Program Studi Fisika merupakan bidang ilmu yang Mengkaji sifat-sifat materi, energi, dan bagaimana keduanya saling berinteraksi. Mahasiswa jurusan ini akan mempelajari berbagai konsep dasar fisika, matematika, serta aplikasi fisika dalam teknologi. Dalam seleksi masuk perguruan tinggi, calon mahasiswa Fisika harus memiliki pemahaman kuat dalam matematika, fisika, dan kemampuan analisis.
Kisi-Kisi Soal Tes Masuk Jurusan Fisika
Berikut ini adalah kisi-kisi materi fisika yang dapat digunakan sebagai panduan belajar dan persiapan evaluasi.
- Gerak dan Kinematika
Menilai kemampuan dalam memahami jenis-jenis gerak seperti gerak lurus dan melingkar, serta menginterpretasi grafik hubungan posisi, kecepatan, dan percepatan terhadap waktu.
- Dinamika dan Hukum Newton
Menggunakan Hukum Newton untuk menjelaskan hubungan antara gaya, massa, dan percepatan, serta gerak benda di berbagai bidang.
- Usaha dan Energi
Menjelaskan keterkaitan usaha terhadap energi kinetik serta energi potensial, dan mengenali hukum kekal energi serta perhitungan efisiensi dalam sistem mekanik. - Momentum dan Impuls
Mengkaji prinsip kekekalan momentum, menganalisis tumbukan lenting dan tidak lenting, serta penggunaan konsep impuls dalam fenomena sehari-hari.
- Fluida Statis dan Dinamis
Memahami tekanan dalam zat cair, hukum Archimedes, dan prinsip Bernoulli dalam aliran fluida.
- Termodinamika
Membahas perubahan suhu dan kalor, kapasitas kalor, serta hukum-hukum termodinamika dalam perubahan energi.
- Getaran dan Gelombang
Mempelajari karakteristik getaran dan jenis gelombang, serta fenomena gelombang seperti interferensi dan resonansi.
- Optik Geometri dan Optik Fisis
Menjelaskan pemantulan, pembiasan, pembentukan bayangan, serta difraksi dan interferensi cahaya.
- Listrik Statis dan Arus Listrik
Memahami konsep muatan, medan dan potensial listrik, hukum Ohm, dan hukum Kirchhoff dalam rangkaian listrik.
- Magnet dan Induksi Elektromagnetik
Mempelajari medan magnet, gaya Lorentz, serta prinsip kerja alat-alat listrik berdasarkan induksi elektromagnetik.
- Fisika Modern
Memahami teori relativitas khusus, sifat dualisme partikel-gelombang, efek fotolistrik, dan model atom modern.
- Radioaktivitas dan Nuklir
Menelaah peluruhan radioaktif, konsep waktu paruh, serta proses fisi dan fusi nuklir.
- Konsep Vektor dan Analisis Gerak
Menerapkan operasi vektor dalam analisis gaya dan gerak dua dimensi.
- Matematika dalam Fisika
Menggunakan dasar-dasar aljabar, trigonometri, kalkulus, dan grafik dalam penyelesaian persoalan fisika.
- Hukum Kekekalan dalam Berbagai Sistem
Menilai pemahaman tentang prinsip kekekalan energi, momentum, dan muatan dalam berbagai sistem fisika.
- Pengukuran dan Ketidakpastian
Mengukur kemampuan dalam membaca alat ukur, menulis angka penting, dan menentukan ketidakpastian eksperimen.
- Energi dan Lingkungan
Menjelaskan tentang energi alternatif, perubahan iklim, serta cara kerja pembangkit energi.
- Penerapan Konsep Fisika dalam Teknologi
Menelusuri pemanfaatan fisika dalam perangkat teknologi seperti semikonduktor, sensor, dan alat medis.
- Metode Ilmiah dan Eksperimen Fisika
Menilai pemahaman tentang desain eksperimen, analisis data, dan penarikan kesimpulan berdasarkan pengamatan.
- Tokoh-Tokoh Sejarah Fisika
Mengetahui kontribusi tokoh besar seperti Newton, Faraday, Einstein, dan Planck dalam perkembangan ilmu fisika.
Kumpulan 50+ Soal Tes Masuk Jurusan Fisika Lengkap Pembahasan
📘 Bank Soal Tes Masuk Jurusan Fisika MIPA & Sains Terapan Terlengkap: Di bawah ini disajikan 53 Soal Latihan Tes Masuk Jurusan Fisika MIPA Lengkap Pembahasan & Kisi-Kisi yang mencakup Mekanika Klasik, Kinematika, Dinamika & Hukum Newton (1-15), Termodinamika, Gelombang, Bunyi & Optika (16-28), Listrik Statis & Dinamis, Medan Magnet & Induksi Elektromagnetik (29-41), serta Fisika Modern, Struktur Atom, Relativitas & Logika Eksperimen Fisika (42-53). Buka akordeon jawaban pada tiap nomor untuk meninjau pembahasannya!
Standar Masuk Jurusan Fisika
Sebuah partikel bergerak dalam bidang XY dengan persamaan posisi r(t) = (3t² – 2t) i + (2t³ – 4t) j (r dalam meter, t dalam sekon). Besar percepatan total partikel saat t = 2 s adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Kecepatan partikel merupakan turunan pertama vektor posisi terhadap waktu:
v(t) = dr/dt = (6t – 2) i + (6t² – 4) j
Percepatan partikel merupakan turunan kedua vektor posisi:
a(t) = dv/dt = 6 i + 12t j
Pada t = 2 s:
a(2) = 6 i + 12(2) j = 6 i + 24 j (m/s²)
Besar vektor percepatan total:
|a| = √(6² + 24²) = √(36 + 576) = √612 ≈ 24,74 m/s².
