Soal-Jawab Fisika OSN x dan = min. Abaikan gesekan udara. v R Tentukan: a) besar kelajuan pelemparan v sebagai fungsi h. b) besar h maks.

dokumen-dokumen yang mirip
OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2012 BIDANG ILMU FISIKA

Kumpulan soal-soal level seleksi provinsi: solusi:

Kumpulan soal-soal level seleksi Kabupaten: Solusi: a a k

FISIKA. Kelas X GETARAN HARMONIS K-13. A. Getaran Harmonis Sederhana

BAB ELASTISITAS. Pertambahan panjang pegas

einstein cs Fisika Soal

JAWABAN Fisika OSK 2013

Jawaban Soal OSK FISIKA 2014

K 1. h = 0,75 H. y x. O d K 2

Treefy Education Pelatihan OSN Online Nasional Jl Mangga III, Sidoarjo, Jawa WhatsApp:

3. (4 poin) Seutas tali homogen (massa M, panjang 4L) diikat pada ujung sebuah pegas

PETUNJUK UMUM Pengerjaan Soal Tahap 1 Diponegoro Physics Competititon Tingkat SMA

TRY OUT UJIAN NASIONAL 2013 Mata Pelajaran : FISIKA

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

MEKANIKA TANAH HIDROLIKA TANAH DAN PERMEABILITAS MODUL 3

Optimasi Non-Linier. Metode Numeris

MEKANIKA UNIT. Pengukuran, Besaran & Vektor. Kumpulan Soal Latihan UN

BAB III PENENTUAN HARGA PREMI, FUNGSI PERMINTAAN, DAN TITIK KESETIMBANGANNYA

Soal-Jawab Fisika Teori OSN 2013 Bandung, 4 September 2013

Bahan Minggu II, III dan IV Tema : Kerangka acuan inersial dan Transformasi Lorentz Materi :

VISUALISASI GERAK PELURU MENGGUNAKAN MATLAB

Dalam setiap sub daerah, pilih suatu titik P k (x k, y k ) dan bentuklah jumlah :

1. (25 poin) Sebuah bola kecil bermassa m ditembakkan dari atas sebuah tembok dengan ketinggian H (jari-jari bola R jauh lebih kecil dibandingkan

Hak Cipta Dilindungi Undang-undang SOAL UJIAN SELEKSI CALON PESERTA OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2016 TINGKAT KABUPATEN / KOTA FISIKA.

Jika sebuah sistem berosilasi dengan simpangan maksimum (amplitudo) A, memiliki total energi sistem yang tetap yaitu

v adalah kecepatan bola A: v = ωr. Dengan menggunakan I = 2 5 mr2, dan menyelesaikan persamaanpersamaan di atas, kita akan peroleh: ω =

SOAL TEST SELEKSI OSN 2006 TINGKAT KABUPATEN FISIKA SMA 120 MENIT

SP FISDAS I. acuan ) , skalar, arah ( ) searah dengan

Uji Kompetensi Semester 1

Jawaban OSK (nilai 10) Pada kasus ini ada dua objek yang bergerak, yaitu bola dan orang. (nilai 2)

Pemodelan Dan Eksperimen Untuk Menentukan Parameter Tumbukan Non Elastik Antara Benda Dengan Lantai

Dinamika Rotasi, Statika dan Titik Berat 1 MOMEN GAYA DAN MOMEN INERSIA

Contoh Soal dan Pembahasan Dinamika Rotasi, Materi Fisika kelas 2 SMA. Pembahasan. a) percepatan gerak turunnya benda m.

SOAL TRY OUT FISIKA 2

(translasi) (translasi) Karena katrol tidak slip, maka a = αr. Dari persamaan-persamaan di atas kita peroleh:

PESTA SAINS NASIONAL 2011 KOMPETISI FISIKA

Kegiatan Belajar 4. Fungsi Trigonometri

FISIKA XI SMA 3

Solusi Pengayaan Matematika Edisi 16 April Pekan Ke-4, 2005 Nomor Soal:

Latihan I IMPULS MOMENTUM DAN ROTASI

KENNETH CHRISTIAN NATHANAEL

PETUNJUK UMUM Pengerjaan Soal Tahap II Semifinal Diponegoro Physics Competititon Tingkat SMA

FIsika DINAMIKA ROTASI

BAB VII. RELE JARAK (DISTANCE RELAY)

Bab VI Dinamika Rotasi

ANALISA STATIK DAN DINAMIK GEDUNG BERTINGKAT BANYAK AKIBAT GEMPA BERDASARKAN SNI DENGAN VARIASI JUMLAH TINGKAT

Bab 6 Momentum Sudut dan Rotasi Benda Tegar

Prediksi 1 UN SMA IPA Fisika

( s) PENDAHULUAN tersebut, fungsi intensitas (lokal) LANDASAN TEORI Ruang Contoh, Kejadian dan Peluang

Kumpulan soal-soal level Olimpiade Sains Nasional: solusi:

Pilihlah jawaban yang paling benar!

DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN

Materi. Menggambar Garis. Menggambar Garis 9/26/2008. Menggambar garis Algoritma DDA Algoritma Bressenham

PHYSICS SUMMIT 2 nd 2014

a. Hubungan Gerak Melingkar dan Gerak Lurus Kedudukan benda ditentukan berdasarkan sudut θ dan jari jari r lintasannya Gambar 1

Treefy Education Pelatihan OSN Online Nasional Jl Mangga III, Sidoarjo, Jawa WhatsApp:

MEKANIKA TANAH REMBESAN DAN TEORI JARINGAN MODUL 4. UNIVERSITAS PEMBANGUNAN JAYA Jl. Boulevard Bintaro Sektor 7, Bintaro Jaya Tangerang Selatan 15224

4 I :0 1 a :4 9 1 isik F I S A T O R A IK M A IN D

SOAL UJIAN SELEKSI CALON PESERTA OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2015 TINGKAT PROPINSI

SELEKSI OLIMPIADE NASIONAL MIPA PERGURUAN TINGGI (ONMIPA-PT) 2014 TINGKAT UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA BIDANG FISIKA

UM UGM 2017 Fisika. Soal

BAB III DESAIN DAN APLIKASI METODE FILTERING DALAM SISTEM MULTI RADAR TRACKING

SOAL SOAL FISIKA DINAMIKA ROTASI

1. a) Kesetimbangan silinder m: sejajar bidang miring. katrol licin. T f mg sin =0, (1) tegak lurus bidang miring. N mg cos =0, (13) lantai kasar

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

KINETIKA REAKSI KIMIA TIM DOSEN KIMIA DASAR FTP UB 2012

BAB MOMENTUM DAN IMPULS

SOAL UJIAN SELEKSI CALON PESERTA OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2016 TINGKAT PROVINSI

Aplikasi diagonalisasi matriks pada rantai Markov

Pembahasan OSP Fisika Tahun 2018 Oleh Ahmad Basyir Najwan

BAB IV PERHITUNGAN HARGA PREMI BERDASARKAN FUNGSI PERMINTAAN PADA TITIK KESETIMBANGAN

OSN 2014 Matematika SMA/MA

4. 1 Spesifikasi Keadaan dari Sebuah Sistem

BAHAN AJAR FISIKA KELAS XI IPA SEMESTER GENAP MATERI : DINAMIKA ROTASI

Soal SBMPTN Fisika - Kode Soal 121

Doc. Name: SBMPTN2016FIS999 Version:

Pelatihan Ulangan Semester Gasal

bermassa M = 300 kg disisi kanan papan sejauh mungkin tanpa papan terguling.. Jarak beban di letakkan di kanan penumpu adalah a m c m e.

SILABUS ROTASI BENDA TEGAR UNTUK SMU KELAS 2 SEMESTER 2. Disusun Oleh SAEFUL KARIM

RINGKASAN SKRIPSI MODUL PERKALIAN

Tanggapan Waktu Alih Orde Tinggi

Benda B menumbuk benda A yang sedang diam seperti gambar. Jika setelah tumbukan A dan B menyatu, maka kecepatan benda A dan B

DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

BAB 3 DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

BAB 1 Keseimban gan dan Dinamika Rotasi

SOAL DINAMIKA ROTASI

Satuan dari momen gaya atau torsi ini adalah N.m yang setara dengan joule.

MESIN DC. Prinsip operasi : Gaya. B : Kerapatan Fluks (N/A.m) i : arus (ampere) l : panjang (meter) Torka T (N.m) p Z. Dimana. Φ s

BAB II KONSEP PERENCANAAN STRUKTUR TAHAN GEMPA

Antiremed Kelas 11 FISIKA

PETUNJUK UMUM Pengerjaan Soal Tahap 1 Diponegoro Physics Competititon Tingkat SMA

UJIAN SEKOLAH 2016 PAKET A. 1. Hasil pengukuran diameter dalam sebuah botol dengan menggunakan jangka sorong ditunjukkan pada gambar berikut!

