Benang Lurus
Soal Latihan Tryout TKAD IPA SMP Tahap 2
Soal 01
Perhatikan kutipan berikut!
MIGRASI KUPU-KUPU KUNING
Fenomena alam yang terjadi di sekitar wilayah selatan Kabupaten Malang menunjukkan ratusan kupu-kupu bermigrasi dengan terbang berkelompok dan memanjang ke arah timur. Fenomena itu terjadi selama beberapa hari dari tanggal 24 s.d. 27 Oktober 2024. Hal yang sama juga ditemui di wilayah Kota Malang, Blitar, Tuban, Kabupaten Banyumas di Jawa Tengah, dan Gunungkidul di Daerah Istimewa Yogyakarta.
Menanggapi hal itu, peneliti Ecological Observation and Wetlands Conservation (Ecoton), Alaika Rahmatullah menyatakan, fenomena itu erat kaitannya dengan indikasi terjadinya perubahan iklim, ketersediaan sumber makanan, dan kebutuhan reproduksi kupu-kupu itu sendiri. Berdasarkan kajian yang telah dilakukan, kupu-kupu tersebut bermigrasi untuk menemukan lingkungan yang mendukung siklus hidup mereka. Perubahan suhu, kelembaban, dan musim memicu pergerakan kupu-kupu. Alaika juga mengatakan migrasi ratusan kupu-kupu tersebut mencerminkan reaksi terhadap perubahan musim kemarau menuju musim hujan yang diprediksi akan terjadi awal November. Kurangnya ketersediaan tumbuhan inang untuk larva juga dapat menjadi penyebab mereka bermigrasi. Mengenai berapa lama migrasi berlangsung sampai beberapa hari tergantung kondisi cuaca dan ketersediaan makanannya.
Beberapa murid mengidentifikasi ciri makhluk hidup yang terdapat pada kutipan tersebut. Hasil identifikasi disajikan pada tabel berikut.
| Nama | Ciri Makhluk Hidup | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ekskresi | Perlu Nutrisi | Bernapas | Reproduksi | Iritabilitas | Tumbuh | Bergerak | |
| Robert | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ||
| Saiful | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | |||
| Brenda | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | |||
| Taufan | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | |||
Keterangan:
(✓) : ciri ditemukan dalam kutipan
(-) : ciri tidak ditemukan dalam kutipan
Murid yang mengidentifikasi ciri makhluk hidup dengan benar dan sesuai kutipan adalah ….
(A) Robert
(B) Saiful
(C) Brenda
(D) Taufan
Kunci Jawaban: Opsi D (Taufan)
1. Analisis Ciri-Ciri Makhluk Hidup Berdasarkan Teks Kutipan:
Berdasarkan isi teks kutipan, berikut adalah rincian fakta pendukungnya:
- Bergerak: Disebutkan secara nyata pada kalimat “kupu-kupu bermigrasi dengan terbang berkelompok dan memanjang ke arah timur” serta “memicu pergerakan kupu-kupu”. (Ditemukan: ✓)
- Perlu Nutrisi: Disebutkan pada frasa “ketersediaan sumber makanan”, “ketersediaan tumbuhan inang untuk larva”, dan “ketersediaan makanannya”. (Ditemukan: ✓)
- Reproduksi: Disebutkan secara eksplisit pada kalimat “kebutuhan reproduksi kupu-kupu itu sendiri” dan “mendukung siklus hidup mereka”. (Ditemukan: ✓)
- Iritabilitas (Peka terhadap rangsang): Ditunjukkan pada kalimat “Perubahan suhu, kelembaban, dan musim memicu pergerakan” serta “mencerminkan reaksi terhadap perubahan musim kemarau menuju musim hujan”. Hal ini membuktikan adanya respons terhadap rangsangan faktor lingkungan abiotik. (Ditemukan: ✓)
- Ekskresi, Bernapas, dan Tumbuh: Ketiga ciri biologis ini sama sekali tidak disinggung atau tidak diceritakan dalam isi kutipan artikel tersebut. (Tidak ditemukan)
2. Memeriksa Hasil Identifikasi Setiap Murid:
- Robert: Mengidentifikasi ciri bernapas yang sebenarnya tidak tertulis di teks (Salah).
- Saiful: Mengidentifikasi ciri tumbuh dan tidak mencantumkan ciri iritabilitas (Salah).
- Brenda: Mengidentifikasi ciri ekskresi dan tidak mencantumkan ciri iritabilitas (Salah).
- Taufan: Mengidentifikasi secara tepat 4 ciri yang benar-benar ada pada teks, yaitu Perlu Nutrisi, Reproduksi, Iritabilitas, dan Bergerak, serta mengosongkan ciri yang tidak tertulis (Benar).
Kesimpulan:
Murid yang mengidentifikasi ciri makhluk hidup dengan benar dan sesuai kutipan adalah Taufan (Opsi D).
Soal 02
Perhatikan teks berikut!
AXOLOTL: NAGA AIR TAWAR IMUT
Nama mereka berasal dari kata Aztec yang berarti ‘anjing air’ atau ‘monster air’. Axolotl memiliki tubuh yang panjang, kaki yang pendek dengan empat jari di kaki depan dan lima jari di kaki belakang, serta berekor. Mereka memiliki insang luar berbulu yang bergetar di air saat bergerak. Panjangnya bisa mencapai satu kaki. Axolotl juga dikenal memiliki mulut yang lebar. Mereka banyak yang tampak tersenyum permanen dengan warna bermacam-macam, biasanya berwarna coklat atau hitam.
Makhluk ini memiliki kemampuan yang langka yaitu mereka dapat tetap dalam keadaan larva sepanjang hidupnya. Sementara hewan yang sekerabat dengannya tumbuh dan meninggalkan air untuk hidup di lahan yang kering. Sebagian besar axolotl tetap menjadi bayi sepanjang hidupnya. Meskipun hidup di air, beberapa axolotl akan tumbuh dewasa dan meninggalkan air untuk menghabiskan hidupnya di darat.
Berdasarkan informasi pada kutipan, axolotl mempunyai kekerabatan terdekat dengan ….
(A) Belut
(B) Paus
(C) Katak
(D) Kadal
Kunci Jawaban: Opsi C (Katak)
1. Analisis Karakteristik Biologis Berdasarkan Kutipan:
Teks memberikan petunjuk kunci mengenai siklus hidup axolotl dan kerabatnya:
- Memiliki insang luar saat berada pada fase air (akuatik).
- Mengalami fase hidup sebagai larva di air, lalu hewan sekerabatnya “tumbuh dan meninggalkan air untuk hidup di lahan yang kering (darat)”.
- Memiliki empat kaki dan dapat beradaptasi di dua alam (air dan darat).
Ciri perubahan bentuk tubuh dari fase larva akuatik (bernapas dengan insang) menjadi bentuk dewasa terestrial (hidup di daratan) merupakan ciri khas dari metamorfosis Kelas Amfibi (Amphibia).
2. Diagram Klasifikasi Kekerabatan Vertebrata:
3. Memeriksa Pilihan Hewan pada Opsi:
Opsi A (Belut): Merupakan kelompok ikan (Pisces). Belut bernapas dengan insang dan hidup di air sepanjang hidupnya tanpa fase hidup terestrial di daratan.
Opsi B (Paus): Merupakan kelompok mamalia air (Cetacea). Paus bernapas menggunakan paru-paru, melahirkan, serta menyusui anaknya.
Opsi C (Katak): Merupakan kelompok Amfibi (ordo Anura). Seperti halnya axolotl (ordo Caudata/Salamander), katak mengalami fase larva (kecebong/berudu) yang berenang di air menggunakan insang, kemudian bermetamorfosis menjadi katak dewasa berkaki empat yang hidup di daratan.
Opsi D (Kadal): Merupakan kelompok reptil (Reptilia). Kadal berkembang biak di darat dan sejak menetas sudah bernapas dengan paru-paru tanpa melalui fase larva akuatik.
Kesimpulan:
Hewan yang mempunyai kekerabatan paling dekat dengan axolotl karena sama-sama tergolong ke dalam kelompok Amfibi adalah Katak (Opsi C).
Soal 03
Perhatikan teks informasi berikut!
PENGAWETAN MAKANAN
Mengawetkan bahan makanan bertujuan untuk menghindari rusaknya produk. Beberapa prinsip pengawetan yang bisa dilakukan dalam proses pengolahan makanan disajikan sebagai berikut:
(1) Pengawetan dengan suhu tinggi, bisa dilakukan dengan pengeringan dan pengasapan. Pengeringan dapat secara alami, dijemur dibawah terik matahari atau menggunakan oven.
(2) Pengawetan dengan suhu rendah, bisa dilakukan dengan proses pendinginan dan pembekuan.
(3) Pengawetan dengan iradiasi. Pengolahan bahan makanan ini menggunakan gelombang elektromagnetik. Tujuannya untuk mengurangi pembusukan, membasmi mikroba dan parasit yang dapat menimbulkan penyakit terbawa melalui makanan.
(4) Pengawetan dengan bahan kimia bisa dilakukan dengan karbondioksida, gula, asam dan garam.
Simpulan mengenai jenis perubahan yang terjadi pada proses pengawetan makanan adalah ….
| Pilihan | Nomor 1 | Nomor 2 | Nomor 3 | Nomor 4 |
|---|---|---|---|---|
| A | perubahan fisika | perubahan fisika | perubahan kimia | perubahan fisika |
| B | perubahan kimia | perubahan kimia | perubahan fisika | perubahan fisika |
| C | perubahan kimia | perubahan kimia | perubahan fisika | perubahan kimia |
| D | perubahan fisika | perubahan fisika | perubahan kimia | perubahan kimia |
(A) Pilihan A
(B) Pilihan B
(C) Pilihan C
(D) Pilihan D
Kunci Jawaban: Opsi D (perubahan fisika, perubahan fisika, perubahan kimia, perubahan kimia)
1. Konsep Dasar Perubahan Fisika dan Perubahan Kimia:
- Perubahan Fisika: Perubahan pada zat yang tidak menghasilkan zat baru, biasanya hanya melibatkan perubahan wujud, bentuk, ukuran, atau suhu (bersifat bolak-balik / reversibel).
- Perubahan Kimia: Perubahan pada materi yang menghasilkan zat baru akibat adanya pemutusan atau pembentukan ikatan kimia, reaksi ionisasi, maupun perubahan struktur molekul (bersifat ireversibel).
2. Analisis Setiap Metode Pengawetan Makanan:
- Nomor 1) Suhu Tinggi (Pengeringan & Penjemuran): Pada pengeringan, terjadi pelepasan/penguapan kadar air (perubahan wujud dari cair menjadi uap gas). Struktur komposisi zat dasar makanan tidak berubah menjadi zat baru. Maka tergolong perubahan fisika.
- Nomor 2) Suhu Rendah (Pendinginan & Pembekuan): Proses ini hanya menurunkan suhu dan membekukan cairan sel mikroba/makanan (perubahan wujud cair menjadi padat). Sifat materi tetap sama dan tidak ada senyawa baru yang terbentuk. Maka tergolong perubahan fisika.
- Nomor 3) Iradiasi (Gelombang Elektromagnetik): Radiasi pengion (seperti sinar gamma atau berkas elektron) memutus ikatan kovalen pada molekul asam nukleat (DNA) mikroorganisme serta membentuk radikal bebas yang memicu reaksi kimiawi. Reaksi pemutusan ikatan kimia ini tergolong perubahan kimia.
