OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
29 http://ibnu2003.blogspot.com
1. Pembahasan
π‘šπ‘Žπ‘ π‘ π‘Ž π‘π‘’π‘›π‘‘π‘Ž, π‘š = 1 π‘˜π‘”
π‘˜π‘’π‘π‘’π‘π‘Žπ‘‘π‘Žπ‘› π‘Žπ‘€π‘Žπ‘™ π‘π‘’π‘›π‘‘π‘Ž, 𝑣0 = 10 π‘š/𝑑𝑒𝑑
π‘”π‘Žπ‘¦π‘Ž π‘˜π‘œπ‘›π‘ π‘‘π‘Žπ‘›, 𝐹 = 2 𝑁
π‘™π‘Žπ‘šπ‘Ž π‘π‘’π‘›π‘‘π‘Ž π‘π‘’π‘Ÿπ‘”π‘’π‘Ÿπ‘Žπ‘˜, 𝑑 = 10 π‘‘π‘’π‘‘π‘–π‘˜
π‘π‘’π‘Ÿπ‘’π‘π‘Žβ„Žπ‘Žπ‘› π‘’π‘›π‘’π‘Ÿπ‘”π‘–,βˆ†πΈ = β‹― π‘—π‘œπ‘’π‘™π‘’
gaya konstan yang bekerja menyebabkan benda mengalami
percepatan sebesar
π‘Ž =
𝐹
π‘š
=
2
1
= 2π‘š/𝑑𝑒𝑑2
benda bergerak lurus berubah beraturan dengan besar
kecepatan selama 10 detik adalah
𝑣 = 𝑣0 + π‘Žπ‘‘ = 10 + 2.10 = 30π‘š/𝑑𝑒𝑑
perubahan energi merupakan selisih energi kinetik akhir dan
energi kinetik awal
βˆ†πΈπ‘˜ = πΈπ‘˜ π‘Žπ‘˜β„Žπ‘–π‘Ÿ βˆ’ πΈπ‘˜ π‘Žπ‘€π‘Žπ‘™
βˆ†πΈπ‘˜ =
1
2
π‘š(𝑣2
βˆ’ 𝑣0
2
)
βˆ†πΈπ‘˜ =
1
2
1(302
βˆ’ 102) = 400𝐽
cara lain : jarak yang ditempuh oleh benda selama 10 detik
adalah :
𝑆 = 𝑣0 𝑑 +
1
2
π‘Žπ‘‘2
𝑆 = 10.10 +
1
2
2.102
= 200π‘š
Usaha yang dilakukan oleh gaya konstan adalah
π‘Š = 𝐹. 𝑆 = 2.200 = 400𝐽
Jawaban : C
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
30 http://ibnu2003.blogspot.com
2. Pembahasan
semakin besar daerah kemiringan grafik maka semakin besar
kecepatan diperoleh suatu benda,
𝑣 =
βˆ†π‘†
βˆ†π‘‘
… π‘π‘’π‘Ÿπ‘  1)
atau
𝑣 = π‘‘π‘Žπ‘› πœƒ … π‘π‘’π‘Ÿπ‘  2)
Perhatikan persamaan 1 dan 2, maka kesimpulannya
kecepatan berbanding lurus dengan perubahan posisi benda
∴ 𝑣~βˆ†π‘†
kecepatan berbanding terbalik dengan perubahan waktu benda
∴ 𝑣~
1
βˆ†π‘‘
kecepatan berbanding lurus dengan nilai tangensial kemiringan
grafik
∴ 𝑣~π‘‘π‘Žπ‘› πœƒ
Jawaban : D
3. Pembahasan
β„Ž1 =
β„Ž
2
; β„Ž2 =
β„Ž
4
↑ 𝑣1: 𝑣2 = β‹―? β„Ž0 = β„Ž
𝑣1: 𝑣2 = √2(β„Ž0 βˆ’ β„Ž1) ∢ √2(β„Ž0 βˆ’ β„Ž2)
𝑣1: 𝑣2 = √2(β„Žβˆ’ β„Ž/2) ∢ √2(β„Žβˆ’ β„Ž/4)
𝑣1: 𝑣2 = √2 ∢ √3
∴
𝑣1
𝑣2
=
√2
√3
=
√6
3
Jawaban : A
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
31 http://ibnu2003.blogspot.com
4. pembahasan
perhatikan gambar diagram bebas benda !
