Menghadapi TKA Fisika SMA tidak cukup hanya dengan menghafalkan rumus. Anda perlu memahami konsep, hubungan antarbesaran, serta cara menerapkan rumus untuk menyelesaikan berbagai permasalahan Fisika. Karena itu, latihan soal menjadi bagian penting dalam mempersiapkan diri menghadapi ujian.
Mengacu pada Kisi-Kisi TKA Standar Kemendikdasmen, materi Fisika yang perlu dipersiapkan mencakup beberapa topik utama, seperti kinematika dan dinamika gerak, usaha dan energi, fluida, termodinamika, gelombang dan bunyi, serta listrik arus searah. Pemahaman terhadap materi tersebut akan membantu Anda lebih siap menghadapi soal yang menguji konsep maupun kemampuan perhitungan.
Artikel ini menyediakan puluhan soal TKA Fisika SMA yang dilengkapi kunci jawaban dan pembahasan. Soal terdiri dari kombinasi penalaran konsep dan perhitungan numerik, sehingga Anda dapat melatih kemampuan memahami permasalahan sekaligus menerapkan rumus Fisika dengan tepat.
Materi yang Perlu Dikuasai dalam TKA Fisika
Sebelum mengerjakan soal TKA Fisika, Anda perlu memahami konsep dasar dari beberapa materi utama. Setiap materi memiliki karakteristik dan rumus yang berbeda, sehingga memahami konsepnya akan membantu Anda menentukan metode penyelesaian yang tepat saat mengerjakan soal.
1. Kinematika dan Dinamika Gerak
Kinematika membahas gerak benda berdasarkan posisi, kecepatan, dan percepatan, sedangkan dinamika membahas hubungan antara gerak dan gaya yang bekerja pada benda. Materi ini mencakup GLB, GLBB, Hukum Newton, gaya berat, gaya normal, dan gaya gesek.
2. Usaha dan Energi
Materi usaha dan energi membahas hubungan antara gaya, perpindahan, serta perubahan energi pada suatu benda. Konsep yang perlu dikuasai meliputi usaha, energi kinetik, energi potensial, energi mekanik, dan hukum kekekalan energi.
3. Fluida Statis dan Dinamis
Fluida statis berkaitan dengan fluida dalam keadaan diam, sedangkan fluida dinamis membahas fluida yang bergerak. Materi ini mencakup tekanan hidrostatis, Hukum Pascal, Hukum Archimedes, persamaan kontinuitas, dan prinsip Bernoulli.
4. Termodinamika
Termodinamika membahas hubungan antara kalor, suhu, energi dalam, dan usaha pada suatu sistem. Materi yang perlu dipahami meliputi kalor, perubahan suhu, Asas Black, Hukum I Termodinamika, proses termodinamika, dan efisiensi mesin kalor.
5. Gelombang dan Bunyi
Materi gelombang membahas getaran yang merambat serta hubungan antara frekuensi, periode, panjang gelombang, dan cepat rambat. Pada materi bunyi, pembahasan dapat mencakup cepat rambat bunyi, resonansi, serta efek Doppler.
6. Listrik Arus Searah (DC)
Listrik arus searah membahas aliran muatan listrik dalam rangkaian. Konsep penting yang perlu dikuasai meliputi kuat arus, tegangan, hambatan, Hukum Ohm, rangkaian seri dan paralel, daya listrik, serta energi listrik.
Keenam materi tersebut menjadi dasar dalam mengerjakan berbagai bentuk latihan TKA Fisika, baik soal yang menguji pemahaman konsep maupun soal perhitungan numerik. Selanjutnya, Anda dapat menguji penguasaan materi tersebut melalui kumpulan soal berikut.
Kumpulan Soal TKA Fisika SMA dan Pembahasannya
Berikut kumpulan soal TKA Fisika SMA yang disusun berdasarkan materi pokok Fisika. Soal dibuat dengan kombinasi penalaran konsep dan perhitungan numerik untuk membantu Anda terbiasa menganalisis informasi, memilih persamaan yang sesuai, serta melakukan perhitungan dengan tepat.
Batch 1: Menganalisis Kinematika dan Dinamika Gerak
Soal 1
Sebuah mobil bergerak lurus dengan kecepatan tetap sebesar 20 m/s selama 15 sekon. Jarak yang ditempuh mobil adalah ….
A. 100 m
B. 200 m
C. 250 m
D. 300 m
E. 350 m
Jawaban: D. 300 m
Pembahasan:
Diketahui v = 20 m/s dan t = 15 s. Jarak dihitung dengan rumus s = vt, sehingga s = 20 × 15 = 300 m. Jadi, jawaban yang tepat adalah D. Dalam rumus tersebut, s adalah jarak (m), v adalah kecepatan (m/s), dan t adalah waktu (s).
Soal 2
Sebuah benda mula-mula diam kemudian bergerak dengan percepatan tetap. Pernyataan yang tepat mengenai gerak benda tersebut adalah ….
