Soal Olimpiade Fisika Tingkat Kabupaten Tahun 2008
SOAL SELEKSI
OLIMPIADE SAINS TINGKAT KABUPATEN/KOTA 2008
CALON TIM OLIMPIADE FISIKA INDONESIA 2009
Bidang Fisika
Waktu : 180 menit
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN MENENGAH
DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH ATAS
TAHUN 2008
SOAL FISIKA SELEKSI OSN 2008
TINGKAT KABUPATEN/ KOTAMADYA
3 Jam
1. Sebuah elevat or naik ke at as dengan percepat an ae. Saat ket inggian elevat or t erhadap
t anah adalah h dan kecepat annya adalah v e (anggap t = 0), sebuah bola dilempar vert ikal ke
at as dengan laj u vbe relat if t erhadap elevat or. Percepat an gravit asi adalah g.
a) Hit ung wakt u yang diperlukan bola (t 1) unt uk mencapai ket inggian maksimum relat if
t erhadap t anah! (1 poin)
b) Hit ung ket inggian maksimum bola relat if t erhadap t anah! (2 poin)
c) Hit ung percepat an bola relat if t erhadap kerangka elevat or! (1 poin)
d) Hit ung wakt u yang diperlukan bola (t 2) unt uk mencapai ket inggian maksimum relat if
t erhadap elevat or! (2 poin)
e) Hit ung ket inggian maksimum bola relat if t erhadap elevat or! (1 poin)
f ) Kapan bola kembali menyet uh elevat or ? (2 poin)
2. Sebuah peluru bermassa 10 gram bergerak ke at as
dengan kecepat an 1000 m/ s menumbuk lalu menembus
sebuah balok melalui pusat massa balok it u. Balok yang
bermassa 5 kg ini mula-mula diam. Anggap proses
t umbukan sangat singkat .
a) Jika kecepat an peluru set elah menembus balok
adalah 400 m/ s, t ent ukan kecepat an balok t ersebut !
(2 poin)
b) Tent ukan t inggi maksimum yang dapat dicapai
balok! (2 poin)
c) Berapa energi yang hilang dalam proses t umbukan ? (2 poin)
Anggap percepat an gravit asi bumi g = 10 m/ s2.
3. Seorang menarik poros kat rol dengan gaya F ke at as sepert i pada gambar.
Anggap kat rol dan t ali t idak bermassa. Massa m 2 lebih besar daripada
massa m 1.
a) Pada harga F lebih kecil daripada suat u harga maksimum, massa m 2
t idak bergerak. Apa syarat agar hal ini t ercapai ! (1 poin)
b) Hit ung gaya t egang t ali T agar m 2 t et ap t idak bergerak! (2 poin)
c) Hit ung gaya maksimum F agar m 2 t et ap t idak bergerak! (1 poin)
d) Berapa percepat an massa m 1 unt uk harga gaya maksimum ini ? (2 poin)
4. Sebuah t ongkat homogen dengan panj ang l dan massa m
berot asi pada sumbu yang t erlet ak pada salah sat u
uj ungnya. Anggap t idak ada gesekan. Bat ang dilepas
pada posisi horizont al dari keadaan diam. Saat bat ang
berada pada keadaan vert ikal, bat ang menumbuk
sebuah bola dengan massa M yang diam. Tumbukan
yang t erj adi t idak lent ing sama sekali.
a) Tent ukan momen inersia bat ang t erhadap sumbu rot asi ! (nyat akan dalam m dan l) (1
poin)
b) Tent ukan energi t ot al bat ang mula-mula! (1 poin)
c) Tent ukan j uga energi t ot al bat ang sesaat sebelum t umbukan! (1 poin)
d) Tent ukan kecepat an sudut bat ang sesaat sebelum t umbukan! (1 poin)
e) Tent ukan moment um sudut mula-mula dan moment um sudut akhir sist em t ersebut ! (2
poin)
f ) Tent ukan kecepat an sudut bat ang sesaat set elah t umbukan! (1 poin)
g) Berapakah energi yang hilang dalam proses t umbukan ? (2 poin)
5. Perhat ikan sist em di samping. Ada benang melilit sebuah silinder
dan uj ung lain benang diikat ke dinding. Jarak dari t it ik ikat ke
t it ik sent uh silinder dengan dinding adalah L. Jari-j ari silinder
adalah r. Anggap ada gesekan ant ara silinder dan dinding dengan
koef isien gesek maksimum µ. Massa silinder adalah m.
