PESTA SAINS NASIONAL 2011 KOMPETISI FISIKA

PESTA SAINS NASIONAL 2011 KOMPETISI FISIKA

Pilihlah satu jawaban ( X ) dari lima pilihan yang diberikan Soal Bagian A 1. Sebuah partikel bermassa m begerak dengan kecepatan v0 dan menumbuk partikel lain (massa m) yang berada dalam keadaan diam. Besar energi sistem ditinjau dari pusat massa sistem adalah . . . A.

1 4

𝑚𝑣02

1

B. 2 𝑚𝑣02

C. 𝑚𝑣02

D. 2𝑚𝑣02

E. 4𝑚𝑣02

2. Terdapat partikel bermassa m pada tiap sudut sebuah persegi dengan sisi a. Partikel kelima, bermassa m juga, diletakkan di pusat persegi. Untuk memindahkan partikel kelima ke tempat yang sangat jauh dibutuhkan usaha sebesar . . . A. 4G𝑚2 /𝑎 B. −4G𝑚2 /𝑎 C. 4 2G𝑚2 /𝑎 D. −4 2G𝑚2 /𝑎 E. 4G𝑚2 /𝑎2 3. Sebuah gas monoatomik berekspansi sehingga volumenya menjadi dua kali semula. Jika prosesnya terjadi secara isotermal, kerja yang dilakukan gas adalah Wi . Jika prosesnya terjadi secara adiabatik, kerja yang dilakukan gas adalah Wa . Pernyataan yang benar di bawah ini adalah . . . A. Wi = Wa C. 0 < Wi < Wa E. 0 < Wa < Wi B. 0 = Wi < Wa

D. 0 = Wa < Wi

4. Sebuah objek diletakkan 40 cm dari lensa pertama denga fokus 20 cm dan lensa konvergen yang kedua berjarak 30 cm dengan fokus10 cm. Bayangan akhir objek terletak pada jarak . . . A. 5,0 cm di sebelah kanan lensa kedua B. 13,3 cm di sebelah kanan lensa kedua C. pada jarak tak hingga di sebelah kanan lensa kedua D. 13,3 cm di sebelah kiri lensa kedua E. 100 cm di sebelah kiri lensa kedua 5. A balloon is to be filled with helium and used to suspend a mass of 300 kilograms in air. If the mass of the balloon is neglected, which of the following gives the approximate volume of helium required? (The density of air is 1,29 kilograms per cubic meter and the density of helium is 0,18 kilogram per cubic meter.) A. 50 m3 B. 95 m3 C. 135 m3 D. 270 m3 E. 540 m3 6. A solid wheel with mass M, radius R, and rotational inertia MR2/2, rolls without sliding on a horizontal surface. A horizontal force F is applied to the axle and the center of mass has an acceleration a. The magnitudes of the applied force F and the frictional force f of the surface, respectively, are: A. F = Ma, f =0

C. F =2Ma, f = Ma

B. F = Ma, f = Ma/2

D. F =2Ma, f = Ma/2

E. F =3Ma/2, f = Ma/2

Soal Babak Penyisihan


7. Sebuah tali karet yang mulus dan panjangnya l mempunyai koefisien elastisitas k digantung salah satu ujungnya pada titik O. Ujung lainnya diikat dengan suatu jepitan B. Sebuah cincin kecil A yang massanya m mulai jatuh dari titik O. Dengan mengabaikan massa dari karet dan jepitan, perpangjangan maksimum dari karet adalah . . . 𝑘𝑙

A.

1 + 1 + 𝑚g

B.

1 + 1 + 2𝑚 g

C.

1 + 1 + 𝑚g

𝑘𝑙

2𝑘𝑙

𝑚g

D. 1 +

𝑘 𝑚g

E.

𝑘

𝑚g 𝑘

2𝑘𝑙

𝑚g

𝑚g

𝑘

𝑘𝑙

1 + 𝑚g

𝑚g 𝑘

8. Dua benda identik bermassa m dan bermuatan q. Ketika diletakkan pada setengah silinder nonkonduktor berjari-jari R, posisi kesetimbangan tercapai seperti pada gambar. Jika tidak terdapat gesekan pada dinding silinder, maka besar muatan benda adalah . . . A. 2𝑅

𝜋𝜖 0 𝑚 g

B. 2𝑅

𝜋𝜖 0 𝑚 g

2

3

C. 2𝑅 𝜋𝜖0 𝑚g 2 D. 2𝑅 𝜋𝜖0 𝑚g 3

E. 2𝑅 𝜋𝜖0 𝑚g

Soal Bagian B 9. Terdapat muatan q yang jumlahnya tak hingga diletakkan satu-satu pada sumbu-x, x = 1, x = 2, x = 4, x = 8, x = 16, dan seterusnya. Besar medan listrik di pusat koordinat adalah . . . A.

