Soal Olimpiade Fisika Tingkat Provinsi Tahun 2014

HAK CIPTA

DILINDUNGI UNDANG.UNDANG

SOAL

UJIAN

SELEKSI CALON

PESERTA OLIII4PIADE

SAINS

NASIONAL

2014

TINGKAT

PROVINSI

BIDANG FISIKA

v

KEMENTERIAN

PENDIDTKAN

DAN

KEBUDAYAAN

DIREKTORAT JENDERAL

PENDIDIKAN MENENGAH

DIREKTORAT

PEMBINAAN

_SEKOLAH

MENENGAH ATAS

Olimpiade

Sains Nasio

nal20L4

Tingkat Propinsi

Bidang

Fisika

Ketentuan Umum:

1-

Periksa _{lebih dulu bahwa}

jumlah

_{soal Saudara}

terdiri

dari 7 (tujuh) buah soal.

2-

Waktu total untuk mengerjakan tes

ini

adalah 3,5 jam.

3-

Peserta

dilarang

menggunakan

kalkulator.

4-

Peserta dilarang meminjam _{dan saling meminjamkan alat-alat tulis.}

5-

Tulislah jawaban _{Saudara di kertas yang telah disediakan dengan menggunakan}

ballpoint

dan

tidak boleh menggunakan pinsil.

6-

Kerjakanlah

lebih

dahulu

soal-soal

dari yang Anda

_{anggap mudah/bisa}

dan

tidak

harus berurutan.

7-

Setiap nomor soal _{yang berbeda harap dikerjakan pada lembar jawaban}

yang terpisah.

8-

_{Jangan lupa menuliskan nama Saudara atau identitas lainnya pada setiap lembar jawaban}

yang Saudara gunakan.

9-

Meskipun sudah

selesai mengerjakan semua jawaban,

Anda tidak

_{diperbolehkan} meninggalkan ruangan tes hingga waktu tes berakhir.

10- Informasi resmi ten keeiatan

glimpiade Fisika

_{dapatdilihat di website}

http _{:/iwww. tpof-indonesia. org}

Hak Cipta

Dilindungi Undang-undang _Halaman

J

--Tes Seleksi OSN 2014

Bidang

FISIKA

TINGKAT

PROPINSI

Waktu:

3,5

Jam

l.

(12

poin)

Balok bermassa

2m

_mula-mula

diam

di

bagian terbawah bidang

miring

(massa

M

dan sudut kemiringan

_a).

Permukaan

bidang

miring

licin

_dan

berada

di

atas meja

licin.

pada saat awal

t:

0, sebutir peluru dengan massa

m

dan

kecepatan

v6

_bergerak

paralel

_terhadap

bidang

miring

(lihat

gambar)

dan

menumbuk

balok 2m

_{hingga bersarang}

tersebut (pada saat

ini

bagian ujung bidang

miring

tepat berada di pojok meja).

a.

ketinggian _{maksimum yang dapatdicapai balok terhadap permukaan meja,}

b.

kecepatan bidang

miring

saat balok mencapai ketinggian maksimumnya,

c'

kapan _{(waktu) balok 2m mencapai ketinggian maksimumnya,}

d.

jaruk

yang

telah

ditempuh bidang

miring

terhadap

pojok meja

_pada

mencapai ketinggian maksimumnva.

2'

(16

poin)

Sebuah

bola

bermassa

m

_ditempatkan

di

_anrara tembok vertikal dan balok

segitig;;m

_assa

M.Sisi

miring

balok

segitiga

tersebut

memiliki

sudutTmiringan

d

terhadap

horisontal.

Bola

tersebut menyinggung

_balok

segitiga

pada ujung paling

atas

balok

tersebut.

Balok

berada padalantai.

Baik

_{bola maupun balok bergeg!_.!44pe}

gesekan. Percepatan gravitasi

g

ke

bawah.

Lihat

gambar.

Agar _{setelah bola dilepas}

tanffic

_{epatanawal, permukaan}

horisontal balok _{segitiga tersebut tetap padalantai atau tidak miring/berputar,}

a.

Gambarkan _{diagram gayayangbekerja pada sistim bola-barok tersebut;}

b.

Tentukan

nilai

_{percepatan gerak bola;}

Vs

\1,

m

di

dalam

balok

Hitung:

a

4,n=

%=-ru-

tre,-rng"L

-T-

6l"t^1

CM --

€oa-t

3.