- Nomor 4) Bahan Kimia (Asam, Gula, Garam, CO2): Penambahan zat kimia mengubah kondisi keasaman (pH), memicu denaturasi protein mikroba, serta menyebabkan perubahan susunan biokimiawi lingkungan makanan sehingga mikroorganisme perusak mati. Maka tergolong perubahan kimia.
3. Diagram Pemetaan Perubahan Zat:
Kesimpulan:
Urutan simpulan jenis perubahan yang tepat adalah:
Nomor 1) perubahan fisika, Nomor 2) perubahan fisika, Nomor 3) perubahan kimia, Nomor 4) perubahan kimia.
Jawaban yang sesuai dengan tabel adalah Pilihan D (Opsi D).
Soal 04
Perhatikan teks informasi berikut!
GUNUNG MELETUS
Gunung meletus merupakan peristiwa yang terjadi akibat endapan magma di dalam perut bumi yang didorong keluar oleh gas yang bertekanan tinggi. Magma adalah cairan pijar yang terdapat di dalam lapisan bumi dengan suhu yang sangat tinggi, yakni diperkirakan lebih dari 1.000 °C. Cairan magma yang keluar dari dalam bumi disebut lava. Suhu lava yang dikeluarkan bisa mencapai 700-1.200 °C. Letusan gunung berapi yang membawa batu dan abu dapat menyembur sampai sejauh radius 18 km atau lebih, sedangkan lavanya bisa membanjiri sampai sejauh radius 90 km.
Saat gunung meletus, dikeluarkan zat-zat dalam jumlah besar, yang dapat memberi dampak merugikan sekaligus menguntungkan kehidupan, diantaranya: Oksigen (\(O_2\)), Karbon dioksida (\(CO_2\)), Uap air (\(H_2O\)), Hidrogen (\(H_2\)), Sulfur dioksida (\(SO_2\)), Hidrogen sulfida (\(H_2S\)), lahar (campuran air, lumpur, batu, dan abu vulkanik), awan panas (campuran gas panas, abu, dan batuan), dan debu vulkanik (campuran partikel halus berbagai mineral).
Berdasarkan informasi tersebut, molekul unsur dan molekul senyawa yang dikeluarkan saat gunung meletus adalah ….
| Pilihan | Molekul Unsur | Molekul Senyawa |
|---|---|---|
| A | karbon dioksida (\(CO_2\)), uap air (\(H_2O\)), sulfur dioksida (\(SO_2\)), hidrogen sulfida (\(H_2S\)) | oksigen (\(O_2\)), hidrogen (\(H_2\)) |
| B | karbon dioksida (\(CO_2\)), uap air (\(H_2O\)), hidrogen (\(H_2\)) | oksigen (\(O_2\)), sulfur dioksida (\(SO_2\)), hidrogen sulfida (\(H_2S\)) |
| C | oksigen (\(O_2\)), sulfur dioksida (\(SO_2\)), hidrogen sulfida (\(H_2S\)) | karbon dioksida (\(CO_2\)), uap air (\(H_2O\)), hidrogen (\(H_2\)) |
| D | oksigen (\(O_2\)), hidrogen (\(H_2\)) | karbon dioksida (\(CO_2\)), uap air (\(H_2O\)), sulfur dioksida (\(SO_2\)), hidrogen sulfida (\(H_2S\)) |
(A) Pilihan A
(B) Pilihan B
(C) Pilihan C
(D) Pilihan D
Kunci Jawaban: Opsi D (Molekul Unsur: oksigen, hidrogen | Molekul Senyawa: karbon dioksida, uap air, sulfur dioksida, hidrogen sulfida)
1. Konsep Dasar Partikel Materi (Molekul Unsur vs Molekul Senyawa):
- Molekul Unsur: Gabungan dari dua atau lebih atom yang sejenis / sama melalui ikatan kimia.
- Molekul Senyawa: Gabungan dari dua atau lebih atom dari unsur yang berbeda jenis dengan perbandingan komposisi tertentu melalui ikatan kimia.
- Campuran: Gabungan beberapa zat tanpa ikatan kimia dan komposisinya tidak tetap (contoh pada teks: lahar, awan panas, dan debu vulkanik).
2. Analisis Klasifikasi Partikel Zat dari Teks Kutipan:
- Oksigen (\(O_2\)): Terbentuk dari 2 atom oksigen (\(O\)) yang sejenis \(\rightarrow\) Molekul Unsur.
- Hidrogen (\(H_2\)): Terbentuk dari 2 atom hidrogen (\(H\)) yang sejenis \(\rightarrow\) Molekul Unsur.
- Karbon dioksida (\(CO_2\)): Terbentuk dari 1 atom karbon (\(C\)) dan 2 atom oksigen (\(O\)) yang berbeda jenis \(\rightarrow\) Molekul Senyawa.
- Uap air (\(H_2O\)): Terbentuk dari 2 atom hidrogen (\(H\)) dan 1 atom oksigen (\(O\)) yang berbeda jenis \(\rightarrow\) Molekul Senyawa.
- Sulfur dioksida (\(SO_2\)): Terbentuk dari 1 atom belerang/sulfur (\(S\)) dan 2 atom oksigen (\(O\)) yang berbeda jenis \(\rightarrow\) Molekul Senyawa.
- Hidrogen sulfida (\(H_2S\)): Terbentuk dari 2 atom hidrogen (\(H\)) dan 1 atom belerang/sulfur (\(S\)) yang berbeda jenis \(\rightarrow\) Molekul Senyawa.
3. Diagram Klasifikasi Molekul Materi:
Kesimpulan:
Pengelompokan yang tepat adalah:
- Molekul Unsur: Oksigen (\(O_2\)), Hidrogen (\(H_2\))
- Molekul Senyawa: Karbon dioksida (\(CO_2\)), Uap air (\(H_2O\)), Sulfur dioksida (\(SO_2\)), Hidrogen sulfida (\(H_2S\))
Maka jawaban yang benar adalah Pilihan D (Opsi D).
Soal 05
Perhatikan teks berikut!
DAPUR SEL, SIAPA PEMILIKNYA?
Risa sedang mengamati struktur ultra organel pada dua jenis sel makhluk hidup seperti tampak pada gambar mikroskopis berikut:
Dari beberapa literatur, diperoleh informasi bahwa dalam sel tumbuhan terdapat organel bermembran ganda yang dijuluki sebagai ‘dapur sel’ atau pabrik penghasil makanan. Organel ini mengandung pigmen klorofil yang menyerap energi radiasi matahari untuk mengubah air (\(H_2O\)) dan gas karbon dioksida (\(CO_2\)) menjadi molekul glukosa dan gas oksigen melalui proses fotosintesis. Organel ini bersifat khusus pada sel autotrof dan tidak dimiliki oleh sel hewan.
Risa kemudian mengidentifikasi organel yang dimaksud dalam literatur tersebut. Manakah hasil identifikasi yang tepat?
(A) Sel A mempunyai organel tersebut, yaitu bertanda angka (1)
(B) Sel A dan B mempunyai organel tersebut, yaitu bertanda angka (2)
(C) Sel B mempunyai organel tersebut, yaitu bertanda angka (3)
(D) Organel tersebut terdapat pada sel B, yaitu bertanda angka (4)
Kunci Jawaban: Opsi A (Sel A mempunyai organel tersebut, yaitu bertanda angka (1))
1. Membedakan Karakteristik Sel A dan Sel B:
- Sel A adalah Sel Tumbuhan: Memiliki bentuk kaku bersegi yang dilindungi oleh dinding sel, memiliki vakuola sentral berukuran besar, serta memiliki plastida (kloroplas).
- Sel B adalah Sel Hewan: Berbentuk bulat fleksibel karena hanya dilapisi membran plasma lentur, tidak memiliki dinding sel maupun kloroplas, namun memiliki sentriol dan lisosom aktif.
2. Identifikasi Organel Berdasarkan Gambar Realistis:
- Angka (1) adalah Kloroplas: Organel berbentuk oval berkapsul ganda yang di dalamnya memiliki tumpukan kantung tilakoid (grana). Berfungsi sebagai tempat fotosintesis (dapur sel). Organel ini hanya dimiliki oleh Sel Tumbuhan (Sel A).
- Angka (2) adalah Mitokondria: Berbentuk lonjong dengan membran dalam berlekuk-lekuk (krista). Berfungsi sebagai pembangkit energi sel (\(\text{ATP}\)) melalui respirasi seluler. Dimiliki oleh kedua sel (Sel A dan Sel B).
- Angka (3) adalah Sentriol: Sepasang tabung silinder mikrotubulus yang tersusun saling tegak lurus. Berperan menarik kromosom saat pembelahan sel. Organel ini khas hanya dijumpai pada Sel Hewan (Sel B).
- Angka (4) adalah Lisosom: Vesikel bulat berisikan enzim-enzim pencernaan hidrolitik. Berfungsi merombak makromolekul, mencerna zat asing, dan autofagi. Khas dijumpai pada Sel Hewan (Sel B).
3. Diagram Pemetaan Organel Sel:
Kesimpulan:
Organel yang dijuluki sebagai dapur sel (penghasil makanan lewat fotosintesis) adalah Kloroplas, yang hanya terdapat pada Sel A bertanda angka (1) (Opsi A).
Soal 06
Perhatikan teks berikut!
GANGGUAN FILTRASI PADA GINJAL
Ginjal merupakan organ ekskresi utama pada tubuh manusia yang berfungsi menyaring darah dan membuang sisa-sisa metabolisme dalam bentuk urine. Di dalam ginjal terdapat jutaan unit fungsional penyaring darah yang disebut nefron. Proses pembentukan urine melalui tiga tahapan utama: filtrasi (penyaringan), reabsorpsi (penyerapan kembali zat-zat yang masih berguna), dan augmentasi (penambahan zat sisa yang tidak diperlukan tubuh).
Seorang pasien melakukan pemeriksaan laboratorium urine karena mengalami gejala pembengkakan pada kaki (edema) dan kelelahan kronis. Berdasarkan uji laboratorium menggunakan reagen biuret, urine pasien terbukti positif mengandung molekul protein (albumin) dalam jumlah yang signifikan. Kondisi medis ini dikenal sebagai albuminuria (proteinuria). Dokter menjelaskan bahwa kebocoran molekul protein tersebut disebabkan oleh kerusakan pada membran unit penyaring darah (tahap filtrasi) yang terjadi di dalam lapisan ginjal tertentu.
Hilal mengamati penampang membujur anatomi ginjal manusia pada gambar berikut:
Berdasarkan informasi dan gambar tersebut, bagian ginjal yang menjadi tempat utama berlangsungnya proses penyaringan darah (filtrasi) yang mengalami gangguan pada penderita albuminuria ditunjukkan oleh nomor ….
(A) (1)
(B) (2)
(C) (3)
(D) (4)
Opsi A (Nomor (1) – Korteks Renalis)
- Nomor (1) adalah Korteks Renalis (Kulit Ginjal): Lapisan terluar ginjal di bawah kapsul fibrosa. Lapisan ini menjadi lokasi beradanya Badan Malpighi (gabungan antara anyaman kapiler Glomerulus dan cawan Kapsula Bowman) serta tubulus berbelit (Tubulus Kontortus Proksimal dan Distal). Tempat utama terjadinya tahap filtrasi darah.
- Nomor (2) adalah Medula Renalis (Sumsum Ginjal): Lapisan tengah yang tersusun atas belasan massa kerucut berpola lurik yang disebut piramida ginjal (renal pyramids). Bagian ini didominasi oleh saluran lurus berupa Lengkung Henle (loop of Henle) dan Tubulus Kolektivus (duktus pengumpul) yang berperan krusial dalam pemekatan urine, reabsorpsi air, serta transpor urine ke kaliks.
