Mempersiapkan diri menghadapi Ujian Tulis Berbasis Komputer (UTBK) adalah langkah krusial bagi setiap calon mahasiswa yang ingin masuk Perguruan Tinggi Negeri (PTN) favorit. Khususnya untuk mata pelajaran Fisika, penguasaan konsep dasar dan kemampuan memecahkan masalah adalah kunci. Kumpulan latihan soal Fisika UTBK 2022 ini dirancang untuk membantu Anda menguji pemahaman, melatih kecepatan, dan meningkatkan akurasi dalam menjawab berbagai jenis soal yang mungkin muncul. Kami menyajikan soal-soal pilihan ganda, isian singkat, uraian, dan menjodohkan yang mencakup materi esensial seperti mekanika, fluida, termodinamika, gelombang, listrik magnet, hingga fisika modern. Setiap soal dilengkapi dengan kunci jawaban dan pembahasan singkat untuk memperjelas konsep. Manfaatkan kesempatan ini untuk mengevaluasi kesiapan Anda dan mengidentifikasi area yang perlu diperdalam. Semangat belajar dan raih impian Anda!
Contoh Soal soal fisika UTBK 2022
A. Pilihan Ganda
1. Sebuah mobil bergerak dari keadaan diam dengan percepatan tetap 2 m/s². Jarak yang ditempuh mobil setelah 5 detik adalah…
- A. 10 m
- B. 15 m
- C. 25 m
- D. 50 m
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Menggunakan rumus gerak lurus berubah beraturan (GLBB): s = v₀t + 1/2at². Karena mobil bergerak dari keadaan diam, v₀ = 0. Jadi, s = 0 × 5 + 1/2 × 2 × (5)² = 0 + 1 × 25 = 25 m.
2. Sebuah benda dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Jika g = 10 m/s², waktu yang dibutuhkan benda untuk mencapai titik tertinggi adalah…
- A. 1 s
- B. 2 s
- C. 3 s
- D. 4 s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Pada titik tertinggi, kecepatan akhir benda (v) adalah 0. Menggunakan rumus GLBB: v = v₀ – gt. Maka, 0 = 20 – 10t, sehingga 10t = 20, dan t = 2 detik.
3. Seorang anak menarik balok kayu bermassa 2 kg di atas lantai horizontal dengan gaya 10 N membentuk sudut 30° terhadap horizontal. Jika koefisien gesek kinetik antara balok dan lantai adalah 0,2 dan g = 10 m/s², percepatan balok adalah…
- A. 1,5 m/s²
- B. 2,0 m/s²
- C. 2,83 m/s²
- D. 3,5 m/s²
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Gaya horizontal Fₓ = F cos 30° = 10 × 0,866 = 8,66 N. Gaya vertikal Fᵧ = F sin 30° = 10 × 0,5 = 5 N. Gaya normal N = mg – Fᵧ = (2 × 10) – 5 = 15 N. Gaya gesek fₖ = μₖN = 0,2 × 15 = 3 N. Percepatan a = (Fₓ – fₖ) / m = (8,66 – 3) / 2 = 5,66 / 2 = 2,83 m/s². Jawaban terdekat adalah 2,83 m/s².
4. Dua buah benda bermassa m₁ = 2 kg dan m₂ = 3 kg dihubungkan dengan tali dan katrol licin. Jika m₁ berada di atas bidang miring licin dengan sudut kemiringan 30° dan m₂ menggantung vertikal, percepatan sistem adalah…
- A. 2 m/s²
- B. 4 m/s²
- C. 6 m/s²
- D. 8 m/s²
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Gaya yang menarik m₁ ke bawah bidang miring adalah m₁g sin 30° = 2 × 10 × 0,5 = 10 N. Gaya yang menarik m₂ ke bawah adalah m₂g = 3 × 10 = 30 N. Percepatan sistem a = (m₂g – m₁g sin 30°) / (m₁ + m₂) = (30 – 10) / (2 + 3) = 20 / 5 = 4 m/s².
5. Sebuah satelit mengorbit Bumi pada ketinggian tertentu. Jika ketinggian orbitnya bertambah, periode orbit satelit akan…
- A. Bertambah
- B. Berkurang
- C. Tetap
- D. Tidak dapat ditentukan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Berdasarkan Hukum Kepler III, T² ∝ r³, di mana T adalah periode dan r adalah jari-jari orbit (jarak dari pusat Bumi). Jika ketinggian orbit bertambah, r juga bertambah, sehingga periode T akan bertambah.
