SOAL BABAK PENYISIAN OLIMPIADE FISIKA UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG Tingkat : SMA/SEDERAJAT Waktu : 120 menit Daftar konstanta alam sebagai pelengkap soal-soal fisika g = 10 m/s 2 (kecuali diberitahukan lain); µ o = 4π x 10-7 H/m; c = 3 x 10 8 m/s; 1 sma = 931 MeV; e = 1,6 x 10-19 C; h = 6,63 x 10-34 Js; k B = 1,38 x 10-23 J/K (4πε o ) -1 = 9 x 10 9 Nm 2 /C 2 ; m e = 9,1 x 10-31 kg R = 8,31 J/molK; N A = 6,02 x 10 23 / mol G = 6,67 x 10-11 Nm 2 /kg 2 ; 1. Batu dengan berat w dilempar vertikal ke atas dari permukaan tanah dengan kecepatan awal v o. Sepanjang perjalanan geraknya, batu tersebut mengalami gaya gesek udara konstan f. Tinggi maksimum yang dapat dicapai oleh batu adalah...(f = 0,2 w) A. D. B. E. C. 2. Sebuah truk dengan berat W bergerak lurus dengan percepatan konstan a. Untuk mengukur percepatan a ini sebuah tongkat dengan massa m 1 digantungkan pada truk tersebut, seperti terlihat pada gambar, sehingga hubungan antara a dan θ dengan adalah... (g = percepatan gravitasi bumi) A. sin θ = a/m 1 B. cos θ = a/m 1 1
C. tan θ = a/g D. tan θ = g/a E. sin θ = a/g 3. Apabila massa balok sebesar m serta konstanta pegas masing-masing k 1 = k N/m dan k 2 = 2k N/m, maka frekuensi sistem tersebut adalah. 4. Sistem benda dengan massa benda A sebesar 4 kg, dan massa benda B sebesar 4 kg. Koefisien gesekan statis antara benda A dengan C adalah 0,3 dan antara benda A dengan meja 0,2. Massa minimum benda C agar sistem tidak bergerak adalah...(massa katrol dan tali diabaikan). 5. Sebuah benda bermassa m diluncurkan dengan kecepatan awal v dari dasar sebuah bidang miring dengan kemiringan α. Jika koefisien gesekan kinetik adalah k, percepatan gravitasi g maka kecepatan minimum agar benda tersebut dapat mencapai puncak bidang miring adalah... 2
A. v = 2gh 2μ gl B. v = gh μ gl C. v = 2gh 2 k k s v h D. v = 2gh 2μ gl E. v = gh μ gl 2 k k α l 6. Pada sebuah katrol licin tergantung dua buah benda dengan massa masingmasing m 1 = 3 kg dan m 2 = 5 kg (g = 10 m/s 2 ). Empat detik setelah dilepaskan dari keadaan awal, tali putus. T detik kemudian (dihitung mulai saat tali putus) beban m 1 melalui posisi awal. Maka T adalah. A. 1 detik B. 2,3 detik C. 3,2 detik D. 4 detik E. 10 detik 7. C 2R A B 3 m Sebuah balok bermassa 2 kg mula-mula diam dilepaskan dari puncak bidang lengkung yang berbentuk seperempat lingkaran dengan jari-jari R, kemudian balok meluncur pada bidang datar dan berhenti di B yang berjarak 3 m dari titik awal bidang datar (A). Jika bidang lengkung tersebut licin sedangkan gaya gesek antara balok dan bidang datar sebesar 8 N, maka nilai R adalah... A. 0,1 m D. 0,75 m B. 0,2 m E. 0,8 m C. 0,6 m 3
8. Batang homogen bermassa m, dalam kondisi setimbang seperti pada gambar. Jika percepatan gravitasi g, maka besar torsi yang dialami oleh tiang penumpu terhadap titik tancapnya A adalah... m 45 h A A. 4 mgh D. B. 2 mgh E. C. mgh 9. Sebuah pistol mainan bekerja dengan menggunakan pegas untuk melontarkan peluru. Jika pistol sudah dalam keadaan terkokang, yaitu tertekan oleh pegas sejauh x, diarahkan dengan membuat sudut elevasi terhadap horizontal, peluru yang terlepas dapat mencapai ketinggian h. Jika massa peluru adalah m dan percepatan gravitasi adalah g, maka konstanta pegas adalah... 2mgh A. k = x 2 cos 2 θ 2mgh B. k = x 2 sin 2 θ mgh D. k = x 2 sin 2 θ mgh E. k = x 2 tan 2 θ mgh C. k = x 2 cos 2 θ 10. Sebuah bintang yang baru terbentuk memiliki kerapatan, jari-jari R dan percepatan gravitasi pada permukaannya sebesar g. Dalam perkembangannya bintang tersebut mengembang hingga memiliki kerapatan = 0,75 dan 4
jari-jari R = 1,25 R. Percepatan gravitasi di permukaannya pada keadaan tersebut adalah. 9 15 A. g D. g 25 16 18 B. g E. g 25 9 C. g 16 11. Dua buah benda bermuatan sama yaitu q tergantung pada benang yang tidak bermassa seperti pada gambar. Jika diketahui m 1 = m 2 = m, dalam keadaan setimbang besar θ = 37 dan percepatan gravitasi adalah g, maka besarnya q adalah... A. B. l θ θ l C. m 1 d m 2 D. E. 12. Tiga buah benda yang mempunyai massa berurutan m, 3m, 9m berada di titik (a,d), (b,d), (b,c). Dalam sistem ini diketahui bahwa besar b>a dan d>c. Tentukan posisi pusat massanya! 5
A. B. C. D. 13. E. R r E Pada gambar rangkaian listrik, dengan hambatan luar R variabel. Daya listrik pada hambatan luar akan minimum apabila... A. R = 0 B. R = 0,25 r C. R = 0,5 r D. R = r E. R = 1,5 r 14. Sebuah kawat membentuk rangkaian tertutup berarus i = 2 A berbentuk setengah lingkaran seperti pada gambar. Jari-jari lingkaran dalam dan lingkaran luar secara berurutan bernilai 0,10 m dan 0,25 m. Medan magnet di pusat lingkaran titik P adalah... 6
15. Rangkaian kawat P-Q-R-S-P yang berbentuk bujur sangkar sebidang, dengan urutan titik-titik berlawanan arah jarum jam, terletak dalam medan magnet serba sama dengan kuat medan 0,5 Wb/m 2. Medan magnet ini berarah masuk tegak lurus bidang bujur sangkar tersebut. Kawat AB sepanjang L = 50 cm, yang sama dengan panjang rusuk bujur sangkar menempel di atas bujur sangkar, sejajar sisi PQ. Titik A berada pada sisi PS dan titik B berada pada sisi QR. Bila kawat ini digeser menjauhi sisi PQ dengan kecepatan 4 m/s maka besar gaya gerak listrik induksi yang terjadi adalah... A. 1 volt dengan arah arus dari A ke B B. 1 volt dengan arah arus dari B ke A C. 4 volt dengan arah arus dari A ke B D. 4 volt dengan arah arus dari B ke A E. 10 volt dengan arah arus dari A ke B 16. R L C ε Suatu rangkaian R-L-C dipasang seri pada tegangan listrik bolak-balik yang nilai efektifnya 100 V dan frekuensinya 60 Hz. Bila R = 10 Ω, L = 26,5 mh dan C = 106 µf, maka beda potensial dalam volt antara ujung-ujung L adalah... A. 5,56 D. 556 B. 25,6 E. 600 C. 55,6 7
17. a/2 a/2 x -q A +2q B Dua muatan titik q dan +2q terpisah sejauh a. Titik A berada di tengahtengah garis penghubung kedua muatan tersebut dan titik B berada sejauh x dari muatan +2q. Agar potensial listrik di A sama dengan potensial di B maka nilai x kira-kira... A. 0,20 a D. 0,64 a B. 0,38 a E. 0,78 a C. 0,52 a 18. Dua buah partikel massanya m 1 : m 2 = 2 : 1 dan muatan q 1 : q 2 = 2 : 1. Kedua partikel itu bergerak melingkar dalam bidang yang tegak lurus medan magnetik homogen. Bila besar momentum kedua partikel itu sama, maka perbandingan jarijari orbit partikel-partikel itu, r 1 : r 2 adalah. A. 4 : 1 D. 1 : 2 B. 2 : 1 E. 1 : 4 C. 1 : 1 19. 8