kecepatan benda
tetap artinya benda
bergerak lurus
beraturan yang
memiliki
percepatan sama
dengan nol,
sehingga
Gaya-gaya yang bekerja pada sumbu y
𝑁 βˆ’ π‘šπ‘”π‘π‘œπ‘ πœƒ βˆ’ 𝐹𝑦 = 0 ↑ 𝑁 βˆ’ π‘šπ‘”π‘π‘œπ‘ πœƒ βˆ’ πΉπ‘ π‘–π‘›πœƒ = 0
𝑁 = π‘šπ‘”π‘π‘œπ‘ πœƒ + πΉπ‘ π‘–π‘›πœƒ … π‘π‘’π‘Ÿπ‘  1)
Gaya-gaya yang bekerja pada sumbu x
𝑓𝑔 = πœ‡ 𝑔 𝑁 = πœ‡ 𝑔( π‘šπ‘”π‘π‘œπ‘ πœƒ + πΉπ‘ π‘–π‘›πœƒ)… π‘π‘’π‘Ÿπ‘  2)
𝐹π‘₯ βˆ’ π‘šπ‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ βˆ’ 𝑓𝑔 = 0
πΉπ‘π‘œπ‘ πœƒ βˆ’ π‘šπ‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ = πœ‡ 𝑔( π‘šπ‘”π‘π‘œπ‘ πœƒ + πΉπ‘ π‘–π‘›πœƒ)
∴ πœ‡ 𝑔 =
πΉπ‘π‘œπ‘ πœƒ βˆ’ π‘šπ‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ
π‘šπ‘”π‘π‘œπ‘ πœƒ + πΉπ‘ π‘–π‘›πœƒ
=
1
7
Jawaban : D
5. Pembahasan
a. Titik A merupakan posisi awal benda
b. Titik B merupakan posisi benda setelah 1 detik yang berada
pada ketinggian h diatas bidang horizontal
c. Energi mekanik adalah jumlah energi kinetik dan energi
potensial sistem atau energi mekanik pada posisi A sama
dengan energi mekanik pada posisi B
πœƒ
x
y
N
Fy
Fx
F
π‘šπ‘”π‘π‘œπ‘ πœƒ
πœƒ
π‘šπ‘”
𝑓𝑔
πœƒ = 30
𝐹 = 20𝑁
π‘š = 2π‘˜π‘”
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
32 http://ibnu2003.blogspot.com
penyelesaian
πΈπ‘š 𝐴 = πΈπ‘š 𝐡 = 𝐸𝐾𝐴 + 𝐸𝑃𝐴 =
1
2
π‘š 𝑣0
2
= πΈπ‘š
πΈπ‘š =
1
2
π‘š 𝑣0
2
=
1
2
(0,1)1002
= 500𝐽
energi potensial pada titik B adalah : 𝐸𝑃𝐡 = π‘šπ‘”β„Ž
nilai h diperoleh dengan meninjau gerak parabola benda
tersebut pada arah sumbu y pada t = 1 detik
β„Ž = 𝑣0 π‘ π‘–π‘›πœƒ. 𝑑 βˆ’
1
2
𝑔𝑑2
β„Ž = 100.
1
2
. 1 βˆ’ 5.12
= 45π‘š
𝐸𝑃𝐡 = π‘šπ‘”β„Ž = 0,1.10.45 = 45𝐽
∴
𝐸𝑃𝐡
πΈπ‘š
=
45
500
=
9
100
Jawaban : B
6. pembahasan
bola dijatuhkan dari ketinggian h0=h
tinggi pantulan pertama adalah h1
tinggi pantulan kedua adalah h2=h/16
kecepatan bola arah ke atas bernilai positif
kecepatan bola sesaat menumbuk lantai dasar yang pertema
kali adalah :
𝑣0 = βˆ’βˆš2π‘”β„Ž
𝐴
𝑦
π‘₯
𝐡
πœƒ
𝑣0
β„Ž
𝑣0 = 100π‘š/𝑠
𝑔 = 10π‘š π‘ βˆ’2
π‘š = 0,1π‘˜π‘”
πœƒ = 300
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
33 http://ibnu2003.blogspot.com
kecepatan bola sesaat setelah memantul dari tanah pada
pemantulan pertama kali adalah :
𝑣0β€² = √2π‘”β„Ž1
kecepatan bola sesaat menumbuk lantai dasar yang kedua kali
adalah :
𝑣1 = βˆ’π‘£0
β€²
= βˆ’βˆš2π‘”β„Ž1
kecepatan bola sesaat setelah memantul dari tanah yang kedua
kali adalah :
𝑣1β€² = √2π‘”β„Ž2
koefisien restitusi adalah nilai minus dari perbandingan
kecepatan sesudah dan sebelum tumbukan
𝑒 = βˆ’
𝑣0β€²
𝑣0
= βˆ’
𝑣1β€²
𝑣1
𝑣0β€²
𝑣0
=
𝑣1β€²
𝑣1
↑
√2π‘”β„Ž1
√2π‘”β„Ž
=
√2π‘”β„Ž2
√2π‘”β„Ž1
βˆšβ„Ž1
βˆšβ„Ž
=
βˆšβ„Ž2
βˆšβ„Ž1
↑
β„Ž1
β„Ž
=
β„Ž2
β„Ž1
∴ β„Ž1 = βˆšβ„Žβ„Ž2 = √
β„Ž2
16
=
β„Ž
4
cara lain :
β„Ž0 = β„Ž; β„Ž0β€² = β„Ž1
β„Ž1 = β„Ž1;β„Ž1β€² = β„Ž/16
β„Ž1 = β‹―?
β„Ž0β€²
β„Ž0
=
β„Ž1β€²
β„Ž1
↑
β„Ž1
β„Ž
=
β„Ž/16
β„Ž1
∴ β„Ž1 = √
β„Ž2
16
=
β„Ž
4
Jawaban : C
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
34 http://ibnu2003.blogspot.com
7. Pembahasan
perhatikan diagram bebas !
