Soal dan Pembahasan Fisika SM ITB

Seleksi Mandiri ITB (SM ITB) merupakan salah satu jalur masuk Institut Teknologi Bandung yang diselenggarakan secara terpisah dari seleksi nasional. Pada seleksi ini, ITB menyusun soal-soal sendiri untuk mengukur kemampuan akademik calon mahasiswa secara mendalam dan terarah, sesuai bidang studi yang diminati. Dalam mata pelajaran Fisika, topik yang sering diuji mencakup konsep-konsep dasar namun menantang, terutama pada materi mekanika dan gelombang.

Materi mekanika yang sering diujikan mencakup konsep dasar seperti gerak lurus, gaya, dan hukum Newton, hingga topik lanjutan seperti sistem dua benda, gerak melingkar, dan osilasi harmonik. Sementara itu, pada materi gelombang, fokus utama biasanya pada gelombang mekanik, termasuk konsep panjang gelombang, frekuensi, cepat rambat, dan prinsip interferensi. Soal-soal dalam kedua topik ini umumnya menguji pemahaman konsep secara menyeluruh, bukan sekadar penerapan rumus, melainkan juga kemampuan menganalisis situasi fisis secara logis.

Di bawah ini disajikan kumpulan soal Fisika yang terdiri dari soal asli yang bersumber dari pelaksanaan seleksi SM ITB, serta soal latihan yang disusun berdasarkan pola dan tingkat kesulitan yang setara. Tujuannya adalah agar siswa dapat memahami tipe soal yang sering muncul dan mempersiapkan diri secara optimal.

Soal Nomor 1

Sebuah bola bermassa 500 gram yang sedang diam dipukul menggunakan raket sehingga bergerak dengan kelajuan 24 m/s. Besar impuls yang diterima bola akibat raket adalah... Ns

• A. 12
• B. 12000
• C. 48
• D. 0,02
• E. 0

Pembahasan

Diketahui:

• Massa bola = 500 gram = 0,5 kg
• Kecepatan awal = 0 (diam)
• Kecepatan akhir = 24 m/s

Impuls adalah perubahan momentum:

\( I = \Delta p = m(v - u) = 0{,}5 \times (24 - 0) = 12 \, \text{Ns} \)

Jawaban: A

Soal Nomor 2

Pada sebuah balok bekerja tiga buah gaya horizontal sehingga balok tersebut bergerak dengan kecepatan konstan sebesar 2 m/s. Jika gaya pertama sebesar 9,5 N ke arah kanan dan gaya kedua sebesar 2,7 N ke arah kiri, maka besar gaya ketiga adalah?

• A. 25,65
• B. Tidak dapat ditentukan
• C. 0,28
• D. 6,8
• E. 12,2

Pembahasan

Karena balok bergerak dengan kecepatan konstan, maka percepatan = 0 → resultan gaya = 0.

Misal arah kanan adalah positif.

Diketahui:

• Gaya pertama: \( +9{,}5 \, \text{N} \)
• Gaya kedua: \( -2{,}7 \, \text{N} \)
• Gaya ketiga: \( F_3 \, \text{(tidak diketahui arah, misal positif ke kanan)} \)

\( \Sigma F = 0 \Rightarrow 9{,}5 - 2{,}7 + F_3 = 0 \)

\( 6{,}8 + F_3 = 0 \Rightarrow F_3 = -6{,}8 \, \text{N} \)

Jadi gaya ketiga sebesar 6,8 N ke kiri.

