lembar dan bahas osn fisika

1. OSN Fisika Bedah soal
2014(kab/kota)
194 http://ibnu2003.blogspot.com
1. Sebuah benda bergerak sepanjang sumbu x dimana posisinya
sebagai fungsi t dapat dinyatakan dengan kurva seperti terlihat
pada gambar (x dalam meter dan t dalam detik)
Tentukan :
a. kecepatan sesaat di titik D !
b. kecepatan awal benda !
c. kapan benda dipercepat ke kanan !
2. Dua mobil A dan B bergerak melalui jalan yang sama dan
berangkat dari titik asal yang sama secara bersamaan. Kurva
kecepatan v kedua mobil sebagai fungsi waktu t diberikan pada
gambar di bawah ini.
5
10
15
2010
𝑣(𝑚/𝑠)
𝑡(𝑠)
𝐶
𝐷
𝐸
𝐹
𝐵
𝐴
2
4
4
𝑚𝑜𝑏𝑖𝑙 𝐵
𝑡(𝑠)
𝑣(𝑚/𝑠)

2. OSN Fisika Bedah soal
2014(kab/kota)
195 http://ibnu2003.blogspot.com
Tentukan :
a. Persamaan gerak tempuh A dan B sebgai fungsi dari waktu !
b. kapan dan dimana mobil A berhasil menyusul B !
c. Sketsa kurva posisi kedua mobil terhadap waktu dalam satu
gambar. Ambil selang waktu sejak kedua mobil berangkat
hingga sesaat setelah mobil A menyusul mobil B !
d. Jika setelah menempuh jarak 60m mobil A melambat dengan
besar perlambatan yang sama dengan percepatan ketika
awal perjalanan. kapan dan dimana mobil B berhasil
menyusul kembali mobil A ?
3. Sebuah bola dilepaskan pad ketinggian h dari permukaan bidang
miring yang memiliki sudut kemiringan ( 𝜃) terhadap horizontal
(lihat gambar).
Sesampainya di permukaan bidang miring, bola memantul-
mantul secara elastik. Bidang miring dianggap sangat panjang.
Hitung : [nyatakan dalam h dan ( 𝛼)]
a. waktu tempuh bola antara pemantulan pertama dan kedua
b. jarak antara pemantulan pertama dan kedua
4. Sebuah roda bermassa m dan jari-jari r dihubungkan dengan
yang memiliki konstanta pegas k, seperti pada gambar di bawah
ini.
ℎ
𝜃
𝑘 𝑚 𝑟

3. OSN Fisika Bedah soal
2014(kab/kota)
196 http://ibnu2003.blogspot.com
Roda itu berotasi tanpa slip di atas lantai. Titik pusat masssa
roda berosilasi secara harmonik pada arah horizontal terhadap
titik setimbang di x=0.
Tentukan :
a. energi total dari sistem ini !
b. frekuensi osilasi dari sistem ini !
5. Sebuah roda berada di atas sebuah tiang vertikal (perhatikan
gambar di bawah ini) !
Tiba-tiba tersebut pecah menjadi dua bagian terpental mendatar
ke kiri dengan kecepatan 3m/s dan satu bagian lai terpental ke
kanan dengan kecepatan 4m/s. Pada kondisi tertentu vektor
kecepatan dari dua pecahan tersebut saling tegak lurus. Hitung
(ambil g=10m/s2) :
a. waktu yang diperlukan setelah tumbukan hingga kondisi itu
tercapai !
b. jarak antara pecahan ini saat kondisi di atas terjadi !
6. Sebuah batang tegar tak bermassa dengan panjang L memiliki
dua buah titik massa di ujung A dan B masing-masing dengan
massa m. Sistem mula-mula diam pada suatu permukaan datar
licin, dimana batang AB membentuk sudut ( 𝜃) terhadap garis
horizontal AC. Sebuah titik massa C dengan massa m
menumbuk titik massa A secara elastik dengan kecepatan awal
( 𝑣0). Setelah tumbukan, C bergerak dengan kecepatan ( 𝑣0
′
)
berlawanan arah mula-mula, sedangkan gerakan batang AB
dapat dinyatakan dalam bentuk kecepatan pusat massa ( 𝑣𝑐𝑚)

4. OSN Fisika Bedah soal
2014(kab/kota)
197 http://ibnu2003.blogspot.com
dan rotasi dengan kecepatan sudut ( 𝜔) terhadap pusat massa.
dan
a. Tentukan ( 𝑣𝑐𝑚), ( 𝜔), ( 𝑣0
′
) dalam ( 𝜃), L dan ( 𝑣0)
b. Tentukan sudut ( 𝜃) masing-masing kasus
i. ( 𝑣𝑐𝑚) bernilai maksimum
ii. ( 𝜔) bernilai maksimum
iii. ( 𝑣0
′
) bernilai maksimum
Kemudian jelaskan gerakan masing-masing benda setelah
tumbukan untuk setiap kasus tersebut
7. Sebatang tongkat homogen panjang L dan massa m
digantungkan pada sebuah poros yang melalui suatu lubang
kecil A di ujung tongkat bagian atas. Tongkat diberi impuls dari
sebuah gaya ke arah kanan pada suatu titik berjarak d dari
poros tadi. Agar setelah dipukul, tongkat dapat berotasi
mengelilingi titik A.
tentukan :
a. jarak d minimum (nyatakan dalam [ 𝑙] !
b. Periode osilasinya jika tongkat kemudian berosilasi !
𝑚
𝜃
𝑚𝑚
𝑣0
𝐿
𝐴
𝐵
𝐶
𝐴
𝑑
𝐶
𝐿

5. OSN Fisika Bedah soal
2014(kab/kota)
198 http://ibnu2003.blogspot.com
c. Jika tongkat tersebut kita anggap menjadi sebuah bandul
matematis, tentukan panjang tali dari bandul matematis agar
menghasilkan periode osilasi yang sama dengan jawaban b)
di atas !
8. Sebuah tangga pejal homogen dengan massa m dan panjang L
bersandar pada dinding licin dan berada di atas lantai yang juga
licin. Mula-mula tangga disandarkan HAMPIR menempel dengan
dinding dan dalam keadaan diam. Setelah dilepas tangga itu
pada bagian atasnya merosot ke bawah, dan tangga bagian
bawah bergerak ke kanan, seperti ditunjukkan pada gambar di
bawah ini.
Tentukan :
a. kecepatan pusat massa batang selesai bergerak !
b. sudut ( 𝜃) (sudut antara tangga terhadap dinding) dimana
kecepatan pusat massa komponen horizintal mencapai
maksimum !
c. Kecepatan maksimum pusat massa komponen horizontal !