Standar Masuk Jurusan Fisika
Sebuah proyektil ditembakkan dengan kecepatan awal v₀ = 50 m/s pada sudut elevasi 60° terhadap horizontal. Tepat di titik puncak lintasan, proyektil meledak terbelah menjadi dua fragmen identik sama massa tanpa gaya luar horizontal. Jika fragmen pertama jatuh bebas vertikal (v₁x = 0), kelajuan fragmen kedua sesaat setelah ledakan adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Di puncak lintasan, kecepatan awal peluru murni mendatar:
v_x = v₀ cos 60° = 50 × 0,5 = 25 m/s.
Karena ledakan bersifat internal, berlaku Hukum Kekekalan Momentum mendatar:
m_total · v_x = m₁ · v₁x + m₂ · v₂x
Karena m₁ = m₂ = 0,5 m_total dan fragmen 1 jatuh bebas vertikal (v₁x = 0):
m(25) = 0,5m(0) + 0,5m · v₂x
v₂x = 25 / 0,5 = 50 m/s (horizontal maju searah gerak awal).
Standar Masuk Jurusan Fisika
Sebuah bandul bermassa m digantungkan pada tali tak elastis sepanjang L yang membentuk ayunan konis dengan simpangan sudut konstan θ terhadap sumbu vertikal. Jika g adalah percepatan gravitasi, maka kecepatan sudut (ω) putaran bandul tersebut dirumuskan oleh…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Analisis gaya pada bandul ayunan konis:
1) Arah vertikal (keseimbangan statis): T cos θ = m g ⇒ T = m g / cos θ.
2) Arah horizontal (gaya sentripetal): T sin θ = m ω² R.
Jari-jari lintasan lingkaran horizontal: R = L sin θ.
Substitusikan T dan R:
(m g / cos θ) sin θ = m ω² (L sin θ)
g / cos θ = ω² L ⇒ ω² = g / (L cos θ) ⇒ ω = √(g / (L cos θ)).
Standar Masuk Jurusan Fisika
Balok A (massa 2 kg) ditaruh di atas balok B (massa 6 kg) yang terletak di atas lantai horizontal licin tanpa gesekan. Koefisien gesekan statis antara balok A dan balok B adalah μs = 0,4. Jika balok B ditarik dengan gaya horizontal F, besar gaya tarik F maksimum agar balok A tidak tergelincir dari balok B adalah… (g = 10 m/s²)
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Gaya gesek statis maksimum pada balok A:
f_s(max) = μs · N_A = μs · m_A · g = 0,4 × 2 × 10 = 8 N.
Percepatan maksimum yang dapat dialami balok A tanpa slip:
a_max = f_s(max) / m_A = 8 / 2 = 4 m/s².
Karena kedua balok bergerak bersama-sama dengan percepatan a_max:
F_max = (m_A + m_B) · a_max = (2 + 6) × 4 = 8 × 4 = 32 N.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Balok 1 bermassa m₁ = 4 kg diletakkan pada meja datar licin dan dihubungkan seutas tali melalui katrol tetap licin ke katrol bebas yang menggantungkan beban m₂ = 6 kg. Hubungan percepatan gerak adalah a₁ = 2 a₂. Percepatan turunnya balok 2 (a₂) saat sistem dilepas bebas adalah… (g = 10 m/s²)
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Persamaan gerak sistem katrol majemuk:
1) Balok 1 pada meja licin: T₁ = m₁ a₁ = 4(2 a₂) = 8 a₂.
2) Katrol bebas menahan beban m₂ dengan dua untai tali tegangan T₁:
m₂ g – 2 T₁ = m₂ a₂
6(10) – 2(8 a₂) = 6 a₂
60 – 16 a₂ = 6 a₂ ⇒ 22 a₂ = 60 ⇒ a₂ = 60 / 22 ≈ 2,73 m/s².
Standar Masuk Jurusan Fisika
Sebuah partikel bermassa 3 kg mula-mula diam di x = 0 pada lantai mendatar licin. Partikel ditarik oleh gaya mendatar yang berubah terhadap posisi menurut persamaan F(x) = (6x² – 4x + 8) N (x dalam meter). Kelajuan partikel saat mencapai posisi x = 2 m adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Usaha oleh gaya variabel merupakan integral gaya terhadap posisi:
W = ∫[0 hingga 2] (6x² – 4x + 8) dx
W = [2x³ – 2x² + 8x] dari 0 ke 2
W = (2(2³) – 2(2²) + 8(2)) – 0 = (16 – 8 + 16) = 24 Joule.
Teorema Usaha – Energi Kinetik (W = ΔEk):
W = ½ m (v² – v₀²)
24 = ½ (3) (v² – 0) ⇒ 1,5 v² = 24 ⇒ v² = 16 ⇒ v = 4,0 m/s.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Sebuah bola kecil bermassa m meluncur tanpa gesekan dari suatu ketinggian h pada talang dan memasuki loop vertikal lingkaran berjari-jari R. Ketinggian minimum pelepasan bola (h) agar mampu melewati puncak loop tanpa terlepas dari lintasan adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Syarat kritis agar bola tidak terlepas di titik puncak loop (ketinggian 2R) adalah gaya normal N ≥ 0.
Pada batas N = 0: m g = m v_puncak² / R ⇒ v_puncak² = g R.
Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi Mekanik antara titik awal (tinggi h) dan puncak loop (tinggi 2R):
m g h = m g (2R) + ½ m v_puncak²
g h = 2 g R + ½ (g R) = 2,5 g R ⇒ h = 2,5 R.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Sebuah bola dijatuhkan bebas dari ketinggian h₁ = 16 m ke lantai keras dan memantul vertikal setinggi h₂ = 9 m. Jika karakteristik elastisitas tumbukan konstan, tinggi pantulan kedua (h₃) setelah mengenai lantai lagi adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Koefisien restitusi antara bola dan lantai:
e = √(h₂ / h₁) = √(9 / 16) = 3/4 = 0,75.
Untuk pantulan berikutnya:
e = √(h₃ / h₂) ⇒ h₃ = h₂ · e²
h₃ = 9 × (3/4)² = 9 × (9/16) = 81 / 16 = 5,0625 m ≈ 5,06 m.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Tiga partikel diletakkan pada sistem koordinat kartesius bidang XY: m₁ = 2 kg pada (0, 0), m₂ = 3 kg pada (4, 0), dan m₃ = 5 kg pada (2, 6). Titik koordinat pusat massa ketiga partikel tersebut berada di…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Massa total sistem: M = 2 + 3 + 5 = 10 kg.
Absis pusat massa: X_pm = (m₁ x₁ + m₂ x₂ + m₃ x₃) / M
X_pm = (2(0) + 3(4) + 5(2)) / 10 = (0 + 12 + 10) / 10 = 22 / 10 = 2,2.
Ordinat pusat massa: Y_pm = (m₁ y₁ + m₂ y₂ + m₃ y₃) / M
Y_pm = (2(0) + 3(0) + 5(6)) / 10 = (0 + 0 + 30) / 10 = 30 / 10 = 3,0.
Koordinat pusat massa adalah (2,2 ; 3,0).
Standar Masuk Jurusan Fisika
Sebuah batang homogen bermassa M dan panjang L memiliki momen inersia pusat massa I_pm = (1/12) M L². Momen inersia batang jika diputar melalui poros sejajar yang berjarak (1/4) L dari salah satu ujung batang adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Pusat massa batang homogen terletak di titik tengah, yaitu pada jarak (1/2) L dari ujung.
Jarak antara poros baru dan pusat massa:
d = |(1/2) L – (1/4) L| = (1/4) L.
Berdasarkan Teorema Sumbu Sejajar (Teorema Steiner):
I = I_pm + M d²
I = (1/12) M L² + M ((1/4) L)² = (1/12) M L² + (1/16) M L²
Samakan penyebut ke 48: I = (4/48 + 3/48) M L² = (7/48) M L².
Standar Masuk Jurusan Fisika
Sebuah bola pejal bermassa M dan jari-jari R (momen inersia I = 2/5 M R²) menggelinding murni tanpa slip menuruni bidang miring bersudut θ terhadap horizontal. Percepatan linier pusat massanya adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Persamaan translasi: M g sin θ – f_s = M a.
Persamaan rotasi: τ = f_s · R = I α = (2/5 M R²) (a / R) ⇒ f_s = 2/5 M a.
Substitusi nilai f_s ke persamaan translasi:
M g sin θ – 2/5 M a = M a
M g sin θ = (1 + 2/5) M a = (7/5) M a
a = (5/7) g sin θ.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Seorang penari balet berputar dengan kecepatan sudut awal ω₁ saat kedua lengannya direntangkan. Saat ia mendekap tangannya ke dada, momen inersianya mengecil menjadi 50% dari nilai awal (I₂ = 0,5 I₁). Rasio energi kinetik rotasi akhir terhadap awal (Ek₂ : Ek₁) adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Tidak ada torsi luar yang bekerja, sehingga momentum sudut kekal:
L₁ = L₂ ⇒ I₁ ω₁ = I₂ ω₂
I₁ ω₁ = 0,5 I₁ ω₂ ⇒ ω₂ = 2 ω₁.
Energi kinetik rotasi: Ek = ½ I ω²:
Ek₂ / Ek₁ = (½ I₂ ω₂²) / (½ I₁ ω₁²) = (0,5 I₁ × (2 ω₁)²) / (I₁ × ω₁²)
Ek₂ / Ek₁ = (0,5 × 4) / 1 = 2 / 1 = 2 : 1.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Satelit penelitian mengorbit Bumi pada lintasan melingkar dengan ketinggian h = R dari permukaan Bumi (R = jari-jari Bumi). Jika periode orbit satelit yang berada tepat di permukaan Bumi adalah T₀, periode orbit satelit tersebut adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Berdasarkan Hukum III Kepler: T² ∝ r³.
Jari-jari orbit di permukaan Bumi: r₀ = R.
Jari-jari orbit di ketinggian h = R: r = R + R = 2R.
(T / T₀)² = (r / r₀)³ = (2R / R)³ = 2³ = 8.
T / T₀ = √8 = 2√2 ⇒ T = 2√2 T₀.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Dua pegas identik masing-masing berkonstanta k dirangkai paralel, lalu diserikan dengan pegas ketiga yang juga berkonstanta k. Sistem pegas ini digantungi beban m. Frekuensi sudut osilasi getaran harmonik beban adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Dua pegas paralel memiliki konstanta: k_p = k + k = 2k.
Dirangkai seri dengan pegas ketiga (k):
1 / k_eff = 1 / k_p + 1 / k = 1 / (2k) + 2 / (2k) = 3 / (2k) ⇒ k_eff = 2k / 3.
Frekuensi sudut osilasi bandul pegas:
ω = √(k_eff / m) = √((2k / 3) / m) = √(2k / (3m)).