Jawaban: D

Soal Nomor 3

Sebuah balok ditahan di puncak bidang miring licin pada ketinggian 4 m dari atas lantai. Balok dilepas sehingga meluncur turun pada bidang miring. Kecepatan balok ketika tiba di dasar bidang miring adalah... m/s

(Gunakan \( g = 10 \, \text{m/s}^2 \))

• A. 0,45
• B. 8,94
• C. 2,24
• D. 80
• E. 6,32

Pembahasan

Gunakan hukum kekekalan energi (bidang miring licin → tidak ada energi yang hilang karena gesekan):

Energi potensial awal = energi kinetik akhir

\( mgh = \frac{1}{2}mv^2 \)

Ruas kiri dan kanan ada massa \( m \), bisa dicoret:

\( gh = \frac{1}{2}v^2 \)

\( 10 \cdot 4 = \frac{1}{2}v^2 \Rightarrow 40 = \frac{1}{2}v^2 \)

\( v^2 = 80 \Rightarrow v = \sqrt{80} \approx 8{,}94 \, \text{m/s} \)

Jawaban: B

Soal Nomor 4

Sebuah balok bermassa 5 kg berada di permukaan lantai kasar dengan \( \mu_s = 0{,}25 \) dan \( \mu_k = 0{,}1 \). Balok tersebut didorong dengan sebuah gaya mendatar sebesar 10 N namun ternyata balok tetap tidak bergerak. Gaya gesek antara balok dan permukaan lantai sebesar... (gunakan \( g = 10 \, \text{m/s}^2 \))

• A. 5 N
• B. 12,5 N
• C. 10 N
• D. 2,5 N
• E. 0 N

Pembahasan

Diketahui:

• m = 5 kg
• μ_s = 0,25
• μ_k = 0,1
• F dorong = 10 N
• g = 10 m/s²

Langkah 1: Hitung gaya normal

Karena balok berada di lantai datar:
\( N = m \cdot g = 5 \cdot 10 = 50 \, \text{N} \)

Langkah 2: Hitung gaya gesek statis maksimum

\( f_s^{\text{maks}} = \mu_s \cdot N = 0{,}25 \cdot 50 = 12{,}5 \, \text{N} \)

Langkah 3: Bandingkan dengan gaya dorong

Karena gaya dorong hanya 10 N (lebih kecil dari 12,5 N), maka balok tidak bergerak.
Maka, gaya gesek statis yang bekerja sebesar 10 N (menyesuaikan gaya luar).

Jawaban: C. 10 N

Soal Nomor 5

Bandul pada sebuah jam mekanik tua yang digerakkan oleh beban memiliki periode \( T = 1 \, \text{s} \), berapa panjang bandul jam tersebut? (gunakan \( g = 10 \, \text{m/s}^2 \))

• A. 0,3 m
• B. 0,5 m
• C. 0 m
• D. 0,6 m
• E. 0,1 m

Pembahasan

Gunakan rumus periode ayunan sederhana:

\( T = 2\pi \sqrt{\dfrac{l}{g}} \)

Langkah 1: Substitusi nilai T dan g

\( 1 = 2\pi \sqrt{\dfrac{l}{10}} \)

Langkah 2: Isolasi akar

\( \sqrt{\dfrac{l}{10}} = \dfrac{1}{2\pi} \)

Langkah 3: Pangkatkan kedua ruas

\( \dfrac{l}{10} = \left( \dfrac{1}{2\pi} \right)^2 = \dfrac{1}{4\pi^2} \)

Langkah 4: Hitung nilai l

\( l = \dfrac{10}{4\pi^2} \approx \dfrac{10}{39{,}5} \approx 0{,}253 \, \text{m} \)

Jawaban: A. 0,3 m

Soal Nomor 6

Bandul pada sebuah jam mekanik tua yang digerakkan oleh beban memiliki periode T = 3 s. Berapa panjang bandul jam tersebut? (gunakan g = 10 m/s²)

• A. 1,1 m
• B. 4,6 m
• C. 2,2 m
• D. 2,3 m
• E. 0,8 m

Pembahasan

Gunakan rumus periode bandul sederhana:

\( T = 2\pi \sqrt{\dfrac{L}{g}} \)

Diketahui:

• T = 3 s
• g = 10 m/s²

Langkah 1: Substitusi ke rumus

\( 3 = 2\pi \sqrt{\dfrac{L}{10}} \)

Langkah 2: Bagi kedua ruas dengan \(2\pi\)

\( \dfrac{3}{6{,}28} \approx 0{,}477 \)

Langkah 3: Pangkatkan kedua ruas

\( (0{,}477)^2 = \dfrac{L}{10} \Rightarrow 0{,}227 = \dfrac{L}{10} \Rightarrow L = 2{,}27 \) m

Dibulatkan ke satu angka desimal: L ≈ 2,3 m

Jawaban: D. 2,3 m

Soal Nomor 7

Sebuah benda bermassa 2 kg digantung pada ujung pegas ringan yang memiliki konstanta pegas k = 200 N/m. Benda kemudian ditarik ke bawah sejauh 5 cm dari posisi setimbang dan dilepaskan sehingga berosilasi secara harmonik. Tentukan energi mekanik total sistem pegas dan benda tersebut selama osilasi!

• A. 0,25 J
• B. 0,5 J
• C. 1,0 J
• D. 1,5 J
• E. 2,0 J

Pembahasan

Energi mekanik osilasi harmonik adalah energi total yang terdiri dari energi potensial pegas dan energi kinetik. Karena tidak ada gesekan, energi total tetap dan diberikan oleh:

\[ E = \frac{1}{2} k A^2 \] di mana \( k = 200 \, \text{N/m} \), dan \( A = 5 \, \text{cm} = 0{,}05 \, \text{m} \)

Substitusi nilai: \[ E = \frac{1}{2} \times 200 \times (0{,}05)^2 = 100 \times 0{,}0025 = \boxed{0{,}25 \, \text{J}} \]

Jawaban: A. 0,25 J

Soal Nomor 8

Sebuah gelombang berjalan merambat pada seutas tali dengan persamaan simpangan \( y(x,t) = 0{,}04 \sin(8\pi t - 0{,}5\pi x) \) (dalam Satuan Internasional). Tentukan cepat rambat gelombang tersebut!

• A. 8 m/s
• B. 12 m/s
• C. 16 m/s
• D. 20 m/s
• E. 24 m/s

Pembahasan

Persamaan gelombang umum: \[ y(x,t) = A \sin(\omega t - kx) \] dengan:
• \( \omega = 8\pi \)
• \( k = 0{,}5\pi \)

Rumus cepat rambat gelombang:

\[ v = \frac{\omega}{k} = \frac{8\pi}{0{,}5\pi} = \frac{8}{0{,}5} = \boxed{16 \, \text{m/s}} \]

Jawaban: C. 16 m/s

Soal Nomor 9

Dua balok masing-masing bermassa 4 kg dan 6 kg dihubungkan dengan tali dan diletakkan di atas bidang datar horizontal tanpa gesekan. Sebuah gaya mendatar sebesar 20 N diberikan pada balok 4 kg sehingga kedua balok bergerak bersama. Maka besar tegangan tali yang menghubungkan kedua balok adalah...

• A. 4 N
• B. 6 N
• C. 8 N
• D. 12 N
• E. 14 N

Pembahasan

Langkah 1: Hitung percepatan sistem

Total massa: \( m_1 + m_2 = 4 + 6 = 10 \, \text{kg} \)
Percepatan: \[ a = \frac{F}{m_{\text{total}}} = \frac{20}{10} = 2 \, \text{m/s}^2 \]

Langkah 2: Hitung tegangan tali (T)

Analisis pada balok 6 kg (yang ditarik oleh tali):
\[ T = m_2 \cdot a = 6 \cdot 2 = \boxed{12 \, \text{N}} \]

Jawaban: D. 12 N

Soal Nomor 10

Sebuah benda bermassa 2 kg digantung pada ujung pegas yang tergantung vertikal. Ketika mencapai posisi setimbang, pegas bertambah panjang 10 cm. Jika percepatan gravitasi \( g = 10 \, \text{m/s}^2 \), maka konstanta pegas tersebut adalah...

• A. 50 N/m
• B. 100 N/m
• C. 150 N/m
• D. 200 N/m
• E. 250 N/m

Pembahasan

Gunakan hukum Hooke di posisi setimbang:

\[ F_{\text{pegas}} = F_{\text{berat}} \Rightarrow k \cdot \Delta x = m \cdot g \] \[ k = \frac{m \cdot g}{\Delta x} = \frac{2 \cdot 10}{0{,}1} = \frac{20}{0{,}1} = \boxed{200 \, \text{N/m}} \]

Jawaban: D. 200 N/m

Soal Nomor 11

Dua sumber gelombang air identik, S₁ dan S₂, bergetar serempak dan membentuk pola interferensi pada permukaan air. Titik P terletak di permukaan air sedemikian hingga jaraknya terhadap kedua sumber berbeda 4,5 cm. Jika panjang gelombang yang digunakan adalah 3 cm, maka di titik P akan terjadi...

• A. Interferensi konstruktif maksimum
• B. Interferensi destruktif maksimum
• C. Titik simpul ketiga
• D. Titik perut kedua
• E. Tidak terjadi interferensi

Pembahasan

Langkah 1: Gunakan prinsip interferensi dua celah

Syarat interferensi:

• Konstruktif: \( \Delta d = n\lambda \)
• Destruktif: \( \Delta d = (n + 0{,}5)\lambda \)

Diketahui:

• Selisih jarak \( \Delta d = 4{,}5 \, \text{cm} \)
• Panjang gelombang \( \lambda = 3 \, \text{cm} \)

Karena \( \Delta d = 1{,}5 \lambda \), maka: \[ \Delta d = \left(1 + \frac{1}{2}\right)\lambda \] Ini memenuhi syarat interferensi destruktif.

Jawaban: B. Interferensi destruktif maksimum

Soal Nomor 12

Sebuah gelombang berjalan merambat pada tali dari kiri ke kanan dengan persamaan simpangan \( y(x, t) = 0{,}04 \sin(4\pi t - 2\pi x) \), dengan y dalam meter, t dalam sekon, dan x dalam meter. Berdasarkan persamaan ini, maka cepat rambat gelombang dan panjang gelombangnya berturut-turut adalah...

• A. 1 m/s dan 0,5 m
• B. 2 m/s dan 1 m
• C. 1 m/s dan 2 m
• D. 2 m/s dan 2 m
• E. 0,5 m/s dan 1 m

Pembahasan

Bentuk umum gelombang berjalan:

\( y(x,t) = A \sin(\omega t - kx) \)
Maka dari persamaan: \( \omega = 4\pi \), \( k = 2\pi \)

Panjang gelombang:

\( k = \dfrac{2\pi}{\lambda} \Rightarrow \lambda = \dfrac{2\pi}{k} = \dfrac{2\pi}{2\pi} = 1 \, \text{m} \)

Frekuensi dan cepat rambat:

\( \omega = 2\pi f \Rightarrow f = \dfrac{\omega}{2\pi} = \dfrac{4\pi}{2\pi} = 2 \, \text{Hz} \)
Maka cepat rambat: \[ v = \lambda f = 1 \cdot 2 = 2 \, \text{m/s} \]

Jawaban: B. 2 m/s dan 1 m

Soal Nomor 13

Sebuah peti bermassa 400 kg diangkat vertikal ke atas dengan kecepatan konstan hingga mencapai ketinggian 15 meter. Berapa besar usaha yang dilakukan oleh tali penarik selama proses ini? (Gunakan percepatan gravitasi \( g = 10 \, \text{m/s}^2 \))

• A. 40.000 joule
• B. 60.000 joule
• C. 400.000 joule
• D. 600.000 joule
• E. 6.000.000 joule

Pembahasan

Karena kecepatan konstan, berarti percepatan nol. Maka gaya oleh tali = gaya berat: \[ F = w = m \cdot g = 400 \cdot 10 = 4000 \, \text{N} \]

