Deteksi Kemampuan Awal TKA Fisika: Soal nomor 16 Rangkaian Listrik: Analisis Interaktif

Pembahasan Soal Rangkaian Listrik

Langkah-langkah Penyelesaian:

1. Identifikasi nilai yang diketahui:

• E₁ = 18 V
• E₂ = 6 V
• R₁ = 2 Ω
• R₂ = 4 Ω
• R₃ = 6 Ω

2. Tentukan arus rangkaian menggunakan hukum Kirchhoff:

Kita anggap arus I mengalir searah jarum jam. Loop utama:

-E₁ - I·R₁ - I·R₃ - E₂ - I·R₂ = 0

Substitusi nilai:

-18 - I·2 - I·6 - 6 - I·4 = 0

-18 - 2I - 6I - 6 - 4I = 0 → -18 - 12I - 6 = 0 → 12 - 24I = 0 → I = 2 A

Jadi, arus rangkaian I = 2 A searah jarum jam.

3. Tentukan tegangan pada masing-masing resistor:

• V_R1 = I·R1 = 2 × 2 = 4 V
• V_R2 = I·R2 = 2 × 4 = 8 V
• V_R3 = I·R3 = 2 × 6 = 12 V

Tegangan pada R3 adalah 12 V.

4. Bandingkan tegangan R1 dan R2:

V_R1 = 4 V, V_R2 = 4 V → V_R1 < V_R2

Jadi, tegangan pada R1 tidak lebih besar dibanding tegangan pada R2.

Kesimpulan:

Pernyataan	Tepat	Tidak Tepat
Arus rangkaian sebesar 2 A mengalir searah jarum jam	✓
Tegangan pada hambatan R3 sebesar 12 volt	✓
Tegangan pada R1 lebih besar dibandingkan tegangan pada R2		✓

Deteksi Kemampuan Awal TKA Fisika: Soal nomor 13-15 Simulasi Pemanasan Air Interaktif

Simulasi Pemanasan Air Interaktif

0%

Keterangan Grafik:

• Garis biru : Perubahan suhu air dari awal hingga titik didih
• Titik merah : Suhu saat ini dalam simulasi
• Garis merah putus-putus : Titik didih air (100°C)
• Bar oranye : Persentase energi yang masuk ke air

Soal Fisika Interaktif: Pemanasan Air

13. Kesimpulan paling tepat berdasarkan konsep kalor:

A. Kalor yang diserap air tidak dapat ditentukan karena suhu akhir air tidak diketahui. B. Energi yang masuk ke air selama 4 menit lebih kecil dari energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu air. C. Energi pemanas sepenuhnya digunakan untuk menguapkan air, bukan menaikkan suhunya. D. Besar energi listrik yang masuk tidak mampu mendidihkan air. E. Besar kalor yang diserap air lebih kecil dari energi pemanas karena massa air kecil.

Pembahasan:
Setelah 4 menit air mencapai titik didih (100°C), suhu tetap konstan walaupun pemanas terus menyala. Energi digunakan untuk mengubah wujud air menjadi uap.

14. Tindakan mitigasi pemanasan global (lebih dari satu jawaban benar):

Mengganti air setiap kali mendidih agar tetap bersih. Menggunakan pemanas listrik berdaya besar agar lebih cepat mendidih. Menyediakan termos berinsulasi tinggi untuk menyimpan air panas lebih lama. Mengampanyekan penggunaan energi terbarukan di rumah tangga. Meningkatkan frekuensi pemanasan agar air selalu panas.

Pembahasan:
Tindakan yang relevan:
- Termos berinsulasi tinggi (3)
- Kampanye energi terbarukan (4)

15. Pernyataan benar berdasarkan konsep kalor:

Kalor digunakan menaikkan energi kinetik partikel air (4 menit pertama). Kalor setelah 4 menit digunakan untuk mengubah wujud air tanpa menaikkan suhu. Kalor selama fase mendidih lebih kecil karena suhu tidak berubah. Garis datar setelah menit ke-4 menunjukkan pemanas berhenti memberikan kalor. Bagian grafik miring menunjukkan perubahan energi internal tanpa perubahan wujud.

