Kumpulan Contoh Soal Bongkar Rahasia Lolos SIMAK UI Fisika! Kumpulan Soal Terlengkap & Terupdate!
Pilihan Ganda
1. 1. Sebuah benda bergerak lurus dengan persamaan posisi x(t) = 2t³ – 6t² + 4t – 1, di mana x dalam meter dan t dalam detik. Kecepatan benda saat percepatannya nol adalah…
A. 2 m/s
B. -2 m/s
C. 4 m/s
D. -4 m/s
2. 2. Dua balok, m₁ = 2 kg dan m₂ = 3 kg, dihubungkan tali tak bermassa melalui katrol licin. Sistem dilepaskan dari keadaan diam. Percepatan sistem adalah… (g = 10 m/s²)
A. 2 m/s²
B. 3 m/s²
C. 4 m/s²
D. 5 m/s²
3. 3. Sebuah pegas memiliki konstanta pegas 200 N/m. Jika pegas ditarik sejauh 10 cm, energi potensial yang tersimpan adalah…
A. 1 J
B. 2 J
C. 0.5 J
D. 0.1 J
4. 4. Bola bermassa 0.2 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s menumbuk dinding dan memantul dengan kecepatan 8 m/s. Impuls yang dialami bola adalah…
A. 0.4 Ns
B. 1.6 Ns
C. 3.6 Ns
D. 18 Ns
5. 5. Sebuah roda berjari-jari 0.5 m berputar dengan kecepatan sudut 10 rad/s. Kecepatan linear suatu titik di tepi roda adalah…
A. 2 m/s
B. 5 m/s
C. 10 m/s
D. 20 m/s
6. 6. Tekanan hidrostatis pada kedalaman 5 meter di air adalah… (ρair = 1000 kg/m³, g = 10 m/s²)
A. 5000 Pa
B. 50000 Pa
C. 100000 Pa
D. 150000 Pa
7. 7. Untuk menaikkan suhu 2 kg air dari 20°C menjadi 80°C diperlukan kalor sebesar… (c air = 4200 J/kg°C)
A. 252 kJ
B. 504 kJ
C. 1008 kJ
D. 2016 kJ
8. 8. Suatu gas ideal mengalami proses isobarik. Jika volumenya berubah dari 2 L menjadi 4 L pada tekanan 10⁵ Pa, usaha yang dilakukan gas adalah…
A. 20 J
B. 200 J
C. 2000 J
D. 20000 J
9. 9. Sebuah gelombang transversal merambat dengan cepat rambat 340 m/s. Jika frekuensinya 680 Hz, panjang gelombangnya adalah…
A. 0.5 m
B. 1 m
C. 2 m
D. 4 m
10. 10. Sebuah benda diletakkan 10 cm di depan cermin cekung dengan fokus 6 cm. Sifat bayangan yang terbentuk adalah…
A. Nyata, terbalik, diperkecil
B. Nyata, terbalik, diperbesar
C. Maya, tegak, diperkecil
D. Maya, tegak, diperbesar
11. 11. Dua muatan +2 μC dan -4 μC terpisah sejauh 3 cm. Gaya Coulomb yang bekerja antar keduanya adalah… (k = 9 × 10⁹ Nm²/C²)
A. 20 N
B. 40 N
C. 60 N
D. 80 N
12. 12. Tiga resistor 2 Ω, 3 Ω, dan 5 Ω dihubungkan secara seri dengan sumber tegangan 20 V. Kuat arus total yang mengalir adalah…
A. 1 A
B. 2 A
C. 3 A
D. 4 A
13. 13. Kawat lurus panjang dialiri arus 2 A. Besar medan magnet pada titik berjarak 1 cm dari kawat adalah… (μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Tm/A)
A. 4 × 10⁻⁵ T
B. 8 × 10⁻⁵ T
C. 4π × 10⁻⁵ T
D. 8π × 10⁻⁵ T
14. 14. Sebuah kumparan dengan 100 lilitan mengalami perubahan fluks magnetik dari 0.02 Wb menjadi 0.06 Wb dalam waktu 0.1 detik. GGL induksi rata-rata yang timbul adalah…
A. 4 V
B. 40 V
C. 400 V
D. 4000 V
15. 15. Sebuah induktor 0.5 H dihubungkan ke sumber tegangan AC dengan frekuensi sudut 100 rad/s. Reaktansi induktifnya adalah…
A. 5 Ω
B. 50 Ω
C. 500 Ω
D. 5000 Ω
16. 16. Ambulans bergerak dengan kecepatan 30 m/s membunyikan sirine dengan frekuensi 900 Hz mendekati pendengar yang diam. Jika cepat rambat bunyi di udara 330 m/s, frekuensi yang didengar pendengar adalah…