Usaha yang dilakukan oleh tali: \[ W = F \cdot s = 4000 \cdot 15 = 60.000 \, \text{joule} \]

Jawaban: B. 60.000 joule

Soal Nomor 14

Sebuah bola bermassa 0,2 kg dilempar mendatar ke dinding dengan kecepatan 15 m/s dan memantul kembali dengan kecepatan 10 m/s. Jika waktu kontak bola dengan dinding adalah 0,05 sekon, berapa besar gaya rata-rata yang diberikan dinding terhadap bola?

• A. 20 N
• B. 40 N
• C. 60 N
• D. 100 N
• E. 120 N

Pembahasan

Diketahui:
Massa bola \( m = 0{,}2 \, \text{kg} \)
Kecepatan awal \( v_1 = +15 \, \text{m/s} \) (arah ke dinding)
Kecepatan akhir \( v_2 = -10 \, \text{m/s} \) (memantul, arah berlawanan)
Waktu kontak \( \Delta t = 0{,}05 \, \text{s} \)

Impuls sama dengan perubahan momentum: \[ I = \Delta p = m(v_2 - v_1) = 0{,}2(-10 - 15) = 0{,}2(-25) = -5 \, \text{kg·m/s} \] (tanda negatif menunjukkan arah gaya berlawanan dengan arah gerak awal)

Gaya rata-rata: \[ F = \frac{I}{\Delta t} = \frac{5}{0{,}05} = 100 \, \text{N} \]

Jawaban: D. 100 N

Soal Nomor 15

Sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian 20 meter tanpa kecepatan awal. Jika percepatan gravitasi adalah 10 m/s² dan hambatan udara diabaikan, maka laju bola sesaat sebelum menyentuh tanah adalah ... m/s

• A. 10
• B. 14
• C. 20
• D. 25
• E. 30

Pembahasan

Diketahui:
Ketinggian \( h = 20 \, \text{m} \)
Kecepatan awal \( v_0 = 0 \, \text{m/s} \)
Percepatan gravitasi \( g = 10 \, \text{m/s}^2 \)

Gunakan persamaan GLBB (gerak lurus berubah beraturan): \[ v^2 = v_0^2 + 2gh \] \[ v^2 = 0 + 2(10)(20) = 400 \Rightarrow v = \sqrt{400} = 20 \, \text{m/s} \]

Jawaban: C. 20

Soal Nomor 16

Perhatikan gambar berikut:

Sebuah balok bermassa 5 kg berada pada bidang datar yang kasar. Balok yang awalnya diam diberi gaya konstan sebesar 50 N dengan arah θ (tan θ = ¾) sehingga bergerak.
Sepanjang balok bergerak, besar gaya gesek yang bekerja antara balok dengan permukaan lantai adalah 2 N. Energi kinetik balok setelah bergerak sejauh 8,8 m adalah ... joule

• A. 352
• B. 312
• C. 334
• D. 246
• E. 264

Pembahasan

Gaya F = 50 N diberikan dengan sudut θ, dengan tan θ = ¾.
Artinya, segitiga arah gaya membentuk sisi tegak : mendatar = 3 : 4, maka: \[ \cos \theta = \frac{4}{5}, \quad \sin \theta = \frac{3}{5} \]

Komponen gaya mendatar (yang menyebabkan balok bergerak): \[ F_x = F \cos \theta = 50 \times \frac{4}{5} = 40 \, \text{N} \] Gaya gesek \( f = 2 \, \text{N} \), maka resultan gaya: \[ F_{\text{resultan}} = 40 - 2 = 38 \, \text{N} \]

Energi kinetik yang dihasilkan setelah menempuh \( s = 8{,}8 \, \text{m} \): \[ W = F_{\text{resultan}} \times s = 38 \times 8{,}8 = 334{,}4 \, \text{J} \] Jadi, energi kinetik balok ≈ 334 J

Jawaban: C. 334

Soal Nomor 17

Perhatikan gambar berikut:

Sebuah blok dengan massa \( m_1 \) meluncur di atas meja licin yang terhubung oleh tali tak bermassa melalui katrol tak bermassa dan bebas gesekan ke bola yang tergantung dengan massa \( m_2 \), seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Besar dari gaya tegangan dalam tali haruslah sama dengan ...