Pembahasan:
Jawaban benar:
- (1) Energi kinetik partikel air
- (2) Kalor untuk perubahan wujud
- (5) Grafik miring = perubahan energi internal

Deteksi Kemampuan Awal TKA Fisika: Soal nomor 9-11 Forklift dan Roda Mesin

Animasi Interaktif Torsi vs Percepatan Sudut

Geser slider untuk mengubah torsi (Nm) dan lihat percepatan sudut (rad/s²) bergerak real-time:

Torsi: 8 Nm

Percepatan sudut: rad/s²

Soal Forklift dan Roda Mesin

Soal 9 (Pilihan Ganda)

Pilih semua pernyataan yang benar:

Impuls dapat dihitung dari perubahan momentum suatu benda.
Impuls hanya terjadi jika ada gaya luar yang bekerja pada sistem.
Forklift A tidak mengalami impuls karena tetap berada dalam sistem tertutup.
Forklift B tidak mengalami impuls karena tidak memiliki kecepatan awal sebelum tumbukan.
Setelah tumbukan, forklift A mengalami pengurangan kecepatan sehingga terjadi impuls padanya.

Soal 10 (Benar/Salah)

Momentum total sistem sebelum dan sesudah tabrakan adalah sama.	Benar	Salah
Momentum forklift B bertambah sebesar 72 kg·m/s.	Benar	Salah
Energi kinetik sistem setelah tumbukan lebih besar daripada sebelumnya.	Benar	Salah

Soal 11 (Setuju/Tidak Setuju)

Pilih Setuju atau Tidak Setuju:

Jika torsi meningkat dua kali lipat, percepatan sudut juga meningkat dua kali lipat sehingga menunjukkan hubungan linier.

Setuju Tidak Setuju

Berdasarkan grafik, momen inersia roda menjadi 0,05 kg·m².

Setuju Tidak Setuju

Jika torsi diberikan sebesar 16 Nm, percepatan sudut roda mesin dapat diperkirakan menjadi 360 rad/s².

Setuju Tidak Setuju

Deteksi Kemampuan Awal TKA Fisika: Soal nomor 8 Rangkaian Listrik

Soal Listrik Interaktif

Rangkaian Listrik

Dinda melakukan percobaan listrik dengan menghubungkan tiga buah hambatan dan sumber tegangan 6 V sehingga terbentuk rangkaian berikut:

1. Arus berbanding terbalik dengan hambatan jika nilai tegangan tetap 6 V.

Salah. Berdasarkan hukum Ohm: semakin besar nilai tegangan V, maka semakin besar nilai I, dan nilai R tetap. Secara matematis, R = V/I; dengan R bernilai tetap seiring bertambahnya atau berkurangnya nilai V atau I . Jika tegangan V tetap, arus I bernilai tetap. Secara matematis memang formulasi arus listrik (I) berbanding terbalik dengan hambatan R, namun berdasarkan eksperimen, peningkatan tegangan listrik akan meningkatkan arus listrik; sedangkan nilai hambatan tidak berubah (tetap).

2. Arus akan bernilai tetap saat ketiga hambatan disusun paralel.

Salah. Dalam rangkaian paralel, arus total dibagi ke setiap cabang sesuai hambatan masing-masing, sehingga arus tiap resistor berbeda.

3. Nilai tegangan dapat dihitung dengan mengalikan arus 3 A dan hambatan R1.

Salah, untuk resistor R1 saja. Tegangan pada resistor tertentu di rangkaian paralel: V = I1 × R1. Namun, arus 3 A adalah arus total, jadi perlu dihitung arus cabang R1 terlebih dahulu.