A. 825 Hz
B. 900 Hz
C. 990 Hz
D. 1000 Hz
17. 17. Energi foton dengan panjang gelombang 660 nm adalah… (h = 6.6 × 10⁻³⁴ Js, c = 3 × 10⁸ m/s)
A. 3 × 10⁻¹⁹ J
B. 6 × 10⁻¹⁹ J
C. 9 × 10⁻¹⁹ J
D. 1.2 × 10⁻¹⁸ J
18. 18. Sebuah partikel bergerak dengan kecepatan 0.6c. Jika massa diamnya m₀, massa relativistiknya adalah…
A. 1.25 m₀
B. 1.5 m₀
C. 2 m₀
D. 2.5 m₀
19. 19. Unsur X memiliki nomor atom 92 dan nomor massa 238. Setelah memancarkan 1 partikel alfa (α) dan 2 partikel beta (β), unsur tersebut menjadi unsur Y. Nomor atom dan nomor massa unsur Y adalah…
A. 90, 234
B. 92, 234
C. 90, 230
D. 94, 234
20. 20. Dua celah sempit terpisah 0.2 mm disinari cahaya monokromatik dengan panjang gelombang 500 nm. Jarak pita terang ke-2 dari terang pusat pada layar yang berjarak 1 m adalah…
A. 2.5 mm
B. 5 mm
C. 10 mm
D. 25 mm
Isian Singkat
1. 1. Sebuah balok didorong dengan gaya 50 N membentuk sudut 37° terhadap horizontal. Jika balok berpindah sejauh 4 m, usaha yang dilakukan gaya tersebut adalah… Joule. (cos 37° = 0.8)
2. 2. Massa jenis es adalah 900 kg/m³ dan massa jenis air 1000 kg/m³. Persentase volume es yang muncul di permukaan air adalah… %.
3. 3. Sebuah kawat memiliki hambatan 10 Ω. Jika kawat tersebut diregangkan sehingga panjangnya menjadi dua kali semula dan luas penampangnya menjadi setengah semula, hambatan barunya adalah… Ω.
4. 4. Titik lebur es adalah 0°C. Dalam skala Kelvin, nilai ini setara dengan… K.
5. 5. Jika tetapan Planck adalah 6.6 × 10⁻³⁴ Js dan frekuensi cahaya adalah 5 × 10¹⁴ Hz, energi foton tersebut adalah… × 10⁻¹⁹ Joule.
Uraian
1. 1. Jelaskan prinsip kerja termometer bimetal dan bagaimana termometer tersebut dapat mengukur suhu.
2. 2. Sebuah benda bermassa 2 kg dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 15 m/s. Hitunglah energi mekanik benda saat berada di ketinggian 5 meter dari tanah. (g = 10 m/s²)
3. 3. Jelaskan fenomena difraksi dan interferensi cahaya, serta berikan contoh aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.
4. 4. Sebutkan dan jelaskan tiga faktor yang memengaruhi besar induktansi diri sebuah solenoida.
5. 5. Jelaskan prinsip kerja dasar dari efek fotolistrik dan syarat terjadinya efek tersebut.
Mencocokkan
1. Cocokkan besaran fisika dengan satuannya dalam SI.
A. Gaya
B. Energi
C. Daya
D. Tekanan
1. Joule
2. Watt
3. Pascal
4. Newton
2. Cocokkan hukum fisika dengan pernyataannya.
A. Hukum Archimedes
B. Hukum Ohm
C. Hukum Kekekalan Energi
D. Hukum Boyle
1. “Dalam rangkaian listrik, kuat arus berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan hambatan.”
2. “Bunyi hukum ini menyatakan bahwa jika suhu gas dijaga konstan, maka tekanan gas akan berbanding terbalik dengan volumenya.”
3. “Gaya apung yang bekerja pada suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.”
4. “Energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain.”
Kunci Jawaban dan Pembahasan
Pilihan Ganda
1. B
Pembahasan: Untuk mencari kecepatan saat percepatan nol, pertama-tama kita turunkan persamaan posisi untuk mendapatkan kecepatan (v) dan percepatan (a).
