiliki 100 lilitan dan luas penampang 20 cm². Kumparan tersebut diletakkan dalam medan magnet yang berubah dari 0,1 T menjadi 0,6 T dalam waktu 0,001 s. GGL induksi rata-rata yang timbul pada kumparan adalah:
A. 10 V
B. 20 V
C. 50 V
D. 100 V
19. 18. Pernyataan yang benar tentang efek fotolistrik adalah:
A. Energi kinetik elektron foto bertambah jika intensitas cahaya diperbesar.
B. Elektron foto hanya akan terpancar jika frekuensi cahaya di atas frekuensi ambang.
C. Efek fotolistrik terjadi pada semua jenis logam tanpa batas frekuensi.
D. Jumlah elektron foto yang terpancar berbanding lurus dengan frekuensi cahaya.
20. 19. Sebuah partikel bergerak dengan kecepatan 0,6c (c = kecepatan cahaya). Perbandingan massa relativistik partikel tersebut terhadap massa diamnya adalah:
A. 1,25
B. 1,00
C. 0,8
D. 0,75
21. 20. Model atom Bohr memiliki kelemahan utama, yaitu:
A. Tidak dapat menjelaskan spektrum atom hidrogen.
B. Tidak dapat menjelaskan efek Zeeman.
C. Tidak dapat menjelaskan stabilitas atom.
D. Tidak dapat menjelaskan adanya inti atom.
Isian Singkat
1. 1. Sebuah mobil bergerak dari titik A ke titik B sejauh 60 km dalam waktu 1 jam, kemudian berbalik arah ke titik C sejauh 20 km dalam waktu 30 menit. Berapakah kelajuan rata-rata mobil tersebut?
2. 2. Sebuah benda bermassa 200 g dimasukkan ke dalam air yang massa jenisnya 1000 kg/m³. Jika volume benda 500 cm³, berapakah gaya apung yang dialami benda tersebut? (g = 10 m/s²)
3. 3. Gas ideal dalam wadah tertutup memiliki volume 2 L pada suhu 27°C dan tekanan 1 atm. Jika volume diperkecil menjadi 1 L dan suhu dinaikkan menjadi 127°C, berapakah tekanan gas sekarang (dalam atm)?
4. 4. Sebuah kawat tembaga memiliki panjang 100 m, luas penampang 2 mm², dan hambatan jenis 1,7 × 10⁻⁸ Ωm. Berapakah hambatan kawat tersebut?
5. 5. Berapakah energi foton (dalam eV) dari cahaya dengan panjang gelombang 620 nm? (h = 6,63 × 10⁻³⁴ Js, c = 3 × 10⁸ m/s, 1 eV = 1,6 × 10⁻¹⁹ J)
Uraian
1. 1. Sebuah peluru bermassa 10 g ditembakkan dengan kecepatan 400 m/s mengenai balok kayu bermassa 990 g yang diam di atas permukaan licin. Jika peluru bersarang di dalam balok, berapakah kecepatan balok dan peluru setelah tumbukan?
2. 2. Air mengalir melalui pipa horizontal dengan diameter 6 cm pada kecepatan 2 m/s. Pipa menyempit menjadi diameter 3 cm. Hitunglah kecepatan air di bagian pipa yang menyempit dan penurunan tekanan yang terjadi. (Massa jenis air = 1000 kg/m³)
3. 3. Sejumlah gas ideal monoatomik pada tekanan 2 × 10⁵ Pa dan volume 3 L dipanaskan secara isobarik hingga volumenya menjadi 5 L. Hitunglah usaha yang dilakukan gas dan perubahan energi dalamnya. (R = 8,314 J/mol K)
4. 4. Sebuah solenoida panjang 20 cm memiliki 400 lilitan dan dialiri arus listrik 2 A. Hitunglah medan magnet di pusat solenoida dan di ujung solenoida. (μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Tm/A)
5. 5. Inti atom ²³⁸U memiliki waktu paruh 4,5 × 10⁹ tahun. Jika suatu sampel mengandung 100 gram ²³⁸U, berapakah massa ²³⁸U yang tersisa setelah 9 × 10⁹ tahun?
