10 Contoh Soal Fisika SBMPTN Terlengkap + Pembahasan Mudah Dipahami

Berhasil menembus perguruan tinggi negeri impian melalui jalur tes (UTBK-SNBT atau yang dahulu akrab disebut SBMPTN) adalah impian hampir setiap siswa SMA di Indonesia. Salah satu momok terbesar dalam ujian ini biasanya terletak pada mata pelajaran Fisika. Banyak yang menganggap Fisika adalah kumpulan rumus rumit yang sulit dihafal. Padahal, rahasia menaklukkan Fisika SBMPTN bukan pada hafalan rumus, melainkan pada pemahaman konsep mendalam dan logika berpikir.

Dalam artikel ini, kita akan membedah 10 contoh soal Fisika SBMPTN yang mencakup berbagai materi krusial, mulai dari mekanika hingga fisika modern. Soal-soal ini dipilih berdasarkan pola yang sering muncul dalam ujian tahun-tahun sebelumnya, lengkap dengan pembahasan yang dijamin mudah Anda pahami.

Baca juga: Contoh Soal Tentang 5R di Tempat Kerja yang Mudah Dipahami Pemula

Mengapa Fisika SBMPTN Terasa Sulit?

Sebelum masuk ke contoh soal, mari kita bedah sedikit karakteristik soal Fisika dalam seleksi masuk PTN. Berbeda dengan ujian sekolah yang cenderung bersifat substitusi (memasukkan angka ke rumus), soal SBMPTN bersifat analitis. Seringkali, satu soal menggabungkan dua atau tiga konsep yang berbeda secara bersamaan.

🔖 Baca juga:

Latihan Contoh Soal Tes Substantif PPG untuk Persiapan Ujian

Strategi terbaik adalah dengan memvisualisasikan masalah tersebut ke dalam gambar atau diagram, kemudian mengidentifikasi variabel apa yang diketahui dan apa yang ditanyakan. Dengan cara ini, Anda tidak akan terjebak dalam kerumitan angka sejak awal.

1. Dinamika Gerak: Hukum Newton pada Bidang Miring

Soal:

Sebuah balok bermassa 5 kg diletakkan di atas bidang miring licin yang membentuk sudut 30° terhadap bidang horizontal. Jika balok dilepaskan dari keadaan diam, tentukan percepatan balok dan gaya normal yang bekerja pada balok tersebut! (Gunakan $g = 10 \text{ m/s}^2$).

Pembahasan:

Langkah pertama adalah menguraikan gaya-gaya yang bekerja pada benda di bidang miring. Gaya berat ($w = m \cdot g$) selalu mengarah ke pusat bumi. Gaya berat ini diuraikan menjadi dua komponen:

• Komponen sejajar bidang miring: $w \sin \theta$
• Komponen tegak lurus bidang miring: $w \cos \theta$

Menghitung Percepatan:

Karena bidang miring licin (tidak ada gesekan), gaya yang menyebabkan benda bergerak hanya gaya $w \sin \theta$. Berdasarkan Hukum II Newton:

$$\sum F = m \cdot a$$

$$m \cdot g \cdot \sin 30^\circ = m \cdot a$$

$$a = g \cdot \sin 30^\circ$$

$$a = 10 \cdot 0,5 = 5 \text{ m/s}^2$$

Menghitung Gaya Normal ($N$):

Gaya normal bekerja tegak lurus dengan bidang miring. Karena tidak ada gerak dalam arah vertikal terhadap bidang miring:

$$\sum F_y = 0$$

$$N – m \cdot g \cdot \cos 30^\circ = 0$$

$$N = 5 \cdot 10 \cdot \frac{1}{2}\sqrt{3} = 25\sqrt{3} \text{ Newton}$$

2. Usaha dan Energi: Teorema Usaha-Energi Kinetik

Soal:

Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan awal 10 m/s. Jika pada benda tersebut bekerja gaya tetap sebesar 20 N searah dengan gerak benda selama 5 detik, berapakah usaha total yang dilakukan pada benda?

Pembahasan:

Cara termudah menyelesaikan soal ini adalah dengan menggunakan teorema usaha-energi kinetik, di mana usaha ($W$) sama dengan perubahan energi kinetik ($\Delta EK$). Namun, kita juga bisa menggunakan definisi usaha dasar $W = F \cdot s$.

Mencari Jarak ($s$):

Cari percepatan terlebih dahulu: $a = \frac{F}{m} = \frac{20}{2} = 10 \text{ m/s}^2$.