Posisi: x(t) = 2t³ – 6t² + 4t – 1
Kecepatan: v(t) = dx/dt = 6t² – 12t + 4
Percepatan: a(t) = dv/dt = 12t – 12
Percepatan nol terjadi saat a(t) = 0:
12t – 12 = 0 → 12t = 12 → t = 1 s
Substitusikan t = 1 s ke persamaan kecepatan:
v(1) = 6(1)² – 12(1) + 4 = 6 – 12 + 4 = -2 m/s.
2. A
Pembahasan: Untuk sistem katrol Atwood sederhana, percepatan (a) dapat dihitung dengan rumus:
a = (m₂g – m₁g) / (m₁ + m₂)
a = (3 kg × 10 m/s² – 2 kg × 10 m/s²) / (2 kg + 3 kg)
a = (30 N – 20 N) / 5 kg
a = 10 N / 5 kg = 2 m/s².
3. A
Pembahasan: Energi potensial pegas (Ep) dihitung dengan rumus:
Ep = ¹/₂ kx²
Diketahui: k = 200 N/m, x = 10 cm = 0.1 m
Ep = ¹/₂ (200 N/m) (0.1 m)²
Ep = ¹/₂ (200) (0.01)
Ep = 1 J.
4. C
Pembahasan: Impuls (I) adalah perubahan momentum (Δp). Momentum awal (p) = mv dan momentum akhir (p’) = mv’. Arah kecepatan penting, jadi jika kecepatan awal positif, kecepatan pantul akan negatif.
I = Δp = p’ – p = m(v’ – v)
Diketahui: m = 0.2 kg, v = 10 m/s, v’ = -8 m/s (karena arah berlawanan)
I = 0.2 kg (-8 m/s – 10 m/s)
I = 0.2 kg (-18 m/s)
I = -3.6 Ns
Besar impuls adalah 3.6 Ns.
5. B
Pembahasan: Hubungan antara kecepatan linear (v), kecepatan sudut (ω), dan jari-jari (R) adalah:
v = ωR
Diketahui: ω = 10 rad/s, R = 0.5 m
v = (10 rad/s) (0.5 m)
v = 5 m/s.
6. B
Pembahasan: Tekanan hidrostatis (P) dihitung dengan rumus:
P = ρgh
Diketahui: ρ = 1000 kg/m³, g = 10 m/s², h = 5 m
P = (1000 kg/m³) (10 m/s²) (5 m)
P = 50000 Pa.
7. B
Pembahasan: Kalor (Q) yang diperlukan dihitung dengan rumus:
Q = mcΔT
Diketahui: m = 2 kg, c = 4200 J/kg°C, ΔT = 80°C – 20°C = 60°C
Q = (2 kg) (4200 J/kg°C) (60°C)
Q = 504000 J
Q = 504 kJ.
8. B
Pembahasan: Usaha (W) yang dilakukan gas pada proses isobarik (tekanan konstan) dihitung dengan rumus:
W = PΔV
Diketahui: P = 10⁵ Pa, ΔV = 4 L – 2 L = 2 L = 2 × 10⁻³ m³
W = (10⁵ Pa) (2 × 10⁻³ m³)
W = 200 J.
9. A
Pembahasan: Hubungan antara cepat rambat gelombang (v), panjang gelombang (λ), dan frekuensi (f) adalah:
v = λf → λ = v/f
Diketahui: v = 340 m/s, f = 680 Hz
λ = 340 m/s / 680 Hz
λ = 0.5 m.
10. B
Pembahasan: Gunakan rumus cermin: 1/f = 1/s + 1/s’
Diketahui: f = 6 cm (cermin cekung, fokus positif), s = 10 cm
1/6 = 1/10 + 1/s’
1/s’ = 1/6 – 1/10 = (5 – 3) / 30 = 2/30 = 1/15
s’ = 15 cm
Karena s’ positif, bayangan bersifat nyata. Bayangan nyata selalu terbalik.
Pembesaran (M) = |s’/s| = |15 cm / 10 cm| = 1.5. Karena M > 1, bayangan diperbesar.
Jadi, sifat bayangan adalah nyata, terbalik, diperbesar.
