Latihan soal TKA - Fisika (bag 1)

Latihan soal TKA - Fisika (bag 1)

Tes Potensi Akademik (TKA) salah satu kebijakan baru oleh Kementrian Pendidikan Dasar dan Menengah (kemendikdasmen), TKA merupakan salah satu bentuk tes yang dapat diikuti oleh seluruh siswa kelas 12. Berbeda dengan Ujian Nasional (UN) atau Asesmen Nasional (AN), pada TKA siswa tidak wajib untuk mengikutinya dan hasil dari TKA tidak dijadikan dasar untuk penentuan kelulusan siswa, akan tetapi hasil TKA akan dijadikan sebagai salah satu indikator untuk melanjutkan ke jenjang yang lebih tinggi. Jadi rugi banget jika siswa kelas 12 tidak ikut Tes kemampuan Akademik (TKA) ini. Salah satu mapel pilihan dalam TKA adalah Fisika, seperti apa contoh soalnya? Yuk mari kita lihat bersama di bawah ini. 

Soal Nomor 1
Pada suatu percobaan, kecepatan sebuah benda diamati selama 4 sekon dan tabel berikut menunjukkan data kecepatan benda tersebut.

Jika gerak benda tersebut disajikan ke dalam grafik berbagai besaran terhadap waktu, mana sajakah grafik yang tepat?
Pilihlah jawaban yang benar! Jawaban benar lebih dari satu.
A.
B.
C.
D.
E.
Kunci jawaban : “A dan B”

pembahasan soal nomor 1:

Perhatikan tabelnya

• kolom waktu (2) yang nilainya semakin lama semakin besar (0, 1, 2, 3, 4)
• kolom kecepatan (m/s) yang nilainya semakin lama semakin naik (0, 2, 4, 6, 8)

hal ini menunjukkan bahwa benda bergerak dengan kecepatan yang bertambah dengan konstan (tiap 1 detik kecepatannya bertambah 2 m/s). Artinya benda bergerak lurus berubah beraturan dipercepat (GLBB dipercepat) dan percepatan bernilai positf.
Grafik Gerak lurus berubah beraturan dipercepat (GLBB dipercepat) ada tiga jenis yakni
Grafik hubungan perpindahan terhadap waktu (s → t)

Grafik hubungan perpindahan terhadap waktu (v → t)

Grafik hubungan perpindahan terhadap waktu (a → t)

Jika dilihat dari jenis grafiknya saja sudah terlihat bahwa jawaban yang sesuai adalah A dan B.

Soal Nomor 2
Seorang pemain sirkus berjalan di atas seutas tali sambil memegang tongkat panjang yang ujung-ujungnya terkulai ke bawah. Gambar berikut ini memperlihatkan situasi tersebut.

Tongkat panjang yang terkulai ke bawah membantu pemain sirkus menjaga keseimbangan karena tongkat ….
A. memperbesar gaya berat sehingga pergerakan ke samping menjadi lebih lambat
B. menyebabkan pusat massa sistem berada di bawah titik tumpu yang membuat sistem seimbang
C. memperbesar gaya gesek antara kaki dan tali sehingga orang dapat bertahan lebih lama di tali
D. menarik tubuh ke bawah sehingga tubuh pemain sirkus tidak mudah terangkat
E. menambah gaya dorong ke depan agar pemain sirkus dapat lebih mudah dan cepat berjalan
Kunci jawaban : “B”

pembahasan soal nomor 2:

Tongkat sebagai alat untuk menyeimbangkan posisi tubuh dengan cara menggeser ke kiri atau ke kanan. Ketika seimbang menunjukkan bahwa pusat massa sistem berada di bawah titik tumpu sehingga pemain sirkus tersebut tidak jatuh.

Soal Nomor 3
Pada botol semprotan parfum, udara ditiupkan cepat ke atas lubang tabung sempit yang tersambung ke cairan parfum.