20. Pada rangkaian arus searah di samping, berapa besar arus listrik yang melalui lampu? A. 3,5 A B. 2 A C. 2,15 A D. 1,5 A E. 2,25 A 21. Tiga batang besi pejal yang sama panjangnya disambungkan memanjang seperti pada gambar. Perbandingan luas penampang batang diurutkan dari kiri ke kanan adalah 1 : 2 : 3. Suhu ujung bebas batang pertama dijaga tetap pada suhu T A dan batang ketiga pada suhu T B ( T A > T B ). Suhu sambungan antara batang pertama dan kedua adalah... A. T 1 6T A 7T B 13 B. C. T T 1 1 5T A 6T B 11 4T A 5T B 9 T A T 1 T 2 T B D. T 1 3T A 4T B 7 2T 3 E. A T T B 1 5 22. 100 liter air berada pada dispenser dengan suhu 25 o C. Agar air yang keluar dari kran K = 43 o C, kuat arus yang digunakan ternyata 2 A dan pemanasan berlangsung selama 50 menit (bejana dianggap tidak menyerap kalor), dan 1 joule = 0,24 kal. Untuk maksud tersebut kita harus memasang kawat yang berhambatan... 9
A. 500 ohm B. 830 ohm C. 1030 ohm D. 1500 ohm E. 2300 ohm 23. Sebuah ban sepeda mempunyai volume 100 cm 3. Takanan awal dalam ban sepeda adalah 0,5 atm. Ban tersebut dipompa dengan suatu pemompa yang volumenya 50 cm 3. Tekanan udara luar 76 cmhg dengan menganggap temperatur tidak berubah, maka tekanan ban sepeda setelah dipompa 4 kali adalah. A. 1,0 atm D. 4,5 atm B. 2,5 atm E. 5,0 atm C. 4,0 atm 24. Mesin Carnot dioperasikan antara 2 reservoir kalor masing-masing suhunya T 1 dan T 2, dengan T 2 > T 1. Efisiensi mesin tersebut 40%, dan besarnya T 1 = 27 C. Supaya efisiensinya naik menjadi 60%, maka besarnya perubahan T 2 adalah... A. 250 K D. 400 K B. 300 K E. 500 K C. 350 K 25. Sebuah molekul gas yang massanya m bergerak naik vertikal dari permukaan bumi. Jika k adalah konstanta Bolztman, g adalah percepatan gravitasi, T adalah temperatur permukaan bumi dan h adalah ketinggian maksimum yang dapat dicapai molekul tersebut, maka besarnya h dapat dinyatakan dengan... 10
26. Grafik di bawah ini yang menggambarkan proses ekspansi isobarik adalah. A. D. c. B.. E. d. C. 27. 11
28. Sebuah lensa bikonveks yang terbuat dari suatu kaca berindeks bias 1,5 memiliki jarak fokus 2,5 cm di udara. Untuk keperluan tertentu, lensa itu dibenamkan ke dalam suatu cairan yang berindeks bias 1,3. Jarak fokus lensa dalam cairan itu adalah... A. 2,8 cm D. 6,6 cm B. 4,2 cm E. 8,1 cm C. 5,6 cm 29. Sebuah teropong bintang digunakan untuk mengamati gerhana matahari. Jarak fokus obyektif dan okulernya berturut-turut adalah 70 cm dan 4 cm. Jika sudut diameter matahari dilihat dengan mata telanjang 0,5 maka sudut diameter matahari yang dilihat dengan teropong adalah... A. 0,50 D. 9,25 B. 7,00 E. 9,75 C. 8,75 30. Sirene yang dipancarkan sebuah mobil ambulans yang sedang diam mempunyai jumlah layangan tertentu. Sewaktu membawa pasien yang sedang sakit gawat, ambulans tersebut melaju menuju rumah sakit dengan kecepatan 0,1 u (kelajuan bunyi dalam udara) di jalan raya menyalip Anda yang sedang berkendaraan santai dengan kecepatan 0,01 u. Perbandingan f d /f j frekuensi layangan sirene yang Anda dengar sewaktu mobil ambulans itu mendekati (f d ) dan kemudian menjauhi Anda (f j ) nilainya mendekati... A. 1,5 D. 1,2 B. 1,4 E. 1,1 C. 1,3 12