• A. \( m_1 g \)
• B. \( m_2 g \)
• C. \( \frac{m_1 m_2 g}{m_1 + m_2} \)
• D. \( \frac{2 m_1 m_2 g}{m_1 + m_2} \)
• E. \( \frac{m_1^2 g}{m_1 + m_2} \)

Pembahasan

Gunakan hukum Newton II untuk masing-masing massa.

Untuk balok \( m_1 \) di atas meja licin:
\[ T = m_1 a \quad \text{(1)} \] Untuk bola \( m_2 \) yang tergantung:
\[ m_2 g - T = m_2 a \quad \text{(2)} \]

Jumlahkan kedua persamaan:
\[ m_2 g = (m_1 + m_2) a \Rightarrow a = \frac{m_2 g}{m_1 + m_2} \] Substitusi ke (1):
\[ T = m_1 \cdot \frac{m_2 g}{m_1 + m_2} = \frac{m_1 m_2 g}{m_1 + m_2} \]

Jawaban: C. \( \frac{m_1 m_2 g}{m_1 + m_2} \)

Soal Nomor 18

Perhatikan gambar berikut:

Dua buah balok A dan B dengan massa masing-masing 5 kg dan 10 kg terhubung dengan seutas tali yang melalui dua buah katrol licin dan ringan seperti pada gambar. Balok A berada pada meja horizontal licin dan ditarik oleh sebuah gaya horizontal konstan sebesar 145 N. Jika percepatan gravitasi adalah \( g = 10 \, \text{m/s}^2 \), maka besar percepatan benda B adalah ... m/s².

• A. 4 m/s²
• B. 2,5 m/s²
• C. 3 m/s²
• D. 1,5 m/s²
• E. 5 m/s²

Pembahasan

Sistem terdiri dari dua benda yang terhubung tali, dengan total massa:
\( m_A = 5 \, \text{kg}, \quad m_B = 10 \, \text{kg} \)

Gaya berat balok B (ke bawah):
\[ w_B = m_B g = 10 \times 10 = 100 \, \text{N} \] Gaya horizontal pada balok A = 145 N.

Jika sistem bergerak, maka percepatan seluruh sistem (asumsi tali tegang dan tidak melar):
\[ \Sigma F = (m_A + m_B) a \] \[ 145 - 100 = (5 + 10) a \] \[ 45 = 15 a \Rightarrow a = 3 \, \text{m/s}^2 \]

Jawaban: C. 3 m/s²

Soal Nomor 19

Dua balok kayu kecil A dan B terapung di permukaan danau. Jarak keduanya adalah 150 cm. Ketika gelombang sinusoidal menjalar pada permukaan air, teramati bahwa pada saat \( t = 0 \) detik, balok A berada di puncak, sedangkan balok B berada di lembah. Keduanya dipisahkan satu puncak gelombang. Pada saat \( t = 1 \) detik, balok A berada di titik setimbang untuk pertama kali dan sedang bergerak turun.
Manakah pernyataan yang benar tentang gelombang pada permukaan air tersebut?