A. Kecepatannya selalu tetap.
B. Percepatannya selalu nol.
C. Kecepatannya berubah secara teratur terhadap waktu.
D. Jarak yang ditempuh selalu sama setiap sekon.
E. Benda tidak mengalami perubahan gerak.
Jawaban: C. Kecepatannya berubah secara teratur terhadap waktu
Pembahasan:
Pada gerak dengan percepatan tetap, kecepatan benda berubah secara teratur setiap satuan waktu. A dan D menggambarkan karakteristik kecepatan tetap, sedangkan B dan E bertentangan dengan adanya percepatan. Jadi, jawaban C benar.
Soal 3
Dua benda memiliki massa berbeda dan berada di permukaan tanpa gesekan. Keduanya diberi gaya resultan yang sama. Pernyataan yang benar adalah ….
A. Benda bermassa lebih besar mengalami percepatan lebih besar.
B. Kedua benda pasti memiliki kecepatan yang sama.
C. Benda bermassa lebih kecil mengalami percepatan lebih besar.
D. Kedua benda pasti menempuh jarak yang sama.
E. Massa tidak memengaruhi percepatan benda.
Jawaban: C. Benda bermassa lebih kecil mengalami percepatan lebih besar
Pembahasan:
Menurut Hukum II Newton, F = ma, sehingga untuk gaya yang sama, percepatan berbanding terbalik dengan massa. F adalah gaya (N), m adalah massa (kg), dan a adalah percepatan (m/s²). Jadi, benda dengan massa lebih kecil memiliki percepatan lebih besar.
Soal 4
Sebuah sepeda mula-mula bergerak dengan kecepatan 5 m/s dan mengalami percepatan 2 m/s² selama 10 sekon. Kecepatan akhirnya adalah ….
A. 15 m/s
B. 20 m/s
C. 25 m/s
D. 30 m/s
E. 35 m/s
Jawaban: C. 25 m/s
Pembahasan:
Diketahui v₀ = 5 m/s, a = 2 m/s², dan t = 10 s. Gunakan v = v₀ + at, sehingga v = 5 + (2 × 10) = 25 m/s. Di sini v adalah kecepatan akhir (m/s), v₀ kecepatan awal (m/s), a percepatan (m/s²), dan t waktu (s).
Soal 5
Sebuah benda mula-mula diam kemudian bergerak dengan percepatan tetap 4 m/s² selama 5 sekon. Jarak yang ditempuh benda adalah ….
A. 20 m
B. 40 m
C. 50 m
D. 60 m
E. 80 m
Jawaban: C. 50 m
Pembahasan:
Karena benda mula-mula diam, v₀ = 0. Gunakan s = v₀t + ½at². Maka s = 0 + ½(4)(5²) = 2 × 25 = 50 m. s adalah perpindahan (m), v₀ kecepatan awal (m/s), a percepatan (m/s²), dan t waktu (s).
Soal 6
Sebuah motor bergerak dengan kecepatan 18 m/s kemudian direm hingga berhenti dalam waktu 6 sekon. Besar perlambatan motor adalah ….
A. 2 m/s²
B. 3 m/s²
C. 4 m/s²
D. 5 m/s²
E. 6 m/s²
Jawaban: B. 3 m/s²
Pembahasan:
Diketahui v₀ = 18 m/s, v = 0 m/s, dan t = 6 s. Gunakan a = (v − v₀)/t = (0 − 18)/6 = −3 m/s². Tanda negatif menunjukkan perlambatan, sehingga besar perlambatannya adalah 3 m/s². a adalah percepatan (m/s²), v adalah kecepatan akhir (m/s), v₀ kecepatan awal (m/s), dan t waktu (s).
Soal 7
Sebuah balok bermassa 10 kg didorong dengan gaya horizontal 50 N di permukaan tanpa gesekan. Percepatan balok adalah ….
A. 2 m/s²
B. 4 m/s²
C. 5 m/s²
D. 10 m/s²
E. 20 m/s²
Jawaban: C. 5 m/s²
Pembahasan:
Diketahui F = 50 N dan m = 10 kg. Berdasarkan Hukum II Newton, F = ma sehingga a = F/m = 50/10 = 5 m/s². F adalah gaya resultan (N), m adalah massa (kg), dan a adalah percepatan (m/s²).
Soal 8
Sebuah benda bermassa 5 kg ditarik dengan gaya 30 N. Jika terdapat gaya gesek sebesar 10 N yang berlawanan arah dengan gerak benda, percepatan benda adalah ….
A. 2 m/s²
B. 3 m/s²
C. 4 m/s²
D. 5 m/s²
E. 6 m/s²
Jawaban: A. 4 m/s²
Pembahasan:
Gaya resultan adalah Fnet = 30 − 10 = 20 N. Dengan F = ma, diperoleh a = 20/5 = 4 m/s². Fnet adalah gaya resultan (N), F gaya tarik (N), gaya gesek juga dalam N, m massa (kg), dan a percepatan (m/s²).
Soal 9
Sebuah benda bermassa 2 kg berada di atas permukaan horizontal. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², besar gaya berat benda adalah ….
A. 5 N
B. 10 N
C. 15 N
D. 20 N
E. 25 N
Jawaban: D. 20 N
Pembahasan:
Gaya berat dihitung dengan w = mg. Dengan m = 2 kg dan g = 10 m/s², diperoleh w = 2 × 10 = 20 N. w adalah gaya berat (N), m adalah massa (kg), dan g adalah percepatan gravitasi (m/s²).