11. D
Pembahasan: Gaya Coulomb (F) dihitung dengan rumus:
F = k |q₁q₂| / r²
Diketahui: q₁ = 2 μC = 2 × 10⁻⁶ C, q₂ = -4 μC = -4 × 10⁻⁶ C, r = 3 cm = 3 × 10⁻² m, k = 9 × 10⁹ Nm²/C²
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)
F = 8 × 10¹ = 80 N.
12. B
Pembahasan: Untuk rangkaian seri, hambatan total (R_total) adalah jumlah dari semua hambatan:
R_total = R₁ + R₂ + R₃ = 2 Ω + 3 Ω + 5 Ω = 10 Ω
Kuat arus total (I) dihitung dengan Hukum Ohm:
I = V / R_total
I = 20 V / 10 Ω = 2 A.
13. A
Pembahasan: Medan magnet (B) di sekitar kawat lurus panjang dihitung dengan rumus:
B = (μ₀I) / (2πa)
Diketahui: μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Tm/A, I = 2 A, a = 1 cm = 0.01 m
B = (4π × 10⁻⁷ Tm/A × 2 A) / (2π × 0.01 m)
B = (8π × 10⁻⁷) / (0.02π)
B = 4 × 10⁻⁵ T.
14. B
Pembahasan: GGL induksi (ε) dihitung dengan Hukum Faraday:
ε = -N (ΔΦ/Δt)
Diketahui: N = 100, ΔΦ = Φ_akhir – Φ_awal = 0.06 Wb – 0.02 Wb = 0.04 Wb, Δt = 0.1 s
ε = -100 (0.04 Wb / 0.1 s)
ε = -100 (0.4 V)
ε = -40 V
Besar GGL induksi adalah 40 V.
15. B
Pembahasan: Reaktansi induktif (X_L) dihitung dengan rumus:
X_L = ωL
Diketahui: ω = 100 rad/s, L = 0.5 H
X_L = (100 rad/s) (0.5 H)
X_L = 50 Ω.
16. C
Pembahasan: Gunakan rumus efek Doppler:
f_p = f_s (v ± v_p) / (v ± v_s)
Di mana:
f_p = frekuensi yang didengar pendengar
f_s = frekuensi sumber = 900 Hz
v = cepat rambat bunyi = 330 m/s
v_p = kecepatan pendengar = 0 m/s (diam)
v_s = kecepatan sumber = 30 m/s
Karena sumber mendekati pendengar, v_s menggunakan tanda minus pada penyebut.
f_p = 900 Hz (330 m/s + 0 m/s) / (330 m/s – 30 m/s)
f_p = 900 Hz (330 / 300)
f_p = 900 Hz × 1.1
f_p = 990 Hz.
17. A
Pembahasan: Energi foton (E) dihitung dengan rumus:
E = hc/λ
Diketahui: h = 6.6 × 10⁻³⁴ Js, c = 3 × 10⁸ m/s, λ = 660 nm = 660 × 10⁻⁹ m
E = (6.6 × 10⁻³⁴ Js × 3 × 10⁸ m/s) / (660 × 10⁻⁹ m)
E = (19.8 × 10⁻²⁶) / (6.6 × 10⁻⁷)
E = 3 × 10⁻¹⁹ J.
18. A
Pembahasan: Massa relativistik (m) dihitung dengan rumus:
m = γm₀ = m₀ / √(1 – v²/c²)
Diketahui: v = 0.6c
m = m₀ / √(1 – (0.6c)²/c²)
m = m₀ / √(1 – 0.36c²/c²)
m = m₀ / √(1 – 0.36)
m = m₀ / √0.64
m = m₀ / 0.8
m = 1.25 m₀.
19. B
Pembahasan: Pemancaran partikel alfa (α atau ₂⁴He) mengurangi nomor massa 4 dan nomor atom 2.
Pemancaran partikel beta (β atau ₋₁⁰e) tidak mengubah nomor massa, tetapi meningkatkan nomor atom 1.
Reaksi:
₁. X (₂₃⁸₉₂) → α (₄₂) + X’ (₂₃⁴₉₀)
₂. X’ (₂₃⁴₉₀) → 2β (⁰₋₁) + Y (₂₃⁴₍₉₀₊₂₎) = Y (₂₃⁴₉₂)
Jadi, nomor atom unsur Y adalah 92 dan nomor massa adalah 234.