𝑞

2𝑞

B. 3𝜋 𝜖

3𝜋 𝜖 0

𝑞

0

C. 4𝜋 𝜖

4𝑞

0

D. 5𝜋𝜖

𝑞

E. 𝜋𝜖

0

0

10. Sebuah proyektil ditembakkan dari titik asal dengan kecepatan awal v0 dan sudut elevasi α. Terdapat garis linier yang melalui titik asal dan membuat sudut β (β < α) terhadap arah horizontal. Waktu yang dibutuhkan proyektil untuk melewati garis dari titik asal hingga di titik perpotongan yang lain adalah . . . . A. 𝑡0 = B. 𝑡0 =

2𝑣0 g 2𝑣0 g

(sin 𝛼 − cos 𝛼 tan 𝛽)

C. 𝑡0 =

(sin 𝛼 + tan 𝛽)

D. 𝑡0 =

2𝑣0 g 2𝑣0 g

(sin 𝛼 − tan 𝛽)

E. 𝑡0 =

2𝑣0 g

(sin 𝛼 cos 𝛽)

sin(𝛼 − 𝛽)

11. Energi potensial partikel mssa 0,20 kg yang bergerak pada sumbu x diberikan oleh 𝑈 𝑥 = 8 J/m2 𝑥 2 + (2 J/m4 )𝑥 4 Ketika partikel di x =1 m, arak gerakannya searah sumbu x positif dengan kelajuan sebesar 5 m/s. Partikel akan berhenti sesaat di x = A. 0 B. -1,1 m C. 1,1 m D. -2,3 m E. 2,3 m



12. At the same instant that a 0,50 kg ball is dropped from 25 m above Earth, a second ball, with a mass of 0,25 kg, is thrown straight upward from Earth’s surface with an initial speed of 15 m/s. They move along nearby lines and pass without colliding. At the end of 2,0 s the velocity of the center of mass of the two-ball system is: A. 11 m/s, down B. 11 m/s, up C. 15 m/s, down D. 15 m/s, up E. 20 m/s, down 13. Seven pennies are arranged in a hexagonal, planar pattern so as to touch each neighbor, as shown in the figure. Each penny is a uniform disk of mass m and radius r. What is the moment of inertia of the system of seven pennies about an axis that passes through the center of the central penny and is normal to the plane of the pennies? A. (7/2)mr2 B. (13/2)mr2 C. (29/2)mr2 D. (49/2)mr2 E. (55/2)mr2 14. Sejumlah gas ideal dengan massa tertentu mengalami ekspansi secara adiabatik. Jika W adalah kerja yang dilakukan atau dikenai pada sistem (gas) dan ΔT adalah perubahan suhu dari sistem, maka berlaku keadaan … A. W < 0 ; ΔT > 0 C. W > 0 ; ΔT < 0 E. W < 0 ; ΔT = 0 B. W = 0 ; ΔT > 0 D. W > 0 ; ΔT = 0 15. A tube of water is traveling at 1/2 c relative to the lab frame when a beam of light traveling in the same direction as the tube enters it. What is the speed of light in the water relative to the lab frame? (The index of refraction of water is 4/3.) A. 1/2 c B. 2/3 c C. 5/6 c D. 10/11 c E. c 16. Sebuah mobil ambulan bergerak dengan kecepatan 40 m/s dalam lintasan yang lurus sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 500 Hz.jika terdapat seorang pengendara sepeda motor yang bergerak dengan kecepatan 20 m/s dalam lintasan yang sama, maka frekuensi yang mungkin yang dapat didengar oleh pendengar adalah . . . Hz (kelajuan bunyi di udara 340 m/s) A. 400 B. 450 C. 500 D. 600 E. 676 17. Sebuah kapasitor plat-paralel menggunakan 3 bahan dielektrik, seperti pada gambar. Asumsika l >> d. Besar kapasitasitansi jika luas plat A, jarak kedua plat d serta konstanta dielektrik masing-masing, κ1, κ2, dan κ3 adalah . . . 𝜅