a) Gambarkan gaya-gaya yang bekerj a pada silinder! (1 poin)
b) Nyat akan keset imbangan gaya unt uk sumbu x dan sumbu y! (2
poin)
c) Nyat akan keset imbangan t orka! (1 poin)
d) Nyat akan hubungan sin θ dan cos θ t erhadap r dan L! (1 poin)
e) Tent ukan t egangan t ali T dalam r, L, m dan g! (0, 5 poin)
f ) Tent ukan gaya normal N dalam r, L, m dan g! (1 poin)
g) Tent ukan gaya gesek f dalam r, L, m dan g! (0, 5 poin)
h) Hit ung berapa nilai minimum µ agar keset imbangan ini bisa
t ercapai! (2 poin)
6. Sebuah helikopt er berusaha menolong seorang korban banj ir. Dari suat u ket inggian L,
helikopt er ini menurunkan t angga t ali bagi sang korban banj ir. Karena ket akut an, sang
korban memanj at t ali t angga dengan percepat an ak relat if t erhadap t angga t ali. Helikopt er
sendiri diam di t empat (relat if t erhadap bumi) dan menarik t angga t ali naik dengan
percepat an a relat if t erhadap t anah. Anggap t ali diam saat korban mulai memanj at
(kecepat an mula-mula adalah nol). Anggap massa korban m, percepat an gravit asi g dan
massa t angga t ali bisa diabaikan.
a) Hit ung wakt u yang dibut uhkan sang korban agar sampai ke helikopt er, nyat akan dalam
a, ak dan L! (1 poin)
b) Tent ukan panj ang t ali yang dipanj at oleh korban, nyat akan dalam a, ak dan L! (1 poin)
c) Tent ukan bagian t ali yang dit arik ol eh helikopt er, nyat akan dalam a, ak dan L! (1 poin)
d) Hit ung usaha korban unt uk naik ke helikopt er, dalam m, g, a, ak dan L! (1, 5 poin)
e) Hit ung j uga usaha helikopt er unt uk menarik korban sampai korban mencapai helikopt er,
dalam m, g, a, ak dan L! (1, 5 poin)
7. Sebuah bola unif orm mempunyai rongga di dalamnya.
Rongga ini menyent uh permukaan bola dan persis
menyent uh pusat bola (diamet er rongga adalah R).
Jari-j ari bola adalah R. Massa bola j ika t idak ada
rongga adalah M dan pusat koordinat nya adalah pusat
bola t anpa rongga.
a)
b)
c)
d)
e)
Nyat akan massa dalam M dan pusat massa dalam R dari bola t anpa rongga! (0, 5 poin)
Nyat akan massa dalam M dan pusat massa dalam R dari rongga! (0, 5 poin)
Nyat akan massa dalam M dari bola dengan rongga! (0, 5 poin)
Berapa j arak pusat massa bola berongga dari pusat bola dalam R ? (1, 5 poin)
Hit ung gaya gravit asi yang dirasakan massa m akibat bola berongga ! Nyat akan dalam G,
M, m, d dan R (3 poin)
8. Perhat ikan keret a di samping. Massa keret a M dan
massa balok di at asnya m. Sebuah pegas dengan
konst ant a pegas k berada dalam keadaan t ert ekan
dengan simpangan A. Mula-mula semua sist em diam.
Saat t = 0 massa m dan M dilepas sehingga massa m
dan M memiliki kecepat an relat if t erhadap masingmasing vm dan vM saat pegas kendur.
