Menghadapi Ujian Tulis Berbasis Komputer (UTBK) memerlukan persiapan yang matang, terutama untuk mata pelajaran Fisika yang seringkali dianggap menantang. Kumpulan latihan soal Fisika ini dirancang khusus untuk membantu Anda menguasai berbagai konsep fisika yang esensial dan sering muncul dalam UTBK. Dari mekanika klasik, termodinamika, gelombang, listrik magnet, hingga fisika modern, setiap soal telah disusun untuk menguji pemahaman teoritis dan kemampuan analisis Anda. Dengan mengerjakan soal-soal ini secara rutin, Anda tidak hanya akan familiar dengan format soal UTBK, tetapi juga dapat mengidentifikasi area mana yang perlu diperdalam. Tingkatkan kecepatan berpikir dan akurasi Anda dalam menyelesaikan masalah fisika, serta bangun kepercayaan diri untuk menghadapi ujian sesungguhnya. Jadikan latihan soal ini sebagai panduan utama Anda menuju sukses di UTBK dan meraih kursi di Perguruan Tinggi Negeri impian!
Contoh Soal soal fisika persiapan UTBK
A. Pilihan Ganda
1. Sebuah benda bergerak lurus dengan kecepatan awal 10 m/s. Jika benda mengalami percepatan konstan 2 m/s², berapakah kecepatan benda setelah bergerak selama 5 detik?
- A. 15 m/s
- B. 18 m/s
- C. 20 m/s
- D. 22 m/s
- E. 25 m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Menggunakan rumus GLBB: vₜ = v₀ + at. vₜ = 10 m/s + (2 m/s² × 5 s) = 10 m/s + 10 m/s = 20 m/s.
2. Sebuah balok bermassa 2 kg ditarik dengan gaya 10 N sehingga bergerak di atas permukaan horizontal licin. Berapakah percepatan balok tersebut?
- A. 2 m/s²
- B. 5 m/s²
- C. 8 m/s²
- D. 10 m/s²
- E. 20 m/s²
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Menggunakan Hukum II Newton: F = ma. Jadi, a = F/m = 10 N / 2 kg = 5 m/s².
3. Sebuah bola bermassa 0,5 kg dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Berapakah energi kinetik bola saat mencapai ketinggian maksimum (g = 10 m/s²)?
- A. 0 Joule
- B. 50 Joule
- C. 100 Joule
- D. 200 Joule
- E. 400 Joule
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Saat mencapai ketinggian maksimum, kecepatan bola sesaat adalah 0 m/s. Energi kinetik (EK) = 1/2 mv². Karena v = 0, maka EK = 0 Joule.
4. Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 4 m/s. Benda tersebut menumbuk benda lain bermassa 3 kg yang diam. Jika setelah tumbukan kedua benda bergerak bersama-sama, berapakah kecepatan gabungan kedua benda?
- A. 1,0 m/s
- B. 1,6 m/s
- C. 2,0 m/s
- D. 2,4 m/s
- E. 3,2 m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Menggunakan hukum kekekalan momentum untuk tumbukan tidak lenting sama sekali: m₁v₁ + m₂v₂ = (m₁ + m₂)v’. (2 kg × 4 m/s) + (3 kg × 0 m/s) = (2 kg + 3 kg)v’. 8 = 5v’. v’ = 8/5 = 1,6 m/s.
5. Sebuah satelit bermassa 100 kg mengorbit bumi pada jari-jari lintasan 7 × 10⁶ m. Jika kecepatan orbit satelit adalah 7,5 × 10³ m/s, berapakah gaya sentripetal yang bekerja pada satelit tersebut?