31. Suatu berkas monokromatis dengan panjang gelombang 6 x 10 7 m dilewatkan melalui sepasang celah sempit yang terpisahkan pada jarak d = 3 x 10 5 m membentuk pola interferensi pada layar jaraknya L = 2 m dari celah tersebut. Jika percobaan ini dilakukan dalam air yang indeks biasnya 4/3, maka jarak antara dua garis terang yang berdekatan adalah... A. 0,03 m D. 0,24 m B. 0,06 m E. 0,36 m C. 0,12 m 32. Jarak titik api obyektif dan okuler sebuah mikroskop berturut-turut adalah 1,8 cm dan 6 cm. Pada pengamatan mikroorganisme dengan menggunakan mikroskop oleh mata normal dan tidak berakomodasi jarak antara obyektif dengan okuler adalah 24 cm. Dalam hal ini mikroorganisme terletak di depan obyektif sejauh. A. 1,9 cm B. 2,0 cm C. 2,2 cm D. 2,4 cm E. 2,6 cm 33 v 13
34. Unsur 210 Bi memiliki waktu paro 5 hari meluruh menurut: 210 Bi 210 Po + β -. Jika mula-mula terdapat 72 g 210 Bi, maka setelah 15 hari dihasilkan 210 Po sebanyak... A. 9 g D. 48 g B. 24 g E. 63 g C. 32 g 35. Sebuah elektron bergerak dari keadaan diam melewati beda potensial 100 V. Panjang gelombang de Broglie dari elektron tersebut adalah... A. 0,123 nm D. 123 nm B. 1,23 nm E. 1230 nm C. 12,3 nm 37. Sebuah keping logam yang mempunyai energi ambang 2 ev disinari dengan cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 6000 Å hingga electron meninggalkan permukaan logam. Jika h = 6,6 10 34 Js dan kecepatan cahaya 3 x 10 8 m/detik, maka energi kinetik elektron yang lepas. A. 0,1 10 19 joule B. 0,16 10 19 joule C. 1,6 10 19 joule D. 3,2 10 19 joule E. 19,8 10 19 joule 36. Pernyataan di bawah ini berhubungan dengan pemancaran dan penyerapan energi oleh setiap atom. Pernyataan yang benar adalah. A. setiap elektron yang bergerak pada lintasannya selalu memancarkan energi B. pada pemancaran dan penyerapan energi, elektron loncat ke lintasan yang lebih luar 14
C. pada pemancaran dan penyerapan energi, elektron loncat ke lintasan yang lebih dalam D. pada pemancaran energi, elektron loncat ke lintasan luar, sedangkan pada penyerapan energi, elektron loncat ke lintasan yang lebih dalam E. pada pemancaran energi, elektron loncat ke lintasan dalam, sedangkan pada penyerapan energi, elektron loncat ke lintasan yang lebih luar 37. Jika di dasar lautan dalam terjadi gempa tektonik akibat tumbukan antar dua lempeng, maka bisa terbentuk gelombang permukaan air di laut dalam yang panjang gelombangnya dapat mencapai ratusan kilometer sementara amplitudonya sekitar puluhan sentimeter. Gelombang ini bergerak ke arah daratan dan bisa menyebabkan gelombang tsunami karena semakin dekat ke pantai... A. amplitudo dan kecepatannya bertambah sedangkan panjang gelombangnya berkurang B. amplitudonya bertambah sedangkan kecepatan dan panjang gelombangnya berkurang C. amplitudonya berkurang sedangkan kecepatan dan panjang gelombangnya bertambah D. amplitudonya berkurang, kecepatannya bertambah, dan panjang gelombangnya berkurang E. amplitudo, kecepatan, dan panjang gelombangnya bertambah 38. Sebuah kubus memiliki volume sejati 1000 cm 3. Volume kubus tersebut menurut seorang pengamat yang bergerak dengan kecepatan 0,8 c relatif terhadap kubus dalam arah sejajar salah satu rusuknya adalah... A. 100 cm 3 D. 500 cm 3 B. 300 cm 3 E. 600 cm 3 C. 400 cm 15
39. Sebuah benda dengan massa 4 kg bergerak dengan kecepatan 3/5 c berbenturan dengan benda yang serupa tetapi bergerak dengan kelajuan 3/5 c kearah berlawanan. Jika setelah benturan kedua benda menyatu dan tidak ada energi yang teradiasi selama proses benturan tersebut, maka massa benda gabungan setelah benturan adalah. A. 4,0 kg B. 10,0 kg C. 6,4 kg D. 13,3 kg E. 8,0 kg A B SELAMAT MENGERJAKAN 16
17