SERI - 19 SOAL DAN PEMBAHASAN OSN FISIKA

Soal : 

Perhatikan gambar di bawah ini,

Sebuah elektron bermassa m membawa muatan negatip di letakan pada pusat Q dari sebuah cincin tipis dengan jari – jari a. Sebuah muatan positip Q didistribusikan seragam pada keseluruhan cincin. Jika elektron digeser sedikit sepanjang poros cincin kemudian dibebaskan, tunjukan bahwa elektron akan bergetar harmonik sederhana terhadap pusat O. Tentukan periode getaran harmonik elektron. 

Penyelesaian :

Dari gambar di atas terlihat,   

dan arahnya berlawanan. Sehingga kedua komponen gaya saling meniadakan

Dan muatan +Q terdistribusi merata pada cincin. Sehingga rapat muatan pada cincin :

Rumus gaya coulomb hanya berlaku untuk partikel, maka cincin kita anggap elemen kecil.

Sehingga :

Tinjau segitiga :

Sehingga dF_x : 

Elektron bergeser dari pusat O sejauh x, sehingga pengaruh Medan terhadap muatan elektron berangsur menurun.Maka :

Karena gaya statis makin menurun dari pusat cincin:

Kemudian kita integralkan : 

Kemudian terjadi GHS :

Demikian pengalaman berbagi kali ini, dan semoga bermanfaat buat kita semua. 

Terima kasih 

SERI - 1 SOAL DAN PEMBAHASAN HUKUM GRAVITASI NEWTON

Pilihan Berganda : 

Nomor : 01

Jika massa benda A, B, dan C adalah 2 kg,

 1/2 kg dan 1/2kg. Jika G = konstanta gravitasi 

universal, maka besar gaya gravitasi yang bekerja 

pada benda C adalah ......... N/kg.

A. G

B. √2  G

C. 2 G

D. √3  G

E. 3G

Pembahasan : 

Panjang / jarak BC : 

Maka gaya antara AC dan BC dapat kita 

hitung secara terpisah 

Resultan kedua vektor gaya : 

Kunci : D

Nomor : 02 

Tiga buah benda A, B, dan C masing-masing bermassa 

M ,√2  M, dan M terletak pada busur seperempat lingkaran 

Panjang busur AB =  panjang busur BC. Kuat medan gravitasi 

pada titik P adalah ... g.

A. √2 g

B. 2√2 g

C. 2√2g

D. 1/2 g

E. 2√g

Pembahasan : 

Panjang busur AB = BC, maka sudut sumbu B 

terhadap horizontal = 45⁰.

Tinjau benda A yang berada pada sumbu vertikal 

( sumbu y ) : 

Tinjau benda C yang berada pada sumbu 

horizontal (sumbu x ) : 

Tinjau benda B yang berada di sudut 45⁰ : 

Tinjau sumbu x : 

Tinjau sumbu y : 

Resultan kuat medan gravitasi : 

Kunci : B 

Nomor : 03

Benda A massanya 9 kg  terpisah sejauh 5 m 

dari benda B yang tidak diketahui massanya. 

Karena pengaruh dari kedua benda ini. 

titik P yang berjarak 3 m dari A dan 4 m dari B 

mengalami percepatan gravitasi sebesar √2  G  m/s^2  

( G = konstanta gravitasi ). 

Massa B adalah ....

A.   4 kg

B.   8 kg

C.   14 kg

D.   16 kg

E.    24 kg

Pembahasan : 

Tinjau benda A : 

Tinjau Resultan kuat medan gravitasi di titik P : 

Kuat Medan gravitasi oleh benda B adalah G, 

maka dapat kita tentukan nilai massa benda B. 

Kunci : D

Nomor : 04

Pada gambar berikut, panjang AB = √3 m,  BC = 1 m 

dan sudut CAB = 300. Di titik A dan B masing-masing 

terdapat benda yang massanya 20 kg dan 3 kg. 

Jika konstanta gravitasi adalah  G N.m2.kg-2, 

maka percepatan gravitasi di titik C adalah ..... N/kg.

A. 3 G

B. 4G

C. 5G

D. 6G

E. 7G

Pembahasan : 

Hitung jarak AC, 

Tinjau medan gravitasi oleh benda A, 

Tinjau medan gravitasi oleh benda B, 

Maka resultan medan gravitasi pada C, 

Kunci : E

Nomor : 05

Tiga buah benda bermassa sama berada pada suatu 

sistem seperti pada gambar di bawah ini. Perbandingan 

gaya gravitasi antara benda C dan B terhadap gaya gravitasi 

yang dialami benda A adalah .....

A. 1 : 2

B. √2:√3

C. √2 : 4

D. 2 : 3

E. √3 : √5

Pembahasan : 

Dari soal dituliskan jika massa A, B, dan C adalah sama, 

maka dapat kita misalkan sebagai m saja.Tinjau gaya 

gravitasi antara benda B dan C : 

Tinjau resultan gaya yang dialami oleh benda A 

akibat gaya gravitasi yang diberikan benda B dan 

benda C. 

Dari aturan sinus terlihat segitiga di atas adalah segitiga 

siku – siku sama kaki. 

Sekarang kita hitung gaya gravitasi antara A dan B : 

Gaya gravitasi antara benda A dan C :

Kunci : C

PERTEMUAN - 4 APLIKASI FUNGSI TURUNAN

Pada kesempatan kali ini, saya hanya berbagi catatan asli 

milik saya sebelum mulai pembelajaran. Saya bersengaja 

mempersiapkan materi dengan menggunakan tulis tangan. 

Selain sesuai dengan aturan yang baku, rasa percaya diri 

dan arah pembelajaran akan menjadi terarah. Serta peng-

gunaan waktu menjadi jauh lebih efektif. 

CATATAN : 

...................................................................................................

...................................................................................................

...................................................................................................

PERTEMUAN - 3 APLIKASI TURUNAN FUNGSI

Pada kesempatan kali ini, saya hanya berbagi catatan asli 

milik saya sebelum mulai pembelajaran. Saya bersengaja 

mempersiapkan materi dengan menggunakan tulis tangan. 

Selain sesuai dengan aturan yang baku, rasa percaya diri 

dan arah pembelajaran akan menjadi terarah. Serta peng-

gunaan waktu menjadi jauh lebih efektif. 

CATATAN : 

...............................................................................................................

...............................................................................................................

...............................................................................................................

PERTEMUAN - 2 APLIKASI TURUNAN FUNGSI

Pada kesempatan kali ini, saya hanya berbagi catatan asli 

milik saya sebelum mulai pembelajaran. Saya bersengaja 

mempersiapkan materi dengan menggunakan tulis tangan. 

Selain sesuai dengan aturan yang baku, rasa percaya diri 

dan arah pembelajaran akan menjadi terarah. Serta peng-

gunaan waktu menjadi jauh lebih efektif. 

 

CATATAN : 

...................................................................................................

...................................................................................................

...................................................................................................

PERTEMUAN - 1 APLIKASI TURUNAN FUNGSI

Pada kesempatan kali ini, saya hanya berbagi catatan asli 

milik saya sebelum mulai pembelajaran. Saya bersengaja 

mempersiapkan materi dengan menggunakan tulis tangan. 

Selain sesuai dengan aturan yang baku, rasa percaya diri 

dan arah pembelajaran akan menjadi terarah. Serta peng-

gunaan waktu menjadi jauh lebih efektif. 

CATATAN : 

.....................................................................................................................

.....................................................................................................................

.....................................................................................................................