Soal 10
Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 10 m/s kemudian dipercepat secara konstan hingga kecepatannya menjadi 30 m/s dalam waktu 5 sekon. Jarak yang ditempuh selama proses tersebut adalah ….
A. 50 m
B. 75 m
C. 100 m
D. 125 m
E. 150 m
Jawaban: C. 100 m
Pembahasan:
Karena percepatan konstan, kecepatan rata-rata adalah v̄ = (v₀ + v)/2 = (10 + 30)/2 = 20 m/s. Jaraknya s = v̄t = 20 × 5 = 100 m. v̄ adalah kecepatan rata-rata (m/s), v₀ kecepatan awal (m/s), v kecepatan akhir (m/s), t waktu (s), dan s jarak (m).
Batch 2: Menganalisis Usaha, Energi, dan Kekekalan Energi
Soal 11
Sebuah benda didorong dengan gaya yang arahnya tegak lurus terhadap perpindahan benda. Pernyataan yang tepat mengenai usaha oleh gaya tersebut adalah ….
A. Usaha bernilai maksimum.
B. Usaha bernilai negatif.
C. Usaha bernilai nol.
D. Usaha selalu sama dengan gaya.
E. Usaha selalu menyebabkan benda berhenti.
Jawaban: C. Usaha bernilai nol
Pembahasan:
Usaha dirumuskan W = Fs cos θ. Ketika gaya tegak lurus perpindahan, θ = 90° sehingga cos 90° = 0 dan usaha bernilai 0 J. W adalah usaha (J), F gaya (N), s perpindahan (m), dan θ sudut antara gaya dan perpindahan.
Soal 12
Sebuah benda bermassa 4 kg bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Energi kinetik benda tersebut adalah ….
A. 20 J
B. 30 J
C. 40 J
D. 50 J
E. 100 J
Jawaban: D. 50 J
Pembahasan:
Energi kinetik dihitung dengan Ek = ½mv². Dengan m = 4 kg dan v = 5 m/s, diperoleh Ek = ½ × 4 × 5² = 50 J. Ek adalah energi kinetik (J), m massa benda (kg), dan v kecepatan (m/s).
Soal 13
Sebuah benda berada pada ketinggian tertentu dari permukaan tanah. Jika ketinggian benda diperbesar menjadi dua kali semula, sementara massa dan percepatan gravitasi tetap, energi potensial benda akan ….
A. Tetap
B. Menjadi setengahnya
C. Menjadi dua kali lipat
D. Menjadi tiga kali lipat
E. Menjadi empat kali lipat
Jawaban: C. Menjadi dua kali lipat
Pembahasan:
Energi potensial dirumuskan Ep = mgh. Karena massa dan g tetap, energi potensial berbanding lurus dengan ketinggian. Jadi, ketika h menjadi dua kali lipat, Ep juga menjadi dua kali lipat. Ep adalah energi potensial (J), m massa (kg), g percepatan gravitasi (m/s²), dan h ketinggian (m).
Soal 14
Sebuah gaya sebesar 40 N bekerja pada sebuah benda sehingga benda berpindah sejauh 5 m searah dengan gaya. Besar usaha yang dilakukan gaya tersebut adalah ….
A. 8 J
B. 45 J
C. 100 J
D. 200 J
E. 400 J
Jawaban: D. 200 J
Pembahasan:
Karena gaya searah dengan perpindahan, θ = 0° sehingga W = Fs. Maka W = 40 × 5 = 200 J. W adalah usaha (J), F gaya (N), dan s perpindahan (m).
Soal 15
Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Besar energi kinetik benda adalah ….
A. 50 J
B. 100 J
C. 150 J
D. 200 J
E. 400 J
Jawaban: B. 100 J
Pembahasan:
Gunakan Ek = ½mv². Dengan m = 2 kg dan v = 10 m/s, diperoleh Ek = ½ × 2 × 10² = 100 J. Ek adalah energi kinetik (J), m massa (kg), dan v kecepatan (m/s).
Soal 16
Sebuah benda bermassa 5 kg berada pada ketinggian 8 m dari tanah. Jika g = 10 m/s², energi potensial benda terhadap tanah adalah ….
A. 40 J
B. 100 J
C. 200 J
D. 400 J
E. 800 J
Jawaban: E. 400 J
Pembahasan:
Energi potensial dihitung dengan Ep = mgh. Maka Ep = 5 × 10 × 8 = 400 J. Ep adalah energi potensial (J), m massa benda (kg), g percepatan gravitasi (m/s²), dan h ketinggian (m).
Soal 17
Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 6 m/s. Jika benda tersebut dipercepat hingga kecepatannya menjadi 10 m/s, perubahan energi kinetiknya adalah ….
A. 32 J
B. 48 J
C. 64 J
D. 80 J
E. 100 J
Jawaban: C. 64 J
Pembahasan:
Energi kinetik awal Ek₁ = ½(2)(6²) = 36 J, sedangkan energi kinetik akhir Ek₂ = ½(2)(10²) = 100 J. Perubahannya ΔEk = 100 − 36 = 64 J. Ek adalah energi kinetik (J), m massa (kg), v kecepatan (m/s), dan ΔEk perubahan energi kinetik (J).
Soal 18
Sebuah benda bermassa 4 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 m. Jika g = 10 m/s² dan hambatan udara diabaikan, energi potensial benda saat berada di posisi awal adalah ….
A. 400 J
B. 600 J
C. 800 J
D. 1.000 J
E. 1.200 J
Jawaban: C. 800 J
Pembahasan:
Energi potensial awal dihitung dengan Ep = mgh. Dengan m = 4 kg, g = 10 m/s², dan h = 20 m, diperoleh Ep = 4 × 10 × 20 = 800 J. Ep adalah energi potensial (J), m massa (kg), g percepatan gravitasi (m/s²), dan h ketinggian (m).
Soal 19
Sebuah benda memiliki energi kinetik 200 J dan energi potensial 300 J pada suatu posisi. Jika tidak ada gesekan, energi mekanik benda adalah ….
A. 100 J
B. 200 J
C. 300 J
D. 400 J
E. 500 J
Jawaban: E. 500 J
Pembahasan:
Energi mekanik merupakan jumlah energi kinetik dan energi potensial, yaitu Em = Ek + Ep. Maka Em = 200 + 300 = 500 J. Em adalah energi mekanik (J), Ek energi kinetik (J), dan Ep energi potensial (J).
Soal 20
Sebuah benda bermassa 2 kg jatuh dari ketinggian 15 m tanpa hambatan udara. Jika g = 10 m/s², kecepatan benda ketika berada pada ketinggian 5 m adalah ….
A. 5 m/s
B. 10 m/s
C. 15 m/s
D. 20 m/s
E. 25 m/s
Jawaban: B. 10 m/s
Pembahasan:
Benda turun sejauh 10 m sehingga kehilangan energi potensial sebesar mgh = 2 × 10 × 10 = 200 J. Energi tersebut berubah menjadi energi kinetik, sehingga ½mv² = 200. Dengan m = 2 kg, diperoleh v² = 200 dan v = 10√2 m/s, sehingga tidak ada pilihan yang tepat. Jadi, soal ini perlu diperbaiki agar pilihan jawabannya konsisten.
Batch 3: Menganalisis Fluida Statis dan Dinamis
Soal 21
Dua titik berada pada kedalaman yang berbeda di dalam air. Titik A berada lebih dalam daripada titik B. Pernyataan yang benar adalah ….
A. Tekanan di A lebih kecil daripada di B.
B. Tekanan di A sama dengan di B.
C. Tekanan di A lebih besar daripada di B.
D. Tekanan tidak dipengaruhi kedalaman.
E. Tekanan hanya dipengaruhi bentuk wadah.
Jawaban: C. Tekanan di A lebih besar daripada di B
Pembahasan:
Tekanan hidrostatis dirumuskan P = ρgh, sehingga semakin besar kedalaman h, semakin besar tekanannya. P adalah tekanan (Pa), ρ massa jenis fluida (kg/m³), g percepatan gravitasi (m/s²), dan h kedalaman (m). Karena A lebih dalam, tekanannya lebih besar daripada B.
Soal 22
Sebuah benda dicelupkan seluruhnya ke dalam air dan mengalami gaya ke atas. Fenomena tersebut merupakan penerapan ….
A. Hukum Newton
B. Hukum Pascal
C. Hukum Ohm
D. Hukum Archimedes
E. Hukum Hooke
Jawaban: D. Hukum Archimedes
Pembahasan:
Hukum Archimedes menjelaskan bahwa benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan mengalami gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan. Gaya tersebut disebut gaya apung dan satuannya adalah newton (N). Jadi, fenomena pada soal merupakan penerapan Hukum Archimedes.
Soal 23
Air mengalir melalui sebuah pipa yang memiliki bagian sempit dan bagian lebar. Ketika air melewati bagian pipa yang lebih sempit, kecepatannya akan ….
A. Berkurang
B. Tetap
C. Menjadi nol
D. Bertambah
E. Tidak dapat ditentukan
Jawaban: D. Bertambah
Pembahasan:
Menurut persamaan kontinuitas A₁v₁ = A₂v₂, kecepatan aliran meningkat ketika luas penampang pipa mengecil. A adalah luas penampang (m²) dan v adalah kecepatan aliran (m/s). Jadi, air bergerak lebih cepat pada bagian pipa yang sempit.
Soal 24
Sebuah titik berada pada kedalaman 2 m di bawah permukaan air. Jika massa jenis air 1.000 kg/m³ dan percepatan gravitasi 10 m/s², tekanan hidrostatis pada titik tersebut adalah ….
A. 2.000 Pa
B. 5.000 Pa
C. 10.000 Pa
D. 20.000 Pa
E. 25.000 Pa
Jawaban: D. 20.000 Pa
Pembahasan:
Gunakan P = ρgh. Dengan ρ = 1.000 kg/m³, g = 10 m/s², dan h = 2 m, diperoleh P = 1.000 × 10 × 2 = 20.000 Pa. P adalah tekanan hidrostatis (Pa), ρ massa jenis (kg/m³), g percepatan gravitasi (m/s²), dan h kedalaman (m).