20. B
Pembahasan: Untuk interferensi celah ganda, jarak pita terang ke-n dari terang pusat (y) dihitung dengan rumus:
y = (mλL) / d
Diketahui: m = 2 (terang ke-2), λ = 500 nm = 500 × 10⁻⁹ m, L = 1 m, d = 0.2 mm = 0.2 × 10⁻³ m
y = (2 × 500 × 10⁻⁹ m × 1 m) / (0.2 × 10⁻³ m)
y = (1000 × 10⁻⁹) / (0.2 × 10⁻³)
y = 10⁻⁶ / (0.2 × 10⁻³)
y = 5 × 10⁻³ m
y = 5 mm.
Isian Singkat
1. 160
2. 10
3. 40
4. 273.15
5. 3.3
Uraian
1. Termometer bimetal bekerja berdasarkan perbedaan koefisien muai panjang dua logam yang disatukan. Ketika suhu berubah, kedua logam akan memuai atau menyusut dengan laju yang berbeda, menyebabkan lempengan bimetal melengkung. Lengkungan ini dihubungkan dengan jarum penunjuk yang akan bergerak pada skala suhu, menunjukkan nilai suhu yang diukur.
2. Energi mekanik (EM) adalah jumlah energi kinetik (EK) dan energi potensial (EP). Karena tidak ada gaya non-konservatif yang bekerja (gesekan udara diabaikan), energi mekanik akan kekal.
Hitung energi mekanik awal (saat di tanah, h=0):
EP_awal = mgh = 2 kg × 10 m/s² × 0 m = 0 J
EK_awal = ¹/₂ mv₀² = ¹/₂ × 2 kg × (15 m/s)² = 225 J
EM_awal = EP_awal + EK_awal = 0 J + 225 J = 225 J.
Karena energi mekanik kekal, maka energi mekanik benda saat berada di ketinggian 5 meter dari tanah adalah 225 J.
3. Difraksi adalah peristiwa pembelokan atau penyebaran gelombang (termasuk cahaya) ketika melewati celah sempit atau mengelilingi penghalang. Contoh: Pelangi yang terlihat saat cahaya melewati tetesan air, pola warna pada CD/DVD.
Interferensi adalah perpaduan dua atau lebih gelombang cahaya yang koheren, menghasilkan pola terang (konstruktif) dan gelap (destruktif). Contoh: Pola warna pada gelembung sabun atau lapisan minyak di atas air, cincin Newton.
4. Tiga faktor yang memengaruhi besar induktansi diri sebuah solenoida adalah:
1. Jumlah lilitan (N): Induktansi diri berbanding lurus dengan kuadrat jumlah lilitan (L ∝ N²). Semakin banyak lilitan, semakin besar induktansi diri.
2. Luas penampang (A): Induktansi diri berbanding lurus dengan luas penampang solenoida (L ∝ A). Semakin besar luas penampang, semakin besar induktansi diri.
3. Panjang solenoida (l): Induktansi diri berbanding terbalik dengan panjang solenoida (L ∝ 1/l). Semakin pendek solenoida (dengan jumlah lilitan dan luas penampang yang sama), semakin besar induktansi diri.
4. Permeabilitas inti (μ): Penggunaan inti feromagnetik akan meningkatkan induktansi diri secara signifikan dibandingkan inti udara, karena permeabilitas magnetiknya lebih besar (L ∝ μ).
5. Prinsip kerja efek fotolistrik adalah pelepasan elektron dari permukaan logam ketika cahaya dengan frekuensi tertentu (atau lebih tinggi) menyinarinya. Energi foton cahaya diserap oleh elektron di dalam logam. Jika energi foton cukup besar untuk mengatasi fungsi kerja (energi minimum yang dibutuhkan elektron untuk lepas dari permukaan logam), maka elektron akan terlepas.
Syarat terjadinya efek fotolistrik:
1. Frekuensi cahaya harus lebih besar dari frekuensi ambang (f₀) logam. Jika frekuensi cahaya lebih rendah, tidak ada elektron yang akan terlepas, berapapun intensitas cahayanya.
2. Energi foton (E = hf) harus lebih besar dari fungsi kerja (W₀ = hf₀) logam.
Intensitas cahaya hanya memengaruhi jumlah elektron yang dilepaskan, bukan apakah elektron akan terlepas atau tidak.
Mencocokkan
1. A-4, B-1, C-2, D-3
2. A-3, B-1, C-4, D-2