LATIHAN OSN FISIKA (PART 69)

Soal : 1 (Parabola pada bidang miring)

Sebuah peluru ditembakkan dari kaki bidang miring ke atas dengan kecepatan awal 100 m/s membentuk sudut 30⁰ terhadap bidang miring yang kemiringannya 30⁰ juga. Hitunglah kapan, dimana dan dengan kecepatan berapa peluru tiba di bidang miring.

 

Soal : 2 (bola dilempar vertikal ke atas)

Sebuah peluru ditembakkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal v₀ m/det. Tinggi peluru setelah t detik dinyatakan dengan fungsi h(t) = 100 + 40t – 4t². Tinggi maksimum yang dapat dicapai peluru adalah …

A.  160 m

B.  200 m

C.  340 m

D. 400 m

E.  800 m

 

Soal : 3 (parabola)

Peluru ditembakkan dengan sudut elevasi a = 60⁰ di dasar bidang miring dengan sudut kemiringan b = 30⁰ seperti pada gambar di bawah ini.

Jika kecepatan awal peluru 29,4 m/s dan percepatan gravitasi 9,8 m/s². Maka besar jarak d adalah … ? (SIMAK UI 2011)

A.  58,80 m

B.  29,40 m

C.  26,13 m

D. 36,28 m

E.  49,80 m

 

Soal : 4

Dua buah benda saling berdekatan dengan kecepatan konstan dalam satu garis lurus. Kecepatan benda 1 dan 2 berturut – turut adalah 4 m/s dan 5 m/s. Perbandingan massa benda 1 dan 2 adalah 2 : 1. Kemudian kedua benda tersebut saling bertumbukan lenting sempurna. Kecepatan benda 1 dan 2 setelah tumbukan menjadi.

Soal : 5

Sebuah balok bermassa 1 kg sedang bergerak pada permukaan datar yang kasar. Besar gaya gesek antara balok dan permukaan adalah tetap 2 N. Pada t = 0 s, kecepatan balok 5 m/s sedangkan posisinya di x = 0 meter. Jika mulai t = 0, balok diberi gaya tetap secara mendatar 3N seperti gambar, maka kelajuan rata – rata balok pada interval t = 0 sampai t = 2 s adalah …

A.   1,25 m/s          

B.   1,50 m/s          

C.   2,25 m/s

D.  2,75 m/s

E.   3,50 m/s

Soal : 6

Jika m_A = 3 kg dan m_B = 2 kg dan gaya F menyebabkan kereta C mendapat percepatan 5 m/s², maka besarnya tegangan tali adalah …

A.   15 N                 D. 6 N

B.   18 N                 E. 3 N

C.   10 N

 

Soal : 7

Sebuah tongakat homogen dengan panjang L dan massa m berotasi pada sumbu yang terletak pada salah satu ujungnya. Anggap tidak ada gesekan. Batang dilepas dari posisi horizontal dari keadaan diam. Saat batang berada pada keadaan vertikal, batang menumbuk sebuah bola dengan massa M yang diam. Tumbukan yang terjadi tidak lenting sama sekali.

a. Tentukan momen inersia batang terhadap sumbu rotasi.

    (nyatakan dalam m, dan L)

b. Dari hukum kekekalan energi, tentukan energi total batang

    mula – mula

c. Tentukan juga energi total batang sesaat setelah tumbukan

d. Tentukan kecepatan sudut batang sesaat sebelum tumbukan

e. Momentum sudut sistem tersebut kekal, tentukan momentum

    sudut mula – mula dan momentum sudut akhir sistem tersebut

f. Tentukan kecepatan sudut batang sesaat setelah tumbukan

g. Berpakah energi yang hilang dalam proses tumbukan

 

Soal : 8

Perbandingan kapasitas kalor suatu gas ideal pada tekanan tetap dan volume tetap adalah ɤ . Jika tetapan umum gas ideal adalah R, tentukan kapasitas kalor molar gas pada tekanan tetap dan volume tetap. (nyatakan dalam ɤ dan R)

 

Pembahasan :

Tetapan laplace, ɤ

Subsitusikan persamaan (1) ke persamaan (2)

Kapasitas kalor molar gas pada volume tetap

Tetapan laplace, ɤ

Subsitusikan persamaan (1) ke persamaan (2)

Kapasitas kalor molar gas pada tekanan tetap

 

 

 

 

 

 

LATIHAN OSN FISIKA (PART 68)

Soal latihan persiapan mengikuti olimpiade Fisika SMA.

 

Soal : 1

Perhatikan gambar di bawah ini.