(10

poin)

Sebfah benda bermassa

/

m

terletakpada keting gian

y

di

atas permukaan suatu planet bola berma s{a

M

danberjari-jari rR. Anggap

nilai

R tidaklah sangat besar dibandingkan dengan

y.

Percepatan gtavitasi

di

permukaan planet tersebut adalah

g0,

sedangkan tetapan gravitasi

universal adalah G.

a.

Percepatan gravitasi

yang dialami

benda

z

tersebut berkurang secara

linier

terha dap y.

Tentukan percepatan gravitasi pada ketinggian

h

(nyatakan dalam parameter-parameter di

atas);

b.

Jika benda tersebut dilemparkan

vertikal

ke atas dari keting gian

h

dengan kecepatan awal

vo, tentukan kecepatan benda tersebut sebagai fungsi ketinggian

y;

i/

dl

Tentukan

tinggi

maksimum benda tersebut. Tentukan

pula

tinggi

maksimum benda

jika

tetapan/konstanta linier pada pertanyaan a) diatas

bernilai

=

0.

+alx_

d--g--?

t/

a

4.

(14

poin)

Bola karet

dengan

berat

W

:

mg

dilekatkan dengan

kuat

di

titik

C

pada ujung tongkat

AC

(dengan massa tongkat diabaikan). Sementara pada ujung lain tongkat yaitu

titik A

dipasang engsel yang melekat kuat pada lantai

sehingga tongkat dapat berotasi

di

sekitar

titik

A

pada bidang xy

(lihat

gambar). pegas dengan

konstanta

fr

dipasang

pada posisi

mendatar

dengan satu ujung diiekatkan pada dinding dan

ujung yang

lain

dilekatkan pada

titik

tetap

B

di

tongkat

AC.

Seperti tampak

dalam

gambar,

**,1

-

u*.

Ch+r)

-_

1.r,"_

6l-'

A+y-)

,r

v,L__ von

_

z6H

(a.

_

r-

_r

Y'

₌

\fo"-

zcy

!8. .

""

(ar];r)

(e+u)(r+e)

_h

+f

_A

- g

tongkat disimpangkan dari

posisi awal

(tegak)

sebesar sudut tongkat akan mengalami gerak osilasi (getaran). Tentukan:

iy

(p*sXh*e)

I

h-v---a

L

Lantai

g

laht

dilepaskan sehingga

Dinding

t

t,

IX

\a.

besar frekuensi getaran _{untuk sudut simpangan}

qyangkecil.

\b.

nilai

maksimum gayaberat

W

agar

untuk

sudut

simpangan

gkecil

tongkat mengalami

Hak Cipta

Dilindungi Undang-undang

getaran _harmonik.

5.

(18

poin)

Sebuah batang homogen (massa

M

dan panjang

/ )

salah satu ujungnya diletakan pada

tepi

sebuah meja dalam posisi

vertikal.

Batang kemudian dilepaskan dari keadaan diam. Tentukan sudut antara posisi batangterhadap

vertikal

dimana batang mulai kehilangan kontak

dengan meja. Lakukan perhitungan Anda untuk 2 kondisi berikut:

'1.

Tepi meja dianggap

licin

akan tetapi

memiliki

siku seperti ditampilkanpadagambar

(i);

b.

Tepi meja kasar dan sangat tajam seperti ditampilkan pada gambar

(ii).

(14

poin)

Sebuah bola

kecil

dengan massa

m

dipasang pad,a

silinder pejal

bermassa

M

dan

berjari-jari

R

menggunakan

batang

tak

bermassa.

Lihat

gambar.

Bola kecil

tersebut

berada pada jarak

F1

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, tenfukan:

a-

kecepatan pusat massa silinder,

b-

kecepatan bola.

e

!

I

{

(16

poin)

Sebuah

silinder pejal

bermassa

m

dan

radius

R

mula-mula berotasi

dengan kecepatan sudut

o4

dan _{tanpa kecepatan awal pusat massa}

di

_{tepi bawah suatu bidang}

miring

----kasar

(yang

tetapltidak

dapat bergerak) dengan sudut

kemiringan

0

dan koefisien

gesek

kinetik

ttx

dimana

p*>tan?.

Asumsikan bahwa

silinder

selama

mendaki tetap

kontak

dengan bidang

miring.

Tentukan:

a.

waktu yang dibutuhkan silinder hingga menggelinding tanpa slip;

b.

jarak _{yang ditempuh oleh pusat rnassa silinder hingga menggelinding tanpa slip;}

c.

ketinggian maksimum yang dapat dicapai silinder.

:::

Selamat bekerja, semoga

sukses

:::

Hak Cipta