Gunakan rumus GLBB:

$$s = v_0 \cdot t + \frac{1}{2} \cdot a \cdot t^2$$

$$s = (10 \cdot 5) + \frac{1}{2} \cdot 10 \cdot (5)^2$$

$$s = 50 + 125 = 175 \text{ meter}$$

Mencari Usaha ($W$):

$$W = F \cdot s$$

$$W = 20 \cdot 175 = 3500 \text{ Joule}$$

3. Momentum dan Impuls: Tumbukan Lenting Sempurna

Soal:

Dua bola masing-masing bermassa $m_1 = 2 \text{ kg}$ dan $m_2 = 3 \text{ kg}$ bergerak saling mendekati dengan kecepatan $v_1 = 4 \text{ m/s}$ dan $v_2 = -6 \text{ m/s}$ (tanda negatif menunjukkan arah berlawanan). Jika terjadi tumbukan lenting sempurna, berapakah kecepatan kedua bola setelah tumbukan?

Pembahasan:

Pada tumbukan lenting sempurna berlaku Hukum Kekekalan Momentum dan koefisien restitusi ($e = 1$).

Hukum Kekekalan Momentum:

$$m_1 v_1 + m_2 v_2 = m_1 v_1′ + m_2 v_2’$$

$$2(4) + 3(-6) = 2v_1′ + 3v_2’$$

$$8 – 18 = 2v_1′ + 3v_2’$$

$$-10 = 2v_1′ + 3v_2′ \quad \text{(Persamaan 1)}$$

Koefisien Restitusi ($e = 1$):

$$v_2′ – v_1′ = -(v_2 – v_1)$$

$$v_2′ – v_1′ = -(-6 – 4) = 10 \quad \text{(Persamaan 2)}$$

Dengan metode eliminasi dan substitusi dari kedua persamaan tersebut, didapatkan:

$v_1′ = -8 \text{ m/s}$ dan $v_2′ = 2 \text{ m/s}$.

4. Fluida Statis: Hukum Archimedes

Soal:

Sebuah benda berbentuk kubus dengan sisi 10 cm melayang di dalam air ($\rho_{air} = 1000 \text{ kg/m}^3$). Jika hanya 1/4 bagian benda yang muncul di atas permukaan air, berapakah massa jenis benda tersebut?

Pembahasan:

Jika 1/4 bagian muncul, maka 3/4 bagian benda tercelup dalam air ($V_{celup} = \frac{3}{4} V_{benda}$). Dalam kondisi setimbang (melayang/terapung):

$$F_{apung} = w_{benda}$$

$$\rho_{fluida} \cdot g \cdot V_{celup} = \rho_{benda} \cdot g \cdot V_{benda}$$

$$\rho_{air} \cdot \frac{3}{4} V_{benda} = \rho_{benda} \cdot V_{benda}$$

$$\rho_{benda} = 1000 \cdot \frac{3}{4} = 750 \text{ kg/m}^3$$

5. Termodinamika: Siklus Carnot

Soal:

Sebuah mesin Carnot bekerja pada reservoir suhu tinggi $600 \text{ K}$ dan reservoir suhu rendah $400 \text{ K}$. Jika mesin menyerap kalor sebesar $1200 \text{ Joule}$ dari reservoir panas, berapakah usaha yang dilakukan mesin tersebut?

Pembahasan:

Efisiensi mesin Carnot ($\eta$) dapat dicari dengan:

$$\eta = 1 – \frac{T_{rendah}}{T_{tinggi}}$$

$$\eta = 1 – \frac{400}{600} = 1 – \frac{2}{3} = \frac{1}{3}$$

Hubungan efisiensi dengan usaha ($W$) dan kalor masuk ($Q_{in}$):

$$W = \eta \cdot Q_{in}$$

$$W = \frac{1}{3} \cdot 1200 = 400 \text{ Joule}$$

6. Listrik Statis: Hukum Coulomb

Soal:

Dua muatan titik $q_1 = +2 \mu\text{C}$ dan $q_2 = -8 \mu\text{C}$ terpisah pada jarak $20 \text{ cm}$. Di manakah letak titik yang memiliki kuat medan listrik sama dengan nol?

Pembahasan:

Agar kuat medan listrik nol, titik tersebut harus berada di luar kedua muatan (karena jenis muatannya berbeda) dan lebih dekat ke muatan yang nilainya lebih kecil (tanpa melihat tanda +/-). Misalkan titik tersebut berjarak $x$ dari $q_1$.

$$E_1 = E_2$$

$$k \frac{q_1}{x^2} = k \frac{q_2}{(r+x)^2}$$

$$\frac{2}{x^2} = \frac{8}{(20+x)^2}$$

(Sederhanakan dengan mengakarkan kedua sisi)

$$\frac{\sqrt{2}}{x} = \frac{\sqrt{8}}{20+x}$$

$$\frac{\sqrt{2}}{x} = \frac{2\sqrt{2}}{20+x}$$

$$20 + x = 2x \Rightarrow x = 20 \text{ cm}$$

Jadi, titik tersebut berada 20 cm di sebelah kiri $q_1$.

7. Listrik Arus Searah (DC): Hukum Kirchhoff

Soal:

Tiga buah hambatan masing-masing $2 \Omega$, $3 \Omega$, dan $6 \Omega$ dirangkai secara paralel. Jika rangkaian tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan 12 Volt, tentukan arus total yang mengalir dalam rangkaian!