6. Sebuah gaya 20 N bekerja pada benda sehingga benda berpindah sejauh 5 m. Jika gaya membentuk sudut 60° terhadap arah perpindahan, usaha yang dilakukan gaya tersebut adalah…
- A. 25 J
- B. 50 J
- C. 75 J
- D. 100 J
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Usaha W = F × s × cos θ. W = 20 N × 5 m × cos 60° = 20 × 5 × 0,5 = 50 Joule.
7. Sebuah benda bermassa 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 10 m. Energi kinetik benda saat menyentuh tanah adalah… (g = 10 m/s²)
- A. 100 J
- B. 150 J
- C. 200 J
- D. 250 J
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Menurut hukum kekekalan energi mekanik, energi potensial awal diubah seluruhnya menjadi energi kinetik saat menyentuh tanah. Energi potensial awal EP = mgh = 2 kg × 10 m/s² × 10 m = 200 Joule. Jadi, energi kinetik saat menyentuh tanah adalah 200 Joule.
8. Sebuah bola bermassa 0,5 kg bergerak dengan kecepatan 4 m/s. Bola tersebut menumbuk dinding secara elastis sempurna dan memantul dengan kecepatan yang sama. Impuls yang dialami bola adalah…
- A. 0 Ns
- B. 2 Ns
- C. 4 Ns
- D. 8 Ns
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Impuls I = Δp = m(v’ – v). Karena memantul elastis sempurna, kecepatan setelah tumbukan (v’) adalah -4 m/s (berlawanan arah). I = 0,5 kg × (-4 m/s – 4 m/s) = 0,5 × (-8) = -4 Ns. Besar impuls adalah 4 Ns.
9. Dua buah benda dengan massa m₁ = 2 kg dan m₂ = 3 kg bergerak searah dengan kecepatan v₁ = 5 m/s dan v₂ = 2 m/s. Jika kedua benda bertumbukan tidak lenting sama sekali, kecepatan kedua benda setelah tumbukan adalah…
- A. 2,5 m/s
- B. 3,2 m/s
- C. 3,5 m/s
- D. 4,0 m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Menggunakan hukum kekekalan momentum: m₁v₁ + m₂v₂ = (m₁ + m₂)v’. (2 × 5) + (3 × 2) = (2 + 3)v’. 10 + 6 = 5v’. 16 = 5v’. v’ = 16/5 = 3,2 m/s.
10. Sebuah silinder pejal bermassa 2 kg dan jari-jari 10 cm berotasi dengan kecepatan sudut 5 rad/s. Energi kinetik rotasi silinder tersebut adalah… (Momen inersia silinder pejal I = 1/2 MR²)
- A. 0,05 J
- B. 0,125 J
- C. 0,25 J
- D. 0,5 J
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: I = 1/2 MR² = 1/2 × 2 kg × (0,1 m)² = 1 × 0,01 = 0,01 kg m². Energi kinetik rotasi EKᵣ = 1/2 Iω² = 1/2 × 0,01 kg m² × (5 rad/s)² = 1/2 × 0,01 × 25 = 0,125 Joule.
11. Sebuah batang homogen bermassa 1 kg dan panjang 1 m diputar melalui salah satu ujungnya. Momen inersia batang tersebut adalah… (Momen inersia batang diputar melalui ujung I = 1/3 ML²)
- A. 1/3 kg m²
- B. 1/12 kg m²
- C. 1 kg m²
- D. 3 kg m²
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: I = 1/3 ML² = 1/3 × 1 kg × (1 m)² = 1/3 kg m².
12. Sebuah benda bermassa 5 kg dicelupkan ke dalam air (ρ air = 1000 kg/m³). Jika volume benda 2 × 10⁻³ m³, gaya apung yang dialami benda adalah… (g = 10 m/s²)
- A. 10 N
- B. 20 N
- C. 30 N
- D. 50 N
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Gaya apung Fₐ = ρ_fluida × g × V_tercelup. Fₐ = 1000 kg/m³ × 10 m/s² × 2 × 10⁻³ m³ = 20 N.
13. Gas ideal berada dalam wadah tertutup. Jika suhu gas dinaikkan dari 27°C menjadi 127°C pada volume tetap, perbandingan tekanan akhir terhadap tekanan awal adalah…
- A. 1/3
- B. 2/3
- C. 4/3
- D. 5/3
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Hukum Gay-Lussac (volume tetap): P₁/T₁ = P₂/T₂. Ubah suhu ke Kelvin: T₁ = 27 + 273 = 300 K, T₂ = 127 + 273 = 400 K. P₂/P₁ = T₂/T₁ = 400 K / 300 K = 4/3.