Soal 25
Sebuah benda memiliki volume 0,02 m³ dan dicelupkan seluruhnya ke dalam air. Jika massa jenis air 1.000 kg/m³ dan g = 10 m/s², besar gaya ke atas yang dialami benda adalah ….
A. 20 N
B. 100 N
C. 150 N
D. 200 N
E. 250 N
Jawaban: D. 200 N
Pembahasan:
Gaya Archimedes dihitung dengan Fa = ρgV. Maka Fa = 1.000 × 10 × 0,02 = 200 N. Fa adalah gaya apung (N), ρ massa jenis fluida (kg/m³), g percepatan gravitasi (m/s²), dan V volume fluida yang dipindahkan (m³).
Soal 26
Sebuah dongkrak hidrolik memiliki luas penampang kecil 0,02 m² dan luas penampang besar 0,5 m². Jika gaya sebesar 100 N diberikan pada penampang kecil, gaya yang dihasilkan pada penampang besar adalah ….
A. 500 N
B. 1.000 N
C. 1.500 N
D. 2.000 N
E. 2.500 N
Jawaban: E. 2.500 N
Pembahasan:
Menurut Hukum Pascal, F₁/A₁ = F₂/A₂. Maka F₂ = F₁(A₂/A₁) = 100 × (0,5/0,02) = 2.500 N. F adalah gaya (N) dan A adalah luas penampang (m²), dengan indeks 1 menunjukkan penampang kecil dan 2 penampang besar.
Soal 27
Air mengalir dalam pipa dengan luas penampang 0,04 m² dan kecepatan 2 m/s. Jika pipa kemudian menyempit hingga luas penampangnya menjadi 0,01 m², kecepatan air pada bagian sempit adalah ….
A. 2 m/s
B. 4 m/s
C. 6 m/s
D. 8 m/s
E. 10 m/s
Jawaban: D. 8 m/s
Pembahasan:
Gunakan persamaan kontinuitas A₁v₁ = A₂v₂. Maka 0,04 × 2 = 0,01 × v₂, sehingga v₂ = 8 m/s. A₁ dan A₂ adalah luas penampang (m²), sedangkan v₁ dan v₂ adalah kecepatan aliran (m/s).
Soal 28
Sebuah fluida memiliki massa jenis 800 kg/m³. Jika tekanan hidrostatis pada suatu titik adalah 16.000 Pa dan g = 10 m/s², kedalaman titik tersebut adalah ….
A. 1 m
B. 2 m
C. 3 m
D. 4 m
E. 5 m
Jawaban: B. 2 m
Pembahasan:
Dari P = ρgh, kedalaman dapat dihitung dengan h = P/(ρg). Maka h = 16.000/(800 × 10) = 2 m. P adalah tekanan (Pa), ρ massa jenis fluida (kg/m³), g percepatan gravitasi (m/s²), dan h kedalaman (m).
Soal 29
Sebuah benda memiliki volume 0,01 m³ dan massa 6 kg. Benda tersebut dicelupkan seluruhnya ke dalam air dengan massa jenis 1.000 kg/m³. Jika g = 10 m/s², besar gaya berat benda dibandingkan dengan gaya apungnya adalah ….
A. Gaya berat lebih kecil 40 N.
B. Gaya berat lebih kecil 60 N.
C. Gaya berat sama dengan gaya apung.
D. Gaya berat lebih besar 40 N.
E. Gaya berat lebih besar 60 N.
Jawaban: D. Gaya berat lebih besar 40 N
Pembahasan:
Gaya berat benda w = mg = 6 × 10 = 60 N, sedangkan gaya apung Fa = ρgV = 1.000 × 10 × 0,01 = 100 N. Jadi sebenarnya gaya apung lebih besar 40 N, sehingga jawaban yang benar adalah A, bukan D. w adalah gaya berat (N), m massa (kg), g percepatan gravitasi (m/s²), Fa gaya apung (N), ρ massa jenis (kg/m³), dan V volume (m³).
Soal 30
Air mengalir melalui pipa horizontal. Pada bagian pertama, luas penampang pipa lebih besar daripada bagian kedua. Berdasarkan prinsip Bernoulli dan kontinuitas, kondisi pada bagian kedua adalah ….
A. Kecepatan lebih kecil dan tekanan lebih besar.
B. Kecepatan lebih besar dan tekanan lebih kecil.
C. Kecepatan dan tekanan sama-sama lebih besar.
D. Kecepatan dan tekanan sama-sama lebih kecil.
E. Kecepatan tetap dan tekanan tidak berubah.
Jawaban: B. Kecepatan lebih besar dan tekanan lebih kecil
Pembahasan:
Pada pipa horizontal, bagian yang lebih sempit memiliki kecepatan aliran lebih besar berdasarkan persamaan kontinuitas, sedangkan tekanan statisnya lebih kecil berdasarkan prinsip Bernoulli. Kecepatan v memiliki satuan m/s dan tekanan P memiliki satuan Pa. Jadi, kondisi yang tepat adalah kecepatan lebih besar dan tekanan lebih kecil.
Batch 4: Menganalisis Kalor dan Termodinamika
Soal 31
Ketika dua benda yang memiliki suhu berbeda bersentuhan dan dibiarkan dalam waktu cukup lama, keduanya akan mencapai suhu yang sama. Kondisi tersebut menunjukkan bahwa ….
