LATIHAN SOAL UTBK 2022 - FISIKA | PAKET 1

Untuk mempersiapkan diri bagi siswa/i kelas 12 yang akan mengikuti UTBK tahun 2022, maka pada kesempatan kali ini saya akan memberikan beberapa latihan soal pada mata pelajaran Fisika. Soal – soal yang ada di bawah ini sudah disertai pembahasannya dan dihimpun dari berbagai sumber. Selamat menikmati

Soal nomor 1
Sebuah bola akan dilemparkan dari sebuah Balon udara yang memiliki ketinggian 20 m dari atas tanah. Bila pesawat bergerak dengan kecepatan konstan arah sumbu x positif sebesar 𝑣 saat menjatuhkan bola dengan percepatan gravitasi 10 𝑚/𝑠² ,Tentukan jarak antara bola dan balon udara setelah satu detik!
A. 10 m
B. 15 m
C. 20 m
D. 5 m
E. 0
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 1:

Berdasarkan soal dapat diketahui:
h = 20 m
g = 10 m/s²
t = 1 s
s ... ?
Karena pada awalnya bola dan balon bergerak bersama-sama dengan kecepatan v ke arah sumbu x positif, maka jarak antara bola dan balon merupakan jarak vertikalnya (sumbu y) yang mana bola melakukan gerak jatuh bebas. Sehingga untuk menyelesaikan soal ini kita dapat menggunakan persamaan
y = y₀ - v_oyt + ½ gt²
y = 20 - 0 + ½ 10 1²
y = 20 – 5
y = 15 m

Soal nomor 2
kawat timah dan kawat besi yang masing-masing memiliki panjang 35 cm dan 50 cm juga luas penampang 1 𝑐𝑚² 𝑑𝑎𝑛 1 𝑐𝑚² disambung dan kemudian digantung beban dengan massa 0,1 ton. Berapakah pertambahan panjang system gabungan kedua kawat tersebut?
(modulus young kawat timah = 3,5 𝑥 10¹⁰ 𝑁/𝑚² ,dan modulus young kawat besi = 2,5 𝑥 10¹⁰ 𝑁/ 𝑚²)
A. 0,1 mm
B. 0,2 mm
C. 0,3 mm
D. 0,4 mm
E. 0,5 mm
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 2:

Berdasarkan soal dapat diketahui
L₁= 35 cm = 35 x 10^-2 m
L₂ = 50 cm = 50 x 10^-2 m
A₁ = A₂ = 1 cm² = 10^-4 m²
m = 0,1 ton = 100 kg
E₁ = 3,5 𝑥 10¹⁰ 𝑁/𝑚²
E₂ = 2,5 𝑥 10¹⁰ 𝑁/𝑚²
Karena kedua kawat disambung hal itu berarti kedua kawat disambung secara seri. Sehingga konstanta pegas gabungan kedua kawat dapat ditentukan dengan persamaan

Ketika beban digantungkan maka pertambahan panjang kawat dapat ditentukan dengan persamaan
F = k . ∆x
m . g = k . ∆x
100 . 10 = 1/3 . 10⁷ . ∆x
10³ = 1/3 . 10⁷ . ∆x
∆x = 3 . 10^-4 m
∆x = 0,3 mm

Soal nomor 3
Sebuah kapal laut sedang berdiam di atas lautan. Seorang anak nakal dengan sengaja membuang koper milik ibunya ke dalam air. Apakah yang terjadi terhadap ketinggian laut? Asumsikan massa jenis koper lebih tinggi dari kapal beserta isinya!
A. Ketinggian laut naik karena ada benda yang dicelupkan ke dalam air
B. Ketinggian laut tetap karena koper awalnya juga berada di dalam kapal
C. Ketinggian laut turun sesaat saat koper dilempar oleh sang anak dan kembali ke posisi awal saat koper tenggelam seluruhnya
D. Ketinggian laut turun sesaat saat koper dilempar oleh sang anak dan kembali naik, namun lebih rendah dari posisi awal saat koper tenggelam seluruhnya
E. Ketinggian laut turun sesaat saat koper dilempar oleh sang anak dan kembali naik, namun lebih tinggi dari posisi awal saat koper tenggelam seluruhnya
Kunci jawaban: "D"

pembahasan soal nomor 3:

Pada mulanya kapal beserta isinya terapung di atas laut dengan sebagian kapal berada di dalam air laut. Hal ini sesuai dengan hukum Archimedes yang menyatakan bahwa besarnya gaya ke atas sama dengan besar zat cair yang dipindahkan, gaya ke atas inilah yang kemudian menahan kapal laut agar tetap terapung. Peristiwa terapungnya suatu benda dalam zat cair disebabkan karena massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair, semakin kecil massa jenis benda maka benda tersebut akan semakin terapung
Ketika sebuah koper dilemparkan, untuk beberapa saat berat kapal akan berkurang sehingga gaya ke atas juga akan semakin kecil akibatnya kapal sedikit terangkat dan permukaan air laut sedikit turun. namun ketika koper sudah jatuh ke laut, dengan berat yang sama (setelah koper dilempar) karena massa jenis koper lebih besar daripada massa jenis kapal maka volume koper yang dijatuhkan lebih kecil daripada volume kapal sehingga permukaan air laut akan naik sedikit tetapi lebih rendah dari posisi semula.

Soal nomor 4
Sebuah kalorimeter yang kapasitas kalornya 50 kal/⁰C berisi 200 gram air yang bersuhu 20⁰C. Kemudian ke dalam kalorimeter itu dimasukkan 100 gram es −10⁰C. Setelah dicapai kesetimbangan termis, massa es yang melebur adalah...
A. 43,75 gram
B. 56,25 gram
C. 62,50 gram
D. 68,25 gram
E. 80,00 gram
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 4:

Berdasarkan soal dapat diketahui
C_kal = 50 kal/⁰C
m_a = 200 g
T_a = 20⁰C
m_es = 100 g
T_es = -10⁰C
c_air = 1 kal/g⁰C
c_es = 0,5 kal/g⁰C
L_es = 80 kal/g
Massa es yang melebur?
Kita asumsikan bahwa suhu awal kalorimeter sama dengan suhu awal air yang berada di dalamnya. Ketika ke dalam kalorimeter tersebut dimasukkan sejumlah es maka terjadi perpindahan kalor dari air dan kalorimeter ke es, karena ditanyakan massa es yang melebur maka kita dapat mengetahui bahwa:

1. Tidak semua es mencair
2. Hanya sebagian es yang mencair, menunjukkan jumlah kalor yang dilepaskan oleh air dan kalorimeter tidak cukup untuk mencairkan seluruh es, meskipun suhunya mencapai 0 ⁰C
3. Batas akhir Suhu akhir air sistem adalah 0 ⁰C

Berdasarkan hal tersebut, maka jumlah kalor yang dilepaskan oleh air dan kalorimeter diserap oleh. Pada kondisi ini berlaku asas black yakni
Q_lepas = Q_serap
m_air . c_air . ∆T_air + C_kal . ∆T_kal = m_es . c_es . ∆T_es + m_es . L_es
200 . 1 . (20 – 0) + 50 . (20 – 0) = 100 . 0,5 . (0 – (-10)) + m_es . 80
4000 + 1000 = 500 + m_es . 80
4500 = m_es . 80
m_es = 56,25 gram

Soal nomor 5
Sebuah bola tenis bermassa 100 gram dilemparkan tegak lurus ke tembok dengan kecepatan 5 m/s. Bola tersebut menumbuk dinding selama 0,25 detik. Jika kecepatan bola setelah dipantulkan adalah 15 m/s, berapakah besar gaya yang diberikan tembok terhadap bola tersebut?
A. 2 N
B. 4 N
C. 5 N
D. 7,5 N
E. 8 N
Kunci jawaban: "E"

pembahasan soal nomor 5:

Berdasarkan soal dapat diketahui
m = 100 gram = 0,1 kg
v₁ = 5 m/s
∆t = 0,25 s
v₂ = -15 m/s (berlawanan arah karena memantul)
F .... ?
Soal tersebut tentang hubungan antara impuls dan momentum, sesuai dengan persamaan berikut
I = ∆p
F . ∆t = m . ∆v
F . ∆t = m (v₂ – v₁)
F . 0,25 = 0,1 ((-15) – 5)
F . 0,25 = -2
F = - 8 N
Tanda negatif menunjukkan arah gaya searah dengan kecepatan akhir benda setelah menumbuk tembok

Soal nomor 6
Kereta api bergerak dengan laju 72 km/jam menuju stasiun sambil membunyikan peluitnya. Bunyi peluit kereta api tersebut terdengar oleh kepala stasiun dengan frekuensi 680 Hz. Jika kelajuan bunyi di udara 340 m/s, maka frekuensi peluit kereta api tersebut adalah ....
A. 640 Hz
B. 680 Hz
C. 700 Hz
D. 720 Hz
E. 760 Hz
Kunci jawaban: "A"

pembahasan soal nomor 6:

Berdasarkan soal dapat diketahui
v_S = 72 km/jam = 20 m/s (mendekati)
f_P = 680 Hz
v = 340 m/s
f_S ... ?
persamaan untuk efek doppler pada soal di atas dapat ditulis

Jurus jitu :
Perhatikan bahwa kereta api bergerak mendekati stasiun, sehingga bunyi yang dikeluarkan kereta api akan terdengar lebih keras oleh orang yang berada di stasiun. Hal ini menunjukkan frekuensi bunyi yang di dengar oleh orang di stasiun (frekuensi pendengar atau f_P) lebih besar daripada frekuensi yang dikeluarkan oleh kereta api (frekuensi sumber atau f_S).
Jika kepala stasiun mendengar bunyi peluit dari kereta api dengan frekuensi 680 Hz, maka tentunya frekuensi peluit yang di keluarkan oleh kereta api kurang dari 680 Hz dan berdasarkan pilihan jawaban, kemungkinannya hanya pilihan A

Soal nomor 7
Suatu mesin Carnot mempunyai efisiensi 30% dengan temperature reservoir suhu tinggi sebesar 750 K. Agar efisiensi mesin naik menjadi 50% maka temperature reservoir suhu tinggi harus dinaikkan menjadi…
A. 1.050 K
B. 1.000 K
C. 950 K
D. 900 K
E. 850 K
Kunci jawaban: "A"

pembahasan soal nomor 7:

Berdasarkan soal dapat diketahui
η_A = 30%
T_1A = 750 K
η_B = 50%
T_1B = ...?
Hubungan antara efisiensi mesin Carnot dengan suhu reservoir dituliskan dalam persamaan berikut

Karna reservoir temperatur rendah tidak berubah untuk kedua keadaan maka, kita dapat menuliskan persamaan di atas menjadi
(1 – η_A)T_1A = (1 – η_B)T_1B
Persamaan di atas dapat dihafalkan sebagai rumus cepat menentukan reservoir suhu tinggi ketika efisiensinya berubah atau sebaliknya
(1 – 30%) 750 = (1 – 50%)T_1B
(1 – 0,3) 750 = (1 – 0,5) T_1B
0,7 . 750 = 0,5 T_1B
T_1B = 1050 K

Soal nomor 8
Dua buah konduktor (A dan B) terbuat dari bahan yang sama dengan panjang keduanya juga sama. Konduktor A merupakan kawat padat dengan diameter tampang lintang sebesar 1 m. Konduktor B merupakan kawat dengan penampang lintang berlubang dengan diameter dalam 1 m dan diameter luar 2 m. Besar perbandingan nilai hambatan R_A/R_B adalah....
A. 4
B. 3
C. 2
D. √2
E. 1
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 8:

Berdasarkan soal dapat diketahui:
d_A = 1 m
d_B = 1 m (diameter dalam kawat B)
d_B’ = 2 m (diameter luar kawat B)
R_A / R_B ....?
Persamaan untuk menentukan hambatan kawat adalah