Gunakan HK II Newton
Σ𝐹 = π‘šπ‘Ž 𝑇
βˆ’π‘šπ‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ = π‘šπ‘Ž 𝑇
π‘Ž 𝑇 = βˆ’π‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ … π‘π‘’π‘Ÿπ‘  1)
komponen tangensial gaya berat
bertanda negatif merupakan
gaya pemulih.
percepatan tangensial diperoleh
dari fungsi turunan kedua dari
fungsi posisi
𝑆 = πΏπœƒ (πΊπ‘’π‘Ÿπ‘Žπ‘˜ 𝐺𝑀𝐡)
π‘Ž 𝑇 =
𝑑2
𝑆
𝑑𝑑2
=
𝑑2
(πΏπœƒ)
𝑑𝑑2
= 𝐿
𝑑2
πœƒ
𝑑𝑑2
substitusikan ke persamaan 1),
maka :
𝐿
𝑑2
πœƒ
𝑑𝑑2
+ π‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ = 0
𝑑2
πœƒ
𝑑𝑑2
+
𝑔
𝐿
π‘ π‘–π‘›πœƒ = 0
untuk simpangan sudut πœƒ cukup
kecil dapat dilakukan pendekatan
π‘ π‘–π‘›πœƒ β‰ˆ πœƒ , dengan demikian gerak
bandul akan mendekati gerak
harmonis sederhana, maka :
𝑑2
πœƒ
𝑑𝑑2
+ πœ”2
πœƒ = 0
dengan ketentuan bahwa :
πœ”2
=
4πœ‹2
𝑇2
=
𝑔
𝐿
∴ 𝑇 = 2πœ‹βˆš
𝐿
𝑔
diketahui :
𝑇1 = 𝑇; 𝑇2 =
𝑇
2
; βˆ†πΏ = β‹―?
𝑇2
𝑇1
= √
𝐿2
𝐿1
↑ 𝐿2 = 𝐿1 (
𝑇2
𝑇1
)
2
𝐿2 = 𝐿 (
1
2
)
2
=
𝐿
4
∴ βˆ†πΏ = 𝐿 βˆ’ 𝐿2 =
3𝐿
4
Jawaban : A
π‘šπ‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ
π‘šπ‘”
πœƒ
πœƒ
𝑆
𝑇
𝐿
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
35 http://ibnu2003.blogspot.com
8. Perhatikan grafik dibawah ini !
Pembahasan
Grafik diatas, adalah impuls merupakan perubahan momentum
benda akibat oleh gaya yang bekerja pada benda dalam waktu
singkat. sesuai dengan Hk II Newton bahwa gaya yang bekerja
pada benda berbanding lurus dengan perubahan kecepatannya.
Luas daerah di bawah kurva gaya adalah besarnya impuls,
akibat dari Hukum II Newton
𝐹 = π‘š (
𝑣 βˆ’ 𝑣0
βˆ†π‘‘
) =
π‘šπ‘£
βˆ†π‘‘
(𝑣0 = 0)
𝑣 =
πΉβˆ†π‘‘
π‘š
=
𝐼
π‘š
maka besarnya impuls dari grafik selama 10 detik adalah
𝐼 = πΉβˆ†π‘‘ = 1.(10) = 10𝑁. 𝑑𝑒𝑑
maka kecepatan benda setelah 10 detik adalah
𝑣 =
𝐼
π‘š
=
10
1
= 10π‘š/𝑠
Jawaban : D
9. Pembahasan
π‘š = 1 π‘˜π‘”; πΈπ‘˜ = 4 𝐽; 𝑝 = β‹―?
1
2
π‘šπ‘£2
= πΈπ‘˜ =
(π‘šπ‘£)2
2π‘š
=
𝑝2
2π‘š
𝑝 = √2π‘šπΈπ‘˜ = √2.1.4 = 2√2π‘π‘š
Jawaban : C
1
1
T(det)
F
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
36 http://ibnu2003.blogspot.com
10. Pembahasan
persamaan simpangan dan kecepatan getaran harmonik adalah
𝑦 = 𝑦 π‘š π‘ π‘–π‘›πœƒ
𝑣 = 𝑣 π‘š π‘π‘œπ‘ πœƒ
diketahui :
𝑦 =
𝐴
2
=
𝑦 π‘š
2
; 𝑣 ∢ 𝑣 π‘š = β‹―?
π‘ π‘–π‘›πœƒ =
1
2
; π‘π‘œπ‘ πœƒ =
1
2
√3
∴
𝑣
𝑣 π‘š
= π‘π‘œπ‘ πœƒ =
√3
2
Teori singkat
persamaan gerak harmonis partikel
𝑦 = 𝑦 π‘š π‘ π‘–π‘›πœƒ …(𝑦 π‘š = 𝐴)
kecepatan gerak harmonis merupakan fungsi turunan bertama
dari simpangannya
𝑣 =
𝑑𝑦
𝑑𝑑
= π΄πœ”π‘π‘œπ‘ πœƒβ€¦ (𝑣 π‘š = π΄πœ”)
𝑣 = 𝑣 π‘š π‘π‘œπ‘ πœƒ = π΄πœ”π‘π‘œπ‘ πœƒ
perbandingan yang diperoleh adalah :
𝑣
𝑣 π‘š
=
𝑣 π‘š π‘π‘œπ‘ πœƒ
𝑣 π‘š
= π‘π‘œπ‘ πœƒ =
√3
2
Jawaban : E
11. Pembahasan
a. gerak balok dua detik pertama, balok memiliki percepatan
sebesar
π‘Ž =
𝐹1
π‘š
=
10
2
= 5π‘šπ‘ βˆ’2
balok mula-mula diam, jarak yang ditempuh adalah
𝑆1 =
1
2
π‘Žπ‘‘2
=
1
2
(10)22
= 10π‘š
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
37 http://ibnu2003.blogspot.com
b. gerak balok setelah detik kedua, maka balok bergerak lurus
beraturan
π‘Ž =
𝐹1 βˆ’ 𝐹2
π‘š
=
10 βˆ’ 10
π‘š
= 0
jarak yang ditempuh benda adalah
𝑣2 = π‘Žπ‘‘ = 5π‘₯2 = 10π‘š
𝑆1 = 𝑣2. 𝑑 = 10.1 = 10π‘š
selisih waktu sampai tiga detik pertama adalah 1 detik
besar perpindahan setelah tida detik pertama adalah
𝑆 = 𝑆1 + 𝑆2 = 20π‘š
Jawaban : B
12. Perhatikan gambar di bawah ini !
Pembahasan
perhatikan diagram bebas dari sistem diatas
B=3kg
A=2kg
C
πŸπŸŽπ’Œπ’ˆ
𝑻 𝟐
𝑻 𝟏
fgA
NA
T1
a
mAg
fgA
NB NA
T2
T1
mBg
a
mC
T2
mCg
a
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
38 http://ibnu2003.blogspot.com
Benda A
𝑓𝑔𝐴 = πœ‡ 𝑔𝐴 𝑁𝐴 = πœ‡ 𝑔𝐴 π‘š 𝐴 𝑔 … π‘π‘’π‘Ÿπ‘  1)
𝑇1 βˆ’ 𝑓𝑔𝐴 = π‘š 𝐴 π‘Ž … π‘π‘’π‘Ÿπ‘  2)
Benda B
𝑇2 βˆ’ 𝑇1 βˆ’ 𝑓𝑔𝐴 = π‘š 𝐡 π‘Ž … π‘π‘’π‘Ÿπ‘  3)
Benda C
π‘š 𝐢 𝑔 βˆ’ 𝑇2 = π‘š 𝐢 π‘Žβ€¦ π‘π‘’π‘Ÿπ‘  4)
substitusikan persamaan 2) ke 3)
𝑇2 = 2𝑓𝑔𝐴 + (π‘š 𝐴 + π‘š 𝐡)π‘Žβ€¦ π‘π‘’π‘Ÿπ‘  5)
substitusikan persamaan 5) ke 4), menjadi
π‘š 𝐢 𝑔 βˆ’ (2𝑓𝑔𝐴 + ( π‘š 𝐴 + π‘š 𝐡) π‘Ž) = π‘š 𝐢 π‘Ž
percepatan yang diperoleh :
π‘Ž =
π‘š 𝐢 𝑔 βˆ’ 2πœ‡ 𝑔𝐴 π‘š 𝐴 𝑔
π‘š 𝐴 + π‘š 𝐡 + π‘š 𝐢
… π‘π‘’π‘Ÿπ‘  7)
hasil percepatannya adalah :
π‘Ž =
100βˆ’ 12
15
=
88
15
π‘šπ‘ βˆ’2
pada persamaan 4)
𝑇2 = π‘š 𝐢 𝑔 βˆ’ π‘š 𝐢 π‘Ž
𝑇2 =
1500βˆ’ 880
15
= 41,33𝑁
Jawaban : D
13. Pembahasan
benda yang bergerak lurus beraturan atau dalam kecepatan
tetap jarak yang ditempuh benda berbanding lurus dengan
waktu
𝑆 = 𝑣. 𝑑
maka grafik S dan t adalah linier, grafik yang sesuai adalah
pada opsi D
Keterangan pada masing-masing grafik
pilihan A (S berbanding dengan akar kuadrat dari t)
pilihan B (S berbanding terbalik dengan eksponensial dari t)
pilihan C (S berbanding dengan kuadrat dari t) benda
melakukan GLBB
pilihan E (S tetap artinya benda diam)
Jawaban : D
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
39 http://ibnu2003.blogspot.com
14. Pembahasan
Benda yang dilembar ke kanan dengan sudut( πœƒ) terhadap
horizontal akan membentuk gerak parabola. Gerak parabola
merupakan gerak perpaduan gerak lurus beraturan dan gerak
lurus berubah beraturan.
Dengan arah horizontal sebagai sumbu x dan arah vertikal
sebagai sumbu y. Pada arah sumbu x benda melakukan GLB
dengan laju konstan atau percepatan nol. Pada sumbu y (GLBB)
benda selalu mengalami percepatan sama dengan percepatan
gravitasi bumi yang arahnya selalu ke bawah (pusat bumi)
Jawaban : A
15. Pembahasan
Percepatan benda akibat adanya gravitasi tidak tergantung pada
massa benda, walaupun massa benda berubah percepatan
benda akibat gravitasi tetap
Jawaban : E
16. Pembahasan
setelah satu detik kemudian
waktunya menjadi 2 detik
βˆ†β„Ž25β‡Œπ‘›2
=
1
2
𝑔𝑑2
βˆ†β„Ž25β‡Œπ‘›2
=
1
2
(10)22
= 20π‘š
maka jumlah lantai yang
dilewati boneka adalah
𝑛2 =
βˆ†β„Ž25β‡Œπ‘›2
βˆ†β„Ž25β‡Œ24
=
20
5
= 4 π‘™π‘Žπ‘›π‘‘π‘Žπ‘–
maka lantai yang dilewati
setelah bergerak 2s adalah :
π‘™π‘Žπ‘›π‘‘π‘Žπ‘– π‘˜π‘’ = 𝑛 βˆ’ 𝑛2
π‘™π‘Žπ‘›π‘‘π‘Žπ‘– π‘˜π‘’ = 25βˆ’ 4 = 21
Jawaban C
π‘Ž 𝑦 = βˆ’π‘”
π‘Ž π‘₯ = 0
π‘£π‘œ
π‘₯
𝑦
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
40 http://ibnu2003.blogspot.com
17. Pembahasan
perhatikan diagram bebas
π‘£π‘œ = 0; 𝐹1 = 𝐹; 𝑣1 = 𝑣
𝐹2 = 2𝐹; 𝑣2 = β‹― 𝑣
𝑣2 = π‘Žπ‘‘ =
𝐹2
π‘š
𝑑
𝑣2 = π‘Žπ‘‘ = 2 (
𝐹
π‘š
) 𝑑 = 2π‘Žπ‘‘
𝑣2 = 2𝑣1 = 2𝑣
Jawaban : C
18. Pembahasan
persamaan gaya sentripetal adalah
𝐹𝑠 =
π‘šπ‘£2
𝑅
= πœ”2
𝑅
untuk gaya sentripetalnya menjadi 9 kali semula, maka laju
putarnya menjadi
𝐹𝑠2
𝐹𝑠1
=
πœ”2
2
πœ”1
2
πœ”2 = πœ”1√
𝐹𝑠2
𝐹𝑠1
= 3πœ”
jawaban : B
2𝐹
𝑣2 = β‹―?
𝐹
𝑣1 = 𝑣
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
41 http://ibnu2003.blogspot.com
19. Pembahasan
Gaya yang harus dihasil kan oleh rem tangan sebanding dengan
gaya menuruni bidang :
Σ𝐹 = 0
F π‘Ÿπ‘’π‘š = π‘šπ‘” π‘ π‘–π‘›πœƒ
Jawaban : E
20. Pembahasan
gaya gesek yang terjadi pada bidang kasar berbanding koefisien
gesekan dan gaya normalnya
𝑓𝑔 = πœ‡π‘šπ‘” = (0,2)(800)(10) = 1600𝑁
Jawaban : D
21. Pembahasan
benda bergerak melingkar dan mencapai titik tertinggi
Σ𝐹 = π‘šπ‘Ž 𝑠𝑝
mg + T = π‘šπœ”2
π‘Ÿ ⇋ T = π‘šπœ”2
π‘Ÿ βˆ’ mg
T = (2)(6)2
(
1
2
)βˆ’ (2)(10) = 16𝑁
Jawaban : C
π‘šπ‘”
πœƒ
πœƒ
𝑇
π‘šπ‘”
π‘Ÿ
πœ”
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
42 http://ibnu2003.blogspot.com
22. Pembahasan
usaha untuk memindahkan benda ke puncak bidang miring
adalah
π‘Š = π‘šπ‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ. 𝑆
karena
π‘ π‘–π‘›πœƒ =
β„Ž
𝑆
maka
π‘Š = π‘šπ‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ. 𝑆 = 𝑀. β„Ž = 60𝐽
Jawaban : C
23. Pembahasan
Benda mengalami hukum kekekalan energi mekanik
πΈπ‘š 𝐴 = πΈπ‘š 𝐡
πΈπ‘˜ 𝐴 + 𝐸𝑝 𝐴 = πΈπ‘˜ 𝐡 + 𝐸𝑝 𝐡
πΈπ‘˜ 𝐴 + 0 = 0 + 𝐸𝑝 𝐡
πΈπ‘˜ 𝐴 = 𝐸𝑝 𝐡 ↑ 𝑣 𝐴 = √2π‘”β„Ž 𝐡
𝑣 𝐴 = √2(1000)(20) = 200π‘π‘š/𝑠
Jawaban : A
24. Pembahasan
𝐼 = 30𝑁𝑑𝑒𝑑; π‘š = 5,00π‘˜π‘”; 𝑣0 = 100π‘š/𝑠; 𝑣 = β‹―?
𝐼 = π‘š(𝑣 βˆ’ 𝑣0) ⇋ 𝑣 =
𝐼
π‘š
+ 𝑣0 = 106π‘š/𝑠
Jawaban : B
3m
4m
A
B
20cm
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
43 http://ibnu2003.blogspot.com
25. Pembahasan
pada dua pegas dengan k1 dan k2 disusun seri, akan memiliki
besar gaya yang sama yang bekerja pada pegas
π‘₯ 𝑠 = π‘₯1 + π‘₯2
π‘₯ 𝑠 =
𝐹
π‘˜π‘ 
β‰  π‘₯1 =
𝐹
π‘˜1
β‰  π‘₯2 =
𝐹
π‘˜2
konstanta pegas penggantinya adalah :
π‘˜π‘  =
π‘˜1 π‘˜2
π‘˜1 + π‘˜2
dengan mengasumsikan bahwa kedua konstanta pegas sama,
maka konstanta pegas pengganti menjadi setengah kali dari
besar masing-masing konstanta
π‘˜π‘  =
π‘˜1 π‘˜2
π‘˜1 + π‘˜2
=
π‘˜
2
Jawaban : -
26. Pembahasan
𝑀 𝑝 = 8𝑀𝑏; 𝑅 𝑝 = 5𝑅 𝑏
𝑀 π‘π‘™π‘Žπ‘›π‘’π‘‘ = β‹―? 𝑀 π‘π‘’π‘šπ‘– = 25𝑁
𝑀 𝑏 = π‘šπ‘” 𝑏 = π‘š
𝐺𝑀𝑏
𝑅2
𝑏
𝑀 𝑝 = π‘šπ‘” 𝑝 = π‘š
𝐺𝑀 𝑝
𝑅2
𝑝
𝑀 𝑏 ∢ 𝑀 𝑝 =
𝑀𝑏
𝑅2
𝑏
∢
𝑀 𝑝𝑙
𝑅2
𝑝𝑙
𝑀 𝑏 ∢ 𝑀 𝑝 =
𝑀𝑏
𝑅2
𝑏
∢
8𝑀𝑏
25𝑅2
𝑏
25 ∢ 𝑀 𝑝 = 25 ∢ 8
∴ 𝑀 𝑝 = 8𝑁
Jawaban : D
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
44 http://ibnu2003.blogspot.com
27. Pembahasan
𝑀 = 10π‘˜π‘”; π‘š = 1π‘˜π‘”; 𝑅 = 1π‘š
𝐹𝑔 = β‹―? 𝐺 = 6,7π‘₯10βˆ’11
π‘π‘š2
/π‘˜π‘”2
𝐹𝑔 =
(6,7π‘₯10βˆ’11
)(1)(10)
12
= 6,7π‘₯10βˆ’10
𝑁
Jawaban : B
28. Pembahasan
Benda A
𝑇 = π‘š 𝐴 𝑔 + π‘š 𝐴 π‘Ž
Benda B
𝑇 = π‘š 𝐡 𝑔 βˆ’ π‘š 𝐡 π‘Ž
percepatan kedua benda
menjadi
π‘Ž =
π‘š 𝐴 𝑔 βˆ’ π‘š 𝐡 𝑔
π‘š 𝐴 + π‘š 𝐡
=
5
2
π‘šπ‘ βˆ’2
Kecepatan B ketika benda A
mencapai lantai adalah
𝑣 𝐡 = √2π‘”β„Ž = √2π‘Žβ„Ž
𝑣 𝐡 = √2.2,5.4 = √20π‘š
Penentuan tinggi maksimum benda B yang bergerak vertikal ke
atas dengan percepatan –g.