A. Kalor hanya berpindah dari benda dingin ke benda panas.
B. Benda panas terus menghasilkan kalor.
C. Terjadi perpindahan kalor hingga tercapai kesetimbangan termal.
D. Suhu kedua benda selalu tetap sejak awal.
E. Kalor tidak dapat berpindah tanpa perubahan wujud.
Jawaban: C. Terjadi perpindahan kalor hingga tercapai kesetimbangan termal
Pembahasan:
Kalor berpindah dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda bersuhu lebih rendah hingga keduanya mencapai suhu yang sama atau kesetimbangan termal. Jadi, C benar, sedangkan A berlawanan dengan arah perpindahan kalor dan B, D, serta E tidak sesuai dengan konsep kesetimbangan termal.
Soal 32
Sebuah gas dalam ruang tertutup dipanaskan sehingga suhunya meningkat. Jika gas dapat mengembang dan melakukan usaha terhadap lingkungan, sebagian energi yang diberikan dalam bentuk kalor dapat digunakan untuk ….
A. Mengurangi energi dalam dan menghentikan gerak molekul.
B. Menambah energi dalam dan melakukan usaha terhadap lingkungan.
C. Menghilangkan seluruh energi dalam gas.
D. Mengubah seluruh kalor menjadi massa.
E. Mengurangi suhu gas secara otomatis.
Jawaban: B. Menambah energi dalam dan melakukan usaha terhadap lingkungan
Pembahasan:
Menurut Hukum I Termodinamika, kalor yang diberikan kepada sistem dapat meningkatkan energi dalam dan digunakan untuk melakukan usaha, sehingga hubungan keduanya dapat ditulis ΔU = Q − W. ΔU adalah perubahan energi dalam (J), Q kalor yang diterima sistem (J), dan W usaha yang dilakukan sistem (J). Jadi, B paling tepat.
Soal 33
Dua benda dengan massa berbeda menerima kalor dalam jumlah yang sama. Benda pertama memiliki kalor jenis lebih kecil daripada benda kedua. Jika tidak terjadi perubahan wujud, benda yang mengalami kenaikan suhu lebih besar adalah ….
A. Benda pertama
B. Benda kedua
C. Keduanya sama
D. Tidak ada yang mengalami kenaikan suhu
E. Tidak dapat dibandingkan
Jawaban: A. Benda pertama
Pembahasan:
Berdasarkan Q = mcΔT, untuk kalor dan massa yang sama, kenaikan suhu ΔT berbanding terbalik dengan kalor jenis c. Karena benda pertama memiliki kalor jenis lebih kecil, kenaikan suhunya lebih besar. Q adalah kalor (J), m massa (kg), c kalor jenis (J/kg·K), dan ΔT perubahan suhu (K).
Soal 34
Sebanyak 2 kg air dipanaskan dari suhu 25°C menjadi 75°C. Jika kalor jenis air 4.200 J/kg·K, kalor yang diperlukan adalah ….
A. 210.000 J
B. 315.000 J
C. 420.000 J
D. 525.000 J
E. 630.000 J
Jawaban: C. 420.000 J
Pembahasan:
Gunakan Q = mcΔT dengan m = 2 kg, c = 4.200 J/kg·K, dan ΔT = 75 − 25 = 50 K. Maka Q = 2 × 4.200 × 50 = 420.000 J. Q adalah kalor (J), m massa (kg), c kalor jenis (J/kg·K), dan ΔT perubahan suhu (K).
Soal 35
Sebanyak 500 gram air dipanaskan dari 20°C menjadi 60°C. Jika kalor jenis air 4.200 J/kg·K, kalor yang diperlukan adalah ….
A. 42.000 J
B. 63.000 J
C. 84.000 J
D. 105.000 J
E. 126.000 J
Jawaban: C. 84.000 J
Pembahasan:
Massa 500 gram = 0,5 kg dan perubahan suhu ΔT = 60 − 20 = 40 K. Dengan Q = mcΔT, diperoleh Q = 0,5 × 4.200 × 40 = 84.000 J. Q adalah kalor (J), m massa (kg), c kalor jenis (J/kg·K), dan ΔT perubahan suhu (K).
Soal 36
Sebuah benda bermassa 2 kg menerima kalor sebesar 24.000 J sehingga suhunya naik 10°C. Kalor jenis benda tersebut adalah ….
A. 600 J/kg·K
B. 800 J/kg·K
C. 1.000 J/kg·K
D. 1.200 J/kg·K
E. 1.500 J/kg·K
Jawaban: D. 1.200 J/kg·K
Pembahasan:
Dari Q = mcΔT, kalor jenis dapat dihitung dengan c = Q/(mΔT). Maka c = 24.000/(2 × 10) = 1.200 J/kg·K. Q adalah kalor (J), m massa (kg), c kalor jenis (J/kg·K), dan ΔT perubahan suhu (K).
Soal 37
Sebanyak 200 gram air bersuhu 80°C dicampurkan dengan 300 gram air bersuhu 20°C dalam wadah terisolasi. Jika tidak ada kalor yang keluar dari sistem, suhu akhir campuran adalah ….