Deteksi Kemampuan Awal TKA Fisika: Soal nomor 7 Pompa Hidrolik

Soal Hidrolik Interaktif

Masukkan data gaya dan luas penampang, lalu periksa jawaban:

Gaya piston kecil F₁ (N):
Luas piston kecil A₁ (cm²):
Luas piston besar A₂ (cm²):

Pilih pernyataan yang benar (lebih dari satu jawaban):

Tekanan di fluida berubah-ubah tergantung massa fluida.

Gaya yang dihasilkan di piston besar lebih besar karena luas penampangnya lebih besar.

Tekanan yang diberikan pada piston kecil diteruskan ke piston besar tanpa perubahan besar tekanan.

Gaya dan tekanan selalu konstan dan tidak dipengaruhi oleh ukuran piston.

Volume fluida yang berpindah menentukan besar tekanan yang dihasilkan.

Animasi Piston:

Deteksi Kemampuan Awal TKA Fisika: Soal nomor 5-6 Interaktif Jembatan

Soal Interaktif Jembatan

Soal 5

Jika sudut \( \alpha = 53^\circ \) dan massa rangka tidak memengaruhi, tentukan Setuju atau Tidak Setuju untuk setiap pernyataan berdasarkan vektor gaya berikut:

Pernyataan	Setuju	Tidak Setuju
Resultan gaya di titik 2 sebesar 184,53 N.
Resultan gaya di titik 2 sama besar dengan resultan gaya di titik 4.
Titik O akan seimbang jika ditambahkan beban bermassa 12,8 kg. (g = 10 m/s²)

Pembahasan Resultan Gaya dan Titik O

Asumsi arah gaya (sesuai gambar, dan konsisten dengan hukum aksi–reaksi pada tiap batang):

Di titik 2 kita ambil:

• \(F_A\) ke kanan
• \(F_C\) ke kiri-bawah
• \(F_E\) ke kanan-bawah
• \(F_D\) ke bawah

Untuk titik O ingat: gaya dari sebuah batang bertindak berlawanan di kedua ujungnya — jadi jika pada ujung atas batang gaya menunjuk ke bawah, pada ujung bawah yang sama gaya menunjuk ke atas.

1) Resultan gaya di titik 2

Gaya yang bekerja pada titik 2 (besar dari soal):

\(F_A = 50 \,\text{N},\; F_C = 80 \,\text{N},\; F_E = 80 \,\text{N},\; F_D = 60 \,\text{N}\).

Uraikan komponen (sumbu +x ke kanan, +y ke atas):

• \(\vec{F_A} = (50,0)\,\text{N}\)
• \(\vec{F_C} = (-80\cos\alpha,\,-80\sin\alpha) = (-48.15,\,-63.89)\,\text{N}\)
• \(\vec{F_E} = (+80\cos\alpha,\,-80\sin\alpha) = (+48.15,\,-63.89)\,\text{N}\)
• \(\vec{F_D} = (0,\,-60)\,\text{N}\)

Jumlah komponen:

\(\Sigma F_x = 50 + (-48.15) + 48.15 = 50 \,\text{N}\)

\(\Sigma F_y = -187.78 \,\text{N}\) (negatif → ke bawah)

Resultan: \(R_2 \approx 194.32 \,\text{N}\).

Kesimpulan 1: Pernyataan “184,53 N” → Tidak Setuju.

2) Resultan di titik 2 vs titik 4

Struktur simetris → besar resultan sama.

Kesimpulan 2: Pernyataan benar → Setuju.

3) Titik O seimbang?

\(\Sigma F_y(O) = 128 \,\text{N}\) ke atas → perlu 128 N ke bawah → \(12.8 \,\text{kg}\).

Kesimpulan 3: Pernyataan benar → Setuju.