a) Tuliskan pesamaan energi sist em dalam k, A, m,
M, vm dan vM ! (1 poin)
b) Tuliskan persamaan moment um linier dalam m, M,
vm dan vM ! (1 poin)
c) Hit ung vm dalam k, A, m, M, vm dan vM ! (1, 5 poin)
d) Hit ung vM dalam k, A, m, M, vm dan vM ! (1, 5 poin)
e) Hit ung wakt u massa m mencapai t anah ! (2 poin)
f ) Hit ung j arak ant ara kedua massa saat massa m menyent uh t anah ! (2 poin)
OLIMPIADE SAINS TINGKAT KABUPATEN/KOTA 2008
CALON TIM OLIMPIADE FISIKA INDONESIA 2009
Bidang Fisika
Waktu : 180 menit
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN MENENGAH
DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH ATAS
TAHUN 2008
SOAL FISIKA SELEKSI OSN 2008
TINGKAT KABUPATEN/ KOTAMADYA
3 Jam
1. Sebuah elevat or naik ke at as dengan percepat an ae. Saat ket inggian elevat or t erhadap
t anah adalah h dan kecepat annya adalah v e (anggap t = 0), sebuah bola dilempar vert ikal ke
at as dengan laj u vbe relat if t erhadap elevat or. Percepat an gravit asi adalah g.
a) Hit ung wakt u yang diperlukan bola (t 1) unt uk mencapai ket inggian maksimum relat if
t erhadap t anah! (1 poin)
b) Hit ung ket inggian maksimum bola relat if t erhadap t anah! (2 poin)
c) Hit ung percepat an bola relat if t erhadap kerangka elevat or! (1 poin)
d) Hit ung wakt u yang diperlukan bola (t 2) unt uk mencapai ket inggian maksimum relat if
t erhadap elevat or! (2 poin)
e) Hit ung ket inggian maksimum bola relat if t erhadap elevat or! (1 poin)
f ) Kapan bola kembali menyet uh elevat or ? (2 poin)
2. Sebuah peluru bermassa 10 gram bergerak ke at as
dengan kecepat an 1000 m/ s menumbuk lalu menembus
sebuah balok melalui pusat massa balok it u. Balok yang
bermassa 5 kg ini mula-mula diam. Anggap proses
t umbukan sangat singkat .
a) Jika kecepat an peluru set elah menembus balok
adalah 400 m/ s, t ent ukan kecepat an balok t ersebut !
(2 poin)
b) Tent ukan t inggi maksimum yang dapat dicapai
balok! (2 poin)
c) Berapa energi yang hilang dalam proses t umbukan ? (2 poin)
Anggap percepat an gravit asi bumi g = 10 m/ s2.
3. Seorang menarik poros kat rol dengan gaya F ke at as sepert i pada gambar.
Anggap kat rol dan t ali t idak bermassa. Massa m 2 lebih besar daripada
massa m 1.
a) Pada harga F lebih kecil daripada suat u harga maksimum, massa m 2
t idak bergerak. Apa syarat agar hal ini t ercapai ! (1 poin)
b) Hit ung gaya t egang t ali T agar m 2 t et ap t idak bergerak! (2 poin)
c) Hit ung gaya maksimum F agar m 2 t et ap t idak bergerak! (1 poin)
d) Berapa percepat an massa m 1 unt uk harga gaya maksimum ini ? (2 poin)
4. Sebuah t ongkat homogen dengan panj ang l dan massa m
berot asi pada sumbu yang t erlet ak pada salah sat u
uj ungnya. Anggap t idak ada gesekan. Bat ang dilepas
pada posisi horizont al dari keadaan diam. Saat bat ang
berada pada keadaan vert ikal, bat ang menumbuk
sebuah bola dengan massa M yang diam. Tumbukan
yang t erj adi t idak lent ing sama sekali.
a) Tent ukan momen inersia bat ang t erhadap sumbu rot asi ! (nyat akan dalam m dan l) (1
poin)
b) Tent ukan energi t ot al bat ang mula-mula! (1 poin)
c) Tent ukan j uga energi t ot al bat ang sesaat sebelum t umbukan! (1 poin)
d) Tent ukan kecepat an sudut bat ang sesaat sebelum t umbukan! (1 poin)
e) Tent ukan moment um sudut mula-mula dan moment um sudut akhir sist em t ersebut ! (2
poin)
f ) Tent ukan kecepat an sudut bat ang sesaat set elah t umbukan! (1 poin)
g) Berapakah energi yang hilang dalam proses t umbukan ? (2 poin)
5. Perhat ikan sist em di samping. Ada benang melilit sebuah silinder
dan uj ung lain benang diikat ke dinding. Jarak dari t it ik ikat ke
t it ik sent uh silinder dengan dinding adalah L. Jari-j ari silinder
adalah r. Anggap ada gesekan ant ara silinder dan dinding dengan
koef isien gesek maksimum µ. Massa silinder adalah m.