Standar Masuk Jurusan Fisika
Batang homogen AB panjang 4 m dan berat 120 N dipasang engsel di A pada dinding vertikal. Ujung B ditahan tali horizontal ke dinding sehingga batang membentuk sudut 53° terhadap lantai horizontal (sin 53° = 0,8; cos 53° = 0,6). Tegangan tali penahan adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Terapkan syarat kesetimbangan torsi terhadap titik engsel A (Στ_A = 0):
Torsi akibat gaya berat batang (bekerja di L/2 = 2 m):
τ_W = W · (L/2) · cos 53° (searah jarum jam).
Torsi akibat tegangan tali mendatar T (bekerja di ujung L = 4 m dengan lengan vertikal L sin 53°):
τ_T = T · L · sin 53° (berlawanan jarum jam).
T · L · sin 53° = W · (L/2) · cos 53°
T = W · cos 53° / (2 sin 53°) = 120 × 0,6 / (2 × 0,8) = 72 / 1,6 = 45 N.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Kelajuan efektif molekul gas diatomik (v_rms) pada suhu 27°C adalah v₀. Jika suhu mutlak gas dinaikkan menjadi 327°C, maka kelajuan efektif molekul gas berubah menjadi…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Kelajuan rata-rata efektif kuadrat (RMS) gas ideal:
v_rms = √(3 R T / M).
Suhu mutlak awal: T₁ = 27 + 273 = 300 K.
Suhu mutlak akhir: T₂ = 327 + 273 = 600 K.
v₂ / v₁ = √(T₂ / T₁) = √(600 / 300) = √2 ⇒ v₂ = √2 v₀.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Mesin Carnot beroperasi antara reservoir suhu T_H = 600 K dan T_C = 300 K dengan efisiensi 50%. Jika suhu reservoir tinggi dinaikkan menjadi 800 K dan suhu reservoir rendah dijaga konstan, efisiensi mesin Carnot menjadi…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Efisiensi mesin Carnot dirumuskan oleh:
η = 1 – (T_C / T_H).
Pada kondisi baru dengan T_H’ = 800 K dan T_C = 300 K:
η’ = 1 – (300 / 800) = 1 – 0,375 = 0,625 atau 62,5%.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Satu mol gas ideal monoatomik (γ = 5/3) berekspansi adiabatik kuasistatis dari volume V₁ ke volume V₂ = 8 V₁. Jika suhu awal gas adalah T₁, maka suhu akhir gas T₂ adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Hukum Poisson untuk proses adiabatik gas ideal:
T₁ V₁^(γ – 1) = T₂ V₂^(γ – 1).
Dengan γ = 5/3, maka γ – 1 = 2/3.
T₂ = T₁ (V₁ / V₂)^(2/3) = T₁ (1 / 8)^(2/3) = T₁ ((1/2)³)^(2/3) = T₁ (1/2)² = 0,25 T₁.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Sebanyak 273 gram es bersuhu 0°C melebur seluruhnya menjadi air pada suhu yang sama. Jika kalor lebur es L = 3,33 × 10⁵ J/kg, perubahan entropi sistem selama peleburan adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Kalor yang diserap es selama proses peleburan isotermal (T = 0°C = 273 K):
Q = m · L = 0,273 kg × 3,33 × 10⁵ J/kg = 90.909 Joule.
Perubahan entropi reversibel:
ΔS = Q / T = 90.909 J / 273 K ≈ +333 J/K.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Dua batang logam A dan B yang memiliki dimensi luas dan panjang identik disambung berseri. Konduktivitas termal logam A adalah dua kali konduktivitas logam B (k_A = 2 k_B). Jika ujung bebas logam A bersuhu 100°C dan ujung bebas logam B bersuhu 25°C, suhu pada bidang sambungan dalam keadaan tunak adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Laju konduksi kalor pada keadaan tunak bernilai sama di kedua batang (H_A = H_B):
k_A · A (T_A – T_sambungan) / L = k_B · A (T_sambungan – T_B) / L.
2 k_B (100 – T_s) = k_B (T_s – 25)
200 – 2 T_s = T_s – 25 ⇒ 3 T_s = 225 ⇒ T_s = 75°C.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Persamaan simpangan gelombang transversal pada tali dinyatakan oleh y = 0,05 sin(8π t – 4π x), dengan x dan y dalam meter serta t dalam sekon. Cepat rambat dan arah perambatan gelombang adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Bentuk baku gelombang: y = A sin(ω t – k x).
Dari persamaan: ω = 8π rad/s dan k = 4π rad/m.
Cepat rambat gelombang: v = ω / k = 8π / 4π = 2 m/s.
Tanda negatif (-) di depan variabel spasial x menandakan gelombang bergerak menuju sumbu X positif.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Gelombang stasioner terbentuk pada tali sepanjang 2 m dengan ujung terikat. Jika panjang gelombangnya λ = 40 cm, jarak simpul ke-3 diukur dari ujung terikat adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Pada pemantulan ujung terikat, titik ujung ikat merupakan simpul pertama (n = 1 pada x = 0).
Jarak simpul ke-n dari ujung pemantul dirumuskan:
x_s = (n – 1) · (λ / 2).
Untuk simpul ke-3 (n = 3):
x_s3 = (3 – 1) · (40 / 2) = 2 · 20 = 40 cm.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Ambulans melaju dengan kecepatan 20 m/s membunyikan sirine frekuensi 680 Hz menuju tebing vertikal tegak lurus. Cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s. Frekuensi pelayangan bunyi yang didengar sopir ambulans akibat perpaduan bunyi sirine asli dan pantulan tebing adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
1) Frekuensi yang diterima tebing (tebing diam, sumber mendekat):
f_tebing = (v / (v – v_s)) f₀ = (340 / (340 – 20)) × 680 = (340 / 320) × 680 = 722,5 Hz.
