LATIHAN SOAL UTBK 2022 - FISIKA | PAKET 2

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 balok plastik homogen mengapung di suatu bejana air. Seperlima bagian balok berada di atas permukaan air. Jika volume balok V dan massa air sebanyak V tersebut adalah 12 g maka massa balok adalah … g
A. 9,2
B. 9,4
C. 9,6
D. 9,8
E. 10,0
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 1:

Berdasarkan soal dapat diketahui
V_t = 4/5 V (perhatikan soal 1/5 bagian berada di permukaan, sehingga bagian yang tercelup adalah 4/5V)
m_a = 12 g
m_b ... ?
untuk benda terabung sama dengan

Soal nomor 2
Sebuah balon yang awalnya berisi gas 1 liter ditambahkan gas yang sama sehingga volume balon menjadi 1,2 liter dan massa gas di dalam balon menjadi satu setengah kalinya. Jika suhu gas tetap maka rasio pertambahan tekanan terhadap tekanan awalnya adalah…
A. 0,25
B. 0,33
C. 0,50
D. 0,67
E. 0,75
Kunci jawaban: "A"

pembahasan soal nomor 2:

Berdasarkan soal dapat diketahui
V₁ = 1 liter
V₂ = 1,2 liter
m₂ = 1,5 m1
∆P/P₁ ...?
Untuk gas ideal berlaku persamaan umum
PV = nRT
PV = (m/Mr) RT
PV/m = RT/Mr (konstan)
Dari persamaan di atas kita dapat menggunakan bagian di ruas kiri sebagai persamaan perbandingannya untuk menentukan P₂ yakni

Dengan ∆P = P₂ – P₁, maka rasio perbandingan pertambahan tekanan terhadap tekanan akhirnya dapat ditentukan sebagai berikut

Soal nomor 3
Sebuah bola pejal bermassa M dengan momen inersia I menggelinding pada bidang miring dari keadaan diam dengan ketinggian h. Cara yang dapat dilakukan untuk memperbesar kelajuan linier bola pejal tersebut menjadi dua kalinya adalah ...
A. Memperbesar M menjadi 2M
B. Memperbesar I menjadi 2I
C. Memperbesar I menjadi 4I
D. Memperkecil I menjadi 0,25I
E. Memperbesar h menjadi 4h
Kunci jawaban: "E"

pembahasan soal nomor 3:

Bola menggelinding, berarti bola tersebut melakukan dua gerakan yakni gerak rotasi dan gerak translasi, sehingga memiliki dua jenis energi kinetik yaitu energi kinetik rotasi dan energi kinetik translasi. Untuk bola menggelinding di bidang miring berlaku hukum kekekalan energi sebagai berikut.
EP = EK_T + EK_R
mgh = ½ mv² + ½ I ω²
mgh = ½ mv² + ½ (k mr²) (v/r)²
dimana “k” merupakan konstanta inersia, untuk bola pejal k = 2/5
mgh = 1/2 mv² + 1/2 . 2/5 mv²
gh = 1/2 v² + 1/5 v²
gh = 7/10 v²
v² = 10/7 gh
berdasarkan persamaan di atas maka kita dapat mengetahui bahwa kuadrat kecepatan sebanding dengan ketinggian dan percepatan gravitasi, sehingga agar kecepatannya menjadi dua kali semula dapat dilakukan dengan cara

• Memperbesar ketinggian menjadi 4 kali semula
• Memperbesar percepatan gravitasi menjadi 4 kali semula

Soal nomor 4
Bila perbandingan jari-jari sebuah planet (R_p) dan jari-jari bumi (R_b) adalah 2 : 1, sedangkan massa planet (M_p) dan massa bumi (M_b) berbanding 10 : 1, maka orang yang beratnya di bumi 100 N, di planet menjadi ....
A. 100 N
B. 200 N
C. 250 N
D. 400 N
E. 500 N
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 4:

Berdasarkan soal dapat diketahui
R_p: R_b = 2 : 1
M_p : M_b = 10 : 1
F_b = 100 N
F_p ... ?
untuk gaya berat (gaya gravitasi) dapat ditentukan dengan persamaan

Berdasarkan persamaan di atas kita dapat mengetahui bahwa gaya berat sebanding dengan massa planet dan berbanding terbalik dengan kuadrat jari-jarinya, sehingga kita dapat menuliskan persamaan perbandingannya sebagai berikut

Soal nomor 5
Benda A dan B bermassa sama masing-masing 2 kg saling bertumbukan. Kecepatan sebelum tumbukan adalah v_A = 15i + 30j (m/s) dan v_B = -10i + 5j (m/s). kecepatan benda A setelah tumbukan adalah -5i + 20j (m/s). persentase energi kinetik yang hilang setelah tumbukan adalah ....
A. 10%
B. 20%
C. 40%
D. 60%
E. 80%
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 5:

Berdasarkan soal dapat diketahui
m_A = m_B = 2 kg
v_A = 15i + 30j
v_B = -10i + 5j
v_A’ = -5i + 20j
persentase energi kinetik setelah tumbukan..?
untuk mengetahui persentase energi kinetik setelah tumbukan, maka kita harus mengetahui kecepatan kedua benda setelah tumbukan dengan menggunakan hukum kekekalan momentum sebagai berikut
m_A v_A + m_B v_B = m_A v_A’ + m_B v_B’
v_A + vB = v_A’ + vB’ (15i + 30j) + (-10i + 5j) = (-5i + 20j) + v_B’
(15 - 10 + 5)i + (30 + 5 – 20)j = v_B’
v_B’ = 10i + 15j (m/s)

Menentukan besar kuadrat kecepatan masing-masing benda
v_A² = 15² + 30²
v_A² = 225 + 900
v_A² = 1125

v_B² = (-10)² + 5²
v_B² = 100 + 25
v_B² = 125

v_A’² = (-5)² + 20²
v_A’² = 25 + 400
v_A’² = 425

v_B’² = 10² + 15²
v_B’² = 100 + 225
v_B’2 = 325
Menentukan energi kinetik awal
EK₀ = EK_A + EK_B
EK₀ = ½ m_A v_A² + ½ m_B v_B²
EK₀ = ½ m (v_A² + v_B²)
EK₀ = ½ . 2 (1125 + 125)
EK₀ = 1250 J

Menentukan energi kinetik akhir
EK’ = EK_A’ + EK_B’
EK’ = ½ m_A v_A’² + ½ m_B v_B’²
EK’ = ½ m (v_A’² + v_B’²)
EK’ = ½ 2 (425 + 325)
EK’ = 750 J

Menentukan jumlah energi kinetik yang hilang ∆EK = EK0 – EK’
∆EK = 1250 – 750
∆EK = 500 J

Persentase kehilangan energi kinetik
η = (∆EK/EK0)*100%
η = (500/1250)*100%
η = 40%

Soal nomor 6
empat buah muatan masing-masing 10μC, 20μC, -30μC, dan 40μC, ditempatkan pada titik sudut sebuah empat persegi panjang dengan sisi 60 cm, 80 cm. potensial listrik pada titik tengah empat persegi panjang tersebut adalah ....
A. 150 kV
B. 360 kV
C. 720 kV
D. 1440 kV
E. 2880 kV
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 6:

Soal di atas dapat diilustrasikan sebagai berikut!

Panjang diagonal persegi panjang
d² = 80² + 60²
d = 100 cm (pasangan phytagoras, 60 , 80 , 100)
jarak muatan ke titik tengah (P)
r = ½ d
r = ½ . 100
r = 50 cm
r = 0,5 m

karena potensial listrik merupakan besaran skalar, maka untuk menentukan potensial di titik tengahnya dapat dilakukan dengan menjumlahkannya, tapi perhatikan jenis muatan yang digunakan. Jika muatan positif menghasilkan potensial positif, dan jika muatan negatif menghasilkan potensial negatif. Jadi potensial listrik di titik P adalah

Soal nomor 7
Pipa organa terbuka yang panjangnya 25 cm menghasilkan frekuensi nada dasar sama dengan frekuensi yang dihasilkan oleh dawai yang panjangnya 150 cm. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s dan cepat rambat gelombang transversal pada dawai 510 m/s maka dawai menghasilkan:
A. nada dasar
B. nada atas pertama
C. nada atas kedua
D. nada atas ketiga
E. nada atas keempat
Kunci jawaban: "D"

pembahasan soal nomor 7:

berdasarkan soal dapat diketahui
L_P = 25 cm = 0,25 m
L_D = 150 cm = 1,5 m
v_P = 340 m/s
v_D = 510 m/s
nada pada dawai, ketika nada dasar pada pipa organa terbuka ...?
frekuensi nada dasar pipa organa terbuka berlaku persamaan
f = v_P/2L_P
persamaan umum frekuensi pada dawai
f = (n + 1)v_D/2L_D ... ( n = 0, 1, 2, 3, ... )
karena frekuensinya sama, maka kedua persamaan di atas dapat ditulis

n = 0 → nada dasar
n = 1 → nada atas pertama
n = 2 → nada atas kedua
n = 3 → nada atas ketiga

Soal nomor 8
Susunan tiga buah hambatan yang besarnya sama menghasilkan hambatan 2 . Jika susunanya diubah, maka dapat dihasilkan hambatan 1 . Besar hambatan tersebut adalah.....
A. 1 Ω
B. 2 Ω
C. 3 Ω
D. 4 Ω
E. 5 Ω
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 8:

Tiga hambatan sama besar jika dirangkai paralel hasilnya 1 Ω adalah
Rp = n/R
R = n/Rp
R = 3/1
R = 3 Ω

3 buah hambatan 3 Ω, Untuk menghasilkan hambatan total sebesar 2 Ω maka 2 resitor di rangkai seri kemudian di rangkai paralel dengan resistor yang ketiga.
Rs = 3 + 3 = 6 Ω
1/Rp = 1/6 + 1/3
1/Rp = 1/6 + 2/6
1/Rp = 3/6
Rp = 2 Ω

Soal nomor 9
Sebuah kubus memiliki volume sejati 1000 cm Volume kubus tersebut menurut seorang pengamat yang bergerak dengan kecepatan 0,8 c relatif terhadap kubus dalam arah sejajar salah satu rusuknya adalah...
A. 100 cm³
B. 300 cm³
C. 400 cm³
D. 500 cm³
E. 600 cm³
Kunci jawaban: "E"

pembahasan soal nomor 9:

Berdasarkan soal dapat diketahui
V₀ = 1000 cm
v = 0,8 c
V...?
Ketika kubus di amati oleh pengamat yang bergerak searah dengan salah satu rusuknya, maka terjadi perubahan panjang dari rusuk tersebut (yang searah dengan gerak pengamat). Sesuai dengan persamaan pemekaran panjang yakni
L = L₀/γ ,
maka persamaan untuk Volume relativistik adalah
V = V₀/γ
Untuk pengamat yang bergerak dengan kecepatan
v = 0,8 c
v = 8/10 c,
maka dengan menggunakan konsep phytagoras kita dapat langsung menentukan nilai γ yakni
γ = 10/6, sehingga
V = 1000 . 6/10
V = 600 cm³

Soal nomor 10
Sebuah tali digetarkan dengan frekuensi 5 Hz menghasilkan gelombang beramplitudo 12 cm dan kelajuan gelombang 20 m/s. Dari pernyataan berikut yang sesuai dengan gelombang yang dihasilkan oleh getaran tali adalah....
1) Frekuensi anguler gelombang 31,4rad/s
2) Panjang gelombang 4 m
3) Persamaan gelombang 0,12 sin 2π (0,25 x - 5 t) m
4) Angka gelombang adalah 1,57 m

A. Jika (1), (2), dan (3) benar
B. Jika (1) dan (3) benar
C. Jika (2) dan (4) benar
D. Jika hanya (4) yang benar
E. Jika semuanya benar
Kunci jawaban: "E"

pembahasan soal nomor 10:

Berdasarkan soal dapat diketahui
f = 5 Hz
A = 12 cm
v 20 m/s

Tips :
Untuk mengerjakan soal tipe pernyataan, sebenarnya kita tidak harus membuktikan semua pernyataan atau harus dimulai dari pernyataan pertama. Kita bisa memulai dengan membuktikan pernyataan yang paling mudah untuk dibuktikan (bisa dibuktikan benar atau salah) kemudian mencocokkan dengan pilihan jawabannya.

Pernyataan 2
v = f λ
20 = 5 λ
λ = 4 (benar)
perhatikan pilihan A, C, dan E

pernyataan 1
ω = 2π f
ω = 2 . 3,14 . 5
ω = 31,4 rad/s (benar)
perhatikan pilihan A dan E

pernyataan 4
k = 2π/λ
k = 2 . 3,14 / 4
k = 1,57 (benar)
perhatikan pilihan E

Soal nomor 11
Beta berlari menjauhi sebuah mobil yang mengeluarkan suara keras, sehingga kecepatan relatif Beta terhadap mobil adalah nol. Apabila mobil bergerak dengan kecepatan 10 m/s dan frekuensi bunyi yang dikeluarkan mobil 300 Hz, maka frekuensi yang diterima Beta adalah ….
A. 280 Hz
B. 300 Hz
C. 330 Hz
D. 340 Hz
E. 350 Hz
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 11:

Perhatikan bahwa kecepatan relatif beta terhadap mobil sama dengan nol, maka dapat dikatakan bahwa beta bergerak dengan besar kecepatan dan arah kecepatannya sama dengan mobil, sehingga kita dapat mengilustrasikan soal di atas seperti berikut

Tips :
Perhatikan ilustrasi di atas, terlihat sumber mendekati pendengar sehingga ia ingin suara terdengar lebih keras dan pada persamaan efek doppler sumber sebagai penyebut (di bawah) sehingga ia harus bernilai minimal (negatif), sedangkan pendengar juga ingin menjauhi sumber sehingga ia ingin suara terdengar lebih pelan dan pada persamaan efek doppler sumber bertindak sebagai pembilang (di atas) sehingga ia harus bernilai minimal (negatif).
Persamaan efek dopplernya dapat dituliskan

Soal nomor 12
Tiga buah kapasitor disusun paralel dalam rangkaian sesuai gambar berikut.

