PEMBAHASAN SOAL FISIKA SMA (POSI - 2)

Selamat datang di blog saya,

Pada kesempatan kali ini saya coba berbagi pengalaman belajar dan mengajar. Soal yang dibahas kali ini dikutip dari soal Olimpiade Fisika tingkat SMA/MA yang diselenggarakan POSI bekerja sama dengan Pemko Medan. Semoga pengalaman ini memiliki makna buat kita semua.

Soal : 11

Sebuah mobil mula – mula diam, kemudian mobil itu dihidupkan dan mobil bergerak dengan percepatan tetap 2 m/s². Setelah mobil bergerak selama 10 s mesinnya dimatikan. Ketika inilah mobil mengalami perlambatan tetap dan mobil berhenti setelah 10 s. Jarak yang masih ditempuh oleh mobil sejak mesin dimatikan sampai berhenti adalah … meter.

A.   210                         D. 100

B.   200                         E. 20

C.   195

 

Pembahasan :

 

Tinjau posisi A – B :

ó v₁ = v₀ + a₁.t_AB

ó v₁ = 0 + 2(10)

ó v₁ = 20 m/s

 

Tinjau posisi B – C :

ó v₂ = v₁ + a₂.t_BC

ó 0 = 20 + a₂.(10)

ó a₂ = - 2 m/s²

 

Jarak B – C :

ó v₂² = v₁² + 2.a₂.s_BC

ó 0² = 20² + 2.(– 2).s_BC

ó s_BC = 400 : 4

ó s_BC = 100 meter

 

Kunci : D 

 

Soal : 12

Sebuah pistol mainan bekerja dengan menggunakan pegas dan melontarkan pelurunya. Jika pistol yang sudah dalam keadaan terkokang, yaitu dengan cara menekan gas sejauh x. Diarahkan dengan membuat sudut elevasi θ terhadap horizontal, peluru yang terlepas dapat mencapai ketinggian h. Jika massa peluru adalah m dan percepatan gravitasi g, maka konstanta pegas adalah …

Pembahasan :

 

Ketinggian maksimum, h_m = h :

Untuk menentukan nilai konstanta pegas k, kita menggunakan EK peluru terlontar sama dengan EP pegas (EK = EP).

Substitusikan persamaan (1) ke dalam persamaan (2), sehingga kita akan memperoleh hasil sebagai berikut.

 

 

Kunci : B

 

Soal : 13

Sebuah benda meluncur pada permukaan datar dengan kecepatan v = 4 m/s. Kemudian benda naik ke bidang miring dengan kemiringan 30^o. Bila tidak ada gesekan antara benda dan bidang luncur, maka panjang lintasan benda pada bidang miring adalah … cm.

A.   40                           D. 120

B.   60                           E. 160

C.   80

 

Pembahasan :

  

Dari keterangan soal dapat kita asumsikan v₂ = v₁ = 4 m/s.

Kemudian dengan gaya mesin (F) mobil dapat mendaki bidang miring. Akan tetapi di dalam soal juga gaya F mesin tidak disebutkan, itu berarti gaya yang bekerja f_g dan w_y. Dan di dalam soal disebutkan gaya gesek f_g diabaikan (f_g = 0). Jadi gaya yang bekerja hanya w_y = w.sin 30^o.

 

Saat mobil sampai titik puncak v₃ = 0.

Mobil terus bergerak ke atas hingga puncak bidang miring, dan gaya gesek f_g = 0.

Panjang lintasan yang ditempuh hingga sampai puncak, s :

Kunci : E

 

Soal : 14

Perhatikan gambar berikut,

Sebuah balok bermassa 2 kg mula – mula diam dilepaskan dari puncak bidang lengkung yang berbentuk seperempat lingkaran dengan jari – jari R, kemudian balok meluncur pada bidang datar dan berhenti di B yang berjarak 3 meter dari titik awal bidang datar A. Jika bidang lengkung tersebut licin, sedangkan gaya gesek antara balok dan bidang datar sebesar 8 N. Maka R sama dengan … meter.

A.   0,2                          D. 1,5

B.   0,5                          E. 1,6

C.   1,2

 

Pembahasan :

 

Perhatikan gambar penyelesaian di bawah ini.

Dari titik C – A :

 

ó EM_C = EM_A

ó EK_C + EP_C = EK_A + EP_A

ó 0 + mgh_C = ½ mv_A² + 0

ó        mgR = ½ mv_A²

ó          v_A² = 2gR …. (1)

 

Titik A – B :

ó v_B² = v_A² + 2ax

ó  0² = 2gR + 2a(3) … (2)

 

Gaya yang bekerja pada benda sepanjang liantasan A ke B hanya gaya gesek f_g = – 8N.