- A. 5,0 × 10² N
- B. 6,5 × 10² N
- C. 7,0 × 10² N
- D. 8,0 × 10² N
- E. 9,5 × 10² N
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Gaya sentripetal (Fₛ) = mv²/r. Fₛ = (100 kg × (7,5 × 10³ m/s)²) / (7 × 10⁶ m) = (100 × 56,25 × 10⁶) / (7 × 10⁶) = (5625 × 10⁶) / (7 × 10⁶) = 803,57 N ≈ 8,04 × 10² N.
6. Menurut Hukum III Kepler, kuadrat periode orbit suatu planet berbanding lurus dengan…
- A. Jari-jari orbit
- B. Kuadrat jari-jari orbit
- C. Pangkat tiga jari-jari orbit
- D. Massa planet
- E. Kecepatan orbit planet
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Hukum III Kepler menyatakan bahwa kuadrat periode orbit planet (T²) berbanding lurus dengan pangkat tiga jari-jari rata-rata orbitnya (r³).
7. Sebuah benda dicelupkan ke dalam air. Jika 60% volume benda tercelup, berapakah massa jenis benda tersebut? (Massa jenis air = 1000 kg/m³)
- A. 400 kg/m³
- B. 500 kg/m³
- C. 600 kg/m³
- D. 800 kg/m³
- E. 1000 kg/m³
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Menurut Hukum Archimedes, gaya apung sama dengan berat fluida yang dipindahkan. Berat benda sama dengan gaya apung saat mengapung. ρ_benda × V_benda × g = ρ_air × V_tercelup × g. Karena V_tercelup = 0,6 V_benda, maka ρ_benda = ρ_air × (V_tercelup / V_benda) = 1000 kg/m³ × 0,6 = 600 kg/m³.
8. Air mengalir melalui pipa dengan luas penampang A₁ = 20 cm² dan A₂ = 10 cm². Jika kecepatan aliran di A₁ adalah 2 m/s, berapakah kecepatan aliran di A₂?
- A. 1 m/s
- B. 2 m/s
- C. 4 m/s
- D. 8 m/s
- E. 10 m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Menggunakan persamaan kontinuitas: A₁v₁ = A₂v₂. (20 cm² × 2 m/s) = (10 cm² × v₂). 40 = 10v₂. v₂ = 4 m/s.
9. Berapakah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 2 kg air dari 20°C menjadi 80°C? (Kalor jenis air = 4200 J/kg°C)
- A. 252 kJ
- B. 336 kJ
- C. 420 kJ
- D. 504 kJ
- E. 672 kJ
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Kalor (Q) = mcΔT. Q = 2 kg × 4200 J/kg°C × (80°C – 20°C) = 2 × 4200 × 60 = 504.000 J = 504 kJ.
10. Sebuah mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 600 K dan suhu rendah 300 K. Berapakah efisiensi mesin Carnot tersebut?
- A. 25%
- B. 50%
- C. 60%
- D. 75%
- E. 100%
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Efisiensi (η) = 1 – (T_rendah / T_tinggi). η = 1 – (300 K / 600 K) = 1 – 0,5 = 0,5 atau 50%.
11. Gelombang bunyi merambat di udara dengan kecepatan 340 m/s. Jika frekuensi gelombang adalah 500 Hz, berapakah panjang gelombangnya?
- A. 0,50 m
- B. 0,68 m
- C. 0,75 m
- D. 1,00 m
- E. 1,25 m
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Cepat rambat gelombang (v) = λf. Jadi, λ = v/f = 340 m/s / 500 Hz = 0,68 m.
12. Seorang pengamat bergerak mendekati sumber bunyi yang diam dengan kecepatan 20 m/s. Jika sumber bunyi memancarkan frekuensi 680 Hz dan cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, berapakah frekuensi yang didengar pengamat?
- A. 640 Hz
- B. 680 Hz
- C. 700 Hz
- D. 720 Hz
- E. 760 Hz
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Menggunakan Efek Doppler: fₚ = fₛ ((v ± vₚ) / (v ± vₛ)). Karena pengamat mendekati sumber, tanda vₚ adalah ‘+’. Karena sumber diam, vₛ = 0. fₚ = 680 Hz ((340 m/s + 20 m/s) / 340 m/s) = 680 × (360/340) = 680 × (18/17) = 40 × 18 = 720 Hz.