Total muatan tersimpan dalam kapasitor adalah ….
A. 1 C
B. 2 C
C. 3 C
D. 4 C
E. 5 C
Kunci jawaban: "E"

pembahasan soal nomor 12:

Perhatikan pada ketiga kapasitor di atas, di rangkai paralel sehingga kapasitas kapasitor total pada rangkaian adalah...
C_tot = C₁ + C₂ + C₃
C_tot = 1 + 2 + 2
C_tot = 5 F
Muatan total dalam rangkaian
Q = C . V
Q = 5 . 1
Q = 5 C

Soal nomor 13
li memiliki luas penampang sama dan modulus Young berbeda. Tali pertama memiliki panjang awal 𝑙, sementara tali kedua memiliki panjang awal 2𝑙. Perbandingan modulus Young tali kedua dengan tali pertama adalah 3:1. Bila kedua tali disambung dan digantungi beban bermassa 𝑀, maka pertambahan panjang total tali adalah 0,25𝑙. Pertambahan panjang tali pertama adalah ….
A. 0,05𝑙
B. 0,10𝑙
C. 0,08𝑙
D. 0,15𝑙
E. 0,20𝑙
Kunci jawaban: "D"

pembahasan soal nomor 13:

Berdasarkan soal kita dapat mengetahui
L₁ = 𝑙
L₂ = 2 𝑙
E₂ : E₁ = 3 : 1
∆L_tot = 0,25 𝑙
∆L₁ ... ?
Soal di atas dapat diilustrasikan sebagai berikut

Berdasarkan persamaan modulus Young
E = FL/A∆L
Maka kita dapat mengetahui bahwa
Modulus Young sebanding dengan panjang awal
Modulus Young berbanding terbalik dengan pertambahan panjang
Sehingga kita dapat menuliskan persamaan perbandingannya sebagai berikut

Dimana
∆L₁ + ∆L₂ = 0,25l
Maka
∆L₁ = (3/5) . 0,25l
∆L₁ = 0,15l

Soal nomor 14
Elektron memiliki muatan negatif sebesar 1,6 × 10⁻¹⁹ dan bergerak sepanjang sumbu 𝑥 dengan kecepatan 5 × 10⁵ m/s. Elektron bergerak melewati medan magnet 5 T sesuai gambar berikut.

Besar dan arah gaya Lorentz yang bekerja terhadap elektron adalah ….
A. 4 × 10⁻¹⁴ N ke atas
B. 4 × 10⁻¹⁴ N ke bawah
C. 4 × 10⁻¹³ N ke atas
D. 4 × 10⁻¹³ N ke bawah
E. 4 × 10⁻¹² N ke atas
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 14:

Berdasarkan soal dapat diketahui
Q = 1,6 . 10^-19 C
v = 5 . 10⁵
B = 5 T
F (besar dan arah) ...?
Untuk muatan negatif (elektron) Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan kaidah tangan kiri

• Ibu jari sebagai arah kecepatan
• Telunjuk sebagai arah medan magnet
• Jari tengah sebagai arah gaya lorentz

Sehingga arah gaya lorentznya adalah ke bawah (perhatikan pilihan A, C, dan E)
Besar gaya lorentz dapat ditentukan dengan persamaan
F = B q v
F = 5 x 5 . 10⁵ x 1,6 . 10^-19
F = 40 . 10^-14
F = 4 . 10^-13 N

Soal nomor 15
Sebuah benda bermassa 𝑀 = 10 kg terikat pada tali yang terhubung dengan katrol tak bermassa. Dari katrol hingga ujung, tali memiliki kemiringan 𝜃 = 30⁰. Ujung tali ditarik dengan gaya sebesar 𝐹

Apabila sistem tersebut diam, kita dapat menyimpulkan bahwa ….
A. 𝐹 = 100 N
B. 𝐹𝑥 = 100 N
C. 𝐹𝑦 = 100 N
D. 𝐹𝑦 + 𝑇 = 100 N
E. 𝐹𝑥 + 𝑇 = 100 N
Kunci jawaban: "A"

pembahasan soal nomor 15:

Karena katrol dalam keadaan diam, maka sistem di atas dapat kita tinjau dalam sistem 1 dimensi, sehingga kita tidak perlu menguraikannya menjadi Fx dan Fy, dalam keadaan diam berlaku persamaan
F = w
F = m . g
F = 10 . 10
F = 100 N