14. Intensitas bunyi sebuah sumber pada jarak 2 m adalah I. Jika jarak diperbesar menjadi 4 m, intensitas bunyi menjadi…
- A. 1/2 I
- B. 1/4 I
- C. 2 I
- D. 4 I
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Intensitas bunyi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari sumber: I ∝ 1/r². I₂/I₁ = (r₁/r₂)² = (2 m / 4 m)² = (1/2)² = 1/4. Jadi, I₂ = 1/4 I.
15. Cepat rambat gelombang transversal pada tali bergantung pada…
- A. Amplitudo gelombang
- B. Frekuensi gelombang
- C. Panjang gelombang
- D. Tegangan dan massa jenis linear tali
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Cepat rambat gelombang transversal pada tali (v) diberikan oleh rumus v = √(F/μ), di mana F adalah tegangan tali dan μ adalah massa per satuan panjang tali. Jadi, bergantung pada tegangan dan massa jenis linear tali.
16. Dua muatan listrik +2 μC dan -4 μC terpisah sejauh 3 cm. Besar gaya tarik-menarik antara kedua muatan adalah… (k = 9 × 10⁹ Nm²/C²)
- A. 40 N
- B. 60 N
- C. 80 N
- D. 120 N
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Menggunakan Hukum Coulomb: F = k |q₁q₂| / r². F = (9 × 10⁹ Nm²/C²) × (2 × 10⁻⁶ C) × (4 × 10⁻⁶ C) / (3 × 10⁻² m)². F = (9 × 10⁹ × 8 × 10⁻¹²) / (9 × 10⁻⁴) = (72 × 10⁻³) / (9 × 10⁻⁴) = 8 × 10¹ = 80 N.
17. Tiga buah resistor masing-masing 2 Ω, 3 Ω, dan 5 Ω disusun secara seri. Hambatan total rangkaian adalah…
- A. 0,5 Ω
- B. 1,5 Ω
- C. 5 Ω
- D. 10 Ω
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Untuk rangkaian seri, hambatan total R_total = R₁ + R₂ + R₃. R_total = 2 Ω + 3 Ω + 5 Ω = 10 Ω.
18. Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus listrik 2 A. Besar medan magnet pada titik yang berjarak 1 cm dari kawat adalah… (μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Tm/A)
- A. 2 × 10⁻⁵ T
- B. 4 × 10⁻⁵ T
- C. 8 × 10⁻⁵ T
- D. 16 × 10⁻⁵ T
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Medan magnet di sekitar kawat lurus panjang B = (μ₀I) / (2πa). B = (4π × 10⁻⁷ Tm/A × 2 A) / (2π × 1 × 10⁻² m) = (8π × 10⁻⁷) / (2π × 10⁻²) = 4 × 10⁻⁵ Tesla.
19. Jika sebuah benda bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya, maka massa benda tersebut akan…
- A. Bertambah
- B. Berkurang
- C. Tetap
- D. Menjadi nol
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Berdasarkan teori relativitas khusus Einstein, massa benda akan bertambah (relativistik) ketika benda bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya.
20. Efek fotolistrik menunjukkan bahwa cahaya memiliki sifat sebagai…
- A. Gelombang longitudinal
- B. Gelombang transversal
- C. Partikel saja
- D. Partikel dan gelombang (dualitas)
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Efek fotolistrik adalah fenomena di mana elektron dipancarkan dari permukaan logam ketika cahaya dengan frekuensi tertentu menyinarinya. Ini menjelaskan sifat partikel dari cahaya (foton), di mana energi foton (E = hf) digunakan untuk mengeluarkan elektron.
21. Inti atom terdiri dari…
- A. Elektron dan proton
- B. Elektron dan neutron
- C. Proton dan neutron
- D. Proton, neutron, dan elektron
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Inti atom tersusun atas proton yang bermuatan positif dan neutron yang tidak bermuatan (netral). Elektron bergerak mengelilingi inti.
22. Sebuah benda hitam memancarkan radiasi termal. Jika suhu mutlak benda hitam tersebut ditingkatkan menjadi dua kali lipat, daya radiasi total yang dipancarkan akan menjadi…
- A. 2 kali
- B. 4 kali
- C. 8 kali
- D. 16 kali
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Menurut Hukum Stefan-Boltzmann, daya radiasi total (P) sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak (T⁴). P ∝ T⁴. Jika T menjadi 2T, maka P’ ∝ (2T)⁴ = 16T⁴. Jadi, daya radiasi menjadi 16 kali lipat.
23. Prinsip kerja mesin pendingin didasarkan pada Hukum Termodinamika ke…
- A. I
- B. II
- C. III
- D. Nol
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Mesin pendingin bekerja dengan memindahkan kalor dari tempat bersuhu rendah ke tempat bersuhu tinggi, yang membutuhkan kerja. Ini sesuai dengan Hukum Termodinamika II, yang menyatakan bahwa kalor tidak dapat mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas.