Mana sajakah penjelasan yang benar mengenai cara kerja alat tersebut?
Pilihlah jawaban yang benar! Jawaban benar lebih dari satu.
A. Udara yang mengalir cepat di atas permukaan parfum menyebabkan tekanan di tempat itu bertambah besar.
B. Tekanan di permukaan cairan parfum menjadi lebih tinggi daripada tekanan di atasnya.
C. Cairan parfum terdorong naik ke atas karena faktor tekanan udara luar.
D. Volume cairan yang berada di dalam botol parfum mempengaruhi aliran parfum.
E. Alat ini memanfaatkan hukum Pascal dalam proses penyemprotannya.
Kunci jawaban : “B dan C”

pembahasan soal nomor 3:

Prinsip kerja dari alat tersebut adalah

1. Tekanan Udara: Saat Anda menekan atau meremas bagian pompa (yang terlihat seperti balon di ujung kanan), udara dipaksa keluar melalui tabung horizontal dengan kecepatan tinggi.
2. Penurunan Tekanan: Sesuai dengan Hukum Bernoulli, di mana kecepatan fluida meningkat, tekanan fluida akan menurun. Kecepatan udara yang tinggi pada tabung horizontal menyebabkan penurunan tekanan di area tersebut.
3. Perbedaan Tekanan: Tekanan udara di dalam botol tetap normal (sama dengan tekanan atmosfer di luar alat), sementara tekanan di bagian atas tabung vertikal (di mana udara mengalir dengan cepat) menjadi lebih rendah.
4. Air Cairan Naik: Adanya perbedaan tekanan ini menciptakan gaya dorong yang memaksa cairan di dalam botol untuk naik melalui tabung vertikal yang lebih kecil. Cairan bergerak dari area bertekanan tinggi (di dalam botol) ke area bertekanan rendah (di atas tabung).
5. Penyemprotan: Begitu cairan mencapai ujung tabung vertikal, cairan akan bertemu dengan aliran udara yang berkecepatan tinggi dari tabung horizontal. Aliran udara ini memecah cairan menjadi partikel-partikel kecil atau tetesan halus (kabut) yang kemudian disemprotkan keluar.

Soal Tambahan
Soal Nomor 4
Seorang pemanah sedang mengikuti lomba menombak ikan di kolam dangkal. Ilusi yang dialaminya seperti tampak pada gambar berikut:

Sinar cahaya dari ikan menuju mata pemanah membentuk sudut 60° terhadap garis normal (garis tegak lurus permukaan air). Berdasarkan pengalamannya, pemanah tersebut tidak membidik langsung ke arah ikan yang terlihat, melainkan membidik ke posisi yang lebih rendah supaya anak panahnya tepat mengenai ikan. (Indeks bias air = 4/3, Indeks bias udara = 1)
Berdasarkan pemahamanmu tentang pembiasan cahaya, evaluasilah pernyataan yang dilakukan oleh pemanah berikut ini!
Tentukan apakah pernyataan-pernyataan berikut Benar atau Salah!

Kunci jawaban : “A. Benar, B. Salah, C. Benar”

pembahasan soal nomor 4:

Gambar di atas merupakan contoh pembiasaan cahaya, pembiasan cahaya dapat terjadi jika cahaya melewati dua medium yang berbeda kerapatannya (misal dari air ke udara). Pada proses pemanah melihat ikan di danau, cahaya merambat dari ikan (medium air) ke mata (medium udara) kemudian karena indeks biar air (4/3) lebih besar daripada indeks bias udara (1) maka cahaya tersebut akan dibiaskan mendekati garis normal. Sedangkan mata menangkap cahaya yang seolah-olah tegak tegak lurus sehingga yang terjadi kemudian adalah posisi ikan tampak lebih dekat dengan permukaan air. Jadi wajar kemudian pemanah mengarahkan anak panahnya lebih rendah daripada posisi ikan.
Berdasarkan hukum snellius tentang pembiasan
1. Satu Bidang Datar:
Sinar datang, garis normal (garis tegak lurus pada permukaan batas antara dua medium), dan sinar bias berada pada satu bidang datar yang sama.
2. Hubungan Sudut dan Indeks Bias:
Perbandingan sinus sudut datang dan sinus sudut bias merupakan suatu bilangan tetap yang disebut indeks bias.