Sebuah bola bermassa m, mulanya berada di ujung lintasan miring (titik A) dengan kemiringan ⍺ = 30⁰. Bidang miring tersebut kasar dengan koefisien gesek kinetis μ₁ = 0,4. Benda dilepas tanpa kecepatan awal dan kemudian sampai ke lintasan horizontal yang juga kasar, namun dengan koefisien gesek kinetis μ₂ = 0,3. Berapakah perbandingan R/L , jika kecepatan benda ketika di sampai di C adalah 0,3 kali kecepatan benda ketika di B ?

A.   R : L = 0,4366

B.   R : L = 0,5366

C.   R : L = 0,6366

D.  R : L = 0,7366

E.   R : L = 0,8366

Soal : 2

Perhatikan kembali soal nomor 16 di atas.

Jika sekarang lintasan bidang miring adalah licin, namun lintasan BC adalah kasar dengan koefisien gesek kinetis 0,3 maka tentukanlah nilai L apabila benda lepas kontak pada lintasan CD yang berbentuk setengah lingkaran berjari – jari R (yang licin) ketika membentuk sudut θ = 60⁰ terhadap vertikal? (nyatakan dalam R dan ambil g = 10 m/s²).

A.   L = 7/8 R

B.   L = 4/5 R

C.   L = 6/5 R

D.  L = 5/6 R

E.   L = 3/5 R

Soal : 3

Sebuah benda dengan massa m = 2 kg digantung dengan pegas berkonstanta k = 200 N/m. Benda tersebut berada di dalam bus yang mulanya diam. Bus kemudian dipercepat dengan percepatan konstan yakni a = 4 m/s². Sebagai akibatnya benda mulai tersimpangkan dan membentuk sudut. Jika benda tidak bergerak terhadap bus dan nilai percepatan gravitasi adalah g = 10 m/s², maka tentukanlah panjang akhir pegas tersebut ketika ia sedang setimbang terhadap bus yang sedang bergerak. (ambil panjang pegas ketika terelaksasi adalah 30 cm).

A.   30,77 cm

B.   35,77 cm

C.   37,77 cm

D.  40,77 cm

E.   47,77 cm

Soal : 4

Suatu mobil (dengan massa 1000 kg) mulanya memiliki kecepatan awal V₀ = 20 m/s. Mobil tersebut kemudian memasuki daerah berbatu sehingga ia harus mengurangi kecepatannya. Diketahui perubahan kecepatan mobil tersebut sebagai fungsi waktu adalah : 

Yang mana t dalam sekon. Jika kecepatan mobil ketika keluar dari daerah berbatu menjadi 5 m/s, maka tentukanlah panjang lintasan daerah berbatu tersebut.

A.   100 ln 3 meter

B.   100 ln 4 meter

C.   100 ln 5 meter

D.  100 ln 6 meter

E.   100 ln 6/4 meter

Soal : 5

Sebuah satelit komunikasi bermassa 4000 kg dilontarkan dari ruang muatan sebuah pesawat ruang angkasa dengan bantuan pegas. Bila satelit dilontarkan dengan kecepatan 0,3 m/s dan pegas bekerja selama 0,2 sekon, gaya rata – rata yang diberikan pegas pada satelit adalah …

A.   6,0 x 10⁵ N

B.   2,4 x 10⁵ N

C.   6,0 x 10⁴ N

D.  2,4 x 10⁴ N

E.   6,0 x 10³ N

Soal : 6

Air bertemperatur 20⁰C dan bermassa a gram dicampur dengan es bertemperatur 10⁰C dan bermassa b gram. Kesetimbangan temperatur tercapai tanpa adanya kehilangan kalor dan sebagian es melebur. Diketahui kalor jenis air dan es berturut – turut adalah 1 kal/gram⁰C dan 0,5 kal/gram⁰C serta kalor lebur es adalah 80 kal/gram. Berapa gram massa es yang melebur?

A.   (4a + b)/16

B.   (4a – b)/16

C.   (4b + a)/16

D.  (4b – a)/16

E.   (4a + ab)/16 

LATIHAN OSN FISIKA SMA (PART 66)

Nama Sekolah    :

Mata Pelajaran    : Fisika

Bahan Ajar         : Latihan OSN Fisika

Hari/tanggal       :

Waktu                :

 

Soal : 1

Sebuah benda bermassa m diletakkan pada bidang miring kasar dan dihubungkan ke sebuah benda bermassa M yang menggantung menggunakan sebuah katrol yang tak bermassa. (lihat gambar).