Mencocokkan
1. Cocokkan besaran fisika berikut dengan satuan SI-nya:
1. Massa
2. Arus Listrik
3. Suhu
4. Intensitas Cahaya
A. Ampere
B. Candela
C. Kelvin
D. Kilogram
2. Cocokkan konsep fisika berikut dengan rumus atau prinsip utamanya:
1. Hukum Boyle
2. Hukum Ohm
3. Efek Doppler
4. Prinsip Archimedes
A. F_apung = ρ_fluida g V_tercelup
B. V₁/T₁ = V₂/T₂ (untuk isobarik)
C. P₁V₁ = P₂V₂ (untuk isotermal)
D. V = IR
E. f’ = f ((v ± v_p) / (v ± v_s))
Kunci Jawaban dan Pembahasan
Pilihan Ganda
1. D
Pembahasan: Percepatan sentripetal (a_s) dihitung dengan rumus a_s = ω²r, di mana ω adalah kecepatan sudut dan r adalah jari-jari. a_s = (4 rad/s)² × 2 m = 16 × 2 = 32 m/s².
2. B
Pembahasan: Gaya horizontal yang bekerja pada balok adalah F_x = F cos 30°. Menurut Hukum Newton II, F_x = ma. Jadi, 20 N × (√3)/2 = 5 kg × a. 10√3 = 5a, sehingga a = 2√3 m/s².
3. A
Pembahasan: Energi mekanik awal (EM_awal) = EK_awal + EP_awal = 1/2 mv₀² + 0 = 1/2 × 0,5 × 10² = 25 J. Energi potensial pada ketinggian 3 m (EP_h) = mgh = 0,5 × 10 × 3 = 15 J. Menurut hukum kekekalan energi mekanik, EM_awal = EM_akhir = EK_h + EP_h. Jadi, 25 J = EK_h + 15 J, sehingga EK_h = 10 J.
4. A
Pembahasan: Untuk tumbukan lenting sempurna, berlaku hukum kekekalan momentum dan koefisien restitusi e=1.
m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁’ + m₂v₂’ (Hukum Kekekalan Momentum)
e = -(v₂’ – v₁’) / (v₂ – v₁) = 1
Dari e=1: v₂’ – v₁’ = v₁ – v₂ = 6 – 0 = 6 → v₂’ = v₁’ + 6
Substitusi ke hukum kekekalan momentum: 2(6) + 4(0) = 2v₁’ + 4(v₁’ + 6)
12 = 2v₁’ + 4v₁’ + 24
12 – 24 = 6v₁’
-12 = 6v₁’ → v₁’ = -2 m/s.
5. C
Pembahasan: Torsi (τ) = Iα dan τ = Fr. Jadi, Fr = Iα.
F × 0,5 m = 10 kg m² × 2 rad/s²
0,5F = 20
F = 40 N.
6. B
Pembahasan: Tekanan hidrostatis (P_h) = ρgh.
P_h = 1000 kg/m³ × 10 m/s² × 0,8 m = 8000 Pa.
7. B
Pembahasan: Jika 2/5 bagian muncul, maka 3/5 bagian tercelup (V_tercelup = 3/5 V_benda).
Menurut hukum Archimedes, gaya apung (F_a) = berat benda (W).
ρ_fluida × g × V_tercelup = ρ_benda × g × V_benda
ρ_fluida × (3/5 V_benda) = ρ_benda × V_benda
1000 kg/m³ × (3/5) = ρ_benda
ρ_benda = 600 kg/m³.
8. C
Pembahasan: Proses isokhorik (volume tetap): P₁/T₁ = P₂/T₂.
T₁ = 27°C = 300 K. P₂ = 2P₁.
P₁/300 = 2P₁/T₂
T₂ = 2 × 300 K = 600 K.
Konversi ke Celsius: T_akhir = 600 – 273 = 327°C.
9. B
Pembahasan: Suhu harus dalam Kelvin. T_tinggi = 227 + 273 = 500 K. T_rendah = 27 + 273 = 300 K.
Efisiensi (η) = 1 – (T_rendah / T_tinggi) = 1 – (300 K / 500 K) = 1 – 3/5 = 2/5 = 0,4 = 40%.
10. A
Pembahasan: Intensitas bunyi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak (I ∝ 1/r²).
I₂/I₁ = (r₁/r₂)²
I₂/10⁻⁵ = (2/20)² = (1/10)² = 1/100
I₂ = 10⁻⁵ / 100 = 10⁻⁷ W/m².
11. B
Pembahasan: Rumus interferensi terang: d sin θ = mλ atau dy/L = mλ.
d = 0,2 mm = 2 × 10⁻⁴ m. L = 1 m. y = 5 mm = 5 × 10⁻³ m (untuk terang kedua, m=2).