2) Tebing memantulkan gelombang dengan f = 722,5 Hz. Sopir ambulans bergerak mendekati tebing (pendengar mendekat):
f_pantul = ((v + v_p) / v) f_tebing = ((340 + 20) / 340) × 722,5 = (360 / 340) × 722,5 = 765 Hz.
3) Frekuensi layangan: f_pelayangan = |f_pantul – f₀| = |765 – 680| = 85 Hz.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Taraf intensitas bunyi 1 buah mesin bor pada jarak 2 meter adalah 80 dB. Jika 100 mesin bor serupa bekerja serentak dan didengarkan pada jarak 20 meter, taraf intensitas total yang terdeteksi adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Hubungan taraf intensitas terhadap penambahan jumlah sumber (n) dan perubahan jarak (r₁ ke r₂):
TI_akhir = TI_awal + 10 log(n) – 20 log(r₂ / r₁)
TI_akhir = 80 + 10 log(100) – 20 log(20 / 2)
TI_akhir = 80 + 10(2) – 20 log(10) = 80 + 20 – 20(1) = 80 dB.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Pipa organa terbuka (POB) dengan panjang L₁ beresonansi pada nada atas pertamanya. Frekuensi ini sama persis dengan frekuensi nada atas kedua pipa organa tertutup (POT) dengan panjang L₂. Perbandingan panjang L₁ : L₂ adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Frekuensi nada atas ke-1 pipa organa terbuka (POB): f₁_POB = 2(v / (2 L₁)) = v / L₁.
Frekuensi nada atas ke-2 pipa organa tertutup (POT): f₂_POT = (2(2) + 1)(v / (4 L₂)) = 5 v / (4 L₂).
Karena f₁_POB = f₂_POT:
v / L₁ = 5 v / (4 L₂) ⇒ 1 / L₁ = 5 / (4 L₂) ⇒ L₁ / L₂ = 4 / 5 atau 4 : 5.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Lensa cembung tipis berjarak fokus 20 cm di udara (n_udara = 1) terbuat dari kaca dengan indeks bias n_k = 1,5. Jika lensa tersebut dicelupkan ke dalam bejana berisi zat cair dengan indeks bias n_cair = 4/3, jarak fokus lensa di dalam zat cair menjadi…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Formula pembuat lensa:
1/f = ((n_lensa / n_medium) – 1) × (1/R₁ – 1/R₂)
Di udara: 1/f_u = ((1,5 / 1) – 1) K = 0,5 K ⇒ K = 2 / f_u.
Di zat cair: 1/f_cair = ((1,5 / (4/3)) – 1) K = ((9/8) – 1) K = (1/8) K.
Substitusikan K: 1/f_cair = (1/8) × (2 / f_u) = 1 / (4 f_u) ⇒ f_cair = 4 f_u = 4 × 20 cm = 80 cm.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Pada percobaan celah ganda Young, cahaya monokromatik dengan panjang gelombang λ₁ = 600 nm menghasilkan jarak antar garis terang berdekatan sebesar 3,0 mm. Jika panjang gelombang diganti menjadi λ₂ = 400 nm sementara jarak celah dan layar dijaga konstan, jarak antar garis terang baru adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Jarak antar garis pola terang berdekatan: Δy = λ L / d.
Karena L dan d tetap konstan, maka Δy sebanding langsung dengan λ:
Δy₂ / Δy₁ = λ₂ / λ₁
Δy₂ / 3,0 mm = 400 nm / 600 nm = 2/3 ⇒ Δy₂ = 3,0 × (2/3) = 2,0 mm.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Cahaya tak terpolarisasi berintensitas I₀ dilewatkan berturut-turut pada dua polarisator ideal. Sumbu transmisi kedua polarisator membentuk sudut 60°. Intensitas akhir berkas cahaya yang keluar adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
1) Berkas cahaya tak terpolarisasi setelah menembus polarisator pertama kehilangan separuh intensitasnya:
I₁ = ½ I₀.
2) Menurut Hukum Malus, saat menembus analisator kedua dengan sudut θ = 60°:
I₂ = I₁ cos²(60°) = (½ I₀) × (½)² = (½ I₀) × ¼ = 1/8 I₀ = 0,125 I₀.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Dua muatan titik q₁ = +q dan q₂ = +9q berada pada jarak pemisah d. Titik di sepanjang garis hubung kedua muatan yang memiliki kuat medan listrik total sama dengan nol berada pada jarak…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Misalkan titik tersebut berjarak x dari q₁ (sehingga berjarak d – x dari q₂):
E₁ = E₂ ⇒ k q₁ / x² = k q₂ / (d – x)²
q / x² = 9q / (d – x)² ⇒ Tarik akar kedua ruas:
1 / x = 3 / (d – x) ⇒ d – x = 3x ⇒ 4x = d ⇒ x = d / 4 dari muatan q₁.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Sebuah bola konduktor pejal berongga dengan jari-jari R diberi muatan listrik +Q. Besar kuat medan listrik (E) dan potensial listrik (V) pada jarak r < R (di dalam rongga bola konduktor) adalah...
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Menurut Hukum Gauss, seluruh muatan konduktor terdistribusi merata di permukaan luar bola. Di dalam rongga bola (r < R), tidak ada muatan terlingkup (q_enc = 0), sehingga E = 0.