• Jika cahaya dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat, maka sudut datang akan lebih besar dari sudut bias (sin θ₁ > sin θ₂), sehingga cahaya dibelokkan mendekati garis normal.
• Jika cahaya dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat, maka sudut datang akan lebih kecil dari sudut bias (sin θ₁ < sin θ₂), sehingga cahaya dibelokkan menjauhi garis normal.

Maka semakin besar sudut pengamat terhadap garis normal (sudut datang), semakin besar pula perbedaan posisi ikan yang terlihat dengan posisi ikan yang sebenarnya (sudut bias)

Soal Nomor 5
Pada eksperimen termodinamika sebuah mesin Carnot beroperasi antara reservoir suhu tinggi 800 K dan reservoir suhu rendah 480 K. Seorang peneliti ingin mengganti mesin tersebut dengan mesin Carnot yang memiliki efisiensi lebih tinggi agar proses eksperimen menjadi lebih efektif. Mesin Carnot mana saja yang dapat digunakan sebagai pengganti mesin Carnot semula?
Pilihlah pada setiap mesin Carnot yang memenuhi! Jawaban benar lebih dari satu.
A. Suhu tinggi 600 K dan suhu rendah 480 K.
B. Suhu tinggi 800 K dan suhu rendah 400 K.
C. Suhu tinggi 900 K dan suhu rendah 500 K.
D. Suhu tinggi 900 K dan suhu rendah 600 K.
E. Suhu tinggi 1.000 K dan suhu rendah 600 K.
Kunci Jawaban : "B dan C"

pembahasan soal nomor 5:

Efisiensi mesin carnot dapat ditentukan dengan persamaan

Ket :
η : efisiensi
T₁ : reservoir suhu tinggi (K)
T₂ : reservoir suhu rendah (K)
Agar lebih mudah mengerjakan, kita buat tabel saja seperti berikut ini

Berdasarkan tabel di atas, efisiensi yang lebih besar dari mesin Carnot awal adalah jawaban B dan C

Soal Nomor 6
Sebuah perusahaan elektronik sedang mengembangkan mesin fotokopi generasi baru yang menggunakan teknologi transfer toner elektrostatis yang lebih efisien. Dalam sistem ini, partikel toner bermuatan negatif q=1×10⁻⁷ C dipindahkan dari drum ke kertas melalui medan listrik yang dihasilkan oleh dua pelat sejajar.
Spesifikasi teknis mesin fotokopi tersebut menunjukkan bahwa:

• Jarak antara pelat transfer dan drum adalah 2 mm
• Beda potensial yang tersedia adalah 200 V
• Agar proses transfer toner berjalan optimal, gaya listrik minimum yang diperlukan untuk memindahkan partikel toner adalah 0,01 N

Tim sedang menguji prototipe mesin fotokopi ini di laboratorium pengujian. Mereka menemukan bahwa pada beberapa kondisi, hasil cetakan menunjukkan kualitas yang buruk dengan banyak area yang tidak tercetak dengan baik.

Kunci Jawaban : "A. Benar, B. Salah, C. Benar"

pembahasan soal nomor 6:

Q = 1 x10^-7 C
d = 2 mm = 2 x 10^-3 m
V = 200 V
F = 0,01 N

Pernyataan 1
untuk menentukan besarnya gaya, dapat digunakan persamaan

benar

Pernyataan 2
untuk menentukan besarnya potensial, dapat digunakan persamaan

salah

Pernyataan 3
untuk menentukan besarnya gaya minimum, dapat digunakan persamaan

benar

Soal Nomor 7
Siswa SMA mengukur diameter sebuah bola bekel secara berulang sehingga diperoleh data sebagai berikut. Semua pengukuran dilakukan dengan jangka sorong. Berikut hasil pengukuran yang telah dilakukan.