- Nomor (3) adalah Pelvis Renalis (Piala Ginjal / Rongga Ginjal): Struktur corong membranosa yang dibentuk oleh persatuan kaliks mayor. Berfungsi menampung urine sesungguhnya yang keluar dari puncak piramida (papila renalis) sebelum dialirkan ke luar ginjal.
- Nomor (4) adalah Ureter: Saluran pipa berotot polos yang menghubungkan pelvis renalis pada hilum ginjal menuju ke kandung kemih (vesika urinaria) melalui gerak peristaltik.
Albumin adalah protein globular utama dalam plasma darah yang berukuran relatif besar bermuatan negatif. Pada kondisi fisiologis normal:
- Darah masuk ke ginjal melalui arteriol aferen menuju kapiler glomerulus di lapisan korteks.
- Barier filtrasi glomerulus (terdiri dari sel endotel bertingkap, membran basal glomerulus, dan sel podosit) memiliki ukuran pori yang sangat selektif sehingga menahan molekul besar seperti eritrosit (sel darah) dan protein plasma (albumin). Hasil penyaringan menghasilkan urine primer yang bebas protein.
- Jika membran barier filtrasi glomerulus mengalami peradangan, infeksi, atau kerusakan mekanis/kimiawi, pori-pori saringan akan melebar atau kehilangan muatan negatifnya. Akibatnya, molekul albumin lolos ke kapsula Bowman dan diekskresikan bersama urine (albuminuria).
Karena glomerulus terletak di Korteks Renalis, maka kerusakan barier filtrasi terjadi pada bagian nomor (1).
Bagian ginjal tempat berlangsungnya filtrasi darah yang mengalami kebocoran pada penderita albuminuria adalah Korteks Renalis, yang ditunjukkan oleh nomor (1) (Opsi A).
Soal 07
Perhatikan teks informasi berikut!
LENSA CEMBUNG
Lensa cembung adalah lensa yang bagian tengahnya lebih tebal daripada bagian tepinya. Lensa ini bersifat mengumpulkan cahaya (konvergen), sehingga sinar-sinar sejajar yang melewati lensa akan dibiaskan menuju satu titik fokus. Sifat bayangan yang dihasilkan lensa cembung bergantung pada posisi benda terhadap titik fokus dan pusat lensa. Karena kemampuannya memusatkan cahaya, lensa cembung sangat penting dalam kehidupan sehari-hari maupun bidang ilmiah.
Fatan melakukan percobaan dengan menempatkan slide transparan di depan lensa dan menyorotkan sinar sejajar menembus slide tersebut. Hasil percobaan menunjukkan bahwa bayangan di layar tampak sangat jelas pada posisi berikut.
Apabila slide digeser 4 cm menjauhi lensa, maka jarak lensa ke dinding agar bayangan tetap jelas dan sifat bayangan yang terbentuk adalah ….
| Opsi | Jarak lensa ke dinding | Sifat bayangan |
|---|---|---|
| A | 5 cm | nyata, terbalik, lebih kecil |
| B | -5 cm | maya, tegak, lebih kecil |
| C | -10 cm | maya, tegak, sama besar |
| D | 10 cm | nyata, terbalik, sama besar |
(A) A
(B) B
(C) C
(D) D
Opsi D (10 cm | nyata, terbalik, sama besar)
- Jarak benda mula-mula (\(s_1\)) = \(6\text{ cm}\)
- Jarak bayangan mula-mula (\(s’_1\)) = \(30\text{ cm}\) (bernilai positif karena bayangan nyata tertangkap di layar)
![\begin{align*} \frac{1}{f} &= \frac{1}{s_1} + \frac{1}{s'_1} \\[6pt] \frac{1}{f} &= \frac{1}{6} + \frac{1}{30} = \frac{5 + 1}{30} = \frac{6}{30} = \frac{1}{5} \implies f = 5\text{ cm} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-783ded78a8d9d29919739cddcfbf0d04_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Diperoleh jarak fokus lensa (\(f\)) = \(5\text{ cm}\) dan titik pusat kelengkungan lensa (\(R = 2f\)) = \(2 \times 5 = 10\text{ cm}\).
Slide digeser \(4\text{ cm}\) menjauhi lensa, sehingga jarak benda baru (\(s_2\)) menjadi:
Hitung jarak bayangan baru ke dinding (\(s’_2\)):
![\begin{align*} \frac{1}{s'_2} &= \frac{1}{f} - \frac{1}{s_2} \\[6pt] \frac{1}{s'_2} &= \frac{1}{5} - \frac{1}{10} = \frac{2 - 1}{10} = \frac{1}{10} \implies s'_2 = +10\text{ cm} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-68952e4e876181fa74de684a80ffd354_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Maka jarak layar/dinding ke lensa harus diatur sejauh 10 cm.
- Karena nilai \(s’_2 = +10\text{ cm}\) (positif), bayangan bersifat nyata dan terbalik.
- Perbesaran bayangan (\(M\)):
✓ Konsep Praktis: Ketika benda diletakkan tepat di titik pusat kelengkungan (\(s = 2f = 10\text{ cm}\)), bayangan yang dihasilkan oleh lensa cembung selalu bersifat nyata, terbalik, dan sama besar di posisi \(2f’\) (\(10\text{ cm}\) di belakang lensa).
Jarak lensa ke dinding adalah 10 cm dengan sifat bayangan nyata, terbalik, sama besar, yang bersesuaian dengan Opsi D.
Soal 08
Perhatikan teks informasi berikut!
MATA RANI RABUN JAUH
Seorang siswa SMP bernama Rani mengalami kesulitan melihat tulisan di papan tulis ketika duduk agak jauh dari depan kelas. Setelah diperiksa, diketahui bahwa Rani menderita rabun jauh (miopi). Dokter mata menyarankan Rani untuk menggunakan kacamata berlensa cekung (negatif) agar dapat melihat dengan jelas. Ukuran kacamata Rani tampak pada gambar berikut.
Berdasarkan informasi tersebut, Rani mencoba menganalisis rabun mata yang dideritanya. Adapun hasil analisisnya sebagai berikut:
(1) Lensa kaca mata berfungsi untuk membuat bayangan benda jauh jatuh di belakang retina
(2) Bola mata terlalu cembung sehingga bayangan benda jauh jatuh di depan retina.
(3) Lensa kaca mata bersifat mengumpulkan sinar cahaya sehingga jatuh di retina
(4) Lensa kaca mata memiliki jarak fokus -25 cm
Hasil analisis yang benar tentang kaca mata Rani ditunjukkan oleh nomor ….
(A) (1) dan (2)
(B) (1) dan (3)
(C) (2) dan (4)
(D) (3) dan (4)
Opsi C ((2) dan (4))
- Pernyataan (1) SALAH: Tujuan penggunaan kacamata adalah agar bayangan benda jatuh tepat di retina, bukan di belakang retina.
- Pernyataan (2) BENAR: Pada penderita miopi (rabun jauh), lensa mata terlalu tebal atau bola mata terlalu lonjong/cembung secara aksial sehingga daya biasnya terlalu kuat, menyebabkan bayangan dari benda jauh terfokus dan jatuh di depan retina.
- Pernyataan (3) SALAH: Kacamata untuk miopi adalah lensa cekung (negatif) yang bersifat menyebarkan berkas sinar (divergen), bukan mengumpulkan sinar (konvergen).
- Pernyataan (4) BENAR: Berdasarkan gambar, kekuatan lensa kacamata Rani adalah \(P = -4\text{ Dioptri}\). Gunakan rumus kekuatan lensa:
![\begin{align*} P &= \frac{100}{f} \\[6pt] -4 &= \frac{100}{f} \\[6pt] f &= \frac{100}{-4} = -25\text{ cm} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c6395f8f77ed5e248be501d345ecb7ed_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Maka jarak fokus lensa kacamata Rani memang bernilai -25 cm.
Pernyataan hasil analisis yang benar adalah nomor (2) dan (4), yang bersesuaian dengan Opsi C.
Soal 09
Perhatikan teks informasi berikut!
HUKUM COULOMB
Gaya Coulomb adalah gaya listrik yang terjadi antara dua benda bermuatan listrik. Jika kedua muatan sejenis (sama-sama positif atau sama-sama negatif), maka keduanya akan saling tolak-menolak. Jika kedua muatan berlawanan jenis (positif dan negatif), maka keduanya akan saling tarik-menarik. Sedangkan besarnya gaya Coulomb ditentukan dengan persamaan matematis:
Sekelompok siswa melakukan simulasi tentang Hukum Coulomb. Data-data hasil simulasi disajikan dalam tabel berikut.
| Simulasi ke- | Muatan A | Muatan B | Jarak | Gaya Coulomb |
|---|---|---|---|---|
| 1 | -2 μC | 4 μC | 3 cm | \(7{,}99 \times 10^1\text{ N}\) |
| 2 | 3 μC | 8 μC | 3 cm | \(2{,}40 \times 10^2\text{ N}\) |
| 3 | -5 μC | 6 μC | 2 cm | \(6{,}74 \times 10^2\text{ N}\) |
| 4 | -5 μC | 6 μC | 4 cm | \(1{,}69 \times 10^2\text{ N}\) |
Berdasarkan data pada tabel, selanjutnya sekelompok siswa tersebut membuat kesimpulan sebagai berikut. Tentukan benar atau salah untuk setiap simpulan yang dibuat oleh kelompok tersebut!
| Pernyataan Simpulan | Benar | Salah |
|---|---|---|
| A. Simulasi 1 tidak sesuai dengan hukum Coulomb karena besarnya gaya coulomb yang benar adalah \(8{,}0 \times 10^1\text{ N}\). | … | … |
| B. Simulasi 1 dan 2 menunjukkan bahwa besarnya gaya coulomb dipengaruhi oleh besarnya muatan listrik A dan B. | … | … |
| C. Besarnya gaya coulomb pada simulasi 3 lebih besar dibanding simulasi 4 karena jarak antara muatan listrik A dan B lebih kecil. | … | … |
A: SALAH | B: BENAR | C: BENAR
- Pernyataan A bernilai SALAH:
Simulasi 1 sudah sangat sesuai dengan Hukum Coulomb. Nilai konstanta Coulomb presisi ilmiah sebenarnya adalah:
Jika dihitung menggunakan nilai $k$ presisi:![\begin{align*} F &= (8{,}99 \times 10^9) \times \frac{(2 \times 10^{-6}) \times (4 \times 10^{-6})}{(0{,}03)^2} \\[6pt] F &= (8{,}99 \times 10^9) \times \frac{8 \times 10^{-12}}{9 \times 10^{-4}} = 7{,}99 \times 10^1\text{ N} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a4e17f03d2b3002db68019527eee043e_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Nilai \(8{,}0 \times 10^1\text{ N}\) hanyalah hasil jika $k$ dibulatkan menjadi \(9 \times 10^9\). Oleh karena itu, simulasi 1 justru menggunakan ketelitian tinggi laboratorium/komputer dan tetap mematuhi Hukum Coulomb.
- Pernyataan B bernilai BENAR:
Perhatikan perbandingan Simulasi 1 dan 2:- Jarak kedua muatan dibuat konstan/sama, yaitu \(r = 3\text{ cm}\) (variabel kontrol).