Karena E = -dV/dr = 0, potensial listrik di seluruh rongga bola adalah ekuipotensial dan bernilai konstan sama dengan di permukaannya: V = kQ / R.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Kapasitor keping sejajar dengan kapasitas C₀ dihubungkan ke sumber tegangan konstan V₀ hingga terisi penuh. Saat sumber tegangan tetap terhubung, celah antar keping disisipi bahan dielektrik dengan permitivitas relatif κ = 4. Energi listrik yang tersimpan di dalam kapasitor menjadi…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Kapasitas baru setelah penyisipan dielektrik: C = κ C₀ = 4 C₀.
Karena sumber tegangan tetap tersambung, beda potensial konstan: V = V₀.
Energi yang tersimpan: U = ½ C V² = ½ (4 C₀) V₀² = 4 × (½ C₀ V₀²) = 4 kali semula.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Lima resistor dirangkai jembatan Wheatstone dengan R₁ = 4 Ω, R₂ = 6 Ω, R₃ = 8 Ω, R₄ = 12 Ω, serta galvanometer berhambatan internal R_g = 10 Ω pada cabang tengah. Jika rangkaian dihubungkan ke sumber ggl 24 V, kuat arus yang mengalir melalui cabang tengah adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Periksa syarat kesetimbangan jembatan Wheatstone:
R₁ · R₄ = 4 × 12 = 48 Ω²
R₂ · R₃ = 6 × 8 = 48 Ω²
Karena R₁ · R₄ = R₂ · R₃, jembatan berada dalam kondisi setimbang sempurna, sehingga beda potensial di antara kedua ujung cabang tengah adalah nol dan tidak ada arus yang mengalir melalui cabang galvanometer (I_g = 0 A).
Standar Masuk Jurusan Fisika
Rangkaian listrik dua loop tertutup memiliki cabang kiri dengan baterai 12 V dan resistor 2 Ω, cabang tengah dengan resistor 4 Ω, serta cabang kanan dengan baterai 6 V dan resistor 2 Ω (kutub positif kedua baterai menghadap ke simpul atas). Kuat arus yang mengalir melalui resistor 4 Ω pada cabang tengah adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Gunakan analisis potensial simpul (Node Voltage Analysis) pada simpul atas V_A dengan acuan simpul bawah ground 0 V:
(12 – V_A) / 2 + (6 – V_A) / 2 = V_A / 4
Kalikan seluruh persamaan dengan 4:
2(12 – V_A) + 2(6 – V_A) = V_A
24 – 2V_A + 12 – 2V_A = V_A ⇒ 36 = 5V_A ⇒ V_A = 7,2 Volt.
Kuat arus yang melalui cabang tengah: I = V_A / R_tengah = 7,2 / 4 = 1,80 A.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Dua kawat lurus panjang sejajar berjarak 10 cm dialiri arus listrik searah masing-masing I₁ = 4 A dan I₂ = 6 A. Besar gaya magnetik per satuan panjang kawat dan sifat interaksinya adalah… (μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Wb/(A·m))
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Gaya Lorentz per satuan panjang antara dua kawat sejajar:
F / L = (μ₀ · I₁ · I₂) / (2π · d)
F / L = (4π × 10⁻⁷ × 4 × 6) / (2π × 0,10) = (2 × 10⁻⁷ × 24) / 0,10 = 4,8 × 10⁻⁵ N/m.
Karena arus pada kedua kawat mengalir searah, kedua kawat mengalami gaya saling tarik-menarik.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Solenoida dengan panjang 50 cm memiliki 1.000 lilitan kawat dan dialiri arus searah 2 A. Induksi medan magnetik pada sumbu pusat solenoida tersebut bernilai… (μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Wb/(A·m))
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Kerapatan lilitan solenoida per satuan panjang: n = N / L = 1.000 / 0,5 m = 2.000 lilitan/m.
Induksi medan magnetik di pusat solenoida:
B = μ₀ · n · I = (4π × 10⁻⁷) × 2.000 × 2 = 1,6π × 10⁻³ Tesla.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Partikel alfa (massa 4 sma, muatan +2e) dan proton (massa 1 sma, muatan +1e) memasuki medan magnet seragam secara tegak lurus dengan energi kinetik yang identik sama. Rasio jari-jari lintasan lingkaran alfa terhadap proton (r_α : r_p) adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Jari-jari orbit partikel dalam medan magnet homogen dirumuskan oleh:
r = m v / (q B) = p / (q B) = √(2 m Ek) / (q B).
Karena Ek dan B bernilai sama untuk kedua partikel:
r_α / r_p = (√(m_α) / q_α) / (√(m_p) / q_p) = (√4 / 2) / (√1 / 1) = (2 / 2) / (1 / 1) = 1 : 1.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Kumparan kawat dengan 200 lilitan ditembus fluks magnetik yang berubah menurut fungsi Φ(t) = (3t³ – 2t² + 4) × 10⁻³ Weber. Besar GGL induksi sesaat yang timbul pada kumparan saat t = 2 s adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Menurut Hukum Induksi Faraday: ε = -N (dΦ / dt).
Turunan fluks terhadap waktu:
dΦ/dt = (9t² – 4t) × 10⁻³ Wb/s.
Saat t = 2 s: dΦ/dt = (9(4) – 4(2)) × 10⁻³ = (36 – 8) × 10⁻³ = 28 × 10⁻³ Wb/s.
Besar GGL induksi: |ε| = 200 × (28 × 10⁻³) = 5,6 Volt.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Kawat konduktor lurus dengan panjang L = 50 cm dan hambatan total rangkaian R = 2 Ω digerakkan tegak lurus memotong medan magnetik B = 0,5 T dengan kelajuan konstan v = 4 m/s. Besar gaya eksternal penarik yang diperlukan agar kawat tetap bergerak berkecepatan konstan adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
GGL induksi gerak: ε = B · L · v = 0,5 × 0,5 × 4 = 1,0 Volt.
