Home / bank soal fisika / Pembahasan Fisika UN 2014 No. 16 – 20

Pembahasan Fisika UN 2014 No. 16 – 20

Pembahasan soal-soal Fisika Ujian Nasional (UN) tahun 2014 nomor 16 sampai dengan nomor 20 tentang:

  • pemuaian,
  • zat dan kalor,
  • teori kinetik gas,
  • termodinamika, serta
  • gelombang.

Soal No. 16 tentang Pemuaian

Suatu batang kuningan mula-mula panjangnya 40 cm. Saat dipanaskan pada suhu 80 °C, panjangnya menjadi 40,04 cm. Jika koefisien muai panjang kuningan 2,0 × 10−5°C−1 maka suhu awal batang kuningan tersebut adalah ….

A.   20 °C
B.   22 °C
C.   25 °C
D.   30 °C
E.   50 °C

Pembahasan

Setiap logam yang dipanaskan akan mengalami pemuaian, di antaranya pertambahan panjang. Pertambahan panjang ini sebanding dengan kenaikan suhu saat pemanasan tersebut.

Δl = α lo Δt
4,04 − 40 = 2×10−5 × 40 × Δt
0,04 = 8×10−4 × Δt
Δ= 50
80 − to = 50
to = 30

Jadi, suhu awal batang kuning tersebut adalah 30 °C (D).

Soal No. 17 tentang Zat dan Kalor

Logam tembaga bersuhu 100 °C dimasukkan ke dalam air yang bermassa 128 gram dan bersuhu 30 °C. Kalor jenis air 1 kal.g-1.°C-1 dan kalor jenis tembaga 0,1 kal.g-1.°C-1. Jika kesetimbangan termal terjadi pada suhu 36 °C maka massa logam tersebut adalah ….

A.   140 gram
B.   120 gram
C.   100 gram
D.   80 gram
E.   75 gram

Pembahasan

Jika dua benda yang berbeda suhu disatukan maka benda yang panas akan melepas kalor yang kemudian diserap oleh benda yang dingin sehingga tercapai kesetimbangan termal.

Hukum kekekalan energi pada pertukaran kalor ini pertama kali disampaikan oleh Joseph Black yang akhirnya dikenal dengan istilah asas Black. Secara sederhana, asas Black dirumuskan:

Qserap = −Qlepas
ma ca (t − ta) = −mt ct (− tt)
ma ca (t − ta) = mt ct (tt − t)
128×1×(36 − 30) = mt×0,1×(100 − 36)
768 = 6,4 mt
mt = 120

Jadi, massa tembaga tersebut adalah 120 gram (B).

Soal No. 18 tentang Teori Kinetik Gas

Gas oksigen dengan volume V, suhu T, dan tekanan P berada dalam silinder yang ditutup dengan klep. Bila klep ditekan, volume oksigen menjadi 3/4 V dan suhunya menjadi 3/2 T. Perbandingan tekanan awal dan tekanan akhir gas adalah ….

A.   P1 : P2 = 1 : 2
B.   P1 : P2 = 2 : 3
C.   P1 : P2 = 3 : 2
D.   P1 : P2 = 3 : 4
E.   P1 : P2 = 4 : 3

Pembahasan

Dari data pada soal, diperoleh: 

V1 = V
T1 = T
P1 = P
V2 = 3/4 V
T2 = 3/2 T

Hukum yang menyatakan tiga keadaan gas sekaligus (tekanan, volume, dan suhu) adalah hukum Boyle – Gay Lussac. Secara matematis, hukum ini dinyatakan: 

PV ~ T

Untuk mempermudah penghitungan, pindahlah V ke ruas kanan.
Perbandingan tekanan awal dan tekanan akhir gas

Jadi, perbandingan tekanan awal dan tekanan akhir gas tersebut adalah P1 : P2 = 1 : 2 (A).

Soal No. 19 tentang Termodinamika

Sebuah mesin Carnot bekerja pada reservoir suhu tinggi 600 K mempunyai efisiensi 40%. Supaya efisiensi mesin menjadi 75% dengan suhu reservoir rendah tetap maka reservoir suhu tinggi harus dinaikkan menjadi ….

A.   480 K
B.   840 K
C.   900 K
D.   1028 K
E.   1440 K

Pembahasan

Diketahui: 

T1 = 600 K
  η = 40% = 0,6
η’ = 75% = 0,75

Efisiensi mesin Carnot dirumuskan sebagai:
Rumus Efisiensi Mesin Carnot

 

Mula-mula T1 = 600 K dengan η = 40%. Suhu rendah pada keadaan tersebut adalah:
Suhu rendah saat suhu tinggi 600 K dan efisiensi 40%
Kemudian efisiensinya dijadikan 75% dengan suhu rendah tetap 360 K. Sehingga suhu tingginya adalah menjadi:

Jika Anda gemar hitung-hitungan, bolehlah pakai cara berikut ini:

Karena soal menyebutkan bahwa reservoir suhu rendah tetap (T2 konstan), kita ubah rumus tersebut menjadi: 

T2 = T1(1 − η)

Secara matematis, T2 konstan dapat ditulis:

T2 = C 
T1(1 − η) = T1‘(1 − η’)

Dengan demikian, suhu tinggi untuk efisiensi 75% adalah:

Suhu tinggi untuk efisiensi 75%, efiensi yang diubah

Jadi, reservoir suhu tinggi harus dinaikkan menjadi 1440 K (E).

Soal No. 20 tentang Gelombang

Perhatikan sifat-sifat gelombang berikut!

  1. Mengalami difraksi.
  2. Mengalami refleksi.
  3. Tidak dapat merambat dalam ruang hampa.
  4. Dapat mengalami polarisasi.
  5. Bergerak lurus melewati dua medium yang berbeda.

Dari sifat gelombang di atas, yang sesuai dengan ciri-ciri gelombang bunyi adalah ….

A.   (1), (2), dan (3)
B.   (1), (2), dan (4)
C.   (1), (3), dan (4)
D.   (2), (3), dan (4)
E.   (3), (4), dan (5)

 

Pembahasan

Yang membedakan gelombang bunyi (gelombang longitudinal) dengan gelombang transversal adalah polarisasi. Gelombang bunyi tidak dapat mengalami polarisasi. Dengan demikian, opsi jawaban yang mengandung pernyataan nomor (4) sudah pasti salah.

Jadi, pernyataan yang sesuai dengan sifat gelombang bunyi adalah pernyataan 1, 2, dan 3 (A).

About farrel Studio

Check Also

Pembahasan Fisika UN 2014 No. 26 – 30

Pembahasan soal Fisika UN 2014 nomor 26 sampai dengan nomor 30 tentang: gaya Coulomb, kuat …

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

error: Developer Farrel Studio !!
%d blogger menyukai ini: