HAK CIPTA DILINDUNGI UNDANG-UNDANG
SOAL SELEKSI OLIMPIADE SAINS TINGKAT KABUPATEN/KOTA 2016 CALON TIM OLIMPIADE FISIKA INDONESIA 2017
Bidang Fisika Waktu : 180 menit
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN DASAR DAN MENENGAH DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH ATAS TAHUN 2016
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN DASAR DAN MENENGAH DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH ATAS
Tes Seleksi OSN 2016 Bidang FISIKA TINGKAT KABUPATEN/KOTA Waktu: 3 Jam
1- (8 poin) Tinjau fenomena osilasi bebas yang dialami suatu tetes cairan yang berhasil direkam oleh beberapa astronot pada saat mereka sedang mengorbit di ruang angkasa bebas gravitasi. Fenomena ini mereka temukan pada saat mereka sedang berusaha menangkap satu tetes air yang besar dan kemudian merekamnya dalam bentuk video. Para astronot berhasil mengamati dengan jelas kalau ukuran/jari-jari tetes air tersebut benar-benar berosilasi (lihat gambar samping). Osilasi Fenomena ini belum diketahui banyak orang karena mereka Tetes Air bermukim di permukaan Bumi yang gravitasinya mengakibatkan tetes cairan mengalami jatuh bebas lebih cepat sehingga tidak sempat mengalami osilasi. Fenomena populer ini pertama kali diselesaikan oleh Lord Rayleigh yang hasilnya telah dipublikasi dalam majalah ilmiah Nature volume 95, halaman 66, tahun 1915. (a) (4 poin) Dengan mengabaikan pengaruh percepatan gravitasi bumi, tentukan besar frekuensi osilasi tetes di atas yang dianggap bergantung pada massa jenis cairan ( ), jarijari tetes cairan (r), dan tegangan muka cairan (). (b) (2 poin) Untuk ukuran tetes cairan yang sama, hitunglah nilai perbandingan (rasio) antara frekuensi osilasi tetes cairan A dengan frekuensi osilasi tetes cairan B dengan menggunakan hasil (a) di atas, dan (c) (2 poin) Jelaskan kesimpulan Anda tentang pengaruh massa jenis cairan terhadap frekuensi osilasinya. Diketahui: massa jenis: 1 g/cm3 (cairan A) dan 12,1 g/cm3 (cairan B) tegangan muka: 0,0405 N/m (cairan A) dan 0,5 N/m (cairan B)
Hak Cipta Dilindungi Undang-undang
Halaman 2 dari 6
2- (12 poin) Sebuah peluru ditembakkan dari titik A ke titik B dimana titik A dan B merupakan titik-titik sudut alas suatu segitiga ABC (lihat gambar). Segitiga ABC sebidang dengan lintasan peluru. Lintasan peluru diketahui berjarak H dari titik C (titik puncak segitiga). Jika diketahui sudut CAB , sudut CBA dan jarak AB adalah L, tentukan:
H
g
C
A
L
B
a. (10 poin) sudut elevasi ketika peluru ditembakkan, b. (2 poin) laju awal peluru ketika ditembakkan jika . Nyatakan semua jawaban dalam H, L, , dan .
3- (13 poin) Sebuah mobil roda empat membelok pada suatu tikungan berbentuk lingkaran. Lintasan tengah poros roda belakang membentuk lingkaran terhadap pusat tikungan tersebut dengan jari-jari R. Panjang poros atau jarak antara kedua roda belakang adalah H. Massa masing-masing roda belakang adalah m. Roda belakang dapat diasumsikan sebagai suatu cakram dengan jari-jari b. Ambil nilai R = 10 meter, H = 2 meter dan b = 0,5 meter. Jika perbandingan energi kinetik total antara roda belakang luar dengan roda belakang dalam adalah k, tentukan nilai k.
Hak Cipta Dilindungi Undang-undang
Halaman 3 dari 6
4- (10 poin) Sebuah batang homogen dengan massa m dan panjang L diikat dengan menggunakan 2 tali yang masing-masing panjangnya l. Terdapat dua beban yang digantung pada ujung batang B dan C dengan berat masing-masing 2W dan W (lihat gambar). Tentukan besar sudut ketika sistem dalam keadaan setimbang. Nyatakan jawaban Anda dalam W, m, l, dan L.
l
l m, L
C
B W 2W
5- (16 poin) Pada suatu daerah, seseorang membuat sebuah meja billiard yang berbentuk lingkaran. Pada tepi A meja billiard tersebut, sebuah bola (asumsikan sebagai partikel) dipukul dengan laju awal v 0 yang cukup besar dan membentuk sudut θ terhadap garis radius (lihat gambar). Diketahui gesekan dengan meja selama bola bergerak diabaikan dan koefisien restitusi tumbukan antara bola dengan dinding pinggiran meja adalah e < 1. Tentukan sudut θ (dinyatakan dalam e), agar: Tampak Atas
O
v0
θ A
Hak Cipta Dilindungi Undang-undang
Halaman 4 dari 6
a. (3 poin) bola menumbuk dinding hanya satu kali sebelum kembali ke titik A (tempat semula), b. (6 poin) bola menumbuk dinding dua kali sebelum kembali ke titik A (tempat semula), c. (7 poin) bola menumbuk dinding tiga kali sebelum kembali ke titik A (tempat semula).
6- (11 poin) Sebuah cincin bermassa dan jari-jari bergerak menggelinding murni di atas lantai dan permukaan kasar dengan kelajuan pusat cincin kecepatan sudut rotasi 0 seperti gambar di samping. Di tengah lantai pada jalur cincin, terdapat permen karet kecil bermassa sehingga akan terjadi tumbukan dimana permen tersebut lalu akan menempel pada cincin. Abaikan efek gundukan antar cincin-permen sehingga penempelan tersebut terjadi secara spontan dan cincin tidak slip sesaat setelah tumbukan. Diketahui percepatan gravitasi adalah g. Tentukan: a. (3 poin) Laju pusat cincin sesaat setelah peristiwa tumbukan itu terjadi. b. (8 poin) Laju pusat cincin maksimum, v0 maks , agar cincin tidak slip.
7- (15 poin) Ban berjalan (conveyer belt) sedang bergerak mendatar dengan kelajuan konstan v 0 (lihat gambar). Sebuah silinder homogen (dengan massa M dan jari-jari R ) yang sedang berotasi dengan kecepatan sudut 0 secara perlahan dijatuhkan ke atas ban berjalan tersebut. Diketahui k adalah koefisien gesek kinetik antara silinder dengan ban berjalan. Tentukan jarak relatif yang dijalani silinder saat masih tergelincir di atas ban berjalan sebelum ia mulai berotasi tanpa tergelincir (tanpa slip). silinder
0 ban berjalan V0
Hak Cipta Dilindungi Undang-undang
Halaman 5 dari 6
8- (15 poin) Dua balok terhubung dengan sebuah batang tegar tak bermassa dan ditempatkan pada bidang miring dengan sudut kemiringan seperti ditunjukkan dalam gambar di bawah. Balok bermassa m1 dan m2 masing-masing memiliki koefisien gesek kinetik (terhadap bidang)
k1 dan k 2 . a. (9 poin) Carilah persamaan percepatan sistem tersebut! b. (5 poin) Carilah persamaan gaya pada batang penghubung yang bekerja pada tiap balok! c. (1 poin) Jika k1 k 2 tentukanlah gaya pada soal b diatas! m1
m2
=====
Hak Cipta Dilindungi Undang-undang
Selamat bekerja, semoga sukses
=====
Halaman 6 dari 6