Arus induksi rangkaian: I = ε / R = 1,0 / 2 = 0,5 Ampere.
Gaya hambat magnetik Lorentz: F_mag = B · I · L = 0,5 × 0,5 × 0,5 = 0,125 N.
Agar kelajuan konstan (ΣF = 0), gaya eksternal penarik harus mengimbangi gaya hambat: F_ext = 0,125 N.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Sebuah induktor dengan induktansi L = 0,4 H dialiri arus sinusoidal i(t) = 5 sin(100 t) Ampere. Energi maksimum yang tersimpan dalam medan magnet induktor adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Arus listrik maksimum yang mengalir adalah I_max = 5 A.
Energi yang tersimpan di dalam medan magnetik induktor:
W_max = ½ L (I_max)² = ½ × 0,4 × 5² = 0,2 × 25 = 5,0 Joule.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Rangkaian RLC seri terdiri dari R = 30 Ω, induktor L = 80 mH, dan kapasitor C = 25 μF dihubungkan ke sumber tegangan bolak-balik dengan frekuensi sudut ω = 1000 rad/s. Besar impedansi total rangkaian Z adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Reaktansi induktif: X_L = ω L = 1000 × (80 × 10⁻³) = 80 Ω.
Reaktansi kapasitif: X_C = 1 / (ω C) = 1 / (1000 × 25 × 10⁻⁶) = 1 / 0,025 = 40 Ω.
Impedansi total rangkaian seri RLC:
Z = √(R² + (X_L – X_C)²) = √(30² + (80 – 40)²) = √(30² + 40²) = √2500 = 50 Ω.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Transformator step-down berdaya keluaran 44 Watt menurunkan tegangan dari 220 V menjadi 22 V dengan efisiensi kerja 80%. Kuat arus primer yang diserap dari sumber tegangan adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Daya primer dihitung melalui efisiensi transformator:
η = P_sekunder / P_primer ⇒ P_primer = P_s / η = 44 / 0,80 = 55 Watt.
Hubungan daya primer dengan arus primer:
P_p = V_p · I_p ⇒ I_p = P_p / V_p = 55 / 220 = 1/4 = 0,25 Ampere.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Muon tidak stabil memiliki waktu hidup diam τ₀ = 2,0 μs. Ketika diuji di akselerator dengan kecepatan v = 0,8 c, jarak rata-rata yang ditempuh partikel tersebut di laboratorium sebelum meluruh adalah… (c = 3 × 10⁸ m/s)
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Faktor Lorentz: γ = 1 / √(1 – (v/c)²) = 1 / √(1 – 0,64) = 1 / 0,6 = 5/3.
Waktu hidup di kerangka laboratorium mengalami pemekaran waktu (dilatasi):
τ = γ · τ₀ = (5/3) × 2,0 μs = 10/3 μs.
Jarak tempuh di laboratorium:
s = v · τ = (0,8 × 3 × 10⁸) × (10/3 × 10⁻⁶) = 2,4 × 10⁸ × 3,333 × 10⁻⁶ = 800 meter.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Sebuah partikel relativistik bergerak dengan kelajuan tertentu sehingga energi kinetiknya setara dengan energi diamnya (Ek = E₀). Kelajuan partikel tersebut adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Energi total relativistik: E = E₀ + Ek = E₀ + E₀ = 2 E₀.
Karena E = γ E₀, maka γ = 2.
1 / √(1 – (v/c)²) = 2 ⇒ √(1 – (v/c)²) = ½ ⇒ 1 – (v/c)² = ¼.
(v/c)² = ¾ ⇒ v / c = ½ √3 ⇒ v = 0,5√3 c ≈ 0,866 c.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Benda hitam A dan B meradiasikan spektrum kalor. Panjang gelombang puncak emisi benda A adalah dua kali panjang gelombang puncak benda B (λ_A = 2 λ_B). Rasio daya pancar radiasi total per satuan luas benda B terhadap benda A (E_B : E_A) adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Hukum Pergeseran Wien menyatakan λ_maks · T = konstan, sehingga T berbanding terbalik dengan λ_maks:
T_B / T_A = λ_A / λ_B = 2 / 1.
Hukum Stefan-Boltzmann menyatakan laju emisi radiasi per satuan luas E ∝ T⁴:
E_B / E_A = (T_B / T_A)⁴ = 2⁴ = 16 : 1.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Logam natrium memiliki fungsi kerja fotolistrik W₀ = 2,2 eV. Foton monokromatik berenergi 4,2 eV dijatuhkan ke permukaan logam tersebut. Potensial henti yang sanggup meredam seluruh arus fotoelektron adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Persamaan efek fotolistrik Einstein:
Ek_max = E_foton – W₀ = 4,2 eV – 2,2 eV = 2,0 eV.
Potensial henti (stopping potential) memenuhi hubungan: Ek_max = e · V_s.
Karena Ek_max = 2,0 eV, maka potensial henti yang dibutuhkan adalah V_s = 2,0 Volt.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Foton sinar-X mengalami hamburan Compton oleh elektron bebas diam. Jika foton terhambur berbalik arah (sudut hamburan θ = 180°), pergeseran panjang gelombang Compton (Δλ) yang terjadi adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Persamaan pergeseran panjang gelombang Compton:
Δλ = (h / (m_e c)) (1 – cos θ).
Untuk hamburan berbalik arah (θ = 180°):
cos 180° = -1 ⇒ 1 – cos 180° = 1 – (-1) = 2.