Pernyataan berikut yang sesuai dengan pengukuran diameter bola bekel tersebut adalah …
A. Data yang dihasilkan dapat dipercaya karena pengukuran dilakukan lebih dari satu kali.
B. Terdapat hasil pembacaan yang tidak sesuai dengan tampilan jangka sorong sehingga data tidak dapat dipercaya.
C. Hasil pengukuran berbeda-beda seperti yang ditunjukkan pada gambar merupakan kewajaran karena bola bekel elastis.v
D. Pengukuran dilakukan oleh orang yang berbeda sehingga dapat dipastikan hasil pengukurannya juga berbeda.
E. Kesimpulan akhir diameter bola bekel dapat dihitung dengan merata-rata seluruh hasil pengukuran.
Kunci Jawaban : "B"

pembahasan soal nomor 7:

Hasil pengukuran berulang adalah sekumpulan data pengukuran suatu besaran yang dilakukan berulang kali dalam kondisi yang sama, yang kemudian digunakan untuk mendapatkan nilai rata-rata dan ketidakpastian (kesalahan) pengukuran yang lebih akurat dibandingkan pengukuran tunggal. Proses ini dilakukan untuk mengurangi kesalahan dan meningkatkan presisi, di mana nilai hasil pengukuran biasanya sedikit berbeda pada setiap pengulangan. Jika terdapat hasil yang tidak sesuai, maka disebut data tersebut tidak dapat dipercaya

Soal Nomor 8
perhatikan gambar berikut

Seorang penjaga gawang menangkap bola yang bergerak sangat cepat dengan cara menarik tangannya sedikit ke belakang saat menangkap bola.
Apa tujuan penjaga gawang tersebut menarik tangannya ke belakang?
Pilihlah jawaban yang benar! Jawaban benar lebih dari satu.
A. Memperlama waktu kontak dengan bola.
B. Memperkecil gaya yang dirasakan tangan.
C. Memperkecil impuls yang diterima bola.
D. Memperbesar kecepatan bola.
E. Memperkecil tekanan yang diberikan tangan.
Kunci Jawaban : "A dan B"

pembahasan soal nomor 8:

Ketika menangkap bola yang bergerak dengan sangan cepat, konsepnya adalah momentum dan impuls, Ketika bola mengenai tangan, bola mengalami perubahan momentum. Berdasarkan Hukum II Newton (Impuls dan Momentum), besar gaya benturan berbanding terbalik dengan lamanya waktu kontak. Jika penjaga gawang menarik tangannya ke belakang, maka waktu kontak antara tangan dan bola menjadi lebih lama. Dengan bertambahnya waktu kontak, gaya yang diterima tangan menjadi lebih kecil, sehingga benturan terasa lebih lembut dan bola lebih mudah ditangkap.
Jadi, gerakan menarik tangan ke belakang bertujuan untuk memperpanjang waktu tumbukan agar gaya benturan berkurang, sehingga tangan tidak sakit dan bola bisa dikuasai dengan lebih aman.

Soal Nomor 9
Sebuah bola logam hanya dapat melewati cincin logam jika keduanya berada pada suhu ruang. Gambarnya seperti tampak berikut:

Suatu saat Dita memanaskan bola, bola tidak lagi dapat melewati cincin.
Dita kemudian melakukan percobaan baru: ia memanaskan cincin tanpa memanaskan bola. Ia ingin mengetahui apa yang akan terjadi terhadap ukuran lubang cincin.
Apa yang akan terjadi terhadap ukuran lubang cincin ketika suhu cincin dinaikkan?
A. ukuran lubang berkurang karena cincin mengembang ke arah luar dan menutup lubang.
B. ukuran lubang berkurang karena pemuaian membuat cincin menjadi tebal dan padat.
C. ukuran lubang tetap sama karena hanya bagian luar cincin yang mengembang..
D. ukuran lubang bertambah dan memungkinkan bola kembali bisa melewati cincin.
E. ukuran lubang bertambah tetapi cincin akan kehilangan bentuk bundarnya.
Kunci Jawaban : "D"

pembahasan soal nomor 9:

Ketika bola dipanasi, maka akan terjadi pemuaian sehingga ukuran bola akan bertambah hingga suatu saat tidak bisa melewati lubang cincin, baru kemudian ketika lubang juga dipanasi maka akan terjadi pamuaian juga sehingga ukuran lubang akan bertambah dan memungkinkan bola akan kembali bisa melewati cincin.