• A. Gelombang air memiliki panjang 200 cm
• B. Pada saat \( t = 1 \) detik, balok B berada di titik setimbang dan sedang bergerak turun
• C. Frekuensi gelombang adalah 0,25 Hz
• D. Amplitudo gelombang adalah 75 cm
• E. Balok A akan kembali berada di puncak pada saat t = 4,5 detik

Pembahasan

Balok A berada di puncak saat \( t = 0 \) dan di titik setimbang saat \( t = 1 \) detik sambil bergerak turun. Ini berarti ia telah menempuh seperempat periode (1/4 T). \[ \frac{1}{4} T = 1 \Rightarrow T = 4 \, \text{detik} \] Maka, frekuensi: \[ f = \frac{1}{T} = \frac{1}{4} = 0{,}25 \, \text{Hz} \]

Balok A dan B dipisahkan sejauh 150 cm dan terpisah satu puncak (dari puncak ke lembah berarti setengah panjang gelombang): \[ \frac{1}{2} \lambda = 150 \Rightarrow \lambda = 300 \, \text{cm} \] Maka panjang gelombang bukan 200 cm.

Pada \( t = 1 \, \text{detik} \), A berada di titik setimbang dan bergerak turun → B (berjarak setengah gelombang) akan berada di titik setimbang juga, tapi sedang bergerak naik, bukan turun.

Amplitudo gelombang tidak dapat ditentukan hanya dari informasi ini, karena tidak disebutkan tinggi puncak atau lembah.

Karena periode \( T = 4 \, \text{detik} \), maka balok A akan kembali ke puncak setelah satu periode, yaitu: \[ t = 4 \, \text{detik}, \, 8 \, \text{detik}, \, 12 \, \text{detik}, \ldots \Rightarrow \text{tidak mungkin 4,5 detik} \]

Jawaban: C. Frekuensi gelombang adalah 0,25 Hz

Soal Nomor 20

Perhatikan grafik berikut:

Gambar merupakan sebuah grafik yang menyatakan simpangan gelombang berjalan pada t = 0 yang merambat ke kanan. Jika frekuensi gelombang adalah 5 Hz, maka persamaan simpangan gelombang tersebut adalah (dalam satuan SI) ...

• A. \( y(x, t) = 2 \cos(2\pi(2t - x)) \)
• B. \( y(x, t) = 2 \cos(2\pi(5t - 0{,}5x)) \)
• C. \( y(x, t) = 2 \cos(2\pi(5t - \pi x)) \)
• D. \( y(x, t) = 2 \cos(2\pi(5t - x)) \)
• E. \( y(x, t) = 2 \cos(2\pi(10t - 2x)) \)

Pembahasan

Dari grafik terlihat bahwa panjang gelombang \( \lambda = 2 \, \text{m} \), dan amplitudo maksimum \( A = 2 \, \text{m} \).
Diketahui frekuensi \( f = 5 \, \text{Hz} \), maka: \[ k = \frac{2\pi}{\lambda} = \frac{2\pi}{2} = \pi, \quad \omega = 2\pi f = 2\pi \cdot 5 = 10\pi \] Karena gelombang merambat ke kanan, maka bentuk umum persamaan: \[ y(x, t) = A \cos\left(2\pi\left(ft - \frac{x}{\lambda}\right)\right) \Rightarrow y(x,t) = 2 \cos(2\pi(5t - 0{,}5x)) \]

Jawaban: B. \( y(x, t) = 2 \cos(2\pi(5t - 0{,}5x)) \)

Soal Nomor 21

Sebuah elevator yang massanya 118 kg bergerak ke atas dengan kecepatan konstan menempuh jarak 11 m. Besar usaha yang dilakukan oleh tegangan kabel elevator tersebut adalah ... joule.
Jika diperlukan, gunakan percepatan gravitasi sebesar \( g = 10 \, \text{m/s}^2 \)

• A. 12980
• B. 10,73
• C. 107,27
• D. 1290
• E. 1298

Pembahasan

Karena elevator bergerak vertikal ke atas dengan kecepatan konstan, maka resultan gaya = 0. Tegangan kabel = berat elevator = \( w = m \cdot g = 118 \cdot 10 = 1180 \, \text{N} \)

Usaha yang dilakukan oleh tegangan kabel: \[ W = F \cdot s = 1180 \cdot 11 = 12980 \, \text{J} \]

Jawaban: A. 12980