NASKAH SOAL
OLIMPIADE SAINS TINGKAT NASIONAL 2013
CALON TIM OLIMPIADE FISIKA INDONESIA 2014
Bidang Fisika
SOAL TEORI
Waktu : 5 Jam
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN MENENGAH
DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH ATAS
Hak Cipta titik terletak diatas lingkaran kawat licin bermassa M dan berjari-jari R. kawat lingkaran berdiri vertikal pada lantai. Manik-manik diberi usikan kecil, dan mereka tergelincir ke bawah pada kawat tersebut, satu ke kanan dan satu lagi ke kiri (lihat gambar). Agar kawat lingkaran
tersebut terangkat dari lantai oleh gerakan manik-manik tersebut, hitung: a. Besarnya sudut (pada saat kawat lingkaran terangkat)
b. Gaya maksimum dari kedua manik-manik terhadap kawat (nyatakan dalam m dan g) c. Nilai m/M terkecil
2. (15 Poin) Partikel bermassa m meluncur ke bawah dari permukaan licin dan menumbuk batang seragam yang bermassa M dan panjangnya R. Partikel m kemudian lengket pada batang (lihat gambar). Batang dipasak pada titik O dan berotasi menempuh sudut sebelum akhirnya berhenti. Tentukan (nyatakan dalam besaran-besaran seperti tampak pada gambar):
a. Kecepatan sudut rotasi batang
b. Besarnya sudut yang ditempuh batang
Hak Cipta
Dilindungi Undang - undang
3. (20 Poin) Seutas kawat dibentuk menjadi loop tertutup berbentuk persegi panjang dengan ukuran tinggi = T dan lebar = L, bermassa m dan hambatannya R. Pada t = 0 lilitan kawat ini dijatuhkan dari ketinggian y = h dihitung dari bidang batas antara yang tidak ada medan magnet (y > 0) dan yang ada medan magnet homogen (y < 0) dengan kecepatan awal va = 0 m/s. Pada saat t = t1 lilitan kawat bagian bawah persis berada pada bidang batas y = 0. Untuk y < 0 ada
medan magnet B dengan arah tegak lurus ke luar bidang gambar. Pada saat t = t2 lilitan kawat
bagian atas persis berada pada bidang batas y = 0, hitung kecepatan gerak dari loop tertutup ini, pada saat:
a. 0 ≤ t < t1
b. t1≤ t < t2 dan
c. t≥ t2
4. (20 Poin) Sebuah silinder dengan massa m dan jari-jari r berada dalam keadaan diam, ditopang oleh sebuah balok seperti terlihat pada gambar. Kemudian balok ditarik sedemikian sehingga balok bergeser menjauhi silinder dengan laju konstan v. Asumsikan bahwa pada awalnya balok berada sangat dekat dengan dinding dan abaikan gesekan antara silinder dengan dinding dan dengan balok. Tentukan:
a. Bentuk lintasan pusat massa silinder selama gerakannya terhadap titik A
b. Syarat kecepatan v agar silinder tetap kontak dengan dinding ketika jarak antara titik A dan
B adalah r 2
c. Gaya yang diberikan dinding kepada silinder ketika jarak antara titik A dan B adalah r 2
Hak Cipta
Dilindungi Undang - undang
5. (28 Poin) Sebuah benda bermassa mA berada pada lantai licin dan dihubungkan dengan pegas tak bermassa (dengan konstanta pegas k) yang melekat pada tembok. Jarak mA dengan tembok ketika pegas tak tertarik serta ketika pegas tertarik ke kanan berturut-turut adalah x0
dan x0 + x. Sebuah bandul terdiri dari batang
tak bermassa dengan panjang L dan bola bandul dengan massa mB. Jari-jari mB jauh lebih kecil daripada L. Bandul tersebut terhubung pada mA melalui sumbu licin. Sudut
antara batang bandul dengan garis vertikal adalah , percepatan gravitasi g mengarah ke bawah.
a. Tuliskan dua persamaan gerak yang bekerja pada sistem tersebut untuk dua variabel x dan
. Lakukan substitusi agar persamaan gerak tersebut tidak mengandung gaya tegang batang. Di sini jangan anda menggunakan asumsi sudut kecil.
b. Untuk selanjutnya, gunakan asumsi sudut kecil. Tuliskan dua persamaan gerak tersebut. c. Tentukan perumusan kuadrat kecepatan sudut 2 untuk sistem tersebut. (Ambillah asumsi
nilai 2 dinyatakan dalam bentuk g/L untuk harga mA = 2mB dan kL = mAg)
Untuk pertanyaan (d) hingga (g) ditinjau kasus khusus dari perumusan 2 yang telah diperoleh dari (c). Kemudian berikanlah penjelasan dari makna fisis untuk bentuk 2 pada
