Pembahasan soal Fisika Ujian Nasional 2015 nomor 11 sampai dengan nomor 15 tentang:
Sebuah balok berukuran 5 cm × 5 cm × 5 cm mempunyai massa 0,5 kg terapung di permukaan zat cair yang mempunyai massa jenis 1.000 kg/m3. Jika 2/5 bagian balok muncul di permukaan zat cair dan percepatan gravitasi 10 m/s2 maka besar gaya angkatnya adalah .... A. 0,50 N B. 0,75 N C. 1,00 N D. 1,25 N E. 1,50 N Benda yang tercelup ke dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas sebesar berat benda yang tercelup ke dalam zat cair tersebut. Inilah yang disebut hukum Archimedes. Disebutkan bahwa 2/5 bagian balok muncul di permukaan zat cair, berarti 3/5 bagian tercelup ke dalam zat cair. Volume benda yang tercelup adalah V = 3/5 × 5 cm × 5 cm × 5 cm = 75 cm3 = 7,5×10−5 m3 Gaya angkat balok tersebut adalah FA = ρgV = 1000 × 10 × 7,5×10−5 N = 0,75 N Jadi, besar gaya angkat atau gaya ke atas balok tersebut adalah 0,75 N (B). Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Mekanika Fluida. Perhatikan gambar dua bola yang bergerak berikut ini!
 E. 2 m/s
Nilai koefisien restitusi 0 ≤ e ≤ 1. Untuk tumbukan lenting sempurna, nilai koefisien restitusinya sama dengan 1. Substitusi e = 1 pada persamaan di atas diperoleh v2 − v1 = v1' − v2' atau v1 + v1' = v2 + v2' Saya lebih suka persamaan yang kedua karena secara naluri, kita lebih mudah menjumlah daripada mengurangi. Ok, mari kita terapkan rumus pada soal, indeks (1) mewakili benda A dan indeks (2) mewakili benda B. vA + vA' = vB + vB' 10 + vA' = 2 + 4 vA' = 6 − 10 = −4 m/s (4 m/s ke kiri) Jadi, kecepatan benda A setelah tumbukan adalah 4 m/s ke kiri (C). Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Impuls dan Momentum. Perhatikan grafik P-V dan pernyataan berikut ini!
E. (3) dan (4) Proses AB adalah proses isokhorik (isometrik atau isovolumik).
Perhatikan pernyataan berikut!
E. (4) saja Perambatan atau hantaran kalor pada sebuah logam dinyatakan sebagai
H : hantaran kalor (laju perambatan kalor) k : konduktivitas termal logam A : luas penampang batang logam Δt : perubahan suhu l : panjang batang logam Jadi, faktor-faktor yang menentukan laju perambatan kalor adalah pernyataan nomor 1, 2, dan 3 (A). Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN tentang Kalor. Suatu gas ideal dengan volume 5 liter pada suhu 27 °C mengalami pemanasan isobarik pada tekanan 2 atm (1 atm = 105 N/m2) hingga suhu 97 °C. Bila kapasitas kalor gas ideal 8,0 J/K maka volume akhir gas ideal dan perubahan energi dalamnya berturut-turut adalah .... A. 5,5 liter, ΔU = 226 J B. 5,7 liter, ΔU = 234 J C. 5,9 liter, ΔU = 300 J D. 6,2 liter, ΔU = 320 J E. 6,4 liter, ΔU = 560 J Diketahui: V1 = 5 liter = 2×10−3 m3 T1 = 27 °C = (27 + 273) K= 300 K T2 = 97 °C = (97 + 273) K = 370 KP = 2 atm = 2×105 N/m2 C = 8,0 J/K Proses isobarik berlaku hubungan: V ~ T Hubungan tersebut berarti:
Energi dalam dapat kita cari dengan hukum I Termodinamika. Q = W + ∆U Q adalah kalor gas yang dirumuskan Q = C∆T Sedangkan W adalah pada proses isobarik yang dirumuskan: W = P∆V = 2×105 × (6,2 – 5)×10−3 = 240 J (Ingat, satuan volume harus menggunakan satuan SI, yaitu m3) Sesuai dengan hukum I Termodinamika di atas, maka:∆U = Q – W = (560 – 240) J = 320 J Jadi, volume akhir gas ideal adalah 6,2 liter dan perubahan energi dalamnya 320 J (D). Simak Pembahasan Soal Fisika UN 2015 selengkapnya.Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf di sini. Demikian, berbagi pengetahuan bersama Kak Ajaz. Silakan bertanya di kolom komentar apabila ada pembahasan yang kurang jelas. Semoga berkah.