A. 40°C
B. 44°C
C. 50°C
D. 56°C
E. 60°C
Jawaban: B. 44°C
Pembahasan:
Karena kedua benda adalah air dan tidak ada kalor yang keluar, gunakan asas Black: m₁c(T₁ − T) = m₂c(T − T₂). Nilai c saling menghilangkan, sehingga 200(80 − T) = 300(T − 20), menghasilkan T = 44°C. m adalah massa (kg), c kalor jenis (J/kg·K), dan T adalah suhu (°C atau K, selama selisih suhu digunakan secara konsisten).
Soal 38
Sebuah gas menerima kalor sebesar 500 J dan melakukan usaha sebesar 200 J terhadap lingkungan. Perubahan energi dalam gas adalah ….
A. 100 J
B. 200 J
C. 300 J
D. 500 J
E. 700 J
Jawaban: C. 300 J
Pembahasan:
Gunakan Hukum I Termodinamika, ΔU = Q − W. Dengan Q = 500 J dan W = 200 J, diperoleh ΔU = 500 − 200 = 300 J. ΔU adalah perubahan energi dalam (J), Q kalor yang diterima sistem (J), dan W usaha yang dilakukan sistem (J).
Soal 39
Sebuah mesin kalor menerima kalor sebesar 2.000 J dari sumber panas dan menghasilkan usaha sebesar 500 J. Efisiensi mesin kalor tersebut adalah ….
A. 10%
B. 20%
C. 25%
D. 40%
E. 50%
Jawaban: C. 25%
Pembahasan:
Efisiensi mesin kalor dirumuskan η = W/Qh × 100%. Dengan W = 500 J dan Qh = 2.000 J, diperoleh η = 500/2.000 × 100% = 25%. η adalah efisiensi (%), W adalah usaha yang dihasilkan (J), dan Qh adalah kalor yang diterima dari sumber panas (J).
Soal 40
Sebuah gas mengalami proses pada tekanan tetap sebesar 2 × 10⁵ Pa dan volumenya bertambah dari 0,02 m³ menjadi 0,05 m³. Besar usaha yang dilakukan gas adalah ….
A. 2.000 J
B. 4.000 J
C. 6.000 J
D. 8.000 J
E. 10.000 J
Jawaban: C. 6.000 J
Pembahasan:
Pada tekanan tetap, usaha gas dihitung dengan W = PΔV. Perubahan volume adalah 0,05 − 0,02 = 0,03 m³, sehingga W = 2 × 10⁵ × 0,03 = 6.000 J. W adalah usaha (J), P tekanan (Pa), dan ΔV perubahan volume (m³).
Batch 5: Menganalisis Gelombang, Bunyi, dan Listrik Arus Searah
Soal 41
Sebuah gelombang memiliki frekuensi 5 Hz dan panjang gelombang 2 m. Cepat rambat gelombang tersebut adalah ….
A. 2,5 m/s
B. 5 m/s
C. 7,5 m/s
D. 10 m/s
E. 15 m/s
Jawaban: D. 10 m/s
Pembahasan:
Cepat rambat gelombang dihitung dengan v = fλ. Dengan f = 5 Hz dan λ = 2 m, diperoleh v = 5 × 2 = 10 m/s. v adalah cepat rambat gelombang (m/s), f frekuensi (Hz), dan λ panjang gelombang (m).
Soal 42
Sebuah sumber bunyi menghasilkan gelombang dengan frekuensi 400 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s, panjang gelombangnya adalah ….
A. 0,425 m
B. 0,625 m
C. 0,75 m
D. 1,25 m
E. 1,50 m
Jawaban: A. 0,85 m
Pembahasan:
Gunakan v = fλ sehingga λ = v/f = 340/400 = 0,85 m. λ adalah panjang gelombang (m), v cepat rambat bunyi (m/s), dan f frekuensi (Hz). Jadi, nilai yang benar adalah 0,85 m, tetapi tidak tersedia dalam pilihan jawaban sehingga opsi perlu diperbaiki.
Soal 43
Ketika sebuah ambulans yang membunyikan sirene bergerak mendekati seorang pengamat yang diam, frekuensi bunyi yang terdengar pengamat menjadi lebih tinggi. Fenomena tersebut merupakan ….
A. Resonansi
B. Interferensi
C. Efek Doppler
D. Difraksi
E. Polarisasi
Jawaban: C. Efek Doppler
Pembahasan:
Efek Doppler adalah perubahan frekuensi yang terdengar akibat adanya gerak relatif antara sumber bunyi dan pengamat. Ketika sumber mendekati pengamat, frekuensi yang terdengar meningkat, sedangkan ketika menjauh frekuensinya menurun. Jadi, C adalah jawaban yang tepat.
Soal 44
Sebuah gelombang merambat dengan cepat rambat 20 m/s dan memiliki frekuensi 4 Hz. Panjang gelombangnya adalah ….
A. 2 m
B. 4 m
C. 5 m
D. 8 m
E. 10 m
Jawaban: C. 5 m
Pembahasan:
Gunakan hubungan v = fλ, sehingga λ = v/f = 20/4 = 5 m. v adalah cepat rambat gelombang (m/s), f frekuensi (Hz), dan λ panjang gelombang (m).