𝜅2 𝜅3

𝐴 )𝜖0 𝑑 +𝜅 2 3 𝜅2𝜅3 𝐴 (2𝜅1 + 𝜅 +𝜅 )𝜖0 𝑑

A. ( 21 + 𝜅 B.

1

3

𝐴

C. (𝜅1 + 2𝜅2 + 2𝜅3 )𝜖0 2𝑑 𝐴

D. (𝜅1 + 𝜅2 + 𝜅3 )𝜖0 2𝑑 E. (𝜅1 + 𝜅2 + 𝜅3 )𝜖0

𝐴 𝑑



Soal Bagian C 18. Dari titik A yang mempunyai ketinggian tertentu, dilemparkan sebuah batu vertikal ke atas. Ketika batu melewati titik A dan berada sejauh h di bawah titik A, kecepatan batu dua kali ketika batu berada sejauh h di atas titik A. Maka ketinggian maksimum yang dicapai batu dari titik A adalah . . . A. 5h/3 B. 4h/3 C. 2h D. 6h/5 E. 7h/4 19. Dua ekor ulat masing-masing bermassa 20 g, memanjat dinding penghalang yang tingginya 10 cm. Ulat pertama mempunyai panjang 20 cm, dan ulat kedua panjangnya 10 cm. Kerja yang dilakukan ulat yang lebih panjang W1 dan kerja yang dilakukan ulat yang lebih pendek W2. Pernyataan yang benar adalah . . . A. W1 > W2 B. W2 > W1 C. W1 = W2 D. W1 = 0,02 J E. W2 = 0,01 J 20. Kapal A berada 10 km di sebelah barat kapal B. Kapal A bergerak ke arah utara dengan kelajuan 30 km/jam, dan kapal B bergerak ke barat laut 60 0 dari utara dengan kelajuan 20 km/jam. Besar kecepatan kapal B menurut kapal A adalah . . . km/jam A. 10 B. 10 7 C. 15 3 D. 50 E. 20 2 21. Sebuah sistem termodinamika mengalami proses secara isobarik diikuti proses pendinginan secara isokhorik sehingga suhu awal sama dengan suhu akhir. Terdapat empat pernyataan pada proses tersebut: i. Kerja yang dilakukan oleh sistem bernilai negatif ii. Energi dalam akhir = energi dalam awal iii. Sistem menerima panas iv. Kerja pada proses isokhorik lebih besar dibandingkan kerja pada proses isobarik Pernyataan yang benar pada proses tersebut adalah . . . A. i dan ii B. ii dan iii C. i, ii, dan iii D. ii, iii dan iv E. iv 22. Dua buah muatan masing-masing q1 = 32 µC dan q2 = -288 µC terpisah sejauh x satu sama lain. Bila sebuah titik yang berjarak 60 cm dari q2 resultan kuat medan listriknya = nol. Maka besar x adalah .... A. 20 cm B. 30 cm C. 40 cm D. 50 cm E. 60 cm 23. Suatu benda dan layar terpisah pada jarak tetap D. sebuah lensa konvergen berada di antara benda dan layar. Dengan menggeser-geser kedudukan lensa, ternyata ada dua kedudukan yang relatif terhadap benda yang akan memberikan bayangan tajam pada layar. Jika digunakan lensa konvergen dengan fokus f, maka jarak terpendek yang mungkin antara benda dan bayangan nyata adalah . . . A. f B. 2f C. 3f D. 4f E. 5f 24. Sebuah partikel bergerak dalam bidang xy dengan percepatan konstan a dengan arah menuju sumbu y negatif. Persamaan gerak dari partikel adalah membentuk persamaan 𝑦 = 𝑛𝑥 − 𝑙𝑥 2 , dimana n dan l adalah konstanta positif. Kecepatan partikel pada koordinat awalnya adalah . . . (jika diperlukan 𝑠𝑖𝑛2 𝜃 + 𝑐𝑜𝑠 2 𝜃 = 1, dan 𝑠𝑒𝑐 2 𝜃 − 𝑡𝑎𝑛2 𝜃 = 1) A. [(a+an2)/2l]1/2 B. (l+ln2)/2a C. (a+n2)/2l D. [(a-an2)/2l]1/2 E. (a+an2)/2l



25. Sebuah balok bermassa m = 2 kg berada pada bidang miring (θ = 370) dan dihubungkan dengan sebuah pegas k = 100 N/m seperti pada gambar (katrol tidak bermassa dan licin). Mula-mula balok berada pada keadaan diam dan pegas tidak teregang maupun termampatkan, kemudian balok mulai menuruni bidang miring dan berhenti pada jarak 20 cm dari posisi mula-mula. Besar koefisien gesek kinetik antara balok dan bidang miring adalah . . . (tan 37𝑜 = 0,75) A. 0,120 B. 0,125 C. 0,220

k =100 N/m 2 kg

D. 0,225

E. 0,420


PESTA SAINS NASIONAL 2011 KOMPETISI FISIKA

Recommend Documents