- Besar muatan dinaikkan dari \(|-2\text{ }\mu\text{C}| \times 4\text{ }\mu\text{C} = 8\text{ }\mu\text{C}^2\) menjadi \(3\text{ }\mu\text{C} \times 8\text{ }\mu\text{C} = 24\text{ }\mu\text{C}^2\) (naik 3 kali lipat).
- Gaya Coulomb meningkat 3 kali lipat: dari \(7{,}99 \times 10^1\text{ N}\) menjadi \(2{,}40 \times 10^2\text{ N}\).
Hal ini membuktikan secara ilmiah bahwa gaya Coulomb berbanding lurus dengan hasil kali kedua muatan (\(F \propto q_1 \cdot q_2\)).
- Pernyataan C bernilai BENAR:
Perhatikan perbandingan Simulasi 3 dan 4:- Besar kedua muatan sama persis, yaitu \(-5\text{ }\mu\text{C}\) dan \(6\text{ }\mu\text{C}\) (variabel kontrol).
- Jarak pada simulasi 3 (\(r = 2\text{ cm}\)) lebih kecil/dekat dibandingkan simulasi 4 (\(r = 4\text{ cm}\)).
- Gaya pada simulasi 3 (\(6{,}74 \times 10^2\text{ N}\)) bernilai 4 kali lebih besar dibanding simulasi 4 (\(1{,}69 \times 10^2\text{ N}\)).
Hal ini membuktikan bahwa gaya Coulomb berbanding terbalik dengan kuadrat jarak (\(F \propto \frac{1}{r^2}\)), sehingga semakin kecil jarak antar muatan, semakin besar gaya Coulomb yang dihasilkan.
Urutan jawaban yang benar berturut-turut adalah Salah, Benar, Benar.
Soal 10
Cermati teks informasi berikut!
HUKUM OHM
Sebuah rangkaian listrik sederhana terdiri dari sumber tegangan berupa baterai, tiga buah hambatan listrik (\(R_1, R_2\), dan \(R_3\)), serta sebuah amperemeter. Baterai berfungsi sebagai sumber energi listrik yang memberikan tegangan agar arus listrik dapat mengalir. Hambatan-hambatan dipasang dalam rangkaian untuk membatasi arus listrik. Susunan hambatan dapat berupa seri (disusun berurutan) atau paralel (disusun bercabang).
Amperemeter dipasang seri dengan rangkaian untuk mengukur besar arus listrik yang mengalir. Jika hambatan disusun seri, maka arus yang mengalir melalui setiap hambatan sama besar, sedangkan tegangannya terbagi sesuai besar hambatannya. Sebaliknya, jika hambatan disusun paralel, maka tegangan pada setiap hambatan sama besar, sedangkan arus bercabang sesuai besar hambatan masing-masing.
Rangkaian listrik ini menunjukkan bagaimana arus, tegangan, dan hambatan saling berhubungan sesuai dengan Hukum Ohm (\(V = I \cdot R\)). Dengan mengubah susunan hambatan, siswa dapat mempelajari perbedaan sifat arus dan tegangan pada rangkaian seri maupun paralel.
Virda merangkai tiga buah resistor yang dihubungkan dengan sebuah sumber tegangan (V) dan amperemeter. Jika amperemeter menunjukkan hasil pengukuran seperti pada gambar, maka besarnya tegangan listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah ….
(A) 0,6 volt
(B) 1,2 volt
(C) 60,0 volt
(D) 120,0 volt
Opsi B (1,2 volt)
Berdasarkan gambar amperemeter:
- Jarum menunjuk angka = 30 (pada skala atas bertaraf 0–100) atau 15 (pada skala bawah bertaraf 0–50).
- Skala maksimum yang dipakai = 100 (atau 50).
- Kabel merah terpasang pada terminal batas ukur = 1 A.
![\begin{align*} I &= \frac{\text{Skala Ditunjuk}}{\text{Skala Maksimum}} \times \text{Batas Ukur} \\[6pt] I &= \frac{30}{100} \times 1\text{ A} = 0{,}3\text{ A} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-5867c4e4da976e202d7ff2504a6e03d8_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Hambatan \(R_2 = 3\,\Omega\) dan \(R_3 = 6\,\Omega\) tersusun secara paralel (\(R_p\)):
![\begin{align*} \frac{1}{R_p} &= \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} = \frac{1}{3} + \frac{1}{6} = \frac{2 + 1}{6} = \frac{3}{6} \\[6pt] R_p &= \frac{6}{3} = 2\,\Omega \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-026236add279c4a4a786afb8804c9ea7_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Hambatan \(R_1 = 2\,\Omega\) tersusun secara seri dengan rangkaian paralel tersebut:
![\begin{align*} V &= I \cdot R_{\text{total}} \\[6pt] V &= 0{,}3\text{ A} \times 4\,\Omega = 1{,}2\text{ Volt} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-844e61b6cd5236872d6d5a3004dc55f8_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Besarnya tegangan listrik sumber rangkaian adalah 1,2 volt, yang bersesuaian dengan Opsi B.
Soal 11
Perhatikan teks informasi berikut!
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN
Pembangkit listrik tenaga angin, atau kincir angin, bekerja dengan mengubah energi kinetik dari angin menjadi energi listrik. Prosesnya dimulai ketika angin meniup baling-baling turbin. Baling-baling ini terhubung ke rotor, yang kemudian memutar generator. Generator inilah yang menghasilkan energi listrik. Perhitungan energi listrik yang dihasilkan oleh sebuah turbin angin didasarkan pada hukum energi kinetik. Rumus dasar untuk daya (P) yang dapat diekstrak dari angin adalah sebagai berikut:
Di mana:
P = Daya listrik (dalam Watt)
ρ = Kepadatan massa udara (sekitar 1,225 kg/m³ pada suhu dan tekanan standar)
A = Luas area yang disapu oleh baling-baling (dalam m²)
v = Kecepatan angin (dalam m/s)
Sebuah turbin angin memiliki panjang baling-baling 6 meter. Jika kecepatan angin adalah 10 m/s, kepadatan massa udara (ρ) adalah 1,225 kg/m³, dan π = 3,14, maka daya listrik yang dihasilkan turbin tersebut adalah ….
(A) 34.618,5 W
(B) 69.237,0 W
(C) 138.474,0 W
(D) 1.730.925,0 W
Opsi B (69.237,0 W)
- Panjang baling-baling (jari-jari lingkaran sapuan, \(r\)) = \(6\text{ meter}\)
- Kerapatan massa udara (\(\rho\)) = \(1{,}225\text{ kg/m}^3\)
- Kecepatan aliran angin (\(v\)) = \(10\text{ m/s}\)
- Konstanta \(\pi\) = \(3{,}14\)
Saat berputar, bilah turbin membentuk lingkaran dengan jari-jari sebesar panjang baling-baling (\(r = 6\text{ m}\)):
![\begin{align*} A &= \pi \cdot r^2 \\[6pt] A &= 3{,}14 \times (6)^2 \\[6pt] A &= 3{,}14 \times 36 = 113{,}04\text{ m}^2 \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a05999cc3a0497321f2986c0ecded8da_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Gunakan persamaan daya turbin angin yang diberikan pada soal:
![\begin{align*} P &= \frac{1}{2} \rho A v^3 \\[6pt] P &= \frac{1}{2} \times 1{,}225 \times 113{,}04 \times (10)^3 \\[6pt] P &= \frac{1}{2} \times 1{,}225 \times 113{,}04 \times 1.000 \\[6pt] P &= \frac{1}{2} \times 1.225 \times 113{,}04 \\[6pt] P &= 56{,}52 \times 1.225 = 69.237{,}0\text{ Watt} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-af269fd7fbf462ebc97a2d3fe305e7d2_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Daya listrik yang dihasilkan oleh turbin angin tersebut adalah 69.237,0 Watt, yang bersesuaian dengan Opsi B.
Soal 12
Perhatikan teks informasi berikut!
BEL LISTRIK
Penerapan elektromagnet yang paling umum adalah bel listrik. Ketika tombol bel ditekan, arus listrik mengalir ke kumparan kawat yang melilit sebuah inti besi. Kumparan ini menjadi elektromagnet dan menarik pelat besi (armatur). Gerakan armatur ini membuat pemukul mengenai bel, menghasilkan suara. Seketika itu, rangkaian listrik terputus, elektromagnet kehilangan magnetnya, dan armatur kembali ke posisi semula. Berikut sebuah desain bel listrik.
Berikut ini pemasangan kutub power supply dan kutub magnet yang ditimbulkannya:
| Opsi | Kutub Power Supply | Kutub Magnet | ||
|---|---|---|---|---|
| K | L | M | N | |
| A | positif | negatif | utara | selatan |
| B | negatif | positif | utara | selatan |
| C | positif | negatif | selatan | utara |
| D | negatif | positif | selatan | utara |
Pemasangan yang tepat adalah ….
(A) A
(B) B
(C) C
(D) D
Opsi C (K: positif, L: negatif, M: selatan, N: utara)
Arus listrik konvensional selalu mengalir dari kutub positif menuju kutub negatif melalui rangkaian tertutup saat sakelar ditekan.
Jika kita menguji kondisi K = positif dan L = negatif:
- Arus keluar dari terminal K → melewati sakelar → turun ke sisi kiri inti besi → masuk ke kumparan M dari bagian bawah.
- Arus mengalir ke atas melewati lilitan kumparan M → menyeberang ke kumparan N → mengalir ke bawah → melewati armatur dan kontak interuptor → kembali ke terminal L (negatif).
Pegang kumparan dengan tangan kanan di mana:
- Empat jari melingkar mengikuti arah aliran arus pada kawat bagian depan inti besi.
- Ibu jari yang tegak menunjukkan arah keluarnya garis gaya magnet, yaitu Kutub Utara (U).
Tinjau Kumparan M (Kaki Kiri):
Kawat melilit dari bawah ke atas dengan sisi depan mengalir ke arah atas-kanan. Ketika tangan kanan menggenggam kumparan M dengan empat jari mengarah ke atas, ibu jari menunjuk ke arah atas (menuju lengkungan atas inti U). Artinya, medan magnet keluar di bagian atas dan masuk di bagian bawah ujung M. Karena garis gaya magnet masuk di ujung M, maka ujung M menjadi Kutub Selatan.
Tinjau Kumparan N (Kaki Kanan):
Arus menyeberang dan mengalir ke arah bawah pada kumparan N. Empat jari tangan kanan melingkar mengarah ke bawah, sehingga ibu jari menunjuk ke arah bawah (menuju ujung bebas N). Karena garis medan magnet keluar di ujung N, maka ujung N menjadi Kutub Utara.
Kombinasi pasangan yang tepat adalah jika Kutub K positif dan L negatif, maka ujung kumparan M menjadi kutub selatan dan N menjadi kutub utara, yang bersesuaian dengan baris C (Opsi C).
Soal 13
Perhatikan teks informasi berikut!
KOMPRESOR BENGKEL OTOMOTIF
Salah satu jenis kompresor berdasarkan tegangan listriknya adalah kompresor listrik tegangan menengah. Kompresor ini memiliki tegangan AC antara 380 volt sampai dengan 415 volt dan digunakan di bengkel otomotif, pabrik, atau industri menengah. Adapun kelebihannya lebih stabil, mampu menghasilkan tekanan dan debit udara lebih besar, namun kompresor ini memiliki instalasi listrik lebih rumit dan tidak bisa digunakan di rumah biasa.