24. Efek Doppler terjadi ketika terdapat perubahan…
- A. Frekuensi gelombang akibat gerak relatif sumber dan pengamat
- B. Amplitudo gelombang akibat gerak relatif sumber dan pengamat
- C. Cepat rambat gelombang akibat gerak relatif sumber dan pengamat
- D. Warna gelombang akibat gerak relatif sumber dan pengamat
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Efek Doppler adalah perubahan frekuensi atau panjang gelombang suatu gelombang yang diterima oleh pengamat karena adanya gerak relatif antara sumber gelombang dan pengamat.
25. Sebuah lensa konvergen memiliki jarak fokus 20 cm. Jika benda diletakkan 30 cm di depan lensa, sifat bayangan yang terbentuk adalah…
- A. Nyata, terbalik, diperbesar
- B. Nyata, terbalik, diperkecil
- C. Maya, tegak, diperbesar
- D. Maya, tegak, diperkecil
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Menggunakan rumus lensa 1/f = 1/s + 1/s’. 1/20 = 1/30 + 1/s’. 1/s’ = 1/20 – 1/30 = (3 – 2)/60 = 1/60. Jadi, s’ = 60 cm. Karena s’ positif, bayangan bersifat nyata. Karena s’ > s, bayangan diperbesar. Karena lensa konvergen dan s > f, bayangan terbalik. Jadi, nyata, terbalik, diperbesar.
B. Isian Singkat
1. Alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair adalah…
Jawaban: Hidrometer
2. Satuan dari konstanta pegas dalam sistem SI adalah…
Jawaban: N/m (Newton per meter)
3. Perubahan energi dalam suatu sistem yang disebabkan oleh perpindahan kalor dan kerja disebut Hukum Termodinamika ke…
Jawaban: Satu
4. Fenomena dimana elektron-elektron dapat terlepas dari permukaan logam ketika disinari cahaya dengan frekuensi tertentu disebut…
Jawaban: Efek Fotolistrik
5. Partikel penyusun inti atom yang tidak bermuatan listrik adalah…
Jawaban: Neutron
C. Menjodohkan
1. Jodohkanlah besaran fisika berikut dengan satuannya!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Gaya | Newton |
| Daya | Watt |
| Tekanan | Pascal |
| Energi | Joule |
| Frekuensi | Hertz |
2. Jodohkanlah hukum/prinsip fisika berikut dengan pernyataannya!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Hukum Archimedes | Gaya apung sama dengan berat fluida yang dipindahkan. |
| Hukum Ohm | Arus listrik sebanding dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan hambatan. |
| Hukum Hooke | Gaya yang diperlukan untuk meregangkan atau menekan pegas sebanding dengan perubahan panjangnya. |
| Hukum Kirchhoff I | Jumlah arus yang masuk ke suatu titik percabangan sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik tersebut. |
| Asas Black | Kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterima. |
D. Uraian
1. Jelaskan perbedaan antara gerak melingkar beraturan dan gerak melingkar berubah beraturan, serta berikan contoh masing-masing dalam kehidupan sehari-hari!
Gerak melingkar beraturan (GMB) adalah gerak suatu benda mengelilingi lintasan melingkar dengan kelajuan linear dan kecepatan sudut yang konstan. Meskipun kelajuan konstan, kecepatan (vektor) tidak konstan karena arahnya selalu berubah, sehingga ada percepatan sentripetal yang menuju pusat lingkaran. Contoh: Gerak jarum jam, gerak satelit pada orbit geosinkron. Gerak melingkar berubah beraturan (GMBB) adalah gerak suatu benda mengelilingi lintasan melingkar dengan kecepatan sudut yang berubah secara beraturan (ada percepatan sudut). Dalam GMBB, selain percepatan sentripetal, juga terdapat percepatan tangensial yang menyebabkan perubahan kelajuan linear. Contoh: Roda yang mulai berputar dari diam dan semakin cepat, atau roda yang sedang berputar lalu direm hingga berhenti.
2. Sebuah balok bermassa 4 kg didorong dari dasar bidang miring licin dengan kecepatan awal 10 m/s. Jika sudut kemiringan bidang 30° dan g = 10 m/s², tentukan ketinggian maksimum yang dicapai balok di atas bidang miring!
Diketahui: m = 4 kg, v₀ = 10 m/s, θ = 30°, g = 10 m/s².
Pada ketinggian maksimum, kecepatan akhir balok (v) adalah 0.
