Kumpulan soal fisika beserta solusinya

Sebagian orang menganggap fisika susah karena terlalu banyaknya rumus yang digunakan. ”Ngapalin rumusnya aja susah, udah gitu bingung mau makenya gimana”, begitu komentar para siswa tentang fisika. Sebenarnya, rumus tidak perlu dihafal tetapi dipahami. Terdengar klise memang, tapi begitulah kenyataannya.

Rumus atau persamaan di fisika, pada umumnya dipakai sebagai pernyataan ringkas suatu konsep. Suatu teori atau konsep yang bisa memakan penjelasan berlembar-lembar kertas, dapat dinyatakan dengan tepat hanya dalam satu baris persamaan. Hal ini merupakan salah satu sebab utama mengapa di fisika banyak sekali rumus.

Namun, hal yang banyak terjadi dalam pendidikan kita adalah kebanyakan siswa hanya melihat rumus itu secara sepotong-sepotong. Mereka tidak (mau) mengetahui cerita atau konsep di balik rumus tersebut. Hal ini mengakibatkan daya analisis siswa lemah, sehingg mereka hanya bisa menyelesaikan soal yang langsung dan mudah yaitu yang hanya menggunakan satu rumus. Kalau terdapat soal yang menggunakan konsep yang bermacam-macam –yang berarti juga memakai rumus lebih dari satu- mereka kebingungan menyelesaikannya.

Berikut beberapa contoh tentang kebingungan para siswa terhadap rumus dalam fisika:

1) Rumus untuk koefisien gesek statik sering dinyatakan dengan:

μ = tan θ ..........(1)

Rumus ini sering dipahami siswa bahwa koefisien gesek statik (μ) tergantung pada besarnya sudut kemiringan bidang (θ). Padahal pemahaman ini sama sekali salah. Koefisien gesek statik hanya tergantung pada jenis bahan-bahan yang bergesekan. Atau dalam bahasa fisika, koefisien gesek statik merupakan karakteristik dua bahan yang bergesekan (misalnya, antara kayu dengan kayu, dll).

Rumus (1) merupakan rumus yang digunakan sebagai cara untuk mengukur koefisien gesek. Apabila kita punya sebuah benda, misalnya buku, lalu kita ingin mengetahui berapa koefisien gesek statik antara buku dengan permukaan dari kayu, maka cara mengetahuinya adalah dengan meletakkan buku tersebut di atas permukaan kayu. Kemudian permukaan kayu itu kita miringkan (terhadap horizontal) sedikit demi sedikit. Pada saat awal (sudut kemiringan kecil), buku tidak akan bergerak, tetapi setelah terus dimiringkan, pada sudut kemiringan tertentu (θ) buku akan mulai mulai bergerak, nah tan θ inilah yang merupakan nilai μ.

Terlihat bahwa nilai sudut θ adalah spesial, tidak bisa divariasikan sembarangan, hanya terdapat satu nilai θ untuk koefisien gesek statik antara bahan kertas dan kayu. Hal ini mengakibatkan bahwa rumus (1) tidak bisa dipahami sebagai hubungan ketergantungan antara μs terhadap θ. Rumus itu memberitahu kita bagaimana cara mengukur μ.

2) Contoh lainnya adalah rumus untuk koefisien muai panjang α:

α = ΔL/(ΔT.Lo) ........(2)

Dalam rumus di atas, apakah α bergantung pada perubahan panjang benda ΔL, perubahan temperatur ΔT, atau panjang awal Lo? Jawabannya: α tidak tergantung kepada ketiga besaran di atas. Lagi-lagi, koefisien muai panjang α merupakan karakteristik dari suatu bahan (logam). Pers. (2) merupakan persamaan yang mendefinisikan koefisien muai panjang. Jadi, arti dari pers. (2) adalah koefisien muai panjang didefinisikan sebagai fraksi perubahan panjang per satuan temperatur.

3) Lain lagi dengan persamaan gerak jatuh bebas di bawah ini,

h = -(gt^2) / 2 .............(3)

yang memang menyatakan ketergantungan ketinggian h terhadap waktu t. Pers. (3) adalah persamaan fungsi h terhadap t^2.


Para siswa sering tidak mengetahui ”cerita” di balik rumus. Sehingga pemahaman mereka sering salah, bahwa setiap rumus hanya dipahami sebagai hubungan ketergantungan antar variabel. Dari contoh di atas, kita dapat tahu bahwa rumus dapat menyatakan:
a) bagaimana cara mengukur sesuatu
b) definisi suatu kuantitas
c) fungsi (ketergantungan) suatu variabel terhadap variabel lainnya.

Untuk memahami suatu rumus kita harus memahami cerita di balik rumus tsb.