Kompresor bengkel otomotif merupakan kompresor listrik tegangan menengah. Kompresor ini berfungsi untuk menghasilkan udara bertekanan yang digunakan untuk berbagai keperluan perawatan, perbaikan, dan modifikasi kendaraan. Udara bertekanan ini dihasilkan dengan cara menghisap udara luar, lalu memampatkannya ke dalam tabung (tank) sehingga dapat digunakan sesuai kebutuhan.
Sebuah kompresor bengkel otomotif memiliki spesifikasi tegangan seperti pada gambar. Jika kompresor tersebut akan dihubungkan ke sumber tegangan AC 220 volt, maka diperlukan sebuah trafo. Berikut disediakan 4 (empat) trafo yang dapat menjadi pilihan agar kompresor dapat bekerja sesuai spesifikasinya.
Trafo yang sesuai dengan spesifikasi kompresor adalah nomor ….
(A) (1) dan (2)
(B) (1) dan (4)
(C) (2) dan (3)
(D) (3) dan (4)
Opsi C ((2) dan (3))
- Tegangan sumber primer (\(V_p\)) = \(220\text{ volt}\) (input PLN).
- Tegangan keluaran sekunder kompresor (\(V_s\)) = \(385\text{ volt}\) (output target).
- Karena \(V_s > V_p\), maka jenis trafo yang dibutuhkan adalah Trafo Step-Up dengan perbandingan lilitan:
Artinya, trafo yang dipilih harus mampu menghasilkan tegangan keluaran \(V_s = 385\text{ volt}\).
- Trafo (1): \(N_p = 700\), \(N_s = 400\) (Trafo Step-Down)
- Trafo (2): \(N_p = 600\), \(N_s = 1050\)
- Trafo (3): \(N_p = 400\), \(N_s = 700\)
- Trafo (4): \(N_p = 600\), \(N_s = 1200\)
Trafo yang menghasilkan tegangan tepat \(385\text{ volt}\) sesuai spesifikasi kompresor adalah nomor (2) dan (3), yang bersesuaian dengan Opsi C.
Soal 14
Perhatikan teks informasi berikut!
KEDALAMAN LAUT
Pengukuran kedalaman laut adalah cara untuk mengetahui jarak dari permukaan laut ke dasar laut. Dahulu dilakukan secara sederhana dengan tali berbandul yang diturunkan sampai menyentuh dasar laut. Saat ini digunakan metode modern yaitu echo sounding atau sonar, yang memanfaatkan gelombang bunyi ultrasonik. Kapal memancarkan bunyi ke dasar laut, kemudian bunyi dipantulkan kembali dan waktu tempuhnya diukur. Kedalaman dihitung dengan rumus:
di mana \(v\) adalah cepat rambat bunyi dalam air dan \(t\) adalah waktu tempuh bunyi pulang-pergi. Pengukuran kedalaman laut berguna untuk jalur pelayaran, pembangunan pelabuhan, serta penelitian dan eksplorasi laut. Sebuah kapal melakukan pengukuran kedalaman laut seperti gambar berikut.
Kapal memancarkan sonar ultrasonik ke dasar laut X dan menerima kembali pantulannya dengan waktu seperti pada gambar. Selanjutnya kapal bergerak ke tempat lain dan memancarkan sonar ultrasonik ke dasar laut Y. Bunyi pantul dari dasar laut Y diterima kembali lebih cepat 0,1 sekon dibanding dasar laut X. Jika cepat rambat gelombang bunyi di air laut 1.400 m/s, maka hasil analisis berikut yang tepat adalah ….
| Opsi | LAUT X | LAUT Y | SELISIH KEDALAMAN |
|---|---|---|---|
| A | 350 m | 280 m | 70 m |
| B | 350 m | 70 m | 210 m |
| C | 280 m | 350 m | 70 m |
| D | 700 m | 140 m | 560 m |
(A) A
(B) B
(C) C
(D) D
Opsi A (Laut X: 350 m, Laut Y: 280 m, Selisih: 70 m)
- Cepat rambat bunyi di air laut (\(v\)) = \(1.400\text{ m/s}\)
- Waktu tempuh bolak-balik di laut X (\(t_X\)) = \(0{,}5\text{ sekon}\)
![\begin{align*} d_X &= \frac{v \cdot t_X}{2} \\[6pt] d_X &= \frac{1.400 \times 0{,}5}{2} = \frac{700}{2} = 350\text{ meter} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-51b87f98f2b33b619a9742dd140104ef_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Bunyi pantul di dasar laut Y diterima 0,1 sekon lebih cepat dibanding laut X:
Maka kedalaman dasar laut Y adalah:
![\begin{align*} d_Y &= \frac{v \cdot t_Y}{2} \\[6pt] d_Y &= \frac{1.400 \times 0{,}4}{2} = \frac{560}{2} = 280\text{ meter} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-928300afbe52ea46771da9d8ad01e1d8_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
![\begin{align*} \Delta d &= d_X - d_Y \\[6pt] \Delta d &= 350\text{ m} - 280\text{ m} = 70\text{ meter} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b606cbec13b80ee261ba54d0cc025f2a_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
✓ Trik Cepat: Selisih kedalaman dapat langsung dihitung dari selisih waktunya (\(\Delta t = 0{,}1\text{ s}\)):
\(\Delta d = \frac{v \cdot \Delta t}{2} = \frac{1.400 \times 0{,}1}{2} = 70\text{ meter}\).
Hasil analisis yang tepat berturut-turut adalah Laut X = 350 m, Laut Y = 280 m, dan Selisih Kedalaman = 70 m, yang bersesuaian dengan Opsi A.
Soal 15
Perhatikan teks informasi berikut!
TERMOREGULASI: SISTEM PENDINGIN TUBUH PADA KULIT
Kulit manusia bukan sekadar pembungkus tubuh terluar, melainkan organ terbesar yang memiliki peran vital dalam sistem regulasi suhu tubuh (termoregulasi) dan ekskresi. Suhu inti tubuh manusia yang sehat dipertahankan secara konstan pada kisaran 36,5°C hingga 37,5°C melalui mekanisme umpan balik biologis yang dikendalikan oleh hipotalamus di otak.
Ketika seseorang berolahraga berat atau terpapar cuaca panas terik, suhu tubuh cenderung meningkat. Untuk mencegah terjadinya sengatan panas (heat stroke), tubuh mengaktifkan dua mekanisme pertahanan utama di lapisan kulit:
- Evaporasi Keringat: Cairan keringat yang mengandung air, garam mineral, dan sedikit urea disekresikan ke permukaan kulit. Ketika cairan ini menguap ke udara, panas dari permukaan tubuh akan terserap sehingga suhu tubuh menurun.
- Pelepasan Panas Radiasi (Vasodilatasi): Pembuluh darah di lapisan kulit mengalami pelebaran diameter (vasodilatasi). Hal ini menyebabkan volume aliran darah hangat dari dalam tubuh menuju ke permukaan kulit meningkat drastis, sehingga panas lebih mudah dilepaskan ke lingkungan sekitar. Akibat mekanisme ini, kulit seseorang tampak kemerahan dan terasa hangat saat berkeringat.
Nabila mengamati penampang melintang anatomi kulit manusia pada gambar berikut untuk mengidentifikasi struktur yang berperan dalam mekanisme pelepasan panas tersebut:
Berdasarkan informasi dan gambar penampang kulit tersebut, bagian kulit yang secara berturut-turut berfungsi menghasilkan cairan keringat untuk pendinginan evaporatif dan melepaskan panas melalui pemekaran pembuluh darah (vasodilatasi) ditunjukkan oleh nomor ….
(A) (1) dan (3)
(B) (2) dan (3)
(C) (2) dan (5)
(D) (4) dan (5)
Opsi B ((2) dan (3))
- Nomor (1) adalah Lapisan Epidermis (Kulit Ari): Lapisan terluar yang tersusun dari jaringan epitel berlapis pipih menanduk, berfungsi sebagai pelindung mekanis tubuh, barier kedap air, dan tempat bermuaranya pori-pori keringat.
- Nomor (2) adalah Kelenjar Keringat (Glandula Sudorifera): Kelenjar berbentuk pipa tubular bergulung yang terletak di lapisan dermis dan bermuara ke permukaan epidermis. Berfungsi menghasilkan cairan keringat untuk melakukan pendinginan evaporatif saat tubuh kepanasan.
- Nomor (3) adalah Pembuluh Darah Kapiler Dermis: Anyaman pembuluh darah (arteriol dan venula) di lapisan dermis. Saat cuaca panas, pembuluh darah ini akan melebar (vasodilatasi) sehingga lebih banyak darah hangat mengalir ke dekat permukaan kulit untuk memancarkan panas berlebih ke lingkungan sekitar.
- Nomor (4) adalah Reseptor Saraf Sensorik: Ujung-ujung saraf indra peraba yang berfungsi menerima rangsangan fisik dari lingkungan luar, seperti sentuhan, tekanan, getaran, suhu panas/dingin, dan rasa nyeri.
- Nomor (5) adalah Lapisan Lemak Subkutan (Hipodermis): Lapisan terdalam yang kaya akan sel-sel adiposa (jaringan lemak), berfungsi sebagai cadangan energi, bantalan terhadap benturan fisik, serta isolator termal tubuh.
Soal meminta dua struktur secara berturut-turut:
- Penghasil cairan keringat (pendinginan evaporatif) → Kelenjar Keringat, ditunjukkan oleh nomor (2).
- Pelepas panas radiasi melalui aliran darah (vasodilatasi) → Pembuluh Darah Kapiler Dermis, ditunjukkan oleh nomor (3).
Bagian kulit yang dimaksud secara berturut-turut adalah nomor (2) dan (3), yang bersesuaian dengan Opsi B.
Soal 16
Perhatikan teks informasi berikut!
GELOMBANG TALI
Gelombang tali adalah gelombang mekanik transversal yang merambat melalui medium berupa tali. Pada gelombang ini, arah getar partikel tali tegak lurus terhadap arah rambat gelombang. Gelombang tali memiliki besaran penting seperti amplitudo, panjang gelombang, frekuensi, periode, dan cepat rambat dengan hubungan \(v = \lambda \cdot f\). Energi merambat sepanjang tali, sedangkan partikel hanya berosilasi di sekitar titik keseimbangannya. Contoh sederhana gelombang tali dapat diamati ketika ujung tali digetarkan ke atas dan ke bawah sehingga terbentuk puncak dan lembah yang bergerak.
Sekelompok siswa melakukan empat kali percobaan tentang gelombang. Hasil percobaan ditampilkan seperti tampak pada gambar.
Selanjutnya kelompok siswa tersebut membuat beberapa kesimpulan sebagai berikut:
(1) Gelombang J memiliki periode terbesar dan memiliki frekuensi terkecil.
(2) Gelombang L memiliki periode terbesar dan memiliki frekuensi terkecil.
(3) Gelombang L memiliki kecepatan 6 m/s.
(4) Urutan gelombang dari frekuensi terbesar ke terkecil adalah J, K, M, dan L.
Kesimpulan yang benar ditunjukkan oleh nomor ….
(A) (1) dan (3)
(B) (1) dan (4)
(C) (2) dan (3)
(D) (2) dan (4)
Opsi C ((2) dan (3))
Gunakan rumus dasar gelombang: \(T = \frac{t}{n}\) dan \(f = \frac{n}{t}\).
