Bulan Juni identik dengan masa-masa Ujian Akhir Tahun (PAT). Sudah ada bayangan tentang bentuk soalnya belum, nih? Yuk, cari tahu contoh soal PAT fisika kelas 12 dan pembahasannya di sini!
Loading ...Nah, supaya elo bisa lulus dengan nilai PAT yang memuaskan, gimana kalau kita persiapan bersama?
Kebetulan, di artikel ini gue bakalan share tentang contoh soal PAT fisika kelas 12, nih. Jadi elo punya gambaran bentuk soal ujiannya itu seperti apa.
Dengan gitu elo akan lebih punya gambaran harus belajar mulai dari mana untuk mempersiapkannya.
Kalau gitu, cek contoh soal dan pembahasannya, yuk!
Contoh Soal PAT Fisika Kelas 12
Dalam contoh soal PAT fisika kelas 12 ini, terdapat tiga topik yang akan dicontohkan. Yaitu tentang Hukum Pergeseran Wien, Teori Atom, dan relativitas.
Tanpa berlama-lama lagi, berikut contoh soalnya.
Topik 1: Hukum Pergeseran Wien
Pasti elo nggak asing deh dengan ungkapan “Kalau pakai baju warna hitam itu jadi makin panas.” Ternyata itu benar, lho.
Nah, alasan dibalik fenomena baju hitam itu dibahas dalam salah satu materi yang elo dapatkan di pelajaran fisika kelas 12, Sobat Zenius. Yaitu konsep benda hitam.
Benda hitam itu pokoknya benda-benda yang berwarna hitam gitu ya? Eits. bukan gitu, Sobat.
Yuk, kita review sebentar tentang materi benda hitam dan hubungannya dengan Hukum Pergeseran Wien!
Ternyata, benda hitam itu nggak selalu berwarna hitam.
Benda hitam adalah benda yang tidak memantulkan kembali cahaya yang ia dapatkan, melainkan menyerap semuanya dan dipancarkan dalam bentuk radiasi cahaya yang menghasilkan panas.
Itu kenapa kalau pakai baju warna hitam saat terkena sinar matahari, rasanya jadi makin sumuk. Karena cahaya yang mengenai baju diserap semuanya sehingga terjadi peningkatan suhu.
Fenomena yang sama juga terjadi pada lapisan perak termos dan gas-gas atmosfer.
Kalau elo ingin tahu lebih lanjut tentang radiasi benda hitam, lo bisa cek artikel yang berjudul Radiasi Benda Hitam – Materi Fisika Kelas 12 ini, ya.
Oke. Singkat cerita, di dalam materi benda hitam ini ada yang namanya Hukum Pergeseran Wien, Hukum ini ditemukan oleh Wilhelm Wien pada tahun 1890 melalui percobaan radiasi ovennya.
Apa sih pergeseran Wien itu? Biar inget, gue review pengertiannya dulu sedikit deh, ya.
Jadi, pergeseran Wien adalah perubahan panjang gelombang cahaya dan intensitas radiasi benda karena adanya kenaikan atau penurunan suhu suatu benda, Sobat Zenius,
Bunyi Hukum Wien sendiri yaitu:
“Hasil kali panjang gelombang pada intensitas maksimum (λ max) dikali dengan suhu mutlaknya (T) adalah konstan (Konstanta Wien), yaitu 2,89 x 10^-3mK.”
Dari hukum tersebut, kita punya rumus pergeseran Wien seperti di bawah ini.
Sekarang, kita coba kerjakan contoh soal PAT fisika kelas 12-nya di bawah ini, yuk!
Contoh Soal PAT Fisika Kelas 12
1. Sebuah benda hitam bersuhu 2000 K. Jika konstanta Wien = 2,898 × 10-3 m K, maka rapat energi maksimum yang dipancarkan benda itu terletak pada panjang gelombang … μm.