Sudut θ dengan kemiringan sedemikian sehingga sin θ = 0,6. Koefisien gesekan statis antara m dan bidang miring μ_s = 0,2. Tunjukkan bahwa kesetimbangan adalah hanya mungkin terjadi jika M terletak diantara dua nilai M₁ dan M₂. Tentukan nilai M₁ dan M₂ dalam bentuk m.

Pembahasan :

Tinjau benda bermassa m, yang melakukan pendakian menuju puncak bidang miring.

Perhatikan gaya – gaya yang bekerja pada benda m.

Pada sumbu y :

Setelah mendapatkan nilai gaya normal N, selanjutnya kita dapat menghitung nilai gaya gesek statis f_s.

Jika tegangan tali kendor (T_min) berarti benda m akan meluncur ke bawah dengan percepatan a. Tetapi sebaliknya jika tegangan tali maksimum (T_max) berarti sistem dalam keadaan setimbang.

Untuk T_min :

Untuk T_max :

Tinjau benda M, dimana gaya – gaya yang bekerja hanya pada sumbu y saja.

Kita substitusikan pers (3) dan pers (4),

Sehingga kita memperoleh nilai T sbb:

Nilai sin θ = 0,6 maka nilai cos θ = 0,8. (ingat  rumus identitas trigonometri 1 = sin² θ + cos² θ).

Soal : 2

Perhatikan gambar di bawah ini,

Grafik di atas melukiskan percepatan benda sebagai fungsi waktu. Bila pada keadaan mula – mula benda berkecepatan 4 m/s, besar kecepatan benda pada saat t = 15 sekon adalah ….

A.   12 m/s

B.   25 m/s

C.   40 m/s

D.  64 m/s

E.   70 m/s

 

Pembahasan :

 

Untuk grafik a – t di atas,

Dari gambar di atas dapat kita gunakan persamaan berikut.

Dapat kita hitung v₀ kecepatan saat awal dan sama saja dengan menghitung luas daerah dalam selang waktu (0,t).

Maka kecepatan saat t = 15 detik dapat kita hitung dengan rumus.

Soal : 3

Seseorang berjalan menuruni sebuah tangga eskalator yang sedang bergerak turun dan memerlukan waktu 1 menit. Jika kecepatan berjalannya diduakalikan maka diperlukan waktu 40 detik. Berapakah waktu yang diperlukan jika orang tersebut relaks (diam) ?

(Soal seleksi OSN 2006 Tingkat Kabupaten/Kota)

 

Pembahasan :

Karena orang dan eskalator mengarah turun, maka arah menurun kita anggap arah positip. Eskalator bergerak terhadap tanah dan orang bergerak terhadap eskalator.

Misalkan,

Kecepatan eskalator terhadap tanah = V₁.

Kecepatan orang terhadap eskalator = V₂.

Kecepatan orang terhadap tanah = V₃.

Waktu menuruni eskalator, t₁ = 1 menit = 60 detik.

Panjang eskalator = L

Jika kecepatan orang terhadap eskalator didua kalikan V₂’ = 2V₂ maka waktu yang diperlukan t₂ = 40 detik.

Kita substitusikan persamaan (1) dengan (2)

Substitusikan persamaan (3) ke (1) maka kita peroleh persamaan ke – 4.

Maka waktu t₃ saat orang diam saja di atas eskalator. Berarti kecepatan orang terhadap eskalator V₂ = 0.

Jadi waktu yang diperlukan untuk menuruni tangga eskalator jika orang itu relaks (diam) adalah 120 detik = 2 menit.

 

Soal : 4

Dari suatu titik pada ketinggian h di atas tanah, peluru A diarahkan dengan kecepatan V pada sudut elevasi θ. Peluru lain B diarahkan dari tempat yang sama dengan kecepatan V tetapi arahnya ke bawah berlawanan dengan A. Buktikan bahwa ketika mengenai tanah, jarak antara kedua peluru adalah

Soal : 5

Seorang pemain ski melompat dengan sudut 37⁰ dan kelajuan V₀ = 10 m/s, kemudian ia mendarat dan menempuh jarak sejauh s pada bidang miring (lihat gambar).

Jika sudut kemiringan bidang 45⁰. Tentukan jarak yang ditempuh (asumsikan g = 10 m/s² dan sin 37⁰ = 0,6).

 

(Soal seleksi Olimpiade Fisika tingkat Kabupaten/kota 2006)

 

Penuntun :

Tinjau sumbu X mendatar dan sumbu Y vertikal. Maka x = s. cos 45⁰ dan y = – s. sin 45⁰.(Jawaban :  s = 22,4√2 meter)