β„Ž π΅π‘šπ‘Žπ‘˜ = β„Ž +
𝑣2
𝐡
2𝑔
β„Ž π΅π‘šπ‘Žπ‘˜ = 4 +
(√20)2
2.10
= 5π‘š
Jawaban : B
A
B3kg 4m
5kg
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
45 http://ibnu2003.blogspot.com
29. Pembahasan
diketahui :
π‘š1 = 1π‘˜π‘”; 𝑣1 = √3𝑖 βˆ’ 2𝑗
π‘š2 = 2π‘˜π‘”; 𝑣2 = 4𝑖 βˆ’ 6𝑗
𝑣1
β€²
= β‹―? ; 𝑣2
β€²
= β‹―?
diasumsikan bahwa kedua benda setelah tumbukan adalah
sama. tumbukan terjadi secara lenting sempurna sehingga
energi kekal selama proses tumbukan, maka
𝑣1 = √3𝑖 βˆ’ 2𝑗 ↑ 𝑣1 = √(√3)
2
+ (2)2 = √7π‘š/𝑠
𝑣2 = 4𝑖 βˆ’ 6𝑗 ↑ 𝑣2 = √(4)2 + (6)2 = √52π‘š/𝑠
setelah tubumbukan,
𝑣1
β€²
= 𝑣2
β€²
= 𝑣
maka
hukum kekekalan energi kinetik menjadi
1
2
π‘š1 𝑣1
2
+
1
2
π‘š2 𝑣2
2
=
1
2
(π‘š1 + π‘š2)𝑣′2
𝑣′ = √
π‘š1 𝑣1
2 + π‘š2 𝑣2
2
(π‘š1 + π‘š2)
𝑣′ = √(√7)
2
+ 2(√52)
2
3
= √37π‘š/𝑠
Jawaban : C
30. Pembahasan
fg2
fg1
a2a1
2m mTT
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
46 http://ibnu2003.blogspot.com
Benda 2m
𝑇 βˆ’ 𝑓𝑔1 = 2π‘šπ‘Ž1
𝑇 = 2πœ‡π‘šπ‘” + 2π‘šπ‘Ž1 … π‘π‘’π‘Ÿπ‘  1)
Benda m
𝑇 βˆ’ 𝑓𝑔2 = π‘šπ‘Ž2
𝑇 = πœ‡π‘šπ‘” + π‘šπ‘Ž2 … π‘π‘’π‘Ÿπ‘  2)
Kedua persamaan memperoleh percepatan motor listrik menjadi
πœ‡π‘šπ‘” + π‘šπ‘Ž2 = 2πœ‡π‘šπ‘” + 2π‘šπ‘Ž1
π‘Ž2 = πœ‡π‘” + 2π‘Ž1
Percepatan relatif kedua benda adalah
π‘Ž π‘Ÿ = π‘Ž1 + π‘Ž2
π‘Ž π‘Ÿ = 3π‘Ž1 + πœ‡π‘”
Waktu yang diperlukan kedua benda untuk bertabrakan adalah
𝑆 =
1
2
π‘Ž π‘Ÿ 𝑑2
↑ 𝑑 = √
2𝑆
π‘Ž π‘Ÿ
𝑑 = √
2𝐿
3π‘Ž1 + πœ‡π‘”
= (
2𝐿
3π‘Ž1 + πœ‡π‘”
)
1/2
Jawaban : C
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
47 http://ibnu2003.blogspot.com
ESSAY
1. Pembahasan
tinjau gerakan dalam kerangka acuan pusat massa. kita pilih
pusat massa sebagai titik awal
π‘Ÿπ‘π‘š = 0
π‘Ÿπ‘π‘š =
π‘šπ‘Ÿ1 βˆ’ π‘€π‘Ÿ2
π‘š + 𝑀
= 0
π‘Ÿπ‘π‘š(π‘š + 𝑀)(0) = π‘šπ‘Ÿ1 βˆ’ π‘€π‘Ÿ2
π‘šπ‘Ÿ1 = π‘€π‘Ÿ2
dengan
π‘Ÿ1 + π‘Ÿ2 = 𝑑
penentuan jari-jari (r1) dan (r2)
π‘Ÿ2 =
π‘šπ‘Ÿ1
𝑀
; π‘Ÿ1 =
π‘€π‘Ÿ2
π‘š
π‘Ÿ1 +
π‘šπ‘Ÿ1
𝑀
= 𝑑
π‘Ÿ1
(𝑀 + π‘š)
𝑀
= 𝑑
π‘Ÿ1 =
𝑀𝑑
(π‘š + 𝑀)
(1)
atau
π‘€π‘Ÿ2
π‘š
+ π‘Ÿ2 = 𝑑
(π‘š + 𝑀)π‘Ÿ2
π‘š
= 𝑑
π‘Ÿ2 =
π‘šπ‘‘
(π‘š + 𝑀)
(2)
d
pm
M
m
r2
r1
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
48 http://ibnu2003.blogspot.com
untuk setiap planet, maka gaya gravitasi berbanding dengan
gaya sentripetal
pada planet bermassa m
𝐺
π‘šπ‘€
𝑑2
=
π‘šπ‘£2
π‘Ÿ1
= π‘šπœ”2
π‘Ÿ1 (3)
pada planet bermassa M
𝐺
π‘šπ‘€
𝑑2
=
π‘šπ‘£2
π‘Ÿ2
= π‘šπœ”2
π‘Ÿ2 (4)
substitusikan persamaan 1 ke 3 dan 2 ke 4,
untuk planet m
𝐺
π‘šπ‘€
𝑑2
= π‘šπœ”2
(
𝑀𝑑
π‘š + 𝑀
)
πΊπ‘šπ‘€( π‘š + 𝑀) = π‘šπ‘€πœ”2
𝑑3
πœ”2
=
𝐺( π‘š + 𝑀)
𝑑3
(πœ” =
2πœ‹
𝑇
)
(
𝑇1
2πœ‹
)
2
=
𝑑3
𝐺( π‘š + 𝑀)
𝑇1 = (
4πœ‹2
𝑑3
𝐺( π‘š + 𝑀)
)
1/2
(5)
dengan cara yang sama untuk
planet M diketemukan periode
sebesar
𝑇2 = (
4πœ‹2
𝑑3
𝐺( π‘š + 𝑀)
)
1/2
(6)
maka periode untuk setiap