Pembahasan:

Hitung hambatan pengganti paralel ($R_p$):

$$\frac{1}{R_p} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3}$$

$$\frac{1}{R_p} = \frac{1}{2} + \frac{1}{3} + \frac{1}{6} = \frac{3+2+1}{6} = \frac{6}{6}$$

$$R_p = 1 \Omega$$

Gunakan Hukum Ohm:

$$I = \frac{V}{R} = \frac{12}{1} = 12 \text{ Ampere}$$

8. Optik Fisis: Interferensi Celah Ganda

Soal:

Pada percobaan Young, jarak antara dua celah adalah 0,1 mm dan jarak celah ke layar adalah 1 meter. Jika panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah $500 \text{ nm}$, tentukan jarak antara terang pusat ke terang kedua!

Pembahasan:

Diketahui:

$d = 0,1 \text{ mm} = 10^{-4} \text{ m}$

$L = 1 \text{ m}$

$\lambda = 500 \text{ nm} = 5 \cdot 10^{-7} \text{ m}$

$n = 2$ (untuk terang kedua)

Rumus interferensi maksimum (terang):

$$\frac{d \cdot y}{L} = n \cdot \lambda$$

$$y = \frac{n \cdot \lambda \cdot L}{d}$$

$$y = \frac{2 \cdot 5 \cdot 10^{-7} \cdot 1}{10^{-4}} = 10 \cdot 10^{-3} \text{ m} = 10 \text{ mm}$$

9. Fisika Modern: Efek Fotolistrik

Soal:

Frekuensi ambang suatu logam adalah $f_0$. Jika logam tersebut disinari dengan cahaya berfrekuensi $2f_0$, tentukan energi kinetik maksimum elektron yang lepas dari permukaan logam!

Pembahasan:

Gunakan persamaan Einstein untuk efek fotolistrik:

$$E_k = E_{foton} – W_0$$

Di mana $E_{foton} = h \cdot f$ dan $W_0$ (fungsi kerja) $= h \cdot f_0$.

$$E_k = h(2f_0) – h(f_0)$$

$$E_k = 2hf_0 – hf_0 = hf_0$$

Energi kinetik maksimum elektron tepat sama dengan fungsi kerja logam tersebut.

10. Listrik Bolak-Balik (AC): Rangkaian RLC

Soal:

Sebuah rangkaian seri RLC terdiri dari $R = 30 \Omega$, $L = 0,6 \text{ H}$, dan $C = 500 \mu\text{F}$ dihubungkan dengan tegangan $V = 100 \sin(100t)$. Tentukan impedansi rangkaian tersebut!

Pembahasan:

Dari persamaan tegangan, diketahui kecepatan sudut $\omega = 100 \text{ rad/s}$.

Cari reaktansi induktif ($X_L$) dan reaktansi kapasitif ($X_C$):

$X_L = \omega \cdot L = 100 \cdot 0,6 = 60 \Omega$

$X_C = \frac{1}{\omega \cdot C} = \frac{1}{100 \cdot 500 \cdot 10^{-6}} = \frac{1}{0,05} = 20 \Omega$

Hitung Impedansi ($Z$):

$$Z = \sqrt{R^2 + (X_L – X_C)^2}$$

$$Z = \sqrt{30^2 + (60 – 20)^2}$$

$$Z = \sqrt{30^2 + 40^2} = 50 \Omega$$

Baca juga: Universitas Teknokrat Indonesia Kenalkan Metaverse & AI di SMKN 3 Kotabumi, Dorong Siswa Manfaatkan Teknologi untuk Karier

Tips Jitu Belajar Fisika untuk SBMPTN

Setelah mempelajari soal-soal di atas, ada beberapa pola yang bisa Anda perhatikan:

• Pahami Dimensi dan Satuan: Seringkali pilihan jawaban bisa ditebak hanya dengan melihat satuan yang diminta. Pastikan Anda selalu menggunakan satuan SI dalam perhitungan.
• Jangan Terpaku pada Satu Rumus: Banyak soal SBMPTN yang menuntut Anda menggabungkan dua rumus dari bab yang berbeda. Misalnya, menggabungkan energi listrik dengan energi kalor.
• Latihan Soal “Hot”: Jangan hanya mengerjakan soal-soal mudah. Cari kumpulan soal SBMPTN 5 tahun terakhir untuk membiasakan diri dengan tingkat kesulitan “High Order Thinking Skills”.
• Gambar Ilustrasi: Membiasakan diri menggambar sketsa gaya atau jalannya sinar akan sangat membantu otak memproses informasi soal yang panjang.

Belajar Fisika memang membutuhkan ketekunan, tetapi dengan latihan yang terarah, pola soal tersebut akan terasa lebih familiar. Konsistensi adalah kunci utama untuk meraih skor maksimal di SBMPTN.

Penulis: Aripin