Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014
1
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 PETUNJUK PENGISIAN LEMBAR JAWABAN BABAK PENYISIHAN 21 September 2014 I. PETUNJUK UMUM: 1. Gunakan konstanta-konstanta berikut dalam menyelesaikan soal. Konstanta Simbol Nilai Kecepatan cahaya c 3,00 × 108 m/s Konstanta gravitasi G 6,67 × 10-11 m3/kg∙s2 Bilangan Avogadro NA 6,02 × 1023 mol-1 Konstanta gas umum R 8,31 J/mol∙K Konstanta Boltzmann k 1,38 × 10-23 J/K Muatan electron e 1,60 × 10-19 C Massa elektron me 9,11 × 10-31 kg Massa proton mp 1,67 × 10-27 kg Permitifitas ruang hampa e0 8,85 × 10-12 C2/N∙m2 Permeabilitas ruang hampa μ0 4π × 10-7 T∙m/A Konstanta Planck h 6,63 × 10-34 J∙s Percepatan gravitasi g 9,80 m/s2 (kecuali ada keterangan lain) 2. Sebelum mengerjakan soal, telitilah terlebih dahulu jumlah soal dan nomor halaman yang terdapat pada naskah. Dalam naskah ini terdapat 40 soal pilihan ganda. 3. Tuliskan nama, nomor peserta, dan kelengkapan identitas peserta pada lembar jawaban. 4. Tuliskan jawaban Anda pada lembar jawaban yang tersedia dengan menggunakan pensil 2B. 5. Diperbolehkan menggunakan kalkulator atau alat bantu hitung lainnya tetapi bukan handphone(hp). 6. Waktu mengerjakan soal 120 menit, mulai pukul 08.00 waktu setempat. 7. Setiap soal memiliki kriteria penilaian sebagai berikut. Level I No. 1 - 10 Level II No. 11 - 30 Level III No. 31 - 40 Benar : + 5 Benar : + 10 Benar : + 15 Salah : -2 Salah : -4 Salah : -6 Tidak diisi : 0 Tidak diisi : 0 Tidak diisi : 0 II. PETUNJUK KHUSUS: 1. Berdoalah terlebih dahulu sebelum mengerjakan soal. 2. Kerjakan soal dengan sebaik-baiknya. Mulailah dengan mengerjakan soal yang menurut Anda mudah terlebih dahulu, kemudian dilanjutkan ke soal yang lebih rumit. 3. Teliti jawaban Anda sebelum dikumpulkan.
SOAL INI DISUSUN OLEH TIM SOAL OLIMPIADE FISIKA 2014 Dilarang keras mengutip sebagian atau seluruh isinya tanpa se-izin Tim Soal Olimpiade Fisika 2014 Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Malang
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 1.
Mobil yang awalnya diam kemudian bergerak dengan percepatan konstan. Setelah 10 sekon, mobil mengalami perlambatan hingga mobil berhenti. Grafik yang menyatakan hubungan antara jarak s dengan waktu t menurut kejadian tersebut adalah .... A.
B.
C.
D.
E.
1
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 2.
Mobil dengan kecepatan awal 10 m/s diperlambat sehingga kecepatannya menjadi
1 kecepatan awal setelah menempuh jarak 4 m. Jika perlambatan mobil konstan, maka 3 jarak yang ditempuh mobil dari awal hingga berhenti adalah .... A. 4,3 m B. 4,4 m C. 4,5 m D. 4,6 m E. 4,7 m 3. Balok bermassa 15 kg diam pada permukaan lantai yang kasar. Balok tersebut kemudian ditarik dengan gaya sebesar 50 N membentuk sudut 30 o terhadap sumbu horizontal. Jika koefisien gesekan statis dan kinetik masing-masing sebesar 0,5 dan 0,2, maka gaya gesek yang dialami balok adalah .... A. 24,4 N B. 25 3 N
C. 61 - 25 3 N D. 61 N
E. 61 25 3 N
4.
Pada suhu kamar, balok logam terasa lebih dingin daripada balok kayu ketika disentuh meskipun suhu keduanya sama. Pernyataan berikut yang benar yang melandasi pernyataan di atas adalah .... i) Logam merupakan konduktor yang lebih baik daripada kayu. ii) Kerapatan partikel logam lebih besar dari kayu. iii)Energi panas tubuh yang dihantarkan oleh kayu lebih lambat jika dibandingkan logam. iv) Logam memiliki titik didih yang lebih tinggi daripada kayu. A. i), ii), dan iii) B. i) dan iii) C. ii) dan iv) D. iv) E. i), ii), iii), dan iv)
2
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 5.
Perhatikan rangkaian berikut.
Besar nilai masing - masing kapasitor C1 C2 C3 2 106 μF dan C4 C5 C6 3μF . Besar nilai dari kapasitor penggantinya CAB adalah ....
A. 7 106 F B. 6 106 106 F C. 6 106 106 F D. 9,67 106 F E. 7 106 F 6. Perhatikan reaksi berikut. 19 10
Ne
X 24 Energi
N 01n
Y 11p Energi
C
Z 1 Energi
14 7 13 6
Urutan X, Y dan Z yang benar apabila dilihat dari nomor masa terkecil ke nomor masa terbesar adalah .... A. X, Y, Z B. Y, X, Z C. Y, Z, X D. Z, X, Y E. Z, Y, X
3
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 7.
Perhatikan gambar di bawah ini.
Jika batu dijatuhkan ke air, maka akan terbentuk gelombang. Hal ini disebabkan .... A. batu memiliki energi kinetik ketika batu tersebut dijatuhkan ke air, akibatnya partikel air memiliki energi kinetik untuk merambat. B. batu memiliki energi potensial ketika batu tersebut dijatuhkan ke air, akibatnya partikel air memiliki energi kinetik untuk merambat. C. air memiliki energi potensial karena adanya gaya elastis yang cenderung mengembalikan air ke posisi semula dari usikan yang ditimbulkan oleh batu. D. gelombang partikel air terbentuk karena partikel air memiliki energi mekanik yang dipindahkan lagi ke bagian partikel air di sisi berikutnya. Perambatan energi tersebut diikuti oleh berpindahnya partikel-partikel yang merambatkannya. E. transfer energi mekanik partikel air terus berlanjut sampai ke bagian air yang jauh dari tempat jatuhnya batu. Perambatan energi mekanik partikel air tanpa diikuti oleh perpindahan partikel-partikel air pada arah energi merambat. 8. Pegas digantung vertikal pada langit-langit sebuah lift. Pada ujung bawah pegas diberi beban 150 gram . Ketika lift dalam keadaan diam, pegas bertambah panjang 30 cm . Jika lift bergerak ke atas dengan percepatan 8 m/s 2 , maka pertambahan panjang pegas menjadi .... ( g 10 m/s 2 ) A. 6 cm B. 24 cm C. 36 cm D. 48 cm E. 54 cm 9. Layar diletakkan 100 cm dari celah tunggal, yang disinari cahaya dengan panjang gelombang 680 nm. Jika jarak antara minimum pertama dan maksimum keempat dari pola difraksinya adalah 6,8 mm, maka lebar celahnya adalah ....
4
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 A. 230 µm B. 240 µm C. 250 µm D. 260 µm E. 270 µm 10. Febri memiliki masalah dengan mata, dia hanya bisa melihat benda yang jaraknya lebih jauh dari titik dekat mata normal, maka pernyataan dibawah ini yang benar adalah .... A. sebelum memakai kacamata bayangan benda akan terbentuk di depan retina. B. sebelum memakai kacamata bayangan benda akan terbentuk tepat di retina. C. masalah Febri teratasi jika dibantu dengan kacamata berlensa divergen. D. masalah Febri teratasi jika lensa kacamata yang digunakannya dapat membentuk bayangan tepat di titik dekat matanya. E. masalah Febri teratasi jika lensa kacamata membentuk bayangan benda pada jarak S = 25 cm tepat di titik jauh mata Febri 11. Bola ditendang dengan kecepatan vo dengan sudut terhadap garis mendatar menuju gawang. Pada waktu bersamaan kiper pada jarak s dari penendang, berlari menyambut bola tersebut dengan kecepatan konstan. Kecepatan kiper untuk menangkap bola sesaat sebelum mencapai tanah adalah .... A.
B. C. D.
E.
2 sg 2 v sin θ cos θ o 2 v sin θ o 2 s 2 2 v sin θ cos θ o 2 v sin θ o
sg 2 v sin cos o 2 v sin o sg 2 v sin θ cos θ o 2 v cos θ o
s 2 2 v sin θ cos θ o 2 v cos θ o
12. Bola pejal berjari-jari r berada diatas bidang miring kemudian melewati lintasan lingkaran berjari-jari R seperti pada gambar. Jika bola menempuh lintasan tanpa jatuh, 2 maka ketinggian h minimum adalah .... I mr 2 5
5
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014
A. h
2 R 5
B. h
2 R 3
C. h
7 R 10
D. h
8 R 10
E. h
9 R 10
13. Balok bermassa M mula-mula diam pada permukaan meja licin yang tingginya h dari lantai. Kemudian balok ditembak oleh peluru yang bermassa m sehingga peluru bersarang di dalam balok. Jika balok dan peluru meluncur meninggalkan meja dengan lintasan parabola dengan jarak mendatar x maka kecepatan peluru sesaat sebelum mengenai balok adalah ....
A. v
(m M ) x g m 2h
B. v
mx g m M 2h
C. v
mx g m M h
6
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 D. v
(m M ) m
E. v
(m M ) g 2h m2
g h
14. Mobil bermassa m melewati tikungan berupa setengah lingkaran dengan jari-jari R. Jika koefisien gesek k maka kecepatan maksimum v mobil untuk melintasi lintasan tersebut tanpa tergelincir adalah ....
R
θ sin k cos A. v gR cos k sin sin k cos B. v gR cos sin k tan k C. v gR 1 sin k
D. v gRsin k cos E. v gRsin k cos 15. Kubus kayu yang rusuknya 10 cm dan kerapatannya 500 kg m 3 terapung dalam bejana berisi air. Sejumlah minyak dengan kerapatan 800 kg m 3 dituangkan ke dalam bejana tersebut sehingga permukaan atas lapisan minyak berada 4 cm di bawah permukaan atas kubus. Jika tekanan atmosfer 1,013 105 kg m 3 , maka besarnya tekanan yang dirasakan permukaan bawah kubus adalah .... A. 99300,5 N m 3 B. 100300,5 N m 3 C. 101300,5 N m 3
7
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 D. 110300,5 N m 3 E. 111300,5 N m 3 16. Dalam pipa air, beda tekanan di antara pipa utama dan pipa yang menyempit dari sebuah venturimeter adalah 2 10 5 Pa . Luas penampang pipa utama dan pipa yang menyempit masing- masing adalah 2 10-3 m 2 dan 3 10 3 m2 . Besar debit air dalam pipa dan beda ketinggian raksaantara kedua kaki manometer adalah....
A. 2
17 10 2 m3/s, h 0,56 m 23
B. 3
4 10 2 m3/s, h 0,76 m 7
C. 3
64 10 1 m3/s, h 1,56 m 15 1
D. 7 8 10 m3/s, h 2,76 m E. 9 11 103 m3/s, h 3,96 m 17. Perhatikan gambar rangkaian di bawah ini.
Nilai yang terbaca pada amperemeter adalah….
8
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 A. 1,50 mA B. 2,00 mA C. 2,50 mA D. 3,00 mA E. 3,50 mA
450 J Kgo C yang massanya 180 gram terdapat 200 ml 18. Di dalam bejana besi c besi 2400 J Kgo C . Di dalam bejana ini dimasukan suatu kawat yang alkohol c alkohol
hambatannya 50 Ohm dan dihubungkan dengan tegangan 100 volt. Jika energi listrik diubah seluruhnya menjadi energi panas, maka kenaikan suhu alkohol setelah 1 menit
adalah .... 0,8 g cm 3 alkohol
A. 20 o C B. 23o C C. 26 o C D. 29 o C E. 35o C 19. Bola bermuatan 10μC bermassa 100 gram digantungkan pada plat bermuatan positif menggunakan tali yang ringan. Jika pengaruh dari medan yang ditimbulkan oleh plat menyebabkan bola menyimpang membentuk sudut seperti yang diperlihatkan pada gambar, maka rapat muatan permukaan plat tersebut adalah ….
g 10 m s
2
; o 8,85 10 12 C 2 Nm2
9
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 A. 17,7 107 tan C/m2 B. 17,7 107 sin C/m2 C. 17,7 108 tan C/m2 D. 17,7 108 sin C/m2 E. 17,7 107 tan C/m2 20. Pada hamburan compton, sinar X memiliki frekuensi 3 1018 Hz bergerak sejajar bidang horizontal menembus plat secara tegak lurus bidang plat. Jika sudut hamburan sinar X setelah menembus plat sebesar 30 o terhadap bidang vertikal, maka besar panjang
gelombang sinar X setelah menembus plat adalah .... me 9,11 10 31 kg
o
A. 1,01205 Α o
B. 1,0125 o
C. 1,0241 o
D. 1,1205 o
E. 1,125 21. Pesawat A dan B di luar angkasa bergerak saling mendekat sepanjang garis lurus dengan kelajuan masing-masing pesawat 0,2c dan 0,6c. Jika pesawat B menembakkan laser dengan kecepatan c, maka kecepatan laser yang diamati dari pesawat A sebesar .... A. 0,2c B. 0,4c C. 0,6c D. 0,8c E. 1,0c 22. Pada percobaan efek fotolistrik, logam tertentu membutuhkan radiasi sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 310 nm agar elektron tersebut terlepas dari ikatan logam. Ketika logam katoda tersebut diradiasi dengan sinar X yang memiliki panjang gelombang lebih pendek 62 nm dari sinar ultraviolet, energi kinetik maksimum yang akan dimiliki elektron adalah .... hc 1240 eV nm A. 0,25 eV B. 0,50 eV
10
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 C. 0,75 eV D. 1,00 eV E. 1,25 eV 23. Gambaran partikel tali yang mula-mula digetarkan ke arah atas adalah ....
A.
B.
C.
D.
E.
11
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 24. Sirine mengeluarkan bunyi dengan intensitas Io pada jarak d dari pendengar. Sirine tersebut dipasangkan baterai yang memiliki total energi E. Jika efisiensi dari sirine adalah e dan pendengar mendengarkan bunyi dengan taraf intensitas maka total waktu untuk sirine bisa berbunyi sampai energi baterai habis adalah .... A.
eE 4d 2 I o 10
D.
10
4d 2 I o 10 B. eE
C.
100
eE 4d 2 I o 10
10
eE 4d 2 I o 10
100
4d 2 I o 10 E. eE
10
25. Perhatikan gambar prinsip kerja teleskop berikut. d
p
Jarak kedua lensa d sebesar 3 m dan jarak p adalah 3 cm. Jika sumber cahaya datang dari jauh tak hingga, maka perbesaran total teleskop tersebut adalah .... A. 100 kali B. 99 kali C. 98 kali D. 97 kali E. 96 kali 26. Ratu naik perahu yang bergerak melawan arus dengan kecepatan vo terhadap titik yang diam di tepi sungai. Tiba-tiba dompet Ratu terjatuh dan hanyut terbawa arus sungai, Ratu baru sadar setelah perahu bergerak 10 m dari posisi jatuhnya dompet dan langsung
12
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 27. kembali. Jika kecepatan arus vs maka, waktu yang diperlukan Ratu untuk mengejar dompetnya adalah .... A.
B.
C.
10vo vo v s 2
2
vo
10 vo v s 2
2
10vo vo v s 2
10vo D. vo v s E.
10 vo v s
27. Dalam bejana yang massanya diabaikan terdapat air bermassa x bersuhu 42 oC dicampur dengan es bermassa y bersuhu -4 oC. Setelah setimbang ternyata 50% es melebur. Jika titik lebur es = 0 oC, kalor jenis es = 0,5 kal/goC, dan kalor lebur es 80 kal/g, maka perbandingan x dan y adalah .... A. 1 : 1 B. 1 : 2 C. 2 : 3 D. 3 : 4 E. 4 : 5 28. Perhatikan rangkaian berikut.
Nilai R1 500 , L1 5H dan C1 10μF . Jika rangakaian tersebut dialiri arus AC yang mempunyai tegangan V Vm sin100t , maka nilai dari impedansi dan jenis rangakaian RL-C nya adalah ....
13
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 A. 250 2 , kapasitif B. 250 2 , induktif C. 250 2 , resistif D. 500 2 , kapasitif E. 500 2 , induktif 29. Perhatikan gambar berikut.
A. interferensi Konstruktif dengan X = 16 cm, dan Y = 0 cm. B. interferensi Destruktif dengan X = 16 cm, dan Y = 17 cm. C. interferensi Konstruktif dengan X = 18 cm, dan Y = 16 cm. D. interferensi Destruktif dengan X = 18 cm, dan Y = 10 cm. E. interferensi Konstruktif dengan X = 20 cm, dan Y = 0 cm 30. Seberkas sinar dilewatkan dari medium berindeks bias 3 menuju lapisan bahan bagian dalam seperti pada gambar.
Jika lapisan luar terbuat dari bahan yang memiliki indeks bias
2 dan bagian dalam
berindeks bias 2, maka sudut ( ) minimal agar sinar keluar dari sisi yang lain melewati bahan bagian dalam dengan sempurna adalah ....
14
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 A. arcsin
3 2
B. arcsin
2 3
C. 90 0 arcsin D. 90 0 arcsin
2 3 2 2
E. 45 31. Rizky mengendarai 0
mobil
balap
pada
lintasan
lurus
dengan
kecepatan
vr (40 2t ) m/s . Pada saat t = 0 Bayu yang mengendarai motor berada 900 m di
depan Rizky
dan bergerak mendekat dengan kecepatan vb (20 4t ) m/s . Ketika
mereka berpapasan Rizky menempuh jarak .... A. 300 m B. 400 m C. 450 m D. 500 m E. 600 m 32. Bola ditendang dari titik A dengan sudut elevasi θ=37 o seperti pada gambar. Agar bola dapat mencapai titik B, maka kecepatan awal minimum bola sebesar ....
A. 13 10 m / s B. 14 10 m / s C. 15 10 m / s
15
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 D. 16 10 m / s E. 17 10 m s 33. Bola bermassa m digantungkan pada tiang yang berada di atap mobil bermassa M1 seperti pada gambar. Mobil dan bola bergerak dengan kecepatan konstan v, kemudian mobil ini menabrak mobil lain bermassa M2 yang diam. Setelah terjadi tumbukan kedua mobil bergerak bersamaan. Jika diketahui panjang tali R maka kecepatan bola terhadap mobil setelah tumbukan (v1) dan kecepatan minimum (v) sehingga bola dapat bergerak melingkar penuh mengelilingi titik P adalah .... (m<<M1 dan M2)
P R
m
v M1
A. v1 5gR dan v B. v1 5gR dan v C. v1 4 gR dan v D. v1 5gR dan v E. v1 4 gR dan v
M2 M m
5 gR
m
M m m
5 gR
2
M m
5 gR
m
M m2 m
M m m
5 gR
2
5 gR
2
34. Pemain ice skating bermassa 40 kg meluncur di permukaan lantai es bersuhu 0 oC menggunakan papan skate bermassa 10 kg yang terbuat dari logam berbentuk balok juga bersuhu 0 oC. Koefisien gesek antara papan skate dan lantai sebesar 0,25. Jika pada saat t kecepatannya sebesar 4 m/s, maka perubahan jumlah es yang mencair dari waktu t sampai papan skate berhenti adalah .... (Asumsikan gesekan hanya terjadi antara papan skate dan lantai, dan kalor lebur es 80 kal/g.).
16
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 A. 1,19 gram B. 1,32 gram C. 2,19 gram D. 2,32 gram E. 3,32 gram 35. Pesawat terbang bergerak dengan kecepatan tertentu sehingga udara yang melalui bagian atas dan bawah sayap bergerak dengan kelajuan masing-masing 4v dan 3v. Jika luas sayapnya 4 l dan rapat massa udara , maka massa minimum pesawat adalah .... A.
14 lv 2 g
B.
16 lv 2 g
C.
18lv 2 g
20 lv 2 D. g 22 lv 2 E. g 36. Perhatikan gambar berikut.
Terdapat dua kawat yang saling bertumpukan seperti pada gambar. Kedua kawat memiliki panjang kawat yang sangat panjang. Jika kedua kawat tersebut dilapisi oleh isolator, dan masing – masing kawat memiliki arus sebesar 5A, maka besar resultan gaya yang bekerja pada titik A adalah .... A. Fr 0 B. Fr 0
17
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 C. Fr 0 D. Fr 2 Frx 2 Fry 2 E. Fr Frx 2 Fry 2 37. Perhatikan gambar di bawah ini.
Sistem pegas yang masing-masing memiliki koefisien pegas k dan kawat berarus diletakkan pada medan magnet homogen yang memiliki besar medan magnet B seperti gambar di atas. Diketahui bahwa kawat memiliki panjang l dan berhambatan 10 Ohm, sementara panjang mula-mula setiap pegas adalah p. Jika kawat ditarik ke kanan secara paksa, maka panjang akhir setiap pegas ketika kawat sudah tidak bergerak jika tarikan dilepas adalah .... A. p
2 Bl k
B. p
2 Bl 3k
C. p
3Bl 2k
D. p
Bl 2k
E. p
Bl 3k
38. Speaker dengan massa 5 kg terletak di lantai licin disambungkan pada pegas yang memiliki konstanta 20 N/m. Ujung pegas yang lain dipasang pada dinding sebelah kiri lalu ditarik sehingga bertambah panjang 0,5 m kemudian dilepas. Jika speaker mengeluarkan suara dengan frekuensi 440 Hz dan cepat rambat bunyi saat itu adalah 343
18
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 39. m/s maka selisih antara frekuensi maksimum dan minimum yang diterima oleh orang jika berada disebelah kanan sistem adalah .... A. 1,57 Hz B. 2,57 Hz C. 3,57 Hz D. 4,57 Hz E. 5,57 Hz 39. Perhatikan gambar di bawah ini.
Sumber cahaya berada di dasar kolam yang kedalamannya 7 meter. Jika indeks bias air adalah
4 , maka luas lingkaran terbesar pada permukaan air dimana cahaya keluar dari 3
air adalah .... A. 196 m2 B. 197 m2 C. 198 m2 D. 199 m2 E. 200 m2
19
Babak Penyisihan Olimpiade Fisika 2014 40. Perhatikan gambar dibawah ini.
Lensa bikonveks tipis dengan jari-jari R1= 4 cm di sebelah kiri dan R2 = 12 cm di sebelah kanan dengan indeks bias adalah
3 . Cermin cekung berjari-jari 8 cm berada 30 2
cm di sebelah kanan lensa tersebut. Jika benda berada 8 cm disebelah kiri lensa, maka bayangan terakhir yang mampu ditangkap layar akan terlihat sejauh .... A. 12 cm di sebelah kanan lensa B. 12 cm di sebelah kiri lensa C. 9 cm di sebelah kanan lensa D. 9 cm di sebelah kiri lensa E. 18 cm disebelah kanan lensa
20