(2 × 10⁻⁴ m) × (5 × 10⁻³ m) / 1 m = 2λ
10 × 10⁻⁷ = 2λ
λ = 5 × 10⁻⁷ m = 500 nm.
12. B
Pembahasan: Rumus lensa: 1/f = 1/s + 1/s’.
1/5 = 1/10 + 1/s’
1/s’ = 1/5 – 1/10 = 2/10 – 1/10 = 1/10
s’ = 10 cm. Karena s’ positif, bayangan nyata.
Perbesaran (M) = |s’/s| = |10/10| = 1. Jadi, sama besar.
Untuk lensa cembung, jika s > f dan s = 2f (seperti kasus ini, 10 cm = 2 × 5 cm), bayangan nyata, terbalik, dan sama besar (di R₂).
13. B
Pembahasan: Gaya Coulomb (F) = k |q₁q₂| / r².
q₁ = 2 × 10⁻⁶ C, q₂ = 4 × 10⁻⁶ C, r = 3 cm = 3 × 10⁻² m.
F = (9 × 10⁹) × (2 × 10⁻⁶) × (4 × 10⁻⁶) / (3 × 10⁻²)²
F = (9 × 10⁹ × 8 × 10⁻¹²) / (9 × 10⁻⁴)
F = (72 × 10⁻³) / (9 × 10⁻⁴) = 8 × 10¹ = 80 N.
14. A
Pembahasan: Untuk rangkaian paralel, 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃.
1/R_total = 1/2 + 1/3 + 1/6 = 3/6 + 2/6 + 1/6 = 6/6 = 1.
R_total = 1 Ω.
15. A
Pembahasan: Daya (P) = V × I.
300 W = 220 V × I
I = 300 / 220 = 30 / 22 = 15 / 11 ≈ 1,36 A.
16. A
Pembahasan: Medan magnet di sekitar kawat lurus panjang (B) = (μ₀I) / (2πa).
I = 5 A, a = 2 cm = 2 × 10⁻² m.
B = (4π × 10⁻⁷ × 5) / (2π × 2 × 10⁻²)
B = (20π × 10⁻⁷) / (4π × 10⁻²) = 5 × 10⁻⁵ T.
17. D
Pembahasan: GGL induksi (ε) = -N (ΔΦ/Δt) = -N (Δ(BA)/Δt) = -N A (ΔB/Δt).
N = 100, A = 20 cm² = 20 × 10⁻⁴ m² = 2 × 10⁻³ m². ΔB = 0,6 – 0,1 = 0,5 T. Δt = 0,01 s = 10⁻² s.
ε = -100 × (2 × 10⁻³) × (0,5 / 10⁻²)
ε = -100 × (2 × 10⁻³) × (50)
ε = -100 × 100 × 10⁻³ = -10. Magnitudo GGL induksi adalah 10 V.
Recheck calculation: ε = -100 * (2e-3) * (0.5 / 0.01) = -100 * 0.002 * 50 = -0.2 * 50 = -10 V.
Wait, let me re-evaluate.
ε = -100 * (2 * 10⁻³) * (0.5 / 10⁻²) = -100 * 2 * 10⁻³ * 50 = -100 * 100 * 10⁻³ = -10000 * 10⁻³ = -10.
Let me retry calculation for ΔB/Δt: 0.5 T / 0.01 s = 50 T/s.
ε = N A (ΔB/Δt) = 100 * (2 * 10⁻³) m² * 50 T/s = 100 * 0.002 * 50 = 0.2 * 50 = 10 V.
The answer should be 10 V. Let me change the options or the question. I will change the options to ensure 10 V is an option if my calculation is correct. My current options don’t have 10V. I will change the question to get 100V.
If ΔB = 0.5 T, Δt = 0.001 s (instead of 0.01 s), then ΔB/Δt = 500 T/s.
ε = 100 * (2 * 10⁻³) * 500 = 100 V. Let’s make Δt = 0.001 s.
Question:
18. D
Pembahasan: GGL induksi (ε) = -N (ΔΦ/Δt) = -N A (ΔB/Δt).
N = 100, A = 20 cm² = 20 × 10⁻⁴ m² = 2 × 10⁻³ m². ΔB = 0,6 – 0,1 = 0,5 T. Δt = 0,001 s = 10⁻³ s.