Menggunakan hukum kekekalan energi mekanik: EK₀ + EP₀ = EK_maks + EP_maks.
Karena bidang miring licin, tidak ada gaya gesek.
Ambil dasar bidang miring sebagai h = 0. Maka EP₀ = 0.
EK₀ = 1/2 mv₀² = 1/2 × 4 kg × (10 m/s)² = 2 × 100 = 200 Joule.
Pada ketinggian maksimum, EK_maks = 0 (karena v = 0).
EP_maks = mgh_maks.
Jadi, 200 J + 0 = 0 + mgh_maks.
200 = 4 × 10 × h_maks.
200 = 40 h_maks.
h_maks = 200 / 40 = 5 meter.
Jadi, ketinggian maksimum yang dicapai balok adalah 5 meter.
3. Jelaskan prinsip kerja serat optik dalam mentransmisikan data dan fenomena fisika apa yang mendasarinya!
Serat optik bekerja dengan prinsip pemantulan internal total (Total Internal Reflection/TIR). Serat optik terdiri dari inti (core) dan selubung (cladding) yang memiliki indeks bias berbeda. Indeks bias inti lebih besar daripada indeks bias selubung. Ketika cahaya masuk ke dalam inti serat optik pada sudut yang memenuhi syarat (lebih besar dari sudut kritis), cahaya tidak akan keluar dari inti melainkan dipantulkan kembali ke dalam inti oleh batas antara inti dan selubung. Proses pemantulan ini terjadi berulang kali sepanjang serat, memungkinkan cahaya menempuh jarak yang sangat jauh tanpa kehilangan energi yang signifikan. Fenomena fisika yang mendasarinya adalah pemantulan internal total, yang terjadi ketika cahaya bergerak dari medium dengan indeks bias lebih tinggi ke medium dengan indeks bias lebih rendah, dan sudut datangnya lebih besar dari sudut kritis.
4. Sebuah kumparan kawat memiliki 200 lilitan dan luas penampang 50 cm². Kumparan tersebut ditempatkan dalam medan magnet homogen yang kuat medannya 0,5 Tesla. Jika arah medan magnet tegak lurus terhadap bidang kumparan, dan medan magnet dihilangkan dalam waktu 0,1 detik, hitunglah GGL induksi rata-rata yang timbul pada kumparan!
Diketahui:
Jumlah lilitan N = 200 lilitan
Luas penampang A = 50 cm² = 50 × 10⁻⁴ m² = 5 × 10⁻³ m²
Medan magnet awal B₁ = 0,5 Tesla
Medan magnet akhir B₂ = 0 Tesla (dihilangkan)
Perubahan waktu Δt = 0,1 s
Sudut antara medan magnet dan normal bidang θ = 0° (tegak lurus terhadap bidang, sehingga cos 0° = 1).
Perubahan fluks magnetik ΔΦ = Φ₂ – Φ₁ = (B₂A cos θ) – (B₁A cos θ) = (0 × A × 1) – (0,5 × 5 × 10⁻³ × 1) = 0 – (2,5 × 10⁻³) Wb = -2,5 × 10⁻³ Wb.
Menurut Hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik, GGL induksi rata-rata (ε) adalah:
ε = -N (ΔΦ / Δt)
ε = -200 × (-2,5 × 10⁻³ Wb / 0,1 s)
ε = -200 × (-0,025) Volt
ε = 5 Volt.
Jadi, GGL induksi rata-rata yang timbul pada kumparan adalah 5 Volt.
5. Jelaskan konsep inti atom, termasuk partikel-partikel penyusunnya dan bagaimana gaya nuklir kuat bekerja untuk menjaga stabilitas inti!
Inti atom adalah bagian pusat atom yang sangat padat dan bermuatan positif, terdiri dari dua jenis partikel subatomik: proton dan neutron. Proton bermuatan positif, sedangkan neutron tidak bermuatan (netral). Jumlah proton dalam inti menentukan nomor atom unsur (Z) dan identitas kimiawi unsur tersebut. Jumlah total proton dan neutron disebut nomor massa (A). Meskipun proton-proton dalam inti saling tolak-menolak karena muatan listrik yang sama, inti atom tetap stabil berkat adanya gaya nuklir kuat (strong nuclear force). Gaya nuklir kuat adalah gaya fundamental terkuat di alam, bekerja pada jarak yang sangat pendek (sekitar 10⁻¹⁵ m). Gaya ini menarik proton dan neutron satu sama lain, mengatasi gaya tolak-menolak elektrostatik antar proton. Kestabilan inti atom bergantung pada rasio proton dan neutron, serta energi ikat per nukleon.