Antiremed Kelas 10 FISIKA

momen inersia Energi kinetik dalam gerak rotasi momentum sudut (L)

LATIHAN USAHA, ENERGI, IMPULS DAN MOMENTUM

Permeabilitas dan Rembesan

MAKALAH MOMEN INERSIA

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

BAB 3 DINAMIKA GERAK LURUS

TEORI KINETIKA REAKSI KIMIA

Transkripsi:

Soal-Jawab Fisia OSN - ( poin) Sebuah pipa silinder yang sangat besar (dengan penampang lintang berbentu lingaran berjarijari R) terleta di atas tanah. Seorang ana ingin melempar sebuah bola tenis dari titi sehingga dapat melewati pipa silinder tersebut untu ahirnya jatuh di titi C tanpa terjadi tumbuan maupun pantulan dengan dinding pipa. Tujuan tersebut dapat dicapai dengan mengatur besar dan arah ecepatan pelemparan (v) sedemiian rupa dengan sudut y elevasi () tertentu. Tampa dengan jelas bahwa tinggi punca lintasan yang diuur dari titi pusat pipa silinder hanya diperenanan mencapai satu nilai masimum h = h h mas agar lintasan bola tepat hanya menyinggung permuaan pipa (lihat gambar), yaitu dengan ondisi v = v min dan = min. baian gesean udara. v R Tentuan: a) besar elajuan pelemparan v sebagai ungsi h. b) besar h mas. D C L c) besar v min dan min. d) besar L, yaitu jara loasi titi pelemparan (titi ) dari titi singgung pipa dengan tanah (titi D) yang menjamin bola sampai e titi C sebagaimana dipersyaratan di atas. Jawaban: y (a)- Ditinjau dari titi punca, persamaan parabola dari gera bola tenis adalah rah vertial: y = h ½ gt ( poin) rah horizontal: = v cos t = u t = onstan ( poin)

Persamaan penampang silinder pipa: + y = R ( poin) di titi singgung parabola dan permuaan pipa berlau hubungan: R = + y = (ut) + (h ½ gt ) () ( poin) dan bila ita uraian aan diperoleh persamaan uadrat dalam t, berbentu g t 4 4 ( u gh) t ( h R ) () Karena lintasan bola tenis menyinggung/menyentuh permuaan pipa maa nilai disriminannya sama dengan nol, yaitu ( u gh) g ( h R ) () ( poin) yang tida lain adalah persamaan uadrat dalam u u g ( h h R yang memilii dua aar/penyelesaian yaitu ). Tetapi aar dengan tanda positi (+) tida digunaan arena alau ia disubstitusi embali edalam persamaan () maa tida ada solusi untu h > R. ( poin) hirnya dengan menggunaan huum eealan energi diperoleh besar elajuan pelemparan v (h), yaitu v ( h) u g( h R) g(h R h R ) (4) ( poin) dv ( h) (b)- gar diperoleh v yang minimum maa berlau dh g h h mas mas R h mas sehingga diperoleh ( poin) h mas R, 6R. ( poin) (c)- esarnya ecepatan minimum dari pelemparan bola tenis beriut sudut elevasinya adalah v 8 gr, 97 gr dan min o min cos 67, ( (4 poin) (d)- Dan ahirnya jara loasi titi pelemparan (titi ) dari titi singgung pipa dengan tanah (titi D) yang menjamin bola sampai e titi C adalah L R, 7R ( poin)

- ( poin) Sebuah batang homogen M = L dengan M, L dan L l masing-masing adalah massa batang, panjang batang dan erapatan massa batang. atang itu ditopang oleh dua buah pegas identi dengan onstanta pegas, pada jara dari lantai. Jia pada ujung mm batang sebelah iri diberi simpangan ecil, emudian setelah itu dilepas. da dua modus vibrasi dari sistem ini, yaitu () masingmasing ujung batang bervibrasi secara bersamaan, dan () edua ujung batang bervibrasi secara berlawanan, ujung iri bervibrasi e atas dan ujung anan bervibrasi e bawah (dan juga sebalinya). Tentuan: a) reuensi vibrasi dari edua modus tersebut. b) reuensi vibrasi dari edua modus tersebut, jia di ujung batang itu ditempeli sebuah benda bermassa m dan diperlauan sama seperti sebelumnya (diberi simpangan ecil). Jawaban: a. Untu ujung batang sebelah iri diberi simpangan sebesar b, seperti pada gambar l M Jia batang itu bervibrasi secara bersamaan modus, maa berdasaran huum Newton II: M b b dan gunaan suatu ondisi bahwa Sehingga: ( poin) Persamaan ini adalah GHS, dengan solusi sin t dengan = b dan = + b b ( poin) M M ( poin) Jia batang tida bervibrasi bersamaan modus ; maa aan ada torsi. Untu simpangan ecil, gunaan L dan L Persamaan torsi: L L L I b b L dengan I ML ( poin)