Perhatikan bahwa luas penampang berbanding terbalik dengan hambatan, sehingga kita dapat menuliskan persamaan perbandingannya sebagai berikut

Soal nomor 9
Sebuah generator disuplai dengan 2.000 kg/s air yang mengalir melalui turbinnya dengan kelajuan 10 m/s. Jika generator mengubah 80% energi kinetik air menjadi energi listrik, daya listrik yang dihasilkan turbin adalah…
A. 40 kW
B. 80 kW
C. 400 kW
D. 800 kW
E. 4.000 kW
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 9:

Berdasarkan soal dapat diketahui
m/t = 2.000 kg/s
v = 10 m/s
η = 80%
P .... ?
Konsep pada soal di atas adalah perubahan energi kinetik menjadi energi listrik dengan efisiensi sebesar 80%, kita dapat menuliskannya dalam persamaan
η Ek = W
η ½ mv² = Pt
η ½ (m/t) v² = P
80% ½ (2000) 10² = P
0,8 100000 = P
P = 80.000 Watt
P = 80 kW

Soal nomor 10
Sebuah balok dengan berat 100 Newton diam pada sebuah bidang datar. Kemudian dari waktu t = 0 s sampai t = 5 s balok didorong dengan gaya konstan 40 Newton sejajar bidang datar. Koefisien gesek kinetik dan statis antara balok dan bidang datar berturut-turut adalah 0,2 dan 0,3. Dalam selang waktu antara t = 5s sampai t = 10s balok…
A. Bergerak dengan kecepatan tidak tetap
B. Bergerak dengan kecepatan tetap
C. Bergerak dengan percepatan tidak tetap
D. Bergerak kemudian akhirnya diam
E. Bergerak kemudian berhenti sebelum detik ke 10
Kunci jawaban: "D"

pembahasan soal nomor 10:

Berdasarkan soal dapat diketahui
F = 40 N
w = 100 N
μ_k = 0,2
μ_s = 0,3
soal di atas dapat diilustrasikan sebagai berikut

Percepatan yang dialami benda selama bekerja gaya F
ΣF = m a
F – f_k = m a
F – μ_k w = (w/g) a
40 – 0,2 . 100 = (100/10) a
40 – 20 = 10 a
20 = 10 a
a = 2 m/s²
kecepatan benda setelah bergerak 5 s (sampai di titik B)
v_B = v_A + at
v_B = 0 + 2 . 5
v_B = 10 m/s
setelah dari titik B gaya F ditiadakan tetapi masih ada gaya gesek kinetik yang menyebabkan benda mengalami perlambatan hingga berhenti di titik C dengan perlambatan sebesar
ΣF = m a
-f_k = m a
-20 = 10 a
a = - 2 m/s²
waktu sampai berhenti kembali
v_C = v_B – at
0 = 10 – 2t
t = 5 s jadi dibutuhkan waktu 5 detik dari titik B untuk membuat benda kembali berhenti atau dapat dikatakan benda berhenti pada saat t = 10 s jika dihitung dari titik awal A

Soal nomor 11
Pada sebuah bangku bermassa 40 kg diletakkan beban bermassa M seperti pada gambar.

Nilai maksimum M agar sistem masih berada dalam kesetimbangan adalah....
A. 120 kg
B. 100 kg
C. 80 kg
D. 60 kg
E. 40 kg
Kunci jawaban: "A"

pembahasan soal nomor 11:

Berdasarkan soal di ketahui
m_B = 40 kg (massa bangku)
M ... ? (massa beban)
Gaya-gaya yang bekerja pada sistem dapat diilustrasikan sebagai berikut

Karna diinginkan nilai maksimum dari M, maka gaya normal di titik P harus sama dengan nol (N_P = 0) atau bangku tidak terangkat di titik P, sehingga kita dapat mencari resultan torsinya dengan poros di titik Q,
Στ = 0 (poros di Q)
τ_B = τ_b
w_B . R_B = w_b . R_b
m_B . g . R_B = m_b . g . R_b
m_B . R_B = m_b . R_b
40 . 60 = M . 20
M = 120 kg