a) Gambarkan gaya-gaya yang bekerj a pada silinder! (1 poin)
b) Nyat akan keset imbangan gaya unt uk sumbu x dan sumbu y! (2
poin)
c) Nyat akan keset imbangan t orka! (1 poin)
d) Nyat akan hubungan sin θ dan cos θ t erhadap r dan L! (1 poin)
e) Tent ukan t egangan t ali T dalam r, L, m dan g! (0, 5 poin)
f ) Tent ukan gaya normal N dalam r, L, m dan g! (1 poin)
g) Tent ukan gaya gesek f dalam r, L, m dan g! (0, 5 poin)
h) Hit ung berapa nilai minimum µ agar keset imbangan ini bisa
t ercapai! (2 poin)
6. Sebuah helikopt er berusaha menolong seorang korban banj ir. Dari suat u ket inggian L,
helikopt er ini menurunkan t angga t ali bagi sang korban banj ir. Karena ket akut an, sang
korban memanj at t ali t angga dengan percepat an ak relat if t erhadap t angga t ali. Helikopt er
sendiri diam di t empat (relat if t erhadap bumi) dan menarik t angga t ali naik dengan
percepat an a relat if t erhadap t anah. Anggap t ali diam saat korban mulai memanj at
(kecepat an mula-mula adalah nol). Anggap massa korban m, percepat an gravit asi g dan
massa t angga t ali bisa diabaikan.
a) Hit ung wakt u yang dibut uhkan sang korban agar sampai ke helikopt er, nyat akan dalam
a, ak dan L! (1 poin)
b) Tent ukan panj ang t ali yang dipanj at oleh korban, nyat akan dalam a, ak dan L! (1 poin)
c) Tent ukan bagian t ali yang dit arik ol eh helikopt er, nyat akan dalam a, ak dan L! (1 poin)
d) Hit ung usaha korban unt uk naik ke helikopt er, dalam m, g, a, ak dan L! (1, 5 poin)
e) Hit ung j uga usaha helikopt er unt uk menarik korban sampai korban mencapai helikopt er,
dalam m, g, a, ak dan L! (1, 5 poin)
7. Sebuah bola unif orm mempunyai rongga di dalamnya.
Rongga ini menyent uh permukaan bola dan persis
menyent uh pusat bola (diamet er rongga adalah R).
Jari-j ari bola adalah R. Massa bola j ika t idak ada
rongga adalah M dan pusat koordinat nya adalah pusat
bola t anpa rongga.
a)
b)
c)
d)
e)
Nyat akan massa dalam M dan pusat massa dalam R dari bola t anpa rongga! (0, 5 poin)
Nyat akan massa dalam M dan pusat massa dalam R dari rongga! (0, 5 poin)
Nyat akan massa dalam M dari bola dengan rongga! (0, 5 poin)
Berapa j arak pusat massa bola berongga dari pusat bola dalam R ? (1, 5 poin)
Hit ung gaya gravit asi yang dirasakan massa m akibat bola berongga ! Nyat akan dalam G,
M, m, d dan R (3 poin)
8. Perhat ikan keret a di samping. Massa keret a M dan
massa balok di at asnya m. Sebuah pegas dengan
konst ant a pegas k berada dalam keadaan t ert ekan
dengan simpangan A. Mula-mula semua sist em diam.
Saat t = 0 massa m dan M dilepas sehingga massa m
dan M memiliki kecepat an relat if t erhadap masingmasing vm dan vM saat pegas kendur.
a) Tuliskan pesamaan energi sist em dalam k, A, m,
M, vm dan vM ! (1 poin)
b) Tuliskan persamaan moment um linier dalam m, M,
vm dan vM ! (1 poin)
c) Hit ung vm dalam k, A, m, M, vm dan vM ! (1, 5 poin)
d) Hit ung vM dalam k, A, m, M, vm dan vM ! (1, 5 poin)
e) Hit ung wakt u massa m mencapai t anah ! (2 poin)
f ) Hit ung j arak ant ara kedua massa saat massa m menyent uh t anah ! (2 poin)