 

ó f_g = m.a

ó – 8 = 2a

ó    a = – 4 m.s ^{– 2}  

 

Kita substitusikan nilai a ke dalam persamaan (2),

ó   0 = 2gR + 6a

ó   0 = 2(10)R + 6(– 4)

ó 24 = 20R

ó   R = 1,2 m

 

Kunci : C

 

Soal : 15

Sebuah benda bermassa m diluncurkan dari dasar sebuah bidang miring dengan kecepatan awal v, sebagaimana yang ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.

Jika koefisien gesek kinetik μ_k, percepatan gravitasi g, maka kecepatan minimum agar benda tersebut dapat mencapai puncak bidang miring adalah …

Pembahasan :

 

Langkah awal, lengkapi gambar agar mudah menganalisis dengan mudah.

Misalkan panjang lintasan bidang miring yang ditempuh = s.

Menggunakan hukum kekekalan energi, EM :

 

 

Sampai di titik E, energi kinetik EK_E = 0.

 

Kunci : E

 

Soal : 16

Mobil A memiliki massa 0,75 kali massa mobil B dan laju 0,25 kali laju mobil B. Kedua mobil ini diperlambat oleh gaya konstan yang sama, yakni sebesar F sampai keduanya berhenti. Jika jarak yang diperlukan oleh mobil A sejauh 3 m untuk berhenti, maka jarak bagi mobil B untuk berhenti adalah … m.

A.  64                           D. 8

B.  32                           E. 4

C.  16

 

Pembahasan :

 

ó m_A = ¾ m_B

ó v_A = ¼ v_B

ó f_gA = f_gB = F

ó s_A = 3 meter

 

Langkah awal, kita tinjau mobil A :

Gaya yang memperlambat kedua mobil, f_gA = f_gB = F.

Kita substitusikan persamaan (2) ke dalam persamaan (1).

Tinjau mobil B :

 

Substitusikan persamaan (5) ke dalam persamaan (4)

Kemudian kita buat perbandingan persamaan (3) terhadap persamaan (6).

  

Kunci : A

 

Soal : 17

Peluru dengan massa 20 gr ditembakkan miring ke atas membentuk 37^o terhadap arah mendatar dengan kecepatan awal 50 m/s. Energi kinetik peluru 1 detik setelah ditembakkan adalah … Joule.

A.   10                           D. 25

B.   15                           E. 30

C.   20

 

Pembahasan :

Tinjau peluru saat di titik A :

 

ó v_0x = v₀ cos 37^o = 50 (0,8) = 40 m/s

ó v_0y = v₀ sin 37^o = 50 (0,6) = 30 m/s

 

Setelah t = 1 detik, peluru berada di titik B :

ó v_0x = v_x = 40 m/s

ó v_y = v_0y – gt

ó v_y = 30 – 10(1)

ó v_y = 20 m/s

 

Maka energi kinetik di titik B dapat dihitung setelah kita hitung kecepatan di titik B.

Dan energi kinetik (EK) :

 

Kunci : C

 

Soal : 18

Jika kecepatan rata – rata sebuah benda sama dengan nol, maka …

A.   Benda bergerak dengan kecepatan tetap

B.   Jarak yang ditempuhnya sama dengan nol

C.   Benda bergerak bolak – balik

D.  Perpindahan benda itu sama dengan nol

E.   Kelajuan rata – rata benda sama dengan nol

 

Pembahasan : -

 

Kunci : B

 

Soal : 19

Seorang supir mengenderai sebuah mobil yang bergerak dengan kecepatan tetap 25 m/s. Ketika sopir melihat seorang anak yang tiba – tiba menyeberang jalan, diperlukan waktu 0,01 sekon bagi supir untuk bereaksi dan mengerem. Akibatnya, mobil melambat dengan percepatan tetap 5,0 m/s² dan berhenti. Jarak total yang ditempuh mobil tersebut sejak sopir melihat anak menyeberang hingga mobil berhenti adalah …

A.   37,00 meter             D. 48,00 meter

B.   11,00 meter             E. 65,25 meter

C.   38,25 meter

 

Pembahasan :

Tinjau A – B :

ó s_AB = v_A.t_AB

ó s_AB = 25.(0,01)

ó s_AB = 0,25

 

Tinjau B – C

ó v_C² = v_B² + 2as_BC

ó 0² = 25² + 2(-5)s_BC

ó 625 = 10s_BC

ó s_BC = 62,5 m

 

Maka jarak total yang ditempuh mobil, s_Tot :

ó s_Tot = s_AB + s_BC

ó s_Tot = 0,25 + 62,5

ó s_Tot = 62,75 m

 

Kunci : tidak ada kunci

 

Soal : 20

Gerakan sebuah mobil digunakan oleh grafik kecepatan – waktu berikut ini.

Percepatan ketika mobil bergerak semakin cepat adalah … m/s².

A.   0,50                        D. 2,00

B.   1,00                        E. 3,00

C.   1,50

 

Pembahasan :

 

Perhatikan grafik kemudian pastikan jenis gerakkan mobil.

Kunci : D