SERI OSN : 32

Dalam kesempatan kali ini, saya akan berbagi 

pengalaman mementori anak private les. 

Menyiapkan diri untuk mengikuti olimpiade 

Fisika tingkatan SMA.

 

Daftar isi :

·        Contoh soal dan pembahasan

·        Soal latihan

 

Contoh : 1

Sebuah bola berongga dengan jari – jari R = 0,5 m 

berputar pada sumbu tegaknya dengan dengan 

kecepatan sudut ω = 5 rad/s. Sebuah bola kecil 

berputar bersama – sama dengan bola pada 

ketinggian R/2 (g = 10 m/s²).

 

 

 

 

 

 

(a)       Berapa nilai terkecil koefisien gesekan agar 

        bola tidak jatuh.

(b)      Hitunglah μ untuk ω = 8 rad/s.

 

Pembahasan :

 

Bagian a)

Agar bola kecil tidak terjatuh ke bawah, maka arah 

gaya gesek f harus ke atas. Dan arah gaya normal 

N menuju titik pusat bola besar

 

 

 

 

 

 

Tentukan nilai sudut α :

Sehingga jarak AP dapat kita tentukan melalui 

rumusan AP = r = R sin α.

Kemudian tinjau gaya Normal dan gaya gesek yang 

bekerja pada bola kecil dan bola besar.

 

 

 

 

 

 

 

Bola bergerak dalam lintasan (orbit) yang stabil,

ΣF_x = 0.

Balok tidak bergerak sepanjang sumbu y, ΣF_y = 0

Kedua persamaan yaitu, persamaan (1) dan 

persamaan (2) kita eliminasi.

Substitusikan persamaan (3) ke dalam persamaan (2).

Bola tetap bergerak dan tidak jatuh, sehingga :

Kemudian kita substitusikan nilai sin α = ½ √3 ; 

cos α = ½  ; g = 10 m/s² ; ω = 5 rad/s ; 

R = 0,5 m kedalam persamaan (5).

Bagian b)

Jika ω = 8 rad/s, maka koefisien gesekan μ.

Karena koefisien gesekan bernilai negatif, 

bola hampir bergerak ke atas.

Contoh : 2

Balok bermassa 1 kg ikut bergerak melingkar pada 

dinding sebelah dalam sebuah tong yang berpusing 

dengan koefisien gesek statis 0,4. Jika jari – jari 

tong 1,0 meter. Kelajuan minimum balok bersama 

tong agar tidak terjatuh.

 

Pembahasan :

Diagram balok bebas yang menempel pada dinding 

sebelah dalam tong yang ikut bergerak melingkar 

bersama dinding tong ditunjukkan pada gambar 

berikut.

Jadi ada tiga buah gaya yang bekerja pada balok 

seperti,

·        gaya berat (w), arahnya ke bawah.

·        gaya gesek (f), arahnay ke atas.

·        Gaya normal (N), arahnya ke kiri

Tinjau sumbu y,

Tinjau sumbu x,

Substitusikan persamaan (2) ke 

dalam persamaan (1).

Soal : 1

Seorang berjalan menuruni sebuah tangga eskalator 

yang sedang bergerak turun memerlukan waktu satu 

menit. Jika kecepatan berjalannya dibuat dua kali, 

maka ia akan memerlukan waktu 40 detik. 

Berapa waktu yang diperlukan jika orang tersebut 

berjalan rileks.

 

Soal : 2

Sebuah bola kecil dengan massa m dipasang pada 

silinder pejal bermassa M dan berjari – jari R 

menggunakan batang tak bermassa. Lihat gambar 

di bawah ini.

Bola kecil tersebut berada pada jarak H di atas pusat 

silinder. Sistem bola – silinder tersebut kemudian 

diberikan gangguan kecil dari posisi kesetimbangan 

tak stabil tersebut. Silinder menggelinding tanpa 

tergelincir/slip. Pada saat bola m menyentuh lantai. 

Tentukan :

(a)       Kecepatan pusat massa silinder

(b)      Kecepatan bola

 

Soal : 3

Sebuah bandul sederhana panjang tali L berotasi 

pada bidang horizontal (ayunan konis). 

Jika periode rotasinya T, tentukan besar sudut θ. 

(nyatakan dalam L, T, dan g).

Soal : 4

Tentukan percepatan masing – masing benda yang 

ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Soal : 5

Sebuah sistem ditunjukkan seperti diagram berikut.

Dimana kedua balok bebas bergerak dari keadaan 

diam tanpa gesekan. Mana yang pertama kali terjadi, 

balok A akan menyentuh katrol atau balok B akan 

menumbuk dinding. Abaikan gesekan pada soal.