A. 1,4
B. 2,9
C. 5,8
D. 7,2
E. 8,4
Soal yang pertama ini merupakan contoh soal penggunaan rumus pergeseran Wien, Sobat Zenius.
Karena tadi gue sudah mengingatkan elo tentang rumusnya, gue yakin pasti elo bisa deh menemukan jawaban yang tepat dari pilihan di atas.
Kalau gitu, elo bisa stop scrolling dulu dan coba kerjakan soalnya ya. Setelah itu kita cocokan jawabannya bersama di bagian pembahasan.
Jawaban dan Pembahasan:
Sebelum elo menghitung panjang gelombang menggunakan rumus, ada baiknya elo tulis dulu informasi apa saja yang sudah diketahui dari soal.
Diketahui:
T: 2000 K
K:2,89 x 10^-3mK
λ : … ?
Dengan informasi yang kita dapat, sekarang bisa langsung dimasukan ke dalam rumus deh.
Nah, di perhitungan itu kan satuannya masih dalam meter. Sedangkan pada pilihan soal satuannya mikrometer.
Karena μm = m/106, jadi =1,449μm
Ketemu deh, jawaban yang paling tepat adalah A. 1,4μm
Contoh Soal PAT Fisika Kelas 12
2. Di antara pilihan berikut ini, manakah yang merupakan bintang dengan temperatur paling panas?
A. Matahari
B. Antares (bintang merah)
C. lpha Centauri B (bintang jingga)
D. Alpha Centauri A ( bintang kuning)
E. Zeta Puppis (bintang biru)
Wah, warna bintangnya ada yang merah, jingga sampai biru. Yang mana nih ya yang memiliki suhu paling panas, Sobat Zenius?
Yuk, cocokan jawabannya!
Jawaban dan Pembahasan:
Di awal tadi gue sempat menyinggung bahwa Hukum Pergeseran Wien itu ditemukan dari percobaan menggunakan oven radiasi.
Jadi, Wilhelm Wien itu memanaskan oven radiasi yang dibuat benar-benar rapat dengan tingkat suhu yang berbeda-beda. Biasanya dilambangkan dengan T1, T2, dan T3 seperti pada gambar di bawah ini.
Oven itu di kasih 1 lubang kecil aja untuk melihat pancaran radiasi cahayanya.
Wilhelm kemudian menemukan bahwa radiasi cahaya yang dipancarkan dari masing-masing tingkat suhu itu punya perbedaan panjang gelombang dan intensitas maksimum.
Yang didapat adalah panjang gelombang maksimum berbanding terbalik dengan suhunya.
Kalau suhunya naik, panjang gelombangnya malah memendek. Sedangkan kalau suhunya turun, panjang gelombanya malah makin panjang seperti gambar di bawah ini.
Perbedaan panjang gelombang itu tadi menghasilkan radiasi cahaya tampak dengan warna yang juga beragam, Sobat Zenius.
Merah punya panjang gelombang yang paling panjang dan ungu yang paling pendek.
Untuk lebih jelasnya, cek tabel di bawah ini, ya.
Di pilihan soal tadi kan ada bintang yang berwarna jingga, merah, kuning, dan biru. Matahari termasuk bintang yang warnanya kuning juga, ya.
Kita bisa mengurutkan dulu warna-warna bintang tersebut dari yang panjang gelombangnya paling pendek ke paling panjang.
Urutannya pun jadi biru → kuning → jingga → merah.
Nah, karena kita tahu nih semakin tinggi suhu semakin pendek gelombangnya, maka bintang yang memiliki suhu paling tinggi adalah E. Zeta Puppis (bintang biru), karena panjang gelombagnya paling pendek.
Baca Juga: Konsep Gelombang Elektromagnetik – Materi Fisika Kelas 12
Topik 2: Teori Atom
Topik yang kedua pada artikel contoh soal PAT fisika kelas 12 ini adalah Teori Atom Bohr.
Teori ini dibuat oleh Niels Bohr sebagai pengembangan dari teori atom milik Ernest Rutherford.
Teori Atom Bohr berhasil menjelaskan bahwa sebuah sebuah atom itu terdiri dari inti atom dengan elektron yang mengorbit di sekelilingnya dengan tingkatan energi yang semakin tinggi jika menjauhi inti.
Bohr juga menyampaikan bahwa suatu foton dipancarkan ketika sebuah elektron berpindah ke lintasan orbit atau kulit atom yang memiliki tingkat energi yang lebih rendah.
Bentuk atom Bohr adalah sebagai berikut:
Contoh Soal PAT Fisika Kelas 12
1. Pernyataan yang benar menurut teori atom Bohr adalah….
(1) elektron berputar mengelilingi inti tanpa meradiasikan energi
(2) atom menyerap energi, jika elektron dalam atom bertransisi ke tingkat energi yang lebih besar
(3) momentum anguler elektron merupakan kelipatan bulat dari suatu nilai tertentu
(4) hukum mekanika Newton berlaku untuk gerak elektron pada setiap keadaan
A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 3
C. 2 dan 4
D. 4 saja
E. Semua benar
Jawaban dan Pembahasan:
Yuk, kita bahas satu persatu ciri atom Bohr yang disebutkan pada contoh soal PAT fisika kelas 12 tentang atom Bohr di atas.
(1) elektron berputar mengelilingi inti tanpa meradiasikan energi
Saat berkeliling di kulit atom, sebuah elektron ada dalam keadaan energi konstan atau stasioner. Yang artinya tidak ada pemancaran atau penyerapan energi sama sekali.
Keadaan itu juga lah yang mampu memberikan alasan kenapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.
Maka, ciri yang pertama itu benar.
(2) atom menyerap energi, jika elektron dalam atom bertransisi ke tingkat energi yang lebih besar
Dari ciri yang pertama tadi kita mengetahui kalau saat mengelilingi inti atom, sebuah elektron itu nggak menyerap energi. Namun, keadaan berubah ketika si elektron ini pindah ke lintasan lain.
Dijelaskan dalam artikel Zenius yang berjudul 5 Contoh Model Atom dan Ciri-Cirinya – Materi Kimia Kelas 10, bahwa perpindahan elektron ke lintasan dengan energi lebih rendah menyebabkan pemancaran energi.
Sebaliknya, pindah ke lintasan berenergi lebih tinggi akan menyebabkan penyerapan energi.
Maka, ciri yang kedua juga benar.
(3) momentum anguler elektron merupakan kelipatan bulat dari suatu nilai tertentu
Kita punya rumus momentum anguler elektron seperti di bawah ini:
Pada rumus di atas, kita tahu kalau untuk mencari momentumnya, elemen lain akan dikalikan dengan nomor kulit atom (n). Nomor ini menunjukan dimana letak elektronnya.
n=1 kalau elektron ada di kulit pertama, n=2 kalau ada ni kulit kedua, dan seterusnya.
Nah, nomor atom itu berupa bilangan bulat, Sobat Zenius. Oleh karena itu ciri yang ke tiga di atas juga sesuai.
(4) hukum mekanika Newton berlaku untuk gerak elektron pada setiap keadaan
Menurut penjelasan dari Prof. Mikrajudin (2020), yang menerima Habibie Awards pada tahun 2018, setiap kita membahas pergerakan suatu benda, termasuk elektron acuannya adalah hukum mekanika Newton.
Jadi, ciri keempat pada soal juga benar.
Maka, jawaban yang tepat untuk contoh soal ini adalah E. Semua benar.
Nah, kalau ingin lebih mengenal tentang model atom Bohr, elo bisa cek video penjelasannya melalui link di bawah ini, ya.