Ringkasan Akhir

• Pernyataan 1 → Tidak Setuju
• Pernyataan 2 → Setuju
• Pernyataan 3 → Setuju

Soal 6

Diketahui massa rangka A hingga B sebesar 0,5 kg, massa tiap rangka C hingga I sebesar 1 kg, dan massa tiap rangka J hingga L sebesar 2 kg. Jembatan harus tetap menyanggah massa semula saat dimasukkan ke air dengan ketinggian air 40 cm. Konsep rancangan jembatan yang tepat adalah:

1. Luasan total bagian alas yang terendam air sebesar 915 cm²
2. Jembatan diperpendek menjadi 3/4 kali semula
3. Penambahan dua tiang vertikal
4. Penambahan dua tiang horizontal
5. Penambahan dua tiang vertikal dan dua tiang horizontal

Model Inkuiri Interaktif

Pertanyaan 1: Hitung massa total seluruh rangka!

Pertanyaan 2: Dengan hukum Archimedes, tentukan luas alas terendam \(A\) jika \(h = 0,4 \,\text{m}\)!

Pertanyaan 3: Dari opsi A–E, manakah konsep rancangan jembatan yang paling tepat?

Pembahasan Lengkap

1. Massa total:
\(m_{total} = 2(0,5) + 7(1) + 3(2) = 14 \,\text{kg}\)

2. Luas alas:
\(A = \tfrac{14}{1000 \cdot 0,4} = 0,035 \,\text{m}^2 = 350 \,\text{cm}^2\)

Kesimpulan: perlu memperbesar alas terendam dan menambah penopang → Jawaban benar E ✅

Deteksi Kemampuan Awal TKA Fisika: Soal nomor 1-4 Interaktif Mobil Listrik

Soal Interaktif: Mobil Listrik

1. Jika standar spesifikasi teknis mengharuskan pelat rangka logam memiliki ketebalan (3,25 ± 0,005) mm, pernyataan berikut yang tepat adalah …

A. Ketebalan pelat berpotensi sesuai spesifikasi karena masih di tengah rentang toleransi. B. Hasil pengukuran ketebalan pelat mendekati batas bawah toleransi sehingga masih dapat diterima. C. Hasil pengukuran mendekati batas atas toleransi sehingga berisiko melebihi spesifikasi jika terjadi variasi produksi. D. Pengukuran pelat menunjukkan ketebalan di atas batas spesifikasi sehingga dapat menambah bobot kendaraan. E. Pengukuran pelat menunjukkan ketebalan di bawah batas spesifikasi sehingga perlu penyesuaian proses produksi.

2. Manakah pernyataan yang benar terkait grafik v-t? (Jawaban benar lebih dari satu)

Geser waktu (s): 0

Kecepatan saat ini: 8 m/s | Posisi: 0 m

Percepatan mobil selama uji coba sebesar 2 m/s². Kecepatan mobil setelah 2 s adalah 12 m/s. Benda menempuh jarak 32 m setelah t = 4 s. Posisi benda 8 m setelah t = 2 s. Jarak yang ditempuh mobil selama 3 s sejauh 18 m.

3. Benar atau Salah

Pernyataan	Benar	Salah
Setelah perbaikan, besar arus listrik yang mengalir ke motor menjadi setengah kali semula
Daya listrik yang digunakan motor penggerak bertambah 24 W setelah hambatan diturunkan
Jika efisiensi motor penggerak setelah perbaikan adalah 80%, daya mekanik yang berhasil dikonversi menjadi energi gerak sebesar 57,6 W

4. Ya atau Tidak

Pertanyaan	Ya	Tidak
Apakah penggunaan panel surya sebagai sumber daya motor kendaraan listrik membantu menekan emisi gas rumah kaca?
Apakah kendaraan listrik tetap menyumbang emisi tinggi jika energi pengisi dayanya berasal dari pembangkit berbahan bakar fosil?
Apakah penggunaan energi alternatif pada kendaraan listrik selalu menjamin netral karbon jika efisiensinya rendah?