13. Peristiwa pembelokan arah rambat cahaya akibat melewati celah sempit disebut…
- A. Refleksi
- B. Difraksi
- C. Refraksi
- D. Interferensi
- E. Polarisasi
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Difraksi adalah peristiwa pembelokan atau penyebaran gelombang cahaya ketika melewati celah atau tepi suatu penghalang.
14. Sebuah benda diletakkan 10 cm di depan cermin cekung dengan jari-jari kelengkungan 30 cm. Di manakah letak bayangan yang terbentuk?
- A. 6 cm di depan cermin
- B. 15 cm di depan cermin
- C. 30 cm di depan cermin
- D. 15 cm di belakang cermin
- E. 30 cm di belakang cermin
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: E
Pembahasan: Fokus (f) = R/2 = 30 cm / 2 = 15 cm. Karena cermin cekung, f = +15 cm. Menggunakan rumus cermin: 1/f = 1/s + 1/s’. 1/15 = 1/10 + 1/s’. 1/s’ = 1/15 – 1/10 = (2-3)/30 = -1/30. s’ = -30 cm. Tanda negatif menunjukkan bayangan maya, di belakang cermin.
15. Dua buah muatan listrik masing-masing +2 μC dan +4 μC terpisah sejauh 3 cm di udara. Berapakah gaya Coulomb yang bekerja pada kedua muatan tersebut? (k = 9 × 10⁹ Nm²/C²)
- A. 40 N
- B. 60 N
- C. 80 N
- D. 100 N
- E. 120 N
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Gaya Coulomb (F) = k |q₁q₂| / r². F = (9 × 10⁹ Nm²/C² × 2 × 10⁻⁶ C × 4 × 10⁻⁶ C) / (0,03 m)² = (72 × 10⁻³) / (9 × 10⁻⁴) = 8 × 10¹ = 80 N.
16. Sebuah kawat penghantar memiliki hambatan 10 Ω. Jika kawat dialiri arus listrik 2 A, berapakah beda potensial pada ujung-ujung kawat tersebut?
- A. 20 V
- B. 10 V
- C. 5 V
- D. 2 V
- E. 0,2 V
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Menggunakan Hukum Ohm: V = IR. V = 2 A × 10 Ω = 20 V.
17. Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus listrik 5 A. Berapakah besar medan magnet di titik yang berjarak 2 cm dari kawat tersebut? (μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Tm/A)
- A. 1 × 10⁻⁵ T
- B. 2 × 10⁻⁵ T
- C. 5 × 10⁻⁵ T
- D. 8 × 10⁻⁵ T
- E. 10 × 10⁻⁵ T
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Medan magnet kawat lurus (B) = (μ₀I) / (2πa). B = (4π × 10⁻⁷ Tm/A × 5 A) / (2π × 0,02 m) = (20π × 10⁻⁷) / (0,04π) = 5 × 10⁻⁵ T.
18. Suatu rangkaian seri RLC memiliki R = 60 Ω, L = 0,8 H, dan C = 200 μF. Jika dihubungkan dengan sumber tegangan AC 100 V, 50 Hz, berapakah reaktansi induktif (X_L) rangkaian tersebut?
- A. 125,6 Ω
- B. 251,2 Ω
- C. 314,0 Ω
- D. 400,0 Ω
- E. 500,0 Ω
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Reaktansi induktif (X_L) = ωL = 2πfL. X_L = 2 × 3,14 × 50 Hz × 0,8 H = 251,2 Ω.