Contoh Soal PAT Fisika Kelas 12
2. Beberapa tingkat energi pada atom hidrogen adalah sebagai berikut:
Jika atom hidrogen mengemisikan spektrum dengan panjang gelombang 1,28 μm, maka transisi yang terjadi adalah …. (h.c = 1240 eV nm)
A. dari n = 3 ke n = 1
B. dari n = 1 ke n = 3
C. dari n = 3 ke n = 5
D. dari n = 5 ke n = 3
E. dari n = 2 ke n = 1
Jawaban dan Pembahasan:
Pada soal di atas, kita diminta untuk menentukan letak perpindahan elektron jika elektron mengemisikan spektrum atau memancarkan radiasi energi.
Kita ketahui dari soal tentang ciri-ciri atom tadi, bahwa elektron akan memancarkan radiasi kalau dia berpindah dari? Yak! Dari lintasan dengan energi lebih tinggi ke rendah atau mendekati inti.
Kalau gitu, kita bisa eliminasi pilihan jawaban yang nggak menunjukan perpindahan elektron yang mendekati inti atomnya. Yaitu pilihan B dan C.
Tersisa pilihan A, D, dan E. Gimana nih cara nentuin pilihan yang benar?
Sekarang kita masuk ke bagian hitung-hitungan pakai rumus perubahan energi elektron di bawah ini.
Dari soal tadi, diketahui:
λ = 1,28 μm= 1280 nm
h.c= 1240 eV nm
Untuk menentukan perpindahan mna yang tepat, tentu kita perlu tahu dulu besar perubahan energi elektronnya, supaya nanti bisa di cocokan dengan yang ada di soal.
Karena sudah diketahui panjang gelombangnya, jadi kita bisa pakai variasi rumus yang terakhir saja.
Sekarang kita hitung perubahan energi yang sesuai dengan hasil perhitungan dengan perpindahan yang ada pada pilihan jawaban.
Maka, jawaban yang benar adalah D. dari n=3 ke n-5.
Nah, kalau elo ingin mendalami rumus perubahan energi foton ini elo bisa baca artikel tentang
Baca Juga: Rumus Energi Foton, Pengertian dan Contoh Soalnya! – Materi Fisika Kelas 12
Topik 3: Kecepatan Relativitas
Oke. Topik terakhir pada artikel contoh soal PAT fisika kelas 12 ini adalah kecepatan relativitas.
Pasti elo sudah tahu dong apa itu kecepatan relativitas.
Kecepatan relativitas apalah kecepatan sebuah benda bergerak yang bergantung pada posisi pengamat.
Misalnya nih, ketika melihat kendaraan yang berlawan arah dengan elo. Dari sudut pandang elo, kendaraan itu bisa saja melaju dengan kecepatan yang lebih kencang dari kecepatan sesungguhnya. Kenapa?
Karena, elo sendiri juga melaju mendekati mobil itu. Contohnya seperti gambar di bawah ini.
Pada gambar di atas, elo bisa melihat ada dua mobil yang melaju dengan kecepatan yang berbeda berdasarkan pengamatan Jey yang tidak bergerak sama sekali.
Dengan kecepatan menurut kerangka pengamatan Jey tersebut, kita bisa mengetahui nih kecepatan mobil A menurut kerangka mobil B (V,AB) dan juga kecepatan B menurut kerangka mobil A (V,BA).
Oya, ada kesepakatan juga, kalau arah geraknya ke kanan maka nilai kecepatannya positif (+), sedangkan kalau ke kiri atau berlawanan arah nilainya negatif (-).
Konsep itu, bisa diterapkan dalam rumus seperti di bawah ini.
Maksudnya adalah kecepatan A terhadap B sama dengan kecepatan A terhadap Jey (VA,Jey) dikurangi kecepatan B terhadap Jey (VB,Jey).
Jadi, perhitungannya begini.
Dari perhitungan itu, elo jadi tahu, kalo kecepatan mobil A terhadap mobil B dan terhadap Jey itu berbeda.
Terhadap mobil B sebesar 75 m/s sedangkan terhadap Jey hanya 50 m/s.
Kedua kecepatan itu semuanya benar, Sobat Zenius karena ada perbedaan perspektif pengamatannya.
