Dokumen tersebut berisi 100 soal fisika tentang mekanika, khususnya gerak harmonik, kesetimbangan, dan momentum. Soal-soal tersebut meliputi topik seperti kecepatan, energi kinetik, momen inersia, frekuensi osilasi, dan periode gerak untuk berbagai sistem mekanik sederhana yang mencakup batang, piringan, pegas, dan benda-benda lainnya.

1. OSN Fisika Bedah soal
383 http://ibnu2003.blogspot.com
91. sebuah batang tipis panjangnya L=1m berdiri tegak di atas
permukaan licin horizontal. Ujung batang mengalami benturan
secara horizontal ke kanan. Sebagai hasilnya, batang mengalami
kecepatan anguler ( 𝜔 = 3𝑟𝑎𝑑/𝑠)
a. Berapa kecepatan translasi pusat massa batang setelah
benturan ?
b. Tentukan letak titik pada batang yang diam sesaat setelah
benturan !
92. Sebuah balon dengan massa 3M dihubungkan dengan batang
ringan panjang ( 𝑙) berada diam di atas meja licin. Balok kedua
bermassa M menumbuk sistem dengan kecepatan ( 𝑣0),
kemudian menempel pada ujung batang sebelah kanan. Pada
soal ini asumsikan bahwa ukuran balok jauh lebih kecil daripada
panjang balok
a. Berapa kecepatan akhir pusat massa sistem balok batang
balok ?
b. Berapa kecepatan anguler pusat massa sistem balok batang
balok terhadap pusat massanya ?
c. Berapa kecepatan awal balok 3M setelah tumbukan ?
𝐶
𝑣0
3𝑀
𝑀
𝑙

2. OSN Fisika Bedah soal
384 http://ibnu2003.blogspot.com
93. Dua piringan homogen berotasi secara terpisah dengan sumbu
putar yang sejajar. Piringan sebelah atas memiliki kecepatan
anguler ( 𝜔0) dan piringan bawah diam. Sekarang kedua piringan
didekatkan sehingga tepi piringan saling bersentuhan. Setelah
waktu singkat, kedua piringan bergabung dan berotasi bersama
tanpa slip. Radius piringan atas dan bawah berturut-turut adalah
a dan b. Momen inersia piringan atas dan bawah terhadap
sumbu putar adalah ( 𝐼1) dan ( 𝐼2). Tentukan kecepatan akhir
masing-masing piringan !
94. Batang ringan menghubungkan tiga benda titik masing-masing
bermassa 2m, 3m dan m seperti ditunjukkan pada gambar.
Batang poros pada salah satu ujungnya supaya batang dapat
berayun dalam vertikal. Batang mula-mula diam pada posisi
horizontal dan kemudian dilepaskan. Jarak antara masing-
masing bola adalah b.
a. Tentukan momen inersia total ketiga benda terhadap poros !
b. Tentukan energi potensial total ketiga benda saat posisinya
batang vertikal !
c. Tentukan kecepatan anguler batang saat posisinya vertikal !
d. Tentukan kecepatan linier benda m saat posisi batang
vertikal !
𝐼1
𝜔0
𝐼2
𝑎
𝑏
𝑏
3𝑚2𝑚 𝑚𝑏𝑏
𝑝𝑜𝑟𝑜𝑠

3. OSN Fisika Bedah soal
385 http://ibnu2003.blogspot.com
95. Silinder homogen massanya M dan radius R diputar terhadap
sumbu simetri seperti ditunjukkan pada gambar (a), tali
digulungkan mengelilingi silinder beberapa kali dan diikatkan
pada benda yang diam di atas penyokong supaya tali tidak
kendor. Benda m pelan-pelan diangkat vertikal ke atas sejauh h,
dan penyokong kemudian dipindahkan seperti pada gambar (b).
a. Sesaat sebelum tali tegang, tentukan kecepatan anguler ( 𝜔0)
silinder, kecepatan ( 𝑣0) benda jatuh m, dan energi kinetik
( 𝐾0).
b. Tentukan nilai ( 𝜔1), ( 𝑣1) dan ( 𝐾1) setelah sesaat tali menjadi
tegang !
c. Mengapa ( 𝐾0) lebih kecil dari ( 𝐾1) ? kemana energi hilang ?
d. Jika M=m, berapa fraksi energi kinetik yang hilang ketika tali
menjadi tegang ?
penyokong
𝑅 𝑅
𝑀𝑀
𝑚
𝑚
ℎ
gambar (b)
gambar (a)