Soal nomor 12
Jika m₀ massa diam electron dan c laju cahaya di ruang hampa maka electron yang bergerak dengan kecepatan 0,8c memiliki energi kinetik sebesar…
A. 2 m₀c²
B. 5/3 m₀c²
C. 4/3 m₀c²
D. m₀c²
E. 2/3 m₀c²
Kunci jawaban: "E"

pembahasan soal nomor 12:

Berdasarkan soal dapat diketahui
v = 0,8 c
Ek = .... ?
Karna
v = 0,8 c
v = 8/10 c
maka dengan menggunakan hubungan phytagoras, (baca : jurus jitu menyelesaikan soal relativitas khusus)
γ = 10/6
γ = 5/3
jadi energi kinetiknya dapat ditentukan dengan cara>
Ek = (γ – 1) E0
Ek = (5/3 – 1)m₀c²
Ek = 2/3 m₀c²

Soal nomor 13
Permukaan sebuah lempeng logam natrium disinari dengan seberkas foton berenergi 4,43 eV. Jika fungsi kerja natrium adalah 2,28 eV maka energy kinetic maksimum electron yang dihasilkan adalah…
A. 2,15 eV
B. 2,28 eV
C. 4,56 eV
D. 6,71 eV
E. 8,86 eV
Kunci jawaban: "A"

pembahasan soal nomor 13:

Berdasarkan soal dapat diketahui
E = 4,43 eV
W₀ = 2,28 eV
EK_maks ...?
Pada efek fotolistrik berlaku persamaan
EK_maks = E – W₀
EK_maks = 4,43 – 2,28
EK_maks = 2,15 eV

Soal nomor 14
Dua lampu pijar identik dengan spesifikasi 100 watt, 110 volt, dihubungkan paralel pada tegangan 110 volt. Daya total kedua lampu adalah…
A. 100 W
B. 125 W
C. 150 W
D. 175 W
E. 200 W
Kunci jawaban: "E"

pembahasan soal nomor 14:

Karena kedua lampu di pasang paralel maka tegangan yang bekerja pada lampu sama dengan tegangan sumber yakni 110 volt. Sehingga berdasarkan spesifikasinya ketika diberi tegangan 110 volt daya lampu adalah 100 watt,. Jadi daya total kedua lampu sama dengan 100 + 100 = 200 watt

Soal nomor 15
Jumlah muatan dari dua buah muatan q₁ dan q₂ adalah -6µC. Jika kedua muatan tersebut dipisahkan sejauh 3 m maka masing-masing muatan akan merasakan gaya listrik sebesar 8mN. Besar q₁ dan q₂ berturut-turut adalah…
A. -5µC dan -1µC
B. -10µC dan -4 µC
C. -3 µC dan -3 µC
D. -8 µC dan 2 µC
E. -4 µC dan -2 µC
Kunci jawaban: "E"

pembahasan soal nomor 15:

Berdasarkan soal dapat diketahui
q₁ + q₂ = -6μC = -6 x 10^-6 C
r = 3 m
F = 8 mN = 8 x 10^-3 N
q₁ dan q₂ ...?
karena jumlah kedua muatan adalah negatif, maka muatan-muatan tersebut adalah elektron dan proton, berdasarkan hukum Coulomb kita dapat menuliskan

Berdasarkan soal maka
q₁ + q₂ = -6 ∙ 10^-6
q₁ = - q₂ -6 ∙ 10^-6 ...(2)

Substitusikan persamaan (2) ke persamaan (1)
(-q₂ – 6 . 10^-6) q₂ = 8 . 10^-12
-( q₂)² – 6 . 10^-6 q₂ = 8 . 10^-12
q₂2 + 6 . 10^-6 q₂ + 8 . 10^-12 = 0
(q₂ + 4 . 10^-6) (q₂ + 2 . 10^-6) = 0
q₂ = - 4 . 10^-6 atau q₂ = - 2 . 10^-6
jika q₂ = - 4 . 10^-6, maka q₁ = - 2 . 10^-6
jika q₂ = - 2 . 10^-6, maka q₁ = - 4 . 10^-6