Sebelumnya, kita telah membahas 10 soal dan pembahasan termodinamika (bagian 1), Kita akan lanjutkan pembahasan bagian 2 soal termodinamika. Baca sebelumnya : 10 Soal & Pembahasan Termodinamika (bagian 1) ǀ Pilihan Ganda Pilihlah jawaban yang tepat dari pilihan di bawah ini. 11. Sejumlah gas ideal dimasukkan ke dalam tabung sebanyak 5 mol dengan suhu 300K dan tekanan 1 atm. Selama proses penyerapan kalor, tekanan naik menjadi 3 atm. Energi internal sistem pada volume konstan adalah . . . A. 3,74 x 104 J B. 4,47 x 104 J C. 5,67 x 104 J D. 3,34 x 104 J E. 4,67 x 104 J Pembahasan : Diketahui : V = konstan = isokorik n = 5 P1 = 1 atm = 105 Pa P2 = 3 atm = 3 x 105 Pa T1 = 300 K Ditanya : Energi internal (ΔU) *Mencari Suhu T2
*Mencari energi internal sistem (ΔU) ΔU = (3/2)nR.ΔT ΔU = (3/2)5(8,314)(900-300) ΔU = 37413 J = 3,74 x 104 J Jawaban A Pernyataan berikut untuk soal mengerjakan soal nomor 12 dan 13! Satu mol gas pada wadah tertutup bersuhu ruang dikompresi hingga volumenya berubah dari 600 cm³ menjadi 200 cm³ pada tekanan konstan 400 kPa. Pada saat bersamaan, 600 J kalor keluar dari wadah gas. 12. Perubahan internal pada gas tersebut adalah . . . A. 320 J B. 360 J C. 440 J D. 480 J E. 540 J Pembahasan : Diketahui : Q = 600 J P = 400 kPa = 4 x 105 Pa ΔV = V2 – V1 = (200-600) = -400 cm3 = 4 x 10-4 m3 W = P. ΔV = -160J Ditanya : Energi internal (ΔU) ΔU = Q + W ΔU = 600 + (-160) = 440 J Jawaban C 13. Jika gas berekspansi hingga kembali ke volume awalnya pada proses isotermal, maka energi internal pada gas adalah . . . A. 440 J B. 87 J C. 160 J D. 0 J E. 600 J Pembahasan : Pada proses isotermal, suhu tetap sehingga perubahan suhu nol dan energi internal menjadi 0. Jawaban D. 14. Perhatikan grafik P-V dan pernyataan-pernyataan berikut ini!
1) Usaha pada proses A – B dan B – C sama dengan usaha pada proses A – C 2) Usaha pada proses A – B sama dengan usaha pada proses B – C 3) Kalor pada proses A – B dan B – C sama dengan kalor pada proses A – C 4) Kalor pada proses A – B tidak sama dengan kalor pada proses B – C Pernyataan yang benar terkait usaha dan kalor pada proses ABC adalah . . . A. 1 dan 3 B. 2 dan 4 C. 1, 2, dan 3 D. 4 saja E. Benar semua Pembahasan : Usaha (W) adalah luas bawah kurva. Luas bawah kurva AC adalah 40 J. Luas bawah kurva AB adalah 40 J (trapesium) dan bawah kurva BC adalah 40 J (trapesium). Usaha pada proses AB = BC = AC Kalor (Q) AB dan BC berbeda tanda, walaupun nilainya sama. Tanda negatif muncul kalau sistem membuang ke lingkungan, dan positif kalau menrima dari lingkungan. Proses AB menerima, sedangkan BC membuang. Jawaban B. 15. Perhatikan grafik P-V berikut ini!