Nah, untuk memahami tentang relativitas secara lebih mendalam, elo bisa cek video penjelasan tentang postulat Einstein melalui link di bawah ini ya.
Sekarang, lanjut ke contoh soal PAT fisika kelas 12-nya, yuk!
Contoh Soal PAT Fisika Kelas 12
1. Elektron A bergerak ke barat dengan laju 0,6 c relatif terhadap laboratorium. Elektron B juga bergerak ke barat dengan laju 0,8 c relatif terhadap laboratorium. Laju relatif elektron A menurut kerangka acuan dimana elektron B berada dalam keadaan diam adalah ….
A. 4/5 c mendekati B
B. 4/5c menjauhi B
C. 12/13c mendekat B
D. 5/13 mendekati B
E. 5/13 menjauhi B
Jawaban dan Pembahasan:
Oke. Dari soal kita ketahui kalau elektron A dan B sama-sama bergerak ke arah laboratorium.
V,AL = 0,6c
V,BL = 0,8c
Lalu, yang ditanya pada soal adalah laju relatif elektron A menurut kerangka acuan dimana elektron B diam (V,AB)?
Maka, kita bisa langsung masuk ke perhitungan menggunakan rumus di bawah ini.
Oya, dalam rumus nanti nilai V,LB sama dengan nilai V,BL namun negatif karena kalau dilihat dari elektron yang diam laboratoriumnya bergerak ke kiri.
Karena hasilnya minus, maka jawaban yang tepat adalah E. 5/13 c menjauhi B.
Contoh Soal PAT Fisika Kelas 12
2. Seorang astronot sedang berada dalam perjalanan luar angkasa dengan pesawat berkecepatan 0,8 c terhadap kerangka acuan bumi. Jika waktu di pesawat menunjukkan bahwa astronot telah melakukan perjalanan selama 3 tahun, maka jarak yang telah ditempuh astronot menurut pengamat di bumi adalah … tahun cahaya.
A. 3
B. 4
C. 5
D. 6
E. 7
Jawaban dan Pembahasan:
Diketahui:
V,PB = 0,8c (kecepatan pesawat terhadap bumi)
△t0 = 3 tahun (selang waktu menurut pengamat di pesawat)
Ditanya:
L0: … ? (jarak tempuh menurut pengamat di bumi)
Nah, untuk mencari jarak tempuh menurut pengamat di bumi elo bisa pakai rumus ini
Namun, kita belum tahu nih nilai t-nya berapa. Jadi, kita cari dulu pakai rumus di bawah ini, yuk!
Eh ternyata ada bagian rumus yang belum diketahui juga, yaitu nilai gammanya. Kalau gitu, langsung cari gamma-nya dulu dengan rumus di bawah ini, deh.
Setelah menemukan nilai dari gamma, sekarang kita bisa lanjut mencari nilai t dengan rumus yang ada di atas tadi.
Jadi, menurut pengamat di bumi perjalanan pesawat itu terjadi selama 5 tahun. Lalu, berapa jaraknya menurut pengamat di bumi?
Langsung saja masukkan nilai t ke rumus jarak tempuh menurut pengamat di bumi tadi.
Maka, jawabannya adalah B. 4.
Baca Juga:Percepatan dan Kecepatan – Perbedaan, Rumus, Contoh Soal, dan Pembahasan
Penutup
Yeay! Selesai juga mengerjakan contoh soal PAT fisika kelas 12-nya.
Pasti elo jadi makin ada gambaran tentang bagaimana bentuk soal ujiannya bukan?
Nah, karena sudah mencoba latihan soalnya dari topik pergeseran Wien, teori atom, dan relativitas, elo bisa lanjut ke contoh soal tentang topik lainnya seperti energi dan fisika inti.
Langsung saja cek contoh soal PAT fisika kelas 12 dari topik-topik lainya dengan mengklik banner di bawah ini, ya.
Referensi
Leave a Comment