lembar dan bahas osn fisika

1. OSN Fisika Bedah soal
214 http://ibnu2003.blogspot.com
1. Sebuah planet bergerak mengelilingi matahari dalam suatu orbit
melingkar. Periode revolusi planet T, bergantung pada jari-jari
orbit R, massa matahari M dan G tetapan gravitasi. Tentukan
rumus T sebagai fungsi R, M dan G!
2. Cairan ideal dengan massa jenis ( 𝜌) dituangkan ke dalam
bejana silinder dengan luas penampang A1 , sampai mencapai
ketinggian h dari dasar bejana. Bagian dasar bejana kemudian
dibuka dengan luas penampang A2 . Diasumsikan kecepatan air
selalu konstan saat keluar dari bejana. Tentukan waktu yang
diperlukan agar air habis/kosong sebagai fungsi ( 𝜌) , g,h,A1 da
A2. Gunakan metode dimensi
3. Sebuah tetasan hujan massanya mo jatuh bebas karena
pengaruh gravitasi. Jika kita asumsikan gesekan udara
sebanding dengan kuadrat kecepatan, percepatan dinyatakan
dalam persamaan
𝑑𝑣
𝑑𝑡
= 𝑔 − 𝑘𝑣2
dimana g=9,8m/s2 dan k adalah konstanta,
a. apa dimensi dari k ?
b. berapa kecepatan terminal tetasan hujan ?
4. Sebuah benda berbentuk bola jatuh bebas dari suatu ketinggian
tertentu. Gaya gesek (FD) yang dialami bola karena gesekan
udara sebanding dengan kecepatan bola (v), massa jenis udara
( 𝜌 𝑢), luas proyeksi benda-benda yang begesekan dengan udara
jika dilihat dari atas tanah ( 𝐴 = 𝜋𝑅2
), R adalah jari-jari bola dan
koefisien gesek CD yang tergantung pada bentuk dan tekstur
dari benda. CD adalah konstanta tidak berdimensi yang nilainya
antara 0 dan 1
a. Gunakan analisa dimensi untuk menetukan ketergantungan
FD sebagai fungsi v, ( 𝜌 𝑢), A dan CD.
b. bola memiliki jari-jari R dan massa jenis ( 𝜌 𝑏). Percepatan
gravitasi bumi yang dirasakan oleh bola g. Tentukan

2. OSN Fisika Bedah soal
215 http://ibnu2003.blogspot.com
keceptan maksimum (keceptan terminal) vr karena adanya
gesekan udara.
(petunjuk : kecepatan maksimum bola terjadi saat bola
sudah memiliki kecepatan konstan)
c. Tentukan kecepatan terminal bola jika bola dijadikan dua kali
semula. Bola manakah yang lebih cepat antara bola kecil
atau bola yang lebih besar ?
5. Dua buah vektor ditunjukkan pada gambar. Nilai |𝐴⃗| = 50𝑐𝑚 dan
vektor 𝐴⃗ membentuk sudut 370 terhadap sumbu-x positif. Nilai
|𝐵⃗⃗| = 10𝑐𝑚 dan vektor 𝐵⃗⃗ menbentuk sudut 370 terhadap sumbu-x
positif
a. Nyatakan vektor 𝐴⃗ dan 𝐵⃗⃗ dalam satuan i dan j
b. Tentukan vektor resultan, nilai resultan kedua vektor dan
arahnya terhadap sumbu-x positif
c. Tentukan hasil perkalian skalar 𝐴⃗. 𝐵⃗⃗ dan perkalian vektor 𝐴⃗ 𝑥𝐵⃗⃗.
𝐵⃗⃗
𝐴⃗
370
370 𝑥
𝑦