- Gelombang J: \(n = 7\) gelombang, \(t = 1{,}4\text{ s}\)
- Gelombang K: \(n = 4{,}5\) gelombang, \(t = 0{,}9\text{ s}\)
- Gelombang L: \(n = 2\) gelombang, \(t = 0{,}5\text{ s}\)
- Gelombang M: \(n = 6\) gelombang, \(t = 1{,}2\text{ s}\)
Dari data di atas, Gelombang L memiliki periode terbesar (\(0{,}25\text{ s}\)) dan frekuensi terkecil (\(4\text{ Hz}\)). Maka Pernyataan (1) SALAH dan Pernyataan (2) BENAR.
Panjang tali total adalah \(s = 3\text{ meter}\) dan waktu rambat gelombang L adalah \(t = 0{,}5\text{ sekon}\):
Maka Pernyataan (3) BENAR.
Kesimpulan yang bernilai benar adalah nomor (2) dan (3), yang bersesuaian dengan Opsi C.
Soal 17
Perhatikan teks informasi berikut!
PEMUAIAN PADA TANGKI BENSIN
Zat cair seperti bensin memiliki koefisien muai volume (\(\gamma\)) yang cukup besar, jauh lebih besar dibandingkan logam (bahan tangki). Saat suhu meningkat, bensin akan memuai dan volumenya bertambah. Tangki bensin yang terbuat dari logam (misalnya baja) juga ikut memuai, tetapi pemuaian logam baja jauh lebih kecil dibandingkan pemuaian bensin. Akibatnya, jika tangki diisi penuh hingga bibirnya saat suhu rendah, maka ketika suhu naik bensin akan meluap karena tangki tidak cukup menampung pemuaian bensin.
Berdasarkan teori pemuaian, tangki bensin tidak boleh diisi penuh, namun harus diberi ruang kosong di bagian atas (expansion space). Ruang kosong ini berfungsi menampung pertambahan volume bensin saat suhu naik. Desain tangki dibuat lebih kuat dan fleksibel pada bagian sambungan, agar tahan terhadap tekanan internal akibat pemuaian bensin. Lubang pernapasan (vent) biasanya disediakan pada tangki agar tekanan berlebih akibat pemuaian bisa keluar, sehingga tangki tidak pecah. Besarnya pemuaian bensin dan tangki dapat ditentukan dengan persamaan matematis berikut:
![\begin{align*} \Delta V_b &= V_o \cdot \gamma_b \cdot \Delta T \\[6pt] \Delta V_T &= V_o \cdot \gamma_T \cdot \Delta T \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-cf091982074201ff53fb00e7451997ca_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Sebuah tangki bensin dengan kapasitas 100 liter diisi bensin sebanyak 98 liter pada suhu 27 °C. Bila suhu naik menjadi 57 °C, koefisien muai volume bensin \(9{,}6 \times 10^{-4}/\text{°C}\), dan koefisien muai volume tangki logam \(1{,}2 \times 10^{-4}/\text{°C}\), maka kondisi bensin pada suhu tersebut adalah ….
(A) meluap 0,46 liter
(B) meluap 0,92 liter
(C) meluap 1,38 liter
(D) tidak meluap
Opsi A (meluap 0,46 liter)
- Kapasitas awal tangki (\(V_{0,T}\)) = \(100\text{ liter}\)
- Volume awal bensin (\(V_{0,b}\)) = \(98\text{ liter}\)
- Kenaikan suhu (\(\Delta T\)) = \(57^\circ\text{C} – 27^\circ\text{C} = 30^\circ\text{C}\)
- Koefisien muai bensin (\(\gamma_b\)) = \(9{,}6 \times 10^{-4}/\text{}^\circ\text{C}\)
- Koefisien muai tangki (\(\gamma_T\)) = \(1{,}2 \times 10^{-4}/\text{}^\circ\text{C}\)
![\begin{align*} \Delta V_b &= V_{0,b} \cdot \gamma_b \cdot \Delta T \\[6pt] \Delta V_b &= 98 \times (9{,}6 \times 10^{-4}) \times 30 \\[6pt] \Delta V_b &= 2.940 \times 9{,}6 \times 10^{-4} = 2{,}8224\text{ liter} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f80100aafa5dd51592e2c654a6a4bf37_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Volume bensin setelah dipanaskan: \(V_{t,b} = 98 + 2{,}8224 = 100{,}8224\text{ liter}\).
![\begin{align*} \Delta V_T &= V_{0,T} \cdot \gamma_T \cdot \Delta T \\[6pt] \Delta V_T &= 100 \times (1{,}2 \times 10^{-4}) \times 30 \\[6pt] \Delta V_T &= 3.000 \times 1{,}2 \times 10^{-4} = 0{,}36\text{ liter} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-45e248cbac9da33069dab595b0cf674b_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Kapasitas tangki setelah memuai: \(V_{t,T} = 100 + 0{,}36 = 100{,}36\text{ liter}\).
Karena volume bensin akhir lebih besar dari daya tampung tangki (\(100{,}8224\text{ L} > 100{,}36\text{ L}\)), maka bensin akan meluap sebesar:
![\begin{align*} V_{\text{meluap}} &= V_{t,b} - V_{t,T} \\[6pt] V_{\text{meluap}} &= 100{,}8224 - 100{,}36 = 0{,}4624\text{ liter} \approx 0{,}46\text{ liter} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-ef5b20d41219266fefad9d6ef4f0a533_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
✓ Cara Cepat Antiruwet (Selisih Pemuaian vs Ruang Kosong):
Ruang kosong awal = \(100 – 98 = 2\text{ liter}\).
Pertambahan ruang tampung baru = \(2\text{ L} + \Delta V_T = 2 + 0{,}36 = 2{,}36\text{ liter}\).
Bensin yang meluap = \(\Delta V_b – (\text{Ruang Tampung Baru}) = 2{,}8224 – 2{,}36 = 0{,}4624\text{ liter} \approx 0{,}46\text{ liter}\).
Kondisi bensin pada suhu tersebut adalah meluap sebanyak 0,46 liter, yang bersesuaian dengan Opsi A.
Soal 18
Perhatikan teks informasi berikut!
KEMANA ES KU?
Kalor adalah energi panas yang berpindah dari suatu benda ke benda lain karena adanya perbedaan suhu. Jika zat dipanaskan tanpa mengalami perubahan wujud, maka kalor yang diberikan akan menaikkan suhu zat itu. Secara matematis hubungan ini dapat ditulis: \(Q = m \cdot c \cdot \Delta T\); dengan \(Q\) = kalor (Joule); \(m\) = massa benda (kg); \(c\) = kalor jenis zat (J/kg°C); dan \(\Delta T\) = perubahan suhu (°C).
Jika suhu sudah mencapai titik lebur atau titik didih, tambahan kalor tidak menaikkan suhu, tetapi digunakan untuk memutus atau membentuk ikatan molekul (perubahan wujud). Adapun banyaknya kalor lebur \(Q = m \cdot L\) dan banyaknya kalor uap \(Q = m \cdot U\).
Sebongkah es bermassa 100 gram pada suhu -10°C dipanaskan hingga menjadi air pada suhu 80°C. Diketahui kalor jenis es (\(c_{\text{es}}\)) = 2.100 J/kg°C, kalor lebur es (\(L\)) = \(334 \times 10^3\text{ J/kg}\), dan kalor jenis air (\(c_{\text{air}}\)) = 4.200 J/kg°C, maka grafik pemanasan es yang benar ditunjukkan oleh ….
(A) A
(B) B
(C) C
(D) D
Opsi B (Grafik B)
Sumbu mendatar menunjukkan total kalor kumulatif yang diserap es sejak awal pemanasan hingga akhir proses secara bertahap.
Massa es: \(m = 100\text{ gram} = 0{,}1\text{ kg}\).
Tahap 1: Menaikkan suhu es dari -10°C ke 0°C (\(Q_1\)):
![\begin{align*} Q_1 &= m \cdot c_{\text{es}} \cdot \Delta T_1 \\[6pt] Q_1 &= 0{,}1 \times 2.100 \times (0 - (-10)) \\[6pt] Q_1 &= 0{,}1 \times 2.100 \times 10 = \mathbf{2.100\text{ Joule}} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-aca849a2a5c0bfc4e814398f0050f265_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
→ Titik pertama pada sumbu kalor menunjukkan angka 2100.
Tahap 2: Meleburkan seluruh es menjadi air pada suhu 0°C (\(Q_2\)):
![\begin{align*} Q_2 &= m \cdot L \\[6pt] Q_2 &= 0{,}1 \times 334.000 = \mathbf{33.400\text{ Joule}} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-8cdf233f9a3b52e8088e65f9e82889d0_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Karena sumbu horizontal bersifat kumulatif, nilai pada titik kedua adalah:
→ Titik kedua pada sumbu kalor harus menunjukkan angka 35500 (bukan 33400).
Tahap 3: Menaikkan suhu air dari 0°C ke 80°C (\(Q_3\)):
![\begin{align*} Q_3 &= m \cdot c_{\text{air}} \cdot \Delta T_3 \\[6pt] Q_3 &= 0{,}1 \times 4.200 \times (80 - 0) \\[6pt] Q_3 &= 0{,}1 \times 4.200 \times 80 = \mathbf{33.600\text{ Joule}} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-873366202441221abc69a16da0156b1a_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Total kalor kumulatif akhir pada suhu 80°C adalah:
→ Titik ketiga pada sumbu kalor harus menunjukkan angka 69100.
Grafik yang memuat nilai kalor kumulatif berturut-turut 2100 J, 35500 J, dan 69100 J secara tepat adalah Grafik B (Opsi B).
Soal 19
Perhatikan teks informasi berikut!
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR (PLTA)
Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) merupakan suatu sistem yang memanfaatkan aliran dari air kemudian diubah menjadi energi listrik. Dalam suatu sistem PLTA, turbin merupakan suatu peralatan utama selain generator. Sistem kerjanya adalah dengan memanfaatkan arus aliran air dari sungai kemudian ditampung pada sebuah dam (bendungan) yang kemudian dialirkan pada suatu rangkaian pipa agar energi potensial air dapat diubah menjadi energi kinetik. Besarnya energi potensial ditentukan oleh massa air (\(m\)), ketinggian air (\(h\)), dan percepatan gravitasi (\(g\)). Secara matematis dirumuskan:
Pada akhirnya energi kinetik akan diubah kembali menjadi energi mekanik untuk menggerakkan atau memutarkan turbin. Hal ini yang menyebabkan generator seporos dengan turbin dapat berputar, maka dengan proses itu terjadi induksi elektromagnetik yang menghasilkan energi listrik. Berikut ilustrasi sebuah PLTA.
Berdasarkan teks informasi tersebut, jika percepatan gravitasi bumi \(10\text{ m/s}^2\) dan suatu ketika massa air yang mengalir pada pipa pesat sebanyak \(10^6\text{ kg}\), maka besarnya energi mekanik yang digunakan untuk menggerakkan turbin adalah ….
(A) \(3{,}5 \times 10^7\text{ J}\)
(B) \(3{,}5 \times 10^9\text{ J}\)
(C) \(11{,}2 \times 10^6\text{ J}\)
(D) \(11{,}2 \times 10^8\text{ J}\)
Opsi D (\(11{,}2 \times 10^8\text{ J}\))
- Massa air yang mengalir (\(m\)) = \(10^6\text{ kg}\)
- Percepatan gravitasi (\(g\)) = \(10\text{ m/s}^2\)
- Ketinggian vertikal air jatuh (\(h\)) = \(112\text{ meter}\)
- Catatan Antiruwet: Angka \(350\text{ m}\) adalah panjang lintasan miring pipa pesat (distraktor). Pada rumus energi potensial gravitasi (\(E_p = m \cdot g \cdot h\)), nilai \(h\) wajib menggunakan ketinggian vertikal (garis tegak lurus), bukan panjang bidang miring.