19. Menurut teori relativitas khusus Einstein, massa suatu benda akan meningkat ketika…
- A. Suhunya meningkat
- B. Volume benda meningkat
- C. Bergerak menjauhi kecepatan cahaya
- D. Bergerak mendekati kecepatan cahaya
- E. Energi potensialnya meningkat
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Massa relativistik suatu benda (m) akan meningkat seiring dengan peningkatan kecepatannya, mendekati kecepatan cahaya. Rumusnya adalah m = γm₀, di mana γ adalah faktor Lorentz.
20. Jika sebuah inti atom memiliki defek massa sebesar 0,02 sma, berapakah energi ikat inti tersebut dalam MeV? (1 sma = 931 MeV)
- A. 9,31 MeV
- B. 12,42 MeV
- C. 18,62 MeV
- D. 23,27 MeV
- E. 37,24 MeV
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Energi ikat (E) = defek massa × 931 MeV/sma. E = 0,02 sma × 931 MeV/sma = 18,62 MeV.
B. Isian Singkat
1. Sebuah benda bermassa 4 kg didorong dengan gaya 20 N. Berapakah percepatan benda tersebut jika tidak ada gesekan?
Jawaban: 5 m/s²
2. Berapakah energi kinetik sebuah mobil bermassa 1000 kg yang bergerak dengan kecepatan 72 km/jam?
Jawaban: 200.000 J (atau 200 kJ)
3. Cepat rambat cahaya di ruang hampa adalah…
Jawaban: 3 × 10⁸ m/s
4. Jika dua resistor 10 Ω dihubungkan secara paralel, berapakah hambatan total penggantinya?
Jawaban: 5 Ω
5. Berapakah frekuensi ambang suatu logam jika fungsi kerjanya adalah 2 eV? (h = 6,63 × 10⁻³⁴ Js, 1 eV = 1,6 × 10⁻¹⁹ J)
Jawaban: 4,83 × 10¹⁴ Hz
C. Menjodohkan
1. Jodohkan konsep fisika berikut dengan definisi atau rumus yang tepat!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Hukum Ohm | V = IR |
| Hukum Kekekalan Energi | Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan |
| Efek Doppler | Perubahan frekuensi gelombang akibat gerak relatif sumber dan pengamat |
| Gaya Lorentz | Gaya pada muatan bergerak dalam medan magnet |
2. Jodohkan ilmuwan fisika berikut dengan kontribusi utamanya!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Isaac Newton | Hukum Gerak |
| Albert Einstein | Teori Relativitas |
| James Clerk Maxwell | Persamaan Elektromagnetisme |
| Michael Faraday | Induksi Elektromagnetik |
D. Uraian
1. Jelaskan konsep Hukum Archimedes dan berikan contoh penerapannya dalam kehidupan sehari-hari!
Hukum Archimedes menyatakan bahwa sebuah benda yang sebagian atau seluruhnya tenggelam dalam fluida akan mengalami gaya apung ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. Gaya apung ini menyebabkan benda terasa lebih ringan di dalam fluida. Contoh penerapannya adalah pada kapal laut yang dapat mengapung (meskipun terbuat dari baja yang massa jenisnya lebih besar dari air, kapal memiliki volume besar sehingga gaya apungnya mampu menopang berat kapal), balon udara (menggunakan prinsip gaya apung di udara), dan hidrometer (alat pengukur massa jenis cairan).
2. Terangkan perbedaan antara energi potensial gravitasi dan energi kinetik, serta bagaimana keduanya saling bertransformasi dalam sistem konservatif!
Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya dalam medan gravitasi, bergantung pada massa, ketinggian, dan percepatan gravitasi (Ep = mgh). Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya, bergantung pada massa dan kecepatan benda (Ek = 1/2 mv²). Dalam sistem konservatif (tanpa gaya non-konservatif seperti gesekan), energi mekanik (Em = Ep + Ek) akan kekal. Ini berarti energi potensial dapat berubah menjadi energi kinetik, dan sebaliknya. Contohnya, saat bola jatuh dari ketinggian, Ep berkurang sementara Ek bertambah. Saat bola dilempar ke atas, Ek berkurang sementara Ep bertambah. Total energi mekanik pada setiap titik tetap sama.
