Prediksi 1 TKA Fisika Soal Nomor 13: Gaya, Listrik, dan Medan Magnet


Soal Interaktif: Gaya, Listrik, dan Medan Magnet

Soal Interaktif — Gaya, Listrik, dan Medan Magnet

Deskripsi singkat: Dalam proyek praktikum terpadu bertema "Gaya, Listrik, dan Medan Magnet dalam Sistem Transportasi Modern", sekelompok peserta didik menganalisis sistem elektromekanis kendaraan listrik. Sistem tersebut dirancang dengan mempertimbangkan interaksi gaya pada rangka kendaraan, sistem penggerak berbasis motor DC, dan fenomena medan magnet akibat arus listrik.

Mereka mulai dengan menganalisis dua gaya F1 dan F2 yang bekerja pada kerangka mobil kecil dimana gaya F1 = 20 N ke arah timur dan F2 = 15 N ke arah utara.

Selanjutnya, peserta didik melakukan pengukuran terhadap sistem kelistrikan pada rangkaian dinamis di kendaraan (lihat diagram). Mereka mencatat nilai arus total, arus cabang, dan tegangan tiap hambatan berdasarkan hukum Ohm dan hukum Kirchhoff.

Selain itu, mereka mengevaluasi gerak kendaraan yang melibatkan gaya dorong motor sebesar 8 N pada massa 2 kg. Mobil mengalami percepatan di lintasan datar. Untuk menguji hukum Newton, peserta didik memperhitungkan gaya total, percepatan, dan kemungkinan gaya gesek.

(Diagram di atas direkonstruksi sederhana untuk keperluan pembelajaran — fokus soal pada analisis gaya F1 dan F2 dan penerapan konsep listrik dan dinamika.)

Soal 13

Berdasarkan analisis gaya F1 dan F2 yang bekerja pada kerangka mobil kecil, manakah pernyataan yang benar? Jawaban benar lebih dari satu.

Pembahasan lengkap

Langkah-langkah penyelesaian (worked solution)

  1. Representasi vektor: arah timur = sumbu +x, arah utara = sumbu +y.
  2. Gunakan komponen: Fx = 20 N, Fy = 15 N.
  3. Magnitude resultan: R = √(Fx2 + Fy2) → R = 25 N.
  4. Arah: θ = arctan(Fy / Fx) = arctan(15/20) ≈ 36.87° dari arah timur ke utara (kuadran I).
  5. Penjumlahan vektor segitiga benar — gambarkan F1 diikuti F2 (atau gunakan metode jajar genjang) untuk mendapat resultan.

Kesimpulan singkat

  • Pernyataan 1 (arah antara timur dan utara) → Benar.
  • Pernyataan 2 (besar ≈ 25 N) → Benar.
  • Pernyataan 3 (penjumlahan vektor segitiga) → Benar.
  • Pernyataan 4 (hanya bisa dihitung jika diketahui massa) → Salah. Massa diperlukan untuk menghitung percepatan, bukan resultan gaya sendiri.
  • Pernyataan 5 (sudut 180°) → Salah. Sudut 180° berarti vektor berlawanan arah; di sini tidak.

Deliberate practice — latih keterampilan bertahap

Tujuan latihan: Memastikan siswa memahami representasi vektor, operasi vektor, hubungan gaya→percepatan, dan konsep rangkaian listrik sederhana.
  1. Konsep (2–3 menit): Bacalah skenario. Tandai arah timur = x, utara = y. Visualisasikan vektor pada kertas.
  2. Praktik terstruktur (5–10 menit): Gunakan kalkulator atau alat ini (di bawah) untuk mengganti besar F1/F2 lalu hitung resultan dan sudutnya. Catat 5 percobaan dengan kombinasi berbeda (contoh: F1 10,20,30; F2 5,15,25).
  3. Feedback (2–3 menit): Bandingkan hasil hitungan dengan gambar vektor; tanda kesalahan umum: lupa mengkuadratkan, keliru membagi komponen.
  4. Transfer (5 menit): Hitung percepatan bila gaya total diketahui dan massa 2 kg; analisis bagaimana gaya gesek seandainya ada.
  5. Refleksi (3 menit): Tuliskan satu kesalahan yang sering Anda lakukan dan bagaimana menghindarinya.

Latihan tambahan (soal cepat)

  1. Jika arah F1 30 N ke timur dan F2 40 N ke utara, hitung resultan.
  2. Jika gaya dorong motor 8 N bekerja pada massa 2 kg dan ada gaya gesek 1 N berlawanan arah, hitung percepatan bersih.
  3. Untuk rangkaian di diagram: susun langkah analisis arus total & arus cabang (gunakan hukum seri & paralel dan Kirchhoff).

Gunakan bagian kalkulator di bawah untuk mencoba nilai lain — teknik yang baik adalah mengulang langkah sederhana dengan variasi kecil dan menerima umpan balik segera.

Kalkulator Resultan Vektor (cepat)