4. OSN Fisika Bedah soal
386 http://ibnu2003.blogspot.com
96. Sebuah benda massa 4 kg mengantung pada sebuah pegas
dengan konstanta pegas 400 N/m. Pegas ditarik 15 cm dibawah
posisi titik setimbangnya dan dilepaskan.
a. Tentukan amplitudo, frekuensi dan periode gerak benda !
b. Tentukan energi kinetik ketika balok 10 cm di atas titik
setimbang !
c. Berapa waktu yang dibutuhkan balok untuk bergerak ke atas
dari posisi 12 cm ke posisi 9 cm di atas setimbang ?
97. Sebuah benda massanya 100 gram menggantung pada pegas.
Ketika pegas ditarik 10 cm di bawah posisi titik setimbangnya
dan dilepaskan, pegas bergetar dengan periode 2s. Sumbu y
positif berada di bawah posisi setimbang benda.
a. Tentukan persamaan gerak osilasi benda !
b. Berapa kecepatan beenda saat melewati posisi setimbang !
c. Berapa percepatan benda ketika benda 5 cm diatas titik
setimbang ?
d. Ketika benda bergerak ke atas, berapa lama waktu
diperlukan untuk pegas bergerak dari titik 5 cm di bawah
posisi titik setimbangnya ke titik 5 cm di atas titik
setimbangnya ?
98. Sebuah balok bermassa ( 𝑀1) yang diam diatas permukaan
horizontal licin diikat terhadap pegas dengan konstanta pegas k.
Ujung pegas lainnya tetap pada dinding seperti ditunjukkan
pada gambar. Balok ( 𝑀2 = 𝛼𝑀1) ditempatkan di atas balok
pertama. Koefisien gesek statik antara kedua benda adalah ( 𝜇 𝑠).
a. asumsikan kedua benda bergerak satu kesatuan, tentukan
periode osilasi sistem !
b. Berapa amplitudo maksimum yang mengizinkan kedua balok
bergerak satu kesatuan ?
𝑀1
𝑀2

5. OSN Fisika Bedah soal
387 http://ibnu2003.blogspot.com
99. Sebuah piringan berjari-jari R dan massa M diikatkan pada
ujung batang yang panjangnya L dan massanya m. Piringan
digantungkan menggunakan batang terhadap suatu poros.
Piringan kemudian diberi simpangan kecil yang menyebabkan
piringan bergerak harmonik sederhana. Percepatan gravitasi
bumi konstan g.
a. Tentukan momen inersia total sistem batang dan piringan
terhadap poros !
b. Tentukan total torsi sistem batang dan piringan terhadap
poros !
c. Tentukan periode gerak sistem batang dan piringan !
d. Buktikan bahwa periode gerak sistem batang untuk m<<M
dan R<<L adalah :
𝑇 = 2𝜋(
𝐿
𝑔
)
1/2
𝑅

6. OSN Fisika Bedah soal
388 http://ibnu2003.blogspot.com
100.Sebuah batang homogen bermassa M dan panjangnya L dibatasi
geraknya di dalam lingkaran yang radiusnya R, seperti
ditunjukkan pada gambar. Lingkaran selalu diam. Abaikan
gesekan antara batang dan cincin. Batang kemudian diberikan
ganggguan kecil sehingga memungkinkan untuk batang
melakukan osilasi. Tentukan frekuensi batang untuk osilasi kecil
sekitar titik setimbang batang !
𝐿
𝑅