Sehingga Δλ = 2 h / (m_e c) (pergeseran maksimum).
Standar Masuk Jurusan Fisika
Elektron yang dipercepat dari keadaan diam melintasi beda potensial V memiliki panjang gelombang de Broglie λ. Jika beda potensial dinaikkan menjadi 4V, panjang gelombang de Broglie elektron berubah menjadi…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Energi kinetik elektron: Ek = e · V.
Panjang gelombang de Broglie: λ = h / p = h / √(2 m_e e V).
Karena λ berbanding terbalik dengan akar kuadrat tegangan percepat (λ ∝ 1 / √V):
λ’ / λ = √(V / 4V) = √(1/4) = 1/2 ⇒ λ’ = 0,5 λ.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Elektron pada atom hidrogen mengalami transisi dari lintasan stasioner kulit n = 3 ke tingkat dasar n = 1. Jika energi ionisasi atom hidrogen keadaan dasar adalah 13,6 eV, energi foton yang dilepaskan adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Tingkat energi atom hidrogen menurut Bohr: E_n = -13,6 / n² eV.
Tingkat dasar n = 1: E₁ = -13,6 / 1² = -13,60 eV.
Tingkat eksitasi n = 3: E₃ = -13,6 / 3² = -1,51 eV.
Energi foton yang dipancarkan selama eksitasi turun:
ΔE = E₃ – E₁ = (-1,51 eV) – (-13,60 eV) = 12,09 eV.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Berdasarkan Prinsip Ketidakpastian Heisenberg (Δx · Δp ≥ ℏ/2), mengapa elektron tidak mungkin terkurung di dalam ruang seukuran inti atom (orde 10⁻¹⁴ m)?
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Jika elektron terkurung dalam dimensi ruang inti atom (Δx ≈ 10⁻¹⁴ m), maka ketidakpastian momentumnya (Δp) akan sangat tinggi.
Momentum sebesar ini menghasilkan energi kinetik relativistik puluhan hingga ratusan MeV, yang jauh melampaui sumur potensial ikat inti (hanya beberapa MeV). Akibatnya, elektron akan langsung terlontar keluar dan mustahil stabil di dalam inti atom.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Suatu unsur radioaktif memiliki waktu paruh 6 jam. Jika mula-mula terdapat 80 gram zat radioaktif tersebut, massa zat yang telah meluruh setelah 24 jam adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Jumlah kelipatan waktu paruh yang terlewati: n = 24 jam / 6 jam = 4 periode.
Massa zat yang masih tersisa setelah 24 jam:
N(t) = N₀ · (½)⁴ = 80 × (1/16) = 5 gram.
Massa zat yang telah meluruh:
M_meluruh = N₀ – N(t) = 80 – 5 = 75 gram.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Massa inti ⁴₂He terukur 4,0015 sma. Jika massa proton bebas 1,0073 sma, massa neutron bebas 1,0087 sma, dan 1 sma setara 931,5 MeV, besar energi ikat total inti Helium adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Inti ⁴₂He memiliki 2 proton dan 2 neutron.
Massa total konstituen penyusun:
m_nukleon = (2 × 1,0073) + (2 × 1,0087) = 2,0146 + 2,0174 = 4,0320 sma.
Defek massa: Δm = 4,0320 – 4,0015 = 0,0305 sma.
Energi ikat inti: E = Δm × 931,5 MeV = 0,0305 × 931,5 ≈ 28,41 MeV.
Standar Masuk Jurusan Fisika
Dalam pengukuran laboratorium, panjang dan lebar sebuah pelat logam berturut-turut adalah (12,45 ± 0,05) cm dan (4,2 ± 0,1) cm. Berdasarkan kaidah angka penting dan penjalaran ketidakpastian, luas pelat logam dilaporkan sebagai…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Perhitungan luas nominal: L = 12,45 × 4,2 = 52,29 cm².
Berdasarkan kaidah angka penting perkalian, hasilnya dibulatkan mengikuti angka penting terkecil (4,2 memiliki 2 AP), sehingga ditulis 52 cm².
Ketidakpastian relatif: ΔL/L = 0,05/12,45 + 0,1/4,2 ≈ 0,0040 + 0,0238 = 0,0278.
Ketidakpastian mutlak: ΔL = 0,0278 × 52,29 ≈ 1,45 cm² dibulatkan 1 angka penting menjadi 1 cm².
Pelaporan hasil pengukuran yang tepat adalah (52 ± 1) cm².
Standar Masuk Jurusan Fisika
Dalam praktikum bandul sederhana untuk menguji medan gravitasi lokal, diperoleh grafik linear hubungan kuadrat periode (T² dalam s²) terhadap panjang tali (L dalam m) dengan kemiringan garis regresi m = 4,02 s²/m. Menggunakan nilai π² ≈ 9,87, percepatan gravitasi bumi setempat adalah…
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Jawaban: A
Periode ayunan bandul sederhana: T = 2π √(L / g) ⇒ T² = (4π² / g) L.
Persamaan grafik linear y = m x memiliki kemiringan garis:
m = 4π² / g.
Maka nilai percepatan gravitasi bumi lokal:
g = 4π² / m = (4 × 9,87) / 4,02 = 39,48 / 4,02 ≈ 9,82 m/s².
📚 Latihan Soal Sains & Keteknikan Terkait:
Dapatkan Soal Lebih Lengkap!
Siap menaklukkan UTBK Fisika? Temukan latihan soal berkualitas lengkap dengan pembahasan di utbk.or.id. Belajar jadi lebih terarah, peluang masuk jurusan impian pun makin besar!