Sehingga dengan 6 M 6 Persamaan GHS ( poin) M ( poin) b. Jia ada beban ecil, batang masih bervibrasi secara bersamaan modus. Koresi pada huum Newton II, hanya pada massa sehingga Persamaan GHS berubah menjadi b, aibatnya M m M m ( poin) Sebalinya untu modus, ada oresinya pada momen inersia dan ini beraibat 4 I ML ml, ( poin) 6 M m ( poin) - ( poin) Sebuah pesawat ruang angasa diiriman untu menyelidii suatu planet yang bermassa m P dan berjari-jari r P. Ketia menggantung ta bergera di ruang angasa pada jara rp dari pusat massa planet, pesawat meluncuran paet alat dengan ecepatan v. Paet tersebut memilii massa m yang jauh lebih ecil daripada massa pesawat ruang angasa. Paet diluncuran pada sudut elevasi terhadap garis radial diantara pusat massa planet dan pesawat ruang angasa. a) agaimanaah ondisi momentum sudut paet terhadap pusat massa planet? b) erapaah ecepatan paet etia tepat menyinggung permuaan planet sebagai ungsi dari sudut? c) erapaah besar sudut agar paet dapat menyinggung permuaan planet? v r P m m P Jawaban: m v, F gravitasi r P = R v, R, = r P m P 4

a. Tora terhadap pusat massa planet aibat gaya gravitasi pada paet oleh planet adalah: G () ( poin) r, m F Pm dengan r vetor posisipaet tehadap pusat massa planet, m G FPm Gayagravitasi pada paet oleh planet Karena r dan, m G FPm selalu antiparalel maa, ( poin) momentum sudut paet terhadap pusat massa planet adalah onstan. ( poin) b. Momentum sudut awal paet terhadap pusat massa planet adalah: L r m v R rˆ m v rˆ i i m v ˆ,,, cos sin () ( poin) Rm v sin ˆ Momentum sudut terhadap pusat massa planet etia paet tepat menyinggung permuaan planet adalah: L r m v Rm v ˆ () ( poin),,,, Karena momentum sudut terhadap pusat massa planet onstan, maa L (4) ( poin) L, i, Subsitutusi pers. () dan () e dalam pers. (4) emudian ambil omponen e sumbu Z pada e dua sisi, maa aan diperoleh: Rm v sin Rmv, () Sehingga ecepatan paet tepat etia menyinggung permuaan planet adalah sin (6) ( poin) v, v c. Karena tida ada gaya non-onservati yang beerja pada paet, maa energy meani adalah onstan, Ei E (7) ( poin) Pilih pada jara di ta berhingga sebagai titi nol untu energy potensial, maa persamaan energi menjadi Gm m Gm m P P mv mv, (8) ( poin) R R Masuan ecepatan paet pada pers.(6) e dalam pers. (8), sehingga diperoleh Gm m Gm m P P m v m v sin (9) R R Dengan mengatur suu-suu pada pers. (9) aan diperoleh: 4 Gmm P sin mv R () ( poin)

Sehingga diperoleh: 8Gm sin P Rv () ( poin) 4- (8 poin) Sebuah bola menggelinding tanpa slip dengan laju v mendeati bola yang sedang diam pada suatu permuaan datar yang asar dengan oeisien gese dan. Kedua bola identi dan massa bola masing-masing adalah m. Selama proses tumbuan, impuls gaya gese sangat ecil sehingga dapat diabaian dan tumbuan terjadi secara elasti sempurna. Kemudian, dietahui sesaat setelah tumbuan, edua bola menggelinding dengan slip dan pusat massa edua bola segaris. ila setelah bertumbuan, edua bola aan menggelinding tanpa slip dalam selang watu tertentu, maa tentuan: a) selang watu edua bola bergera dengan slip, b) ecepatan masing-masing bola setelah tumbuan, etia edua bola telah bergera menggelinding tanpa slip, c) energi sistem yang hilang jia energi mula-mula adalah E (nyataan dalam E o ). s Jawaban: a. Tinjau etia proses tumbuan. Karena gaya onta antara edua benda etia bertumbuan melalui pusat masing-masing bola, maa momentum sudut relati pusat masing-masing bola onstan, sehingga didapatan ', ' () ( poin) Keealan momentum linear dan eealan energi ineti selama proses tumbuan (elasti), mv mv ' mv ' mv I mv ' I ' mv ' I ' () ( poin) Dari edua persamaan diatas didapatan, v ', v ' v () ( poin) Sesaat setelah tumbuan edua bola bergera dengan slip. Tinjau bola, 6