3. OSN Fisika Bedah soal
216 http://ibnu2003.blogspot.com
6. Pada pukul 06.40 WIB budi berlari mengelilingi bangunan
Universitas Indonesia. Budi membutuhkan waktu 60 detik untuk
berlari 90m kearah utara. Kemudian Budi berbelok ke arah timur
menempuh 60m dalam waktu 30 detik, dan kemudian berlari ke
selatan selama 10 detik menempuh jarak 10m sebelum
berhenti.
a. gambarkan diagram vektor perpindahan untuk setiap
perjalanan Budi. Nyatakan dalam vektor satuan. Pilih pusat
koordinat dari titik awal keberangkatan Budi
b. Berapa nilai dan arah kecepatan rata-rata Budi untuk seluruh
perjalanannya ?
c. Berapa nilai dan arah kecepatan rata-rata Budi untuk seluruh
perlajanannya ?
7. Tiga tali horizontal diikatkan di permukaan pusat massa batang
yang berada di atas tanah. Ketiga tali ditarik dihasilkan vektor
gaya 𝐴⃗ = −80𝑁𝑖 + 40𝑁𝑗, 𝐵⃗⃗ = 70𝑁𝑖 + 20𝑁𝑗 𝑑𝑎𝑛 𝐶⃗ seperti di
tunjukkan pada gambar.
Batang memiliki berat 𝑤 = 20𝑁 . Tentukan vektor 𝐶⃗ agar
batang dalam keadaan setimbang.
8. Pada jarak L=400m dari rambu lalu lintas, mobil bergerak
dengan kecepatan 54 km/jam di rem dengan percepatan 𝑎 =
−0,3𝑚𝑠−2
. Tentukan jarak mobil relatif terhadap rambu lalu
lintas setelah bergerak 1 menit sejak pengereman.
𝐴⃗
𝐵⃗⃗
𝐶⃗

4. OSN Fisika Bedah soal
217 http://ibnu2003.blogspot.com
9. Massa titik bergerak sepanjang garis lurus dengan percepatan
konstan a. Setelah bergerak selama t1 sejak awal bergerak,
percepatannya berubah randa menjadi –a, nilai tetap sama.
Tentukan waktu t yang diperlukan sejak massa titik mulai
bergerak untuk kembali ke posisi semula.
10. Dua benda bergerak sepanjang garis lurus dengan kecepatan
awal v1 dan v2 dan dengan percepatan konstan a1 dan a2 yang
arahnya berlayanan dengan kecepatan mula-mula. Berapa jarak
maksimum kedua benda agar keduanya bertemu selama
gerakan.
11. Grafik di bawah ini menunjukkan perpindahan partikel sebagai
fungsi waktu
untuk interval waktu ini, tentukanlah
a. berapa kali partikel berhenti sesaat ?
b. jarak total yang ditempuh partikel
c. kapan partikel bergerak paling cepat ?
d. Berapa kali partikel kembali melewati posisi mula-mula ?
e. arah gerak partikel setelah bergerak t=6 detik !
5
4
3
2
1
0
−1
−2
−3
−4
−5
5 6 7 8 9 10431 2
𝑥(𝑚)
𝑡(𝑠)

5. OSN Fisika Bedah soal
218 http://ibnu2003.blogspot.com
12. Sebuah bola di lempar vertikal ke atas dengan kecepatan 20m/s
dari puncak gedung yang tingginya 25m di atas permukaan
tanah. Bola kemudian berbalik arah dan melewati puncak
gedung menuju permukaan tanah (lihat gambar). Percepatan
gravitasi bumi 10m/s2.
a. berapa waktu t1 sejak bola dilemparkan untuk mencapai
tinggi maksimum ?
b. Berapa waktu t2 yang diperlukan sejak bola dilemparkan
sampai bola kembali melewati puncak gedung ?
c. Berapa ketinggian maksimum yang dicapai oleh bola relatif
terhadap tanah ?
d. Tentukan kecepatan bola saat membentur tanah !
e. Berapa waktu t3 yang diperlukan sejak bola dilemparkan
sampai bola membentur tanah ?
gedung
𝑣0 = 20𝑚/𝑠
25𝑚
𝑡𝑎𝑛𝑎ℎ