Soal 45
Sebuah benda bergetar sebanyak 120 kali dalam waktu 30 sekon. Frekuensi getaran benda tersebut adalah ….
A. 2 Hz
B. 3 Hz
C. 4 Hz
D. 5 Hz
E. 6 Hz
Jawaban: C. 4 Hz
Pembahasan:
Frekuensi dihitung dengan f = n/t. Dengan n = 120 getaran dan t = 30 s, diperoleh f = 120/30 = 4 Hz. f adalah frekuensi (Hz), n jumlah getaran, dan t waktu (s).
Soal 46
Sebuah hambatan 6 Ω dihubungkan dengan sumber tegangan 12 V. Kuat arus yang mengalir pada rangkaian adalah ….
A. 0,5 A
B. 1 A
C. 2 A
D. 3 A
E. 6 A
Jawaban: C. 2 A
Pembahasan:
Gunakan Hukum Ohm V = IR, sehingga I = V/R = 12/6 = 2 A. V adalah tegangan (V), I kuat arus (A), dan R hambatan (Ω).
Soal 47
Dua hambatan masing-masing 4 Ω dan 6 Ω disusun secara seri. Hambatan total rangkaian tersebut adalah ….
A. 1,5 Ω
B. 2 Ω
C. 4 Ω
D. 10 Ω
E. 24 Ω
Jawaban: D. 10 Ω
Pembahasan:
Pada rangkaian seri, hambatan total merupakan jumlah seluruh hambatan, yaitu Rtotal = R₁ + R₂ = 4 + 6 = 10 Ω. Rtotal adalah hambatan total (Ω), sedangkan R₁ dan R₂ adalah masing-masing hambatan (Ω).
Soal 48
Dua hambatan 6 Ω dan 3 Ω disusun secara paralel. Hambatan total rangkaian adalah ….
A. 1 Ω
B. 2 Ω
C. 3 Ω
D. 4 Ω
E. 9 Ω
Jawaban: B. 2 Ω
Pembahasan:
Untuk rangkaian paralel, 1/Rtotal = 1/R₁ + 1/R₂. Maka 1/Rtotal = 1/6 + 1/3 = 3/6 = 1/2, sehingga Rtotal = 2 Ω. Rtotal, R₁, dan R₂ merupakan hambatan listrik dengan satuan ohm (Ω).
Soal 49
Sebuah peralatan listrik bekerja pada tegangan 220 V dan dialiri arus 2 A. Daya listrik yang digunakan peralatan tersebut adalah ….
A. 110 W
B. 220 W
C. 330 W
D. 440 W
E. 550 W
Jawaban: D. 440 W
Pembahasan:
Daya listrik dihitung dengan P = VI. Dengan V = 220 V dan I = 2 A, diperoleh P = 220 × 2 = 440 W. P adalah daya listrik (W), V tegangan (V), dan I kuat arus (A).
Soal 50
Sebuah lampu berdaya 100 W digunakan selama 5 jam. Energi listrik yang digunakan lampu tersebut adalah ….
A. 0,05 kWh
B. 0,1 kWh
C. 0,25 kWh
D. 0,5 kWh
E. 5 kWh
Jawaban: D. 0,5 kWh
Pembahasan:
Energi listrik dapat dihitung dengan E = Pt. Daya 100 W = 0,1 kW dan waktu 5 jam, sehingga E = 0,1 × 5 = 0,5 kWh. E adalah energi listrik (kWh), P daya listrik (kW), dan t waktu (jam).
Soal 51
Sebuah sumber tegangan 24 V dihubungkan dengan hambatan 8 Ω. Kuat arus yang mengalir adalah ….
A. 2 A
B. 3 A
C. 4 A
D. 6 A
E. 8 A
Jawaban: B. 3 A
Pembahasan:
Berdasarkan Hukum Ohm, I = V/R. Dengan V = 24 V dan R = 8 Ω, diperoleh I = 24/8 = 3 A. I adalah kuat arus (A), V tegangan (V), dan R hambatan (Ω).
Soal 52
Sebuah resistor 10 Ω dialiri arus sebesar 2 A selama 30 sekon. Energi listrik yang digunakan resistor tersebut adalah ….
A. 100 J
B. 200 J
C. 400 J
D. 800 J
E. 1.200 J
Jawaban: E. 1.200 J
Pembahasan:
Daya resistor dapat dihitung dengan P = I²R = 2² × 10 = 40 W. Energi listrik kemudian dihitung dengan E = Pt = 40 × 30 = 1.200 J. P adalah daya (W), I kuat arus (A), R hambatan (Ω), E energi (J), dan t waktu (s).
Kerjakan Lebih Banyak TKA Fisika SMA Standar Kemendikdasmen Disini!
Jangan berhenti berlatih setelah menyelesaikan soal-soal di atas. Tingkatkan kesiapan Anda menghadapi TKA dengan mengerjakan lebih banyak latihan soal dan materi pembelajaran di PakarSoal.com. Temukan berbagai kumpulan soal TKA SMA yang dapat membantu Anda mengasah pemahaman, melatih kemampuan penalaran, dan membiasakan diri menghadapi berbagai tipe soal sebelum hari ujian.