' '' O v '' Huum Newton untu translasi F ma (4) ( poin) ma Huum Newton untu rotasi (ambil putaran searah jarum jam sebagai positi) I O O O R mr mr () ( poin) Dari edua persamaan diatas didapatan a R (6) ( poin) Kecepatan linear dan ecepatan sudut bola etia bola menggelinding tepat tanpa slip, v '' a t '' t (7) ( poin) Karena bola menggelinding tanpa slip, maa didapatan R v t (8) ( poin) 7a 7 g b. sehingga didapatan v'' v '' (9) ( poin) 7 7 Tinjau bola, 7

'' O v ' v v '' Huum Newton untu translasi F ma () ( poin) ma Huum Newton untu rotasi (ambil putaran searah jarum jam sebagai positi) I O O O R mr mr Dari edua persamaan diatas didapatan a... () ( poin) R... () Kecepatan linear dan ecepatan sudut bola setelah menggelinding tanpa slip, v'' v at... () '' t Karena bola menggelinding tanpa slip, maa didapatan R t... (4) 7a substitusi nilai percepatan, v t 7 K g... () sehingga didapatan v'' v ''... (6) ( poin) 7 7 c. Energi sistem mula-mula E mv I... (7) ( poin) 7 mv 8

Energi sistem pada ahir, setelah bergera menggelinding tanpa slip embali E mv '' mv '' I '' I ''... 9 mv 7 (8) ( poin) sehingga energi yang hilang adalah E E 49... (9) ( poin) - ( poin) Diberian sistem yang tersusun atas dua lempeng logam identi, masing-masing dengan luas permuaan, yang bila dalam eadaan setimbangan atau netral (tanpa bermuatan listri) edua lempeng tersebut terpisah satu sama lain pada jara h. Seperti tampa dalam gambar, lempeng bagian bawah dibuat tida dapat bergera. Lempeng bagian atas diaitan dengan sebuah pegas (dengan onstanta pegas ) yang digantung pada titi tetap. ila edua lempeng diberi beda potensial V, hitung (dinyataan dalam, h, V dan ): a) gaya listri yang terjadi antar edua lempeng; b) jara antar edua lempeng setelah diberi beda potensial V; c) besar beda potensial masimum edua lempeng yang menjamin edua lempeng tida dapat saling bersentuhan. Jawaban: a. Saat antara edua eping terpasang beda potensial listri V edua lempeng aan berjara, maa eduanya aan merasaan gaya listri, yaitu F grad ( U ) CV ( poin) Dengan mensubstitusi nilai C ( poin) Diperoleh harga F V V () ( poin) 9 V Substitusian pers (4) dibawah, maa diperoleh: F () ( poin) 8h b. Kesetimbangan tercapai bila gaya listri di atas mampu diimbangi oleh gaya pegas ( h ) () ( poin) F p Penyamaan edua persamaan () dan () diatas, F l = F p, menghasilan persamaan polinom pangat dalam, 9

V ( h ), atau h V () ( poin) Secara umum pers () mempunyai emunginan aar/penyelesaian, yaitu,, dan, yang secara grais gaya listri (untu beberapa nilai beda potensial V) dan gaya pegas sebagai ungsi diberian dalam gambar di bawah: - F l, - F p urva gaya listri F l ut V berbeda h urva F l ut V mas titi ritis X X X urva gaya pegas F p Dari grai di atas terlihat bahwa ada dua aar/solusi untu yaitu: yang jelas merupaan esetimbangan ta stabil arena besarnya gaya listri dan/atau gaya pegas, dan yang menampilan esetimbangan stabil tetapi dengan jara pisah antar eping yang amat besar. Oleh sebab itu besar beda potensial masimum yang ditanyaan aan terait dengan situasi dimana edua urva dari grai gaya listri dan grai gaya pegas bersinggungan, yaitu pada saat aarnya =. Dengan demiian secara grais eseimbangan edua gaya di atas sama mananya dengan menyamaan emiringan (slope) edua urva grai F () dan F p () di titi =. Maa, V V, sehingga diperoleh nilai Penyamaan edua persamaan () dan () di atas memberian / () ( poin) dan dengan menggunaan persamaan () diperoleh h ( h ), atau (4) ( poin) c. Substitusi pers (4) e dalam pers () ahirnya memberian besar beda potensial masimum edua lempeng (V) yang menjamin edua lempeng tida dapat bersentuhan, yaitu 8h V. ( poin) 7