Kisi UN IPA 2019 | Mekanika dan Tata Surya

Mekanika dan Tata Surya meliputi (1) gerak lurus, (2) jenis gaya, penjumlahan gaya, (3) hukum Newton, (4) usaha, energi dan perubahan energi, (5) pesawat sederhana, (6) tekanan pada zat, (7) sistem tata surya , dan (8) gerak matahari, bumi, dan bulan,lapisan litosfir dan atmosfir yang terkait dengan perubahan zat dan kalor.

1. Gerak Lurus

Sebuah mobil yang mengalami kebocoran tangki olinya ketika melaju dijalan raya seperti gambar berikut ini.

Grafik (v-t) yang melukiskan gerakan mobil sesuai hasil tetesan oli tersebut adalah...

Pembahasan
Sebuah benda dikatakan bergerak jika kedudukannya berubah terhadap suatu titik acuan. Gerak lurus adalah gerak benda yang lintasannya berupa garis lurus. Gerak lurus dibagi menjadi 2, yaitu Gerak lurus Beraturan dan gerak lurus berubah beraturan.

Gerak Lurus BeraturanGerak Lurus beraturan (GLB) merupakan gerak benda pada lintasan lurus dengan kecepatan tetap.

Gerak Lurus Berubah BeraturanGerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) merupakan gerak suatu benda pada lintasan lurus dengan kecepatan yang selalu berubah. Gerak lurus berubah beraturan dibagi menjadi 2, yaiut dipercepat atau diperlambat.

Apabila diilistrasikan pada sebuah tetesan oli, maka gerak lurus dapat digambarkan dengan grafik v-t sebagai berikut:

Jadi, berdasarkan penjelasan diatas, maka pada tetesan oli dari titik P-Q merupakan peristiwa GLBB dipercepat dan dari titik Q-R merupakan peristiwa GLBB diperlambat. Maka grafik v-t yang paling tepat adalah grafik A (Jawaban A)

2. Usaha, Energi, dan Perubahan Energi

Perhatikan gambar berikut ini.

Benda yang massanya 1.200 gram mengalami jatuh bebas dari ketinggian A. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 maka besar energi kinetik benda di posisi B adalah ....

A. 60 J

B. 180 J

C. 240 J

D. 1800 J

Pembahasan

Energi atau lebih umum disebut tenaga adalah kemampuan untuk melakukan suatu usaha. Usaha adalah gaya yang dilakukan untuk memindahkan benda sejauh perpindahannya. Usaha terjadi ketika energi dipindahkan dari suatu sistem ke sistem yang lainnya.

Gerak – Gaya – Usaha – Energi 

“Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain”.

Energi mekanik adalah energi yang berkaitan dengan gerak atau kemampuan untuk bergerak. Energi mekanik merupakan penjumlahan energi kinetik dengan energi potensial.

Em = Ek + Ep

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya atau kelajuannya. 

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya.

Ep = mgh

Sesuai dengan gambar pada soal

Pada titik A, keadaan kecepatan benda (v) = 0 m/s, maka Ek = 0 J, tinggi benda (h) = 20 m, maka Ep = 1,2 kg x 10 m/s² x 20 m = 240 J. Oleh karena itu, di titik A, Em = 0 J + 240 J = 240 J 

Sesuai dengan Hukum Energi, EA = EB 

Pada titik B, h = 5m, maka Ep = 1,2 kg x 10 m/s² x 5 m = 60 J

Maka, Ek = 180 J

3. Gaya dan Hukum Newton
Beberapa balok mendapat gaya F sehingga balok bergerak dengan percepatan 3 m/s2 seperti gambar!

Balok bermassa 2kg kemudian diangkat dari tumpukan dan balok 6 kg ditarik gaya F yang sama, maka percepatan yang dialami balok  adalah ....
A. 6 m/s²
B. 5 m/s²
C. 4,5 m/s²
D. 4 m/s²

PembahasanGaya merupakan tarikan atau dorongan.
Resultan gaya merupakan gaya yang bekerja pada suatu benda,
gaya sejajar ΣF = F1 + F2, dan gaya yang berlawanan ΣF = F1 - F2
Pada suatu benda, terjadi gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut, sesuai dengan hukum Newton, sebagai berikut:
Hukum 1 Newton, ΣF = 0
Hukum II Newton, ΣF = m x a
Hukum III Newton , F1 = - F2
Berdasarkan soal, mula mula benda A (2kg) dan benda B (6kg) ditarik dengan gaya dan menghasilkan percepatan (a) = 3m/s², maka sesuai hukum II Newton, ΣF = m x a
ΣF = 8kg x 3m/s² = 24 N
Kemudian benda A tidak diikutkan, sehingga m = 6kg, maka
ΣF = m x a
 24 N = 6kg x a,
maka a = 4 m/s²

4. Pesawat Sederhana
Perhatikan gambar 4 sistem bidang miring yang digunakan untuk memudahkan kerja berikut!

Bidang miring yang memiliki keuntungan mekanis terbesar dan terkecil berturut-turut adalah ....
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (4)
D. (3) dan (4)

Pembahasan:Pesawat sederhana adalah alat yang digunakan untuk mengurani usaha manusia.
Usaha dapat dihitung dengan persamaan,
w = Fxs atau
s (jarak) = w/F (dimana ini sama dengan keuntungan mekanis, KM).
Pesawat sederhana dapat diaplikasikan dalam tiga alat berikut ini:
1. Tuas, KM = lengan kuasa/ lengan beban = lk/lb
2. Katrol, KM tergantung jumlah katrol, tunggal, KM =1, ganda KM =2, majemuk, KM = n
3. Bidang miring, KM = panjang/tinggi = s/h
Berdasarkan soal, maka keuntungan mekanis pada masing-masing gabar pesawat sederhana tersebut adalah

• Gambar 1, KM = s/h = 5m/2m = 2,5

• Gambar 2, KM = s/h = 3m/1,5 m = 2

• Gambar 3, KM = s/h = 3m/1m = 3

• Gambar 4, KM = s/h = 4m/3m = 1,33

Maka yang terbesar adalah (3) dan terkecil (4) (Jawaban D)

5. Sistem Tata Surya

Perhatikan pernyataan berikut!

(1) memancarkan cahaya sendiri

(2) melakukan gerak revolusi

(3) tergolong benda gelap

(4) Terjadi reaksi nuklir pada intinya

Pernyataan diatas yang merupakan ciri-ciri bintang adalah ....

A. (1) dan (2)

B. (1) dan (3)

C. (1) dan (4)

D. (2) dan (4)

Pembahasan

• Matahari merupakan benda langit seperti bintang, memancarkan cahaya sendiri sebagai akibat dari reaksi nuklir pada inti.

• Planet merupakan benda langit yang memantulkan cahaya bintang, gerak planet secara rotasi (siang-malam) dan revolusi (musim)

• Komet merupakan benda langit yang memiliki ekor (selalu menjauhi matahari)

• Asteroid merupakan benda langit mirip planet terletak diantara Mars dan Jupiter

• Meteorid merupakan batuan-batuan langit.

• Satelit merupakan benda langit yang mengitari planet (Contoh: Bulan)

Jawaban C. (1) dan (4)