planet adalah
∴ 𝑇 = (
4πœ‹2
𝑑3
𝐺( π‘š + 𝑀)
)
1/2
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
49 http://ibnu2003.blogspot.com
2. Pembahasan
Perhatikan diagram bebas berikut :
Sesuai dengan Hk II N, bahwa
Σ𝐹 = π‘šπ‘Ž 𝑠𝑝 =
π‘šπ‘£ 𝐡
2
𝑅
π‘šπ‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ + 𝑁 =
π‘šπ‘£ 𝐡
2
𝑅
…. (1)
Saat meninggalkan lintasan titik B, maka gaya normal sama
dengan nol, sehingga
π‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ =
𝑣 𝐡
2
𝑅
𝑣 𝐡
2
= π‘”π‘…π‘ π‘–π‘›πœƒβ€¦ (2)
energi potensial titik A sama dengan nol, maka
1
2
π‘šπ‘£ 𝐴
2
+ 0 =
1
2
π‘šπ‘£ 𝐡
2
+ π‘šπ‘”β„Žπ΄π΅
1
2
π‘šπ‘£ 𝐴
2
+ 0 =
1
2
π‘šπ‘”π‘…π‘ π‘–π‘›πœƒ + π‘šπ‘”(𝑅 + π‘…π‘ π‘–π‘›πœƒ)
𝑣 𝐴 = √ π‘”π‘…π‘ π‘–π‘›πœƒ + 2𝑔𝑅 + 2π‘”π‘…π‘ π‘–π‘›πœƒ)
𝑣 𝐴 = √ 𝑔𝑅(2 + 3π‘ π‘–π‘›πœƒ)
R
A
B
𝜽
𝜽
N
π’Žπ’ˆ
π’Žπ’ˆπ’”π’Šπ’πœ½
R
𝜽
𝑹
𝑹
𝑨
π‘Ήπ’„π’π’”πœ½
π‘Ήπ’”π’Šπ’πœ½
𝑩
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
50 http://ibnu2003.blogspot.com
3. Pembahasan
Perhatikan diagram bebas benda m1 dan m2
Jawaban a
Tinjau benda π‘š1
π‘š1 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 + πΉπ‘˜ βˆ’ 𝑓𝑔1 = π‘š1 π‘Ž
π‘š1 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 + πΉπ‘˜ βˆ’ πœ‡1 π‘š1 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό = π‘š1 π‘Ž
πΉπ‘˜ = βˆ’π‘š1 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 + πœ‡1 π‘š1 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό + π‘š1 π‘Žβ€¦(1)
Tinjau benda π‘š2
π‘š2 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 βˆ’ πΉπ‘˜ βˆ’ 𝑓𝑔1 = π‘š2 π‘Ž
π‘š1 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 βˆ’ πΉπ‘˜ βˆ’ πœ‡2 π‘š2 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό = π‘š2 π‘Ž
πΉπ‘˜ = π‘š2 π‘”π‘ π‘–π‘›π›Όβˆ’ πœ‡2 π‘š2 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό βˆ’ π‘š2 π‘Žβ€¦(2)
perhatikan pada gaya konten kedua benda
βˆ’π‘š1 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 + πœ‡1 π‘š1 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό + π‘š1 π‘Ž = π‘š2 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 βˆ’ πœ‡2 π‘š2 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό βˆ’ π‘š2 π‘Ž
(πœ‡1 π‘š1 + πœ‡2 π‘š2 )π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό + (π‘š1 + π‘š2)π‘Ž = (π‘š1 + π‘š2)𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼
π‘Ž =
( π‘š1 + π‘š2) 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 βˆ’ (πœ‡1 π‘š1 + πœ‡2 π‘š2)π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό
(π‘š1 + π‘š2)
…(3)
Gaya kontak diperoleh dari persamaan 2 terhadap persamaan 1
atau 2
Substitusi persamaan (3) ke persamaan (1) akan didapatkan
gaya kontak sebesar
πΉπ‘˜ = βˆ’π‘š1 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 + πœ‡1 π‘š1 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό + π‘š1 π‘Ž
πΉπ‘˜ =
βˆ’π‘š1
2
𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 βˆ’ π‘š1 π‘š2 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 + πœ‡1 π‘š1
2
π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό + πœ‡1 π‘š1 π‘š2 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό
π‘š1 + π‘š2
+
( π‘š1
2
𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 + π‘š1 π‘š2 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼) βˆ’ ( πœ‡1 π‘š1
2
π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό + πœ‡2 π‘š1 π‘š2 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό)
( π‘š1 + π‘š2)
π‘š1 𝑔
π‘š1 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό
𝑁1
𝑓𝑔1
πΉπ‘˜
π‘π‘’π‘›π‘‘π‘Ž π‘š1
π‘š2 𝑔
π‘š2 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό
𝑁2
𝑓𝑔2
πΉπ‘˜
π‘π‘’π‘›π‘‘π‘Ž π‘š2
OSN Fisika
Bedah soal
2004(kab/kota)
51 http://ibnu2003.blogspot.com
∴ πΉπ‘˜ =
πœ‡1 π‘š1 π‘š2 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό βˆ’ πœ‡2 π‘š1 π‘š2 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό
π‘š1 + π‘š2
…(4)
Jawaban b
Syarat agar benda bergerak nilai a=0, maka persamaan (3)
akan didapatkan tangen minimum yang dipenuhi adalah
π‘Ž =
( π‘š1 + π‘š2) 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 βˆ’ (πœ‡1 π‘š1 + πœ‡2 π‘š2)π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό
(π‘š1 + π‘š2)
= 0
( π‘š1 + π‘š2) 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 βˆ’ (πœ‡1 π‘š1 + πœ‡2 π‘š2)π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό = 0
𝑠𝑖𝑛𝛼
π‘π‘œπ‘ π›Ό
=
πœ‡1 π‘š1 + πœ‡2 π‘š2
π‘š1 + π‘š2
∴ π‘‘π‘Žπ‘›π›Ό =
πœ‡1 π‘š1 + πœ‡2 π‘š2
π‘š1 + π‘š2

2004 osnk fisika (tkunci)

  • 1.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 29http://ibnu2003.blogspot.com 1. Pembahasan π‘šπ‘Žπ‘ π‘ π‘Ž π‘π‘’π‘›π‘‘π‘Ž, π‘š = 1 π‘˜π‘” π‘˜π‘’π‘π‘’π‘π‘Žπ‘‘π‘Žπ‘› π‘Žπ‘€π‘Žπ‘™ π‘π‘’π‘›π‘‘π‘Ž, 𝑣0 = 10 π‘š/𝑑𝑒𝑑 π‘”π‘Žπ‘¦π‘Ž π‘˜π‘œπ‘›π‘ π‘‘π‘Žπ‘›, 𝐹 = 2 𝑁 π‘™π‘Žπ‘šπ‘Ž π‘π‘’π‘›π‘‘π‘Ž π‘π‘’π‘Ÿπ‘”π‘’π‘Ÿπ‘Žπ‘˜, 𝑑 = 10 π‘‘π‘’π‘‘π‘–π‘˜ π‘π‘’π‘Ÿπ‘’π‘π‘Žβ„Žπ‘Žπ‘› π‘’π‘›π‘’π‘Ÿπ‘”π‘–,βˆ†πΈ = β‹― π‘—π‘œπ‘’π‘™π‘’ gaya konstan yang bekerja menyebabkan benda mengalami percepatan sebesar π‘Ž = 𝐹 π‘š = 2 1 = 2π‘š/𝑑𝑒𝑑2 benda bergerak lurus berubah beraturan dengan besar kecepatan selama 10 detik adalah 𝑣 = 𝑣0 + π‘Žπ‘‘ = 10 + 2.10 = 30π‘š/𝑑𝑒𝑑 perubahan energi merupakan selisih energi kinetik akhir dan energi kinetik awal βˆ†πΈπ‘˜ = πΈπ‘˜ π‘Žπ‘˜β„Žπ‘–π‘Ÿ βˆ’ πΈπ‘˜ π‘Žπ‘€π‘Žπ‘™ βˆ†πΈπ‘˜ = 1 2 π‘š(𝑣2 βˆ’ 𝑣0 2 ) βˆ†πΈπ‘˜ = 1 2 1(302 βˆ’ 102) = 400𝐽 cara lain : jarak yang ditempuh oleh benda selama 10 detik adalah : 𝑆 = 𝑣0 𝑑 + 1 2 π‘Žπ‘‘2 𝑆 = 10.10 + 1 2 2.102 = 