Energi potensial air diubah seluruhnya menjadi energi kinetik, yang kemudian menggerakkan turbin sebagai energi mekanik:
![\begin{align*} E_p &= m \cdot g \cdot h \\[6pt] E_p &= 10^6 \times 10 \times 112 \\[6pt] E_p &= 112 \times 10^7\text{ Joule} \\[6pt] E_p &= \mathbf{11{,}2 \times 10^8\text{ Joule}} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-5d85d590cafb771c95037a57576f45c3_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Besarnya energi mekanik yang digunakan untuk menggerakkan turbin adalah \(11{,}2 \times 10^8\text{ Joule}\), yang bersesuaian dengan Opsi D.
Soal 20
Perhatikan teks informasi berikut!
PEKERJAAN TUKANG BANGUNAN
Untuk menghitung usaha (\(W\)) yang dilakukan pekerja bangunan dalam memindahkan barang dari bawah ke atas, perlu diketahui besarnya gaya (\(F\)) yang diberikan untuk mengangkat barang dan jarak (\(s\)) perpindahan vertikal barang tersebut ke lantai atas. Rumusan matematis yang digunakan adalah \(W = F \times s\), di mana usaha (\(W\)) memiliki satuan joule.
Seorang pekerja bangunan P melemparkan dua batu bata masing-masing 0,4 kg, sedangkan pekerja bangunan Q melemparkan satu batu bata 0,4 kg. Mereka melemparkan batu bata kepada temannya yang ada di atas bangunan dengan ketinggian tampak pada gambar. Jika percepatan gravitasi \(10\text{ m/s}^2\), maka perbandingan usaha yang dilakukan pekerja bangunan P dan pekerja bangunan Q sebesar ….
(A) 4 : 3
(B) 3 : 4
(C) 3 : 2
(D) 2 : 3
Opsi A (4 : 3)
Usaha (\(W\)) untuk memindahkan benda secara vertikal ke atas sama dengan gaya berat benda (\(w = m \cdot g\)) dikalikan dengan perpindahan ketinggiannya (\(h\)):
- Pekerja P melemparkan 2 buah batu bata:
- Ketinggian bangunan P (\(h_P\)) = \(4\text{ meter}\)
![\begin{align*} W_P &= m_P \cdot g \cdot h_P \\[6pt] W_P &= 0{,}8 \times 10 \times 4 = \mathbf{32\text{ Joule}} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-3e19359b1cdebdb74626195789b4e0dc_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
- Pekerja Q melemparkan 1 buah batu bata:
- Ketinggian bangunan Q (\(h_Q\)) = \(6\text{ meter}\)
![\begin{align*} W_Q &= m_Q \cdot g \cdot h_Q \\[6pt] W_Q &= 0{,}4 \times 10 \times 6 = \mathbf{24\text{ Joule}} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-8437b575a15f18015ce9d88bb7c7ba8e_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
![\begin{align*} \frac{W_P}{W_Q} &= \frac{32\text{ J}}{24\text{ J}} = \frac{32 \div 8}{24 \div 8} = \frac{4}{3} \\[6pt] W_P : W_Q &= \mathbf{4 : 3} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-13cdf5e38256187733cd7084f6320bbb_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
✓ Wawasan Jebakan Soal: Opsi 2 : 3 muncul jika siswa lupa bahwa pekerja P mengangkat 2 batu bata (hanya membandingkan tinggi \(4 : 6 = 2 : 3\)). Jawaban yang teliti adalah \(4 : 3\).
Perbandingan usaha yang dilakukan oleh pekerja bangunan P dan Q adalah 4 : 3, yang bersesuaian dengan Opsi A.
Soal 21
Perhatikan teks informasi berikut!
TANGGA MINIMALIS LURUS
Manfaat utama tangga pada rumah bertingkat adalah sebagai penghubung sirkulasi vertikal antar lantai untuk memudahkan mobilitas penghuni dan sebagai elemen dekoratif yang mempercantik tampilan interior rumah. Gambar tersebut menampilkan sketsa atau ilustrasi desain interior sebuah ruangan dengan fokus utama pada tangga. Tangga tersebut memiliki desain minimalis lurus dengan anak tangga kayu dan railing atau pegangan tangga yang menyatu dengan dinding, memberikan kesan bersih dan lapang pada ruangan. Adapun ukuran tangga tampak terlihat seperti pada gambar.
Berdasarkan teks informasi tersebut, keuntungan mekanis yang dihasilkan oleh tangga adalah ….
(A) 1,67
(B) 1,33
(C) 0,75
(D) 0,60
Opsi A (1,67)
Tangga merupakan penerapan dari pesawat sederhana jenis bidang miring yang berfungsi mempermudah usaha memindahkan tubuh ke lantai atas dengan memperpanjang lintasan yang dilalui.
- Panjang lintasan miring tangga (\(s\)) = \(5\text{ meter}\)
- Ketinggian vertikal lantai (\(h\)) = \(3\text{ meter}\)
- Jarak mendatar alas (\(x\)) = \(4\text{ meter}\) (informasi distraktor tripel Pythagoras 3–4–5)
Keuntungan mekanis bidang miring dirumuskan sebagai perbandingan antara panjang sisi miring (\(s\)) terhadap tinggi vertikal (\(h\)):
![\begin{align*} KM &= \frac{s}{h} \\[6pt] KM &= \frac{5\text{ m}}{3\text{ m}} = 1{,}666...\approx \mathbf{1{,}67} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-096ae621686a8aedc9de9e7844664a0f_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
- Opsi B (1,33): Terkecoh membagi jarak mendatar dengan tinggi (\(\frac{4}{3} = 1{,}33\)).
- Opsi C (0,75): Terkecoh menghitung kemiringan / gradien tangga (\(\frac{h}{\text{alas}} = \frac{3}{4} = 0{,}75\)).
- Opsi D (0,60): Terbalik membagi tinggi dengan panjang miring (\(\frac{h}{s} = \frac{3}{5} = 0{,}60\)).
Keuntungan mekanis yang dihasilkan oleh tangga tersebut adalah 1,67, yang bersesuaian dengan Opsi A.
Perhatikan teks informasi berikut!
SCUBA DIVING DAN FREE DIVING
Scuba diving dan free diving adalah dua jenis kegiatan menyelam yang memiliki perbedaan signifikan dalam cara melakukannya. Scuba diving adalah kegiatan menyelam di bawah air menggunakan peralatan scuba (Self-Contained Underwater Breathing Apparatus). Dalam scuba diving, penyelam menggunakan tabung oksigen yang terpasang di punggung mereka untuk menyediakan pasokan udara selama penyelaman. Free diving adalah kegiatan menyelam di bawah air tanpa menggunakan peralatan bantu pernapasan. Dalam free diving, penyelam hanya mengandalkan kapasitas paru-paru mereka sendiri untuk bernapas saat berada di bawah permukaan air.
Menurut Dive Ninja Expeditions, hingga saat ini, penyelaman terlama yang pernah dilakukan scuba diver di lingkungan air asin terbuka adalah 142 jam 42 menit. Dan rekor penyelaman scuba terdalam mencapai 332 meter. Sebagai perbandingan, untuk free diver dapat menahan napas selama 11 menit 35 detik, dan kedalaman mencapai 130 meter.
Diketahui dua penyelam profesional scuba diver dan free diver melakukan penyelaman di perairan laut yang sama dan mereka dapat mencapai kedalaman maksimal. Jika massa jenis air laut \(1.020\text{ kg/m}^3\), sedangkan percepatan gravitasi di permukaan laut adalah sekitar \(9{,}8\text{ m/s}^2\), maka perbedaan tekanan yang dialami kedua penyelam tersebut pada kedalaman maksimal adalah ….
(A) \(1.299.480\text{ N/m}^2\)
(B) \(2.019.192\text{ N/m}^2\)
(C) \(3.318.672\text{ N/m}^2\)
(D) \(4.618.152\text{ N/m}^2\)
Opsi B (\(2.019.192\text{ N/m}^2\))
- Kedalaman maksimal scuba diver (\(h_1\)) = \(332\text{ meter}\)
- Kedalaman maksimal free diver (\(h_2\)) = \(130\text{ meter}\)
- Massa jenis air laut (\(\rho\)) = \(1.020\text{ kg/m}^3\)
- Percepatan gravitasi (\(g\)) = \(9{,}8\text{ m/s}^2\)
Gunakan rumus perbedaan tekanan hidrostatis:
![\begin{align*} \Delta P &= \rho \cdot g \cdot \Delta h \\[6pt] \Delta P &= 1.020 \times 9{,}8 \times 202 \\[6pt] \Delta P &= 9.996 \times 202 = \mathbf{2.019.192\text{ N/m}^2} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-8aa6c29d42fa3561ab3c40a20e4c2df8_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
- Opsi A (\(1.299.480\text{ N/m}^2\)): Tekanan yang dialami free diver saja (\(9.996 \times 130\)).
- Opsi C (\(3.318.672\text{ N/m}^2\)): Tekanan yang dialami scuba diver saja (\(9.996 \times 332\)).
- Opsi D (\(4.618.152\text{ N/m}^2\)): Hasil penjumlahan kedua tekanan (\(P_1 + P_2\)), padahal soal meminta selisih.
Perbedaan tekanan yang dialami kedua penyelam tersebut adalah \(2.019.192\text{ N/m}^2\), yang bersesuaian dengan Opsi B.
Soal 23
Perhatikan teks informasi berikut!
KERETA KELINCI
Kereta kelinci adalah kendaraan wisata sederhana berupa motor roda tiga atau motor bebek yang dimodifikasi untuk menarik beberapa gerbong kecil berbentuk kereta. Dinamakan kereta kelinci karena gerbongnya sering dihias dengan bentuk kelinci, hewan, atau karakter kartun sehingga menarik bagi anak-anak. Kereta ini biasanya digunakan untuk wahana hiburan anak-anak di kampung, alun-alun, atau pasar malam, kendaraan wisata keliling desa/kota dengan tarif murah, dan hiburan pada acara tertentu, seperti karnaval atau hari besar.
Pada arena pasar malam terdapat sebuah kereta kelinci yang memiliki massa kosong 700 kg dan motor penggerak kereta menghasilkan gaya dorong sebesar 1.200 N. Pada sesi pertama, kereta ini dinaiki oleh 20 penumpang anak-anak, masing-masing dengan massa rata-rata 30 kg. Jika pada sesi kedua dinaiki oleh 30 penumpang anak-anak, agar kereta tetap meluncur dengan percepatan yang sama dengan sesi pertama, maka gaya dorong kereta menjadi ….
