HAK CIPTA DILINDUNGI UNDANG-UNDANG SOAL UJIAN SELEKSI CALON PESERTA OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2014 TINGKAT PROVINSI BIDANG FISIKA Waktu : 210 menit KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN MENENGAH DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH ATAS TAHUN 2014
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN MENENGAH DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH ATAS Olimpiade Sains Nasional 2014 Tingkat Propinsi Bidang F i s i k a Ketentuan Umum: 1- Periksa lebih dulu bahwa jumlah soal Saudara terdiri dari 7 (tujuh) buah soal. 2- Waktu total untuk mengerjakan tes ini adalah 3,5 jam. 3- Peserta dilarang menggunakan kalkulator. 4- Peserta dilarang meminjam dan saling meminjamkan alat-alat tulis. 5- Tulislah jawaban Saudara di kertas yang telah disediakan dengan menggunakan ballpoint dan tidak boleh menggunakan pinsil. 6- Kerjakanlah lebih dahulu soal-soal dari yang Anda anggap mudah/bisa dan tidak harus berurutan. 7- Setiap nomor soal yang berbeda harap dikerjakan pada lembar jawaban yang terpisah. 8- Jangan lupa menuliskan nama Saudara atau identitas lainnya pada setiap lembar jawaban yang Saudara gunakan. 9- Meskipun sudah selesai mengerjakan semua jawaban, Anda tidak diperbolehkan meninggalkan ruangan tes hingga waktu tes berakhir. 10- Informasi resmi tentang kegiatan Olimpiade Fisika dapat dilihat di website http://www.tpof-indonesia.org Halaman 2 dari 6
Tes Seleksi OSN 2014 Bidang FISIKA TINGKAT PROPINSI Waktu: 3,5 Jam 1. (12 poin) Balok bermassa 2m mula-mula g diam di bagian terbawah bidang miring (massa M dan sudut kemiringan α). M 2m Permukaan bidang miring licin dan α berada di atas meja licin. Pada saat awal t = 0, sebutir peluru dengan massa m dan kecepatan v 0 bergerak paralel terhadap bidang miring (lihat gambar) dan menumbuk balok 2m hingga bersarang di dalam balok tersebut (pada saat ini bagian ujung bidang miring tepat berada di pojok meja). Hitung: a. ketinggian maksimum yang dapat dicapai balok terhadap permukaan meja, b. kecepatan bidang miring saat balok mencapai ketinggian maksimumnya, c. kapan (waktu) balok 2m mencapai ketinggian maksimumnya, d. jarak yang telah ditempuh bidang miring terhadap pojok meja pada saat balok 2m mencapai ketinggian maksimumnya. V 0 m 2. (16 poin) Sebuah bola bermassa m ditempatkan di antara tembok vertikal dan balok segitiga bermassa M. Sisi miring balok segitiga tersebut memiliki sudut kemiringan terhadap horisontal. Bola tersebut menyinggung balok segitiga pada ujung paling atas balok tersebut. Balok berada pada lantai. Baik bola maupun balok bergerak tanpa gesekan. Percepatan gravitasi g ke bawah. Lihat gambar. Agar setelah bola dilepas tanpa kecepatan awal, permukaan horisontal balok segitiga tersebut tetap pada lantai atau tidak miring/berputar, a. Gambarkan diagram gaya yang bekerja pada sistim bola-balok tersebut; b. Tentukan nilai percepatan gerak bola; c. Tentukan syarat bagi nilai M/m. Halaman 3 dari 6
3. (10 poin) Sebuah benda bermassa m terletak pada ketinggian y di atas permukaan suatu planet bola bermassa M dan berjari-jari R. Anggap nilai R tidaklah sangat besar dibandingkan dengan y. Percepatan gravitasi di permukaan planet tersebut adalah g 0, sedangkan tetapan gravitasi universal adalah G. a. Percepatan gravitasi yang dialami benda m tersebut berkurang secara linier terhadap y. Tentukan percepatan gravitasi pada ketinggian h (nyatakan dalam parameter-parameter di atas); b. Jika benda tersebut dilemparkan vertikal ke atas dari ketinggian h dengan kecepatan awal v 0, tentukan kecepatan benda tersebut sebagai fungsi ketinggian y; c. Tentukan tinggi maksimum benda tersebut. Tentukan pula tinggi maksimum benda jika tetapan/konstanta linier pada pertanyaan a) diatas bernilai 0. 4. (14 poin) Bola karet dengan berat W = mg dilekatkan dengan kuat di titik C pada ujung tongkat AC (dengan massa tongkat diabaikan). C Sementara pada ujung lain tongkat yaitu titik A dipasang engsel yang melekat kuat pada lantai W=mg sehingga tongkat dapat berotasi di sekitar titik A pada bidang xy (lihat gambar). Pegas dengan konstanta k dipasang pada posisi mendatar dengan satu ujung dilekatkan pada dinding dan ujung yang lain dilekatkan pada titik tetap B di tongkat AC. Seperti tampak dalam gambar, y B L a Lantai tongkat disimpangkan dari posisi awal (tegak) sebesar sudut lalu dilepaskan sehingga tongkat akan mengalami gerak osilasi (getaran). Tentukan: a. besar frekuensi getaran untuk sudut simpangan yang kecil. b. nilai maksimum gaya berat W agar untuk sudut simpangan kecil tongkat mengalami getaran harmonik. A Dinding x Halaman 4 dari 6
5. (18 poin) Sebuah batang homogen (massa M dan panjang l ) salah satu ujungnya diletakan pada tepi sebuah meja dalam posisi vertikal. Batang kemudian dilepaskan dari keadaan diam. Tentukan sudut antara posisi batang terhadap vertikal dimana batang mulai kehilangan kontak dengan meja. Lakukan perhitungan Anda untuk 2 kondisi berikut: a. Tepi meja dianggap licin akan tetapi memiliki siku seperti ditampilkan pada gambar (i); b. Tepi meja kasar dan sangat tajam seperti ditampilkan pada gambar (ii). (i) (ii) 6. (14 poin) Sebuah bola kecil dengan massa m dipasang pada silinder pejal bermassa M dan berjari-jari R menggunakan batang tak bermassa. Lihat gambar. Bola kecil tersebut berada pada jarak H di atas pusat silinder. Sistem bolasilinder tersebut kemudian diberikan gangguan kecil dari posisi kesetimbangan tak stabil tersebut. Silinder menggelinding tanpa tergelincir/slip. Pada saat bola m menyentuh lantai, tentukan: a- kecepatan pusat massa silinder, b- kecepatan bola. Halaman 5 dari 6
7. (16 poin) Sebuah silinder pejal bermassa m dan radius R mula-mula berotasi dengan kecepatan sudut 0 dan tanpa kecepatan awal pusat massa di tepi bawah suatu bidang miring kasar (yang tetap/tidak dapat bergerak) dengan sudut kemiringan dan koefisien gesek kinetik dimana tan. Asumsikan bahwa silinder selama mendaki tetap kontak K K dengan bidang miring. Tentukan: a. waktu yang dibutuhkan silinder hingga menggelinding tanpa slip; b. jarak yang ditempuh oleh pusat massa silinder hingga menggelinding tanpa slip; c. ketinggian maksimum yang dapat dicapai silinder. === Selamat bekerja, semoga sukses === Halaman 6 dari 6