A. Tidak ada perubahan energi internal pada proses ABCDA B. Besar perubahan energi internal pada proses ABC sama dengan besar perubahan energi internal pada proses CDA C. Perubahan energi internal pada proses AB tidak sama dengan proses CD D. Perubahan energi internal pada proses BC tidak sama dengan proses DA E. Perubahan energi internal pada proses AB sama dengan perubahan energi internal proses BC Pembahasan : Energi internal (U) bergantung pada perubahan suhu. Jika perubahan suhu sama, maka jumlah energi internal totalnya juga sama. Misal, suhu di titik D 300 K. Suhu di titik A menjadi 60 K. Suhu di titik B 120 K. Suhu di titik C 600 K. *Perubahan suhu pada pilihan A untuk satu siklus diawali dari 300K dan diakhiri di 300K, sehingga perubahan suhunya 0K *Perubahan suhu pada pilihan B antara ABC dan CDA adalah sama *Perubahan suhu pada pilihan C antara AB dan CD berbeda *Perubahan suhu pada pilihan D antara BC dan DA berbeda *Perubahan suhu pada pilihan E antara AB dan BC berbeda Jawaban E. 16. Ibu Hanawa memasak air dalam panci yang tertutup di atas kompor. Volume air yang dimasak hanya setengah dari volume panic, sehingga masih terdapat udara di dalamnya. Setelah beberapa menit, air tersebut mendidih. Berikut pernyataan-pernyataan yang terkait peristiwa tersebut. 1) Udara dalam panci mendapatkan kalor dari lingkungan (kompor) 2) Udara dalam panci melepaskan usaha ke lingkungan 3) Energi internal udara dalam panci bertambah 4) Udara dalam panci tidak melakukan usaha Dari keempat pernyataan di atas, pernyataan yang benar adalah . . . . A. 1, 2, dan 3 B. 1, 2, dan 4 C. 1, 3, dan 4 D. 1 dan 2 saja E. 3 dan 4 saja Pembahasan : Kalor masuk dan diterima oleh udara dalam panci, energi internal bertambah karena terdapat perubahan suhu, udara dalam panci tidak melakukan usaha karena tutup panci tetap diam (menahan gerakan yang terjadi akibat tekanan bertambah). Jawaban C. 17. Tamae berjalan-jalan dengan menggunakan sepeda kesayangannya. Tak lama kemudian, ban sepeda Tamae kempes, sehingga Tamae harus memompanya. Pernyataan berikut yang terjadi pada saat Tamae memompa ban sepedanya dengan cepat. 1) Lingkungan (piston pompa) melakukan usaha pada udara dalam pompa. 2) Udara dalam ban tidak mendapatkan kalor 3) Energi internal udara dalam ban berkurang 4) Udara dalam ban melakukan usaha ke lingkungan (piston pompa) Pernyataan yang benar adalah . . . A. 1 dan 2 B. 3 dan 4 C. 1, 2, dan 3 D. 4 saja E. 3 saja Pembahasan : Saat Tamae memompa ban hal yang terjadi adalah, partikel gas masuk, partikel gas bertambah, volume bertambah, tekanan naik, suhu naik. Usaha dilakukan piston ke udara dalam pompa, tidak ada kalor dari luar, energi internal meningkat karena terjadi pertambahan suhu. Jawaban A. 18. Gas mengalami proses seperti diagram P-V di bawah!
Berikut ini proses yang mengeluarkan kalor dari sistem ke lingkungan adalah . . . A. AB B. BC C. CD D. DA E. Jawaban C dan D benar Pembahasan : Pada proses AB, suhu naik, tekanan naik, volume tetap, dan kalor masuk sistem Pada proses BC, suhu naik, tekanan tetap, volume naik, dan kalor masuk sistem Pada proses CD, suhu turun, tekanan turun, volume tetap, dan kalor keluar sistem Pada proses DA, suhu turun, tekanan tetap, volume turun, dan kalor keluar sistem Jawaban E. 19. P1 : Tidak mungkin membuat mesin kalor dengan efisiensi 100% SEBAB P2 : Selain usaha yang dihasilkan juga ada kalor sisa yang terbuang pada reservoir suhu rendah Kedua pernyataan di atas adalah . . . A. Kedua pernyataan benar dan saling berhubungan B. Kedua pernyataan benar dan tidak saling berhubungan C. Pernyataan 1 benar dan pernyataan 2 salah D. Pernyataan 1 salah dan pernyataan 2 benar E. Kedua pernyataan salah Pembahasan : Tidak ada mesin yang ideal 100%, energi yang masuk tidak semua diubah menjadi usaha melainkan ada yang terbuang sia-sia. Jawaban A. 20. Berikut yang mempengaruhi efisiensi mesin adalah . . . A. Usaha yang dihasilkan B. Energi internal C. Jumlah partikel D. Massa gas E. Tidak ada jawaban yang benar Pembahasan : Saat energi interal pada mesin muncul, sedangkan ia tidak diperlukan. Hal ini akan mengurangi efisiensi mesin. Jawaban B. Baca selanjutnya : 10 Soal & Pembahasan Termodinamika (bagian 3) ǀ Pilihan Ganda Jika ini melanjutkan 10 soal dan pembahasan termodinamika, maka silahkan klik baca selanjutnya |
Perhatikan grafik siklus termodinamika berikut dari grafik pilih pernyataan yang benar berikut ini
Pos Terkait
Copyright © 2023 mempelajari Inc.