(A) 828 N
(B) 900 N
(C) 1477 N
(D) 1600 N
Opsi C (1477 N)
- Massa kereta kosong (\(m_k\)) = \(700\text{ kg}\)
- Massa 20 anak pada sesi 1 (\(m_{p1}\)) = \(20 \times 30\text{ kg} = 600\text{ kg}\)
- Massa total sesi 1 (\(m_1\)) = \(700 + 600 = 1.300\text{ kg}\)
- Gaya dorong sesi 1 (\(F_1\)) = \(1.200\text{ N}\)
Gunakan Hukum II Newton (\(F = m \cdot a\)):
- Massa 30 anak pada sesi 2 (\(m_{p2}\)) = \(30 \times 30\text{ kg} = 900\text{ kg}\)
- Massa total sesi 2 (\(m_2\)) = \(700 + 900 = \mathbf{1.600\text{ kg}}\)
Agar percepatannya tetap sama (\(a_2 = a_1 = \frac{12}{13}\text{ m/s}^2\)):
![\begin{align*} F_2 &= m_2 \cdot a_1 \\[6pt] F_2 &= 1.600 \times \frac{12}{13} \\[6pt] F_2 &= \frac{19.200}{13} \approx 1.476{,}92\text{ N} \approx \mathbf{1.477\text{ N}} \end{align*}](https://benanglurus.id/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-25819971d3bb54fb0058ad76562ed6bb_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
✓ Trik Perbandingan Langsung:
Karena percepatan (\(a\)) konstan, gaya sebanding lurus dengan massa total (\(F \propto m\)):
\(\frac{F_2}{F_1} = \frac{m_2}{m_1} \implies F_2 = \frac{1.600}{1.300} \times 1.200 = \frac{16}{13} \times 1.200 \approx 1.477\text{ N}\).
Besarnya gaya dorong kereta pada sesi kedua agar percepatannya tetap sama adalah 1477 N, yang bersesuaian dengan Opsi C.
Soal 24
Perhatikan teks berikut!
BERAS MERAH PULEN
Beras merah merupakan salah satu pangan fungsional yang sangat dianjurkan bagi penderita diabetes dan pelaku pola hidup sehat karena memiliki indeks glikemik rendah serta kaya akan pigmen antioksidan alami bernama antosianin. Namun, sebagian masyarakat kurang menyukai beras merah karena tekstur nasinya yang cenderung pera (kering dan keras saat dimasak). Sebaliknya, beras putih memiliki tekstur pulen yang sangat disukai masyarakat, tetapi memiliki kadar gula sederhana yang lebih tinggi.
Untuk memperoleh varietas unggul baru yang menggabungkan keunggulan kedua varietas tersebut (yaitu beras berwarna merah sekaligus memiliki tekstur pulen), seorang peneliti pemuliaan tanaman melakukan persilangan dihibrid antara tanaman padi beras merah bertekstur pera dengan tanaman padi beras putih bertekstur pulen seperti bagan berikut:
Keterangan sifat:
- Gen M (warna merah) dominan terhadap gen m (warna putih).
- Gen P (tekstur pulen) dominan terhadap gen p (tekstur pera).
Jika tanaman keturunan pertama (F1) disilangkan kembali (backcross) dengan tanaman induk padi beras putih bertekstur pulen galur murni bergenotipe mmPP, maka persentase tanaman keturunan (F2) yang menghasilkan padi beras merah bertekstur pulen adalah ….
(A) 100%
(B) 75%
(C) 50%
(D) 25%
Opsi C (50%)
- Induk 1 (F1): MmPp (beras merah pulen) → menghasilkan 4 jenis gamet: MP, Mp, mP, mp (masing-masing 25%).
- Induk 2: mmPP (beras putih pulen) → hanya menghasilkan 1 jenis gamet: mP (100%).
| Gamet F1 \ Induk 2 | mP |
|---|---|
| MP | MmPP (Merah, Pulen) |
| Mp | MmPp (Merah, Pulen) |
| mP | mmPP (Putih, Pulen) |
| mp | mmPp (Putih, Pulen) |
Berdasarkan tabel persilangan di atas, diperoleh 4 kemungkinan kombinasi genotipe:
- Beras Merah Pulen (MmPP, MmPp): sebanyak 2 dari 4 bagian.
- Beras Putih Pulen (mmPP, mmPp): sebanyak 2 dari 4 bagian.
Persentase tanaman keturunan yang memiliki sifat padi beras merah bertekstur pulen adalah 50%, yang bersesuaian dengan Opsi C.
Soal 25
Perhatikan teks berikut!
MENGHITUNG SIKLUS MENSTRUASI
Siklus menstruasi bukan hanya sekadar periode pendarahan, tetapi juga melibatkan berbagai perubahan hormon yang memengaruhi tubuh perempuan secara keseluruhan. Siklus menstruasi normal wanita biasanya berlangsung sekitar 28 hari, meskipun ada yang berlangsung antara 21 hingga 35 hari. Siklus ini dibagi menjadi beberapa fase yang ditandai dengan perubahan fisik dan hormonal.
Selama menstruasi, pendarahan terjadi karena lapisan dinding rahim (endometrium) meluruh akibat penurunan kadar hormon progesteron dan estrogen secara drastis. Fase ini menandai awal dari siklus baru (Hari ke-1) dan berlangsung sekitar 3 hingga 7 hari. Namun, saat tidak terjadi pembuahan ovum oleh sperma, lapisan tersebut dikeluarkan bersama darah. Berikut informasi berkaitan dengan siklus menstruasi:
Mutia mempunyai siklus menstruasi 28 hari dan masa pendarahan menstruasi berlangsung selama 5 hari. Ia mengalami hari pertama menstruasi pada tanggal 22 September 2025 (menstruasi berlangsung hingga 26 September 2025). Berdasarkan informasi tersebut, diperoleh beberapa prediksi berikut:
- Mutia diperkirakan akan mengalami ovulasi pada tanggal 5 Oktober 2025.
- Mutia akan mengalami menstruasi lagi pada tanggal 22 s.d. 26 Oktober 2025.
- Pada tanggal 20 Oktober 2025 kadar hormon estrogen mulai meningkat sehingga endometrium kembali menebal.
- Setelah tanggal 6 Oktober 2025 folikel kosong berubah menjadi korpus luteum yang menghasilkan hormon progesteron.
Prediksi yang tepat dan sesuai dengan informasi pada gambar ditunjukkan oleh nomor ….
(A) 1) dan 2)
(B) 1) dan 4)
(C) 2) dan 3)
(D) 3) dan 4)
Opsi B (1 dan 4)
- Hari ke-1 siklus: 22 September 2025 (hari pertama menstruasi).
- Bulan September memiliki total 30 hari.
- Fase Ovulasi (Hari ke-14):
Hari ke-14 dihitung: \(22\text{ September} + 13\text{ hari}\).
Dari 22 s.d. 30 September ada 8 hari (sampai Hari ke-9). Sisa 5 hari jatuh di bulan Oktober → 5 Oktober 2025. - Akhir Siklus (Hari ke-28):
\(22\text{ September} + 27\text{ hari} = 19\text{ Oktober 2025}\). - Hari Pertama Menstruasi Berikutnya (Hari ke-29):
Jatuh pada tanggal 20 Oktober 2025 (berlangsung 5 hari: 20 s.d. 24 Oktober 2025).
- Prediksi 1) BENAR: Pada wanita dengan siklus teratur 28 hari, pelepasan sel telur (ovulasi) dipicu oleh lonjakan hormon LH tepat pada Hari ke-14, yaitu tanggal 5 Oktober 2025.
- Prediksi 2) SALAH: Karena bulan September berjumlah 30 hari, siklus 28 hari menyebabkan menstruasi berikutnya dimulai tanggal 20 Oktober 2025 (sampai 24 Oktober), bukan tanggal 22 s.d. 26 Oktober.
- Prediksi 3) SALAH: Tanggal 20 Oktober 2025 adalah awal menstruasi baru di mana kadar hormon estrogen dan progesteron justru turun drastis (anjlok) sehingga dinding rahim meluruh, bukan mulai menebal.
- Prediksi 4) BENAR: Setelah terjadi ovulasi pada 5 Oktober, mulai tanggal 6 Oktober (Hari ke-15) folikel de Graaf yang telah kosong bertransformasi menjadi Korpus Luteum (badan kuning) yang memproduksi hormon progesteron untuk fase pascaovulasi.
Prediksi yang tepat dan sesuai secara biologis ditunjukkan oleh nomor 1) dan 4), yang bersesuaian dengan Opsi B.
Soal 26
Perhatikan teks berikut!
TAK SELALU DENGAN GULA
Tape ketan merupakan makanan tradisional Indonesia yang dihasilkan melalui proses fermentasi beras ketan. Proses ini melibatkan ragi Saccharomyces cerevisiae dan kapang amilolitik yang mengubah pati dalam beras ketan menjadi gula sederhana melalui proses fermentasi, sehingga menghasilkan cita rasa manis dan sedikit asam yang khas. Tekstur tape ketan umumnya lembut, lengket, dan berair. Proses fermentasi tidak hanya menghasilkan rasa yang unik, tetapi juga meningkatkan nilai gizi dan manfaat kesehatan dari beras ketan.
Dalam pembuatan tape ketan, bahan-bahan yang digunakan relatif sederhana tetapi berperan penting untuk menghasilkan tape ketan yang berkualitas. Bahan utama yang diperlukan adalah beras ketan, ragi tape, air bersih, dan pembungkus tape. Pemberian gula pasir sangat opsional sehingga gula bukan merupakan bahan utama dalam pembuatan tape.
Akmal menuliskan beberapa penjelasan mengapa gula tidak selalu ditambahkan dalam pembuatan tape. Penjelasan yang tepat adalah ….
(A) waktu fermentasi harus lebih lama agar rasa tape yang dihasilkan tetap manis meskipun tanpa penambahan gula
(B) jika gula tidak ditambahkan dalam pembuatan tape, ragi harus diganti dengan ragi lain, yaitu Rhizopus oryzae agar tape tetap berasa manis
(C) fermentasi oleh jamur ragi tetap berlangsung dan menghasilkan alkohol sehingga cita rasa yang dihasilkan adalah tape ketan dengan rasa masam
(D) dalam fermentasi oleh jamur ragi, zat pati dalam beras ketan diuraikan menjadi gula sederhana sehingga tetap berasa manis meskipun tanpa penambahan gula
Opsi D
Bahan dasar tape adalah beras ketan yang kaya akan karbohidrat kompleks berbentuk amilum (zat pati). Proses fermentasi tape terjadi melalui dua tahapan utama secara sinergis:
- Tahap Sakarifikasi (Pemecahan Amilum):
Mikroorganisme pada ragi (seperti kapang amilolitik Amylomyces rouxii atau Aspergillus) memproduksi enzim amilase yang memecah amilum (pati) kompleks menjadi gula-gula sederhana (glukosa dan maltosa). Pembentukan glukosa inilah yang secara alami memberikan rasa manis pada tape ketan tanpa perlu diberi gula tambahan. - Tahap Fermentasi Alkohol:
Khamir Saccharomyces cerevisiae kemudian memfermentasikan sebagian glukosa tersebut menjadi alkohol (etanol) dan gas karbon dioksida (\(\text{CO}_2\)), yang memberikan aroma harum dan rasa segar yang khas.
Opsi A SALAH: Jika waktu fermentasi dibiarkan terlalu lama, gula sederhana yang terbentuk justru akan habis diubah menjadi alkohol dan asam asetat (asam cuka oleh bakteri Acetobacter), sehingga tape akan menjadi sangat masam dan beralkohol tinggi, bukan bertambah manis.
Opsi B SALAH: Rhizopus oryzae adalah jamur yang digunakan untuk pembuatan tempe, bukan ragi untuk tape ketan.
Opsi C SALAH: Alkohol tidak memberikan rasa masam, melainkan aroma khas dan rasa sedikit hangat. Rasa masam disebabkan oleh terbentuknya asam-asam organik.
Penjelasan yang paling tepat adalah dalam fermentasi oleh jamur ragi, zat pati dalam beras ketan diuraikan menjadi gula sederhana sehingga tetap berasa manis meskipun tanpa penambahan gula (Opsi D).