3. Jelaskan prinsip dasar kerja transformator dan mengapa transformator hanya dapat bekerja dengan arus bolak-balik (AC)?
Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Terdiri dari dua kumparan (primer dan sekunder) yang dililitkan pada inti besi lunak. Ketika arus bolak-balik (AC) mengalir melalui kumparan primer, ia menciptakan medan magnet yang berubah-ubah di inti besi. Perubahan medan magnet ini menginduksi GGL (Gaya Gerak Listrik) pada kumparan sekunder. Besar GGL yang diinduksi pada kumparan sekunder sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik yang melaluinya (Hukum Faraday). Transformator hanya dapat bekerja dengan arus bolak-balik karena arus bolak-balik menghasilkan fluks magnetik yang terus-menerus berubah. Jika digunakan arus searah (DC), fluks magnetik akan konstan setelah stabil, sehingga tidak ada perubahan fluks magnetik dan tidak ada GGL yang terinduksi pada kumparan sekunder, menyebabkan transformator tidak berfungsi.
4. Bagaimana bunyi dapat merambat dan faktor-faktor apa saja yang memengaruhi cepat rambat bunyi?
Bunyi adalah gelombang mekanik yang membutuhkan medium untuk merambat. Perambatan bunyi terjadi melalui getaran partikel-partikel medium (padat, cair, atau gas) yang saling menumbuk dan meneruskan energi getaran. Getaran ini bergerak sebagai rapatan dan regangan. Faktor-faktor yang memengaruhi cepat rambat bunyi antara lain: 1) Jenis Medium: Bunyi merambat paling cepat di zat padat, kemudian cair, dan paling lambat di gas. Hal ini karena kerapatan partikel dan interaksi antarpartikel yang lebih kuat pada zat padat. 2) Suhu Medium: Semakin tinggi suhu medium (terutama gas), semakin cepat partikel bergerak, sehingga tumbukan antarpartikel lebih sering dan cepat rambat bunyi meningkat. 3) Kerapatan Medium: Semakin rapat medium, umumnya semakin cepat bunyi merambat. 4) Modulus Bulk (untuk fluida) atau Modulus Young (untuk padatan): Ini adalah ukuran kekakuan medium. Medium yang lebih kaku memungkinkan bunyi merambat lebih cepat.
5. Jelaskan konsep Efek Fotolistrik dan mengapa fenomena ini mendukung teori kuantum cahaya?
Efek fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan logam ketika disinari cahaya dengan frekuensi tertentu (frekuensi ambang atau lebih tinggi). Ciri-ciri pentingnya adalah: 1) Elektron hanya terlepas jika frekuensi cahaya di atas frekuensi ambang, berapapun intensitasnya. 2) Jumlah elektron yang terlepas sebanding dengan intensitas cahaya. 3) Energi kinetik elektron yang terlepas bergantung pada frekuensi cahaya, bukan intensitasnya. Fenomena ini mendukung teori kuantum cahaya (teori foton Einstein) karena tidak dapat dijelaskan oleh teori gelombang klasik. Teori foton menyatakan bahwa cahaya terdiri dari paket-paket energi diskrit yang disebut foton, dengan energi E = hf (h adalah konstanta Planck, f adalah frekuensi). Sebuah foton harus memiliki energi yang cukup (yaitu, frekuensi yang cukup tinggi) untuk melepaskan satu elektron dari ikatan atomnya (fungsi kerja logam). Jika energi foton kurang dari fungsi kerja, elektron tidak akan terlepas, bahkan jika intensitas cahaya (jumlah foton) sangat tinggi. Ini menjelaskan mengapa ada frekuensi ambang dan mengapa energi kinetik elektron bergantung pada frekuensi.