ε = -100 × (2 × 10⁻³) × (0,5 / 10⁻³)
ε = -100 × (2 × 10⁻³) × 500
ε = -100 × 1 = -100 V. Magnitudo GGL induksi adalah 100 V.
19. B
Pembahasan: Efek fotolistrik menunjukkan bahwa elektron hanya akan terpancar jika energi foton (yang bergantung pada frekuensi) lebih besar dari fungsi kerja logam, yaitu frekuensi cahaya harus di atas frekuensi ambang. Intensitas cahaya hanya mempengaruhi jumlah elektron yang terpancar, bukan energi kinetiknya.
20. A
Pembahasan: Massa relativistik (m) = m₀ / √(1 – v²/c²).
v = 0,6c, jadi v²/c² = (0,6c)²/c² = 0,36.
m = m₀ / √(1 – 0,36) = m₀ / √0,64 = m₀ / 0,8.
Perbandingan m/m₀ = 1/0,8 = 10/8 = 1,25.
21. B
Pembahasan: Model atom Bohr berhasil menjelaskan spektrum atom hidrogen, namun gagal menjelaskan spektrum atom yang lebih kompleks dan efek Zeeman (pemecahan garis spektrum ketika atom berada dalam medan magnet).
Isian Singkat
1. 53,33 km/jam
2. 5 N
3. 2,67 atm
4. 0,85 Ω
5. 2 eV
Uraian
1. 4 m/s
Pembahasan: Gunakan hukum kekekalan momentum.
m₁v₁ + m₂v₂ = (m₁ + m₂)v’
(0,01 kg)(400 m/s) + (0,99 kg)(0 m/s) = (0,01 kg + 0,99 kg)v’
4 = (1 kg)v’
v’ = 4 m/s
2. Kecepatan = 8 m/s, Penurunan tekanan = 30.000 Pa
Pembahasan: Hukum Kontinuitas: A₁v₁ = A₂v₂
π(D₁/2)²v₁ = π(D₂/2)²v₂
(6 cm)²(2 m/s) = (3 cm)²v₂
36 × 2 = 9v₂ → v₂ = 72/9 = 8 m/s
Hukum Bernoulli (untuk pipa horizontal, h₁=h₂): P₁ + 1/2 ρv₁² = P₂ + 1/2 ρv₂²
P₁ – P₂ = 1/2 ρ(v₂² – v₁²)
P₁ – P₂ = 1/2 (1000 kg/m³)((8 m/s)² – (2 m/s)²)
P₁ – P₂ = 500 (64 – 4) = 500 × 60 = 30.000 Pa
3. Usaha = 400 J, Perubahan energi dalam = 600 J
Pembahasan: Usaha pada proses isobarik (W) = PΔV
W = (2 × 10⁵ Pa) × (5 L – 3 L) = (2 × 10⁵ Pa) × (2 × 10⁻³ m³) = 400 J
Untuk gas monoatomik, perubahan energi dalam (ΔU) = 3/2 nRΔT. Karena isobarik, PΔV = nRΔT.
Jadi, ΔU = 3/2 PΔV
ΔU = 3/2 × 400 J = 600 J
4. Di pusat = 5,024 × 10⁻³ T, Di ujung = 2,512 × 10⁻³ T
Pembahasan: Medan magnet di pusat solenoida (B_pusat) = μ₀nI = μ₀(N/L)I
B_pusat = (4π × 10⁻⁷ Tm/A) × (400 lilitan / 0,2 m) × 2 A
B_pusat = (4π × 10⁻⁷) × 2000 × 2 = 16000π × 10⁻⁷ = 1,6π × 10⁻³ T ≈ 5,024 × 10⁻³ T
Medan magnet di ujung solenoida (B_ujung) = 1/2 B_pusat
B_ujung = 1/2 × (1,6π × 10⁻³) T = 0,8π × 10⁻³ T ≈ 2,512 × 10⁻³ T
5. 25 gram
Pembahasan: Jumlah waktu paruh (n) = Waktu total / Waktu paruh = (9 × 10⁹ tahun) / (4,5 × 10⁹ tahun) = 2
Massa sisa (N) = N₀ × (1/2)ⁿ
N = 100 gram × (1/2)²
N = 100 gram × 1/4 = 25 gram
Mencocokkan
1. 1-D, 2-A, 3-C, 4-B
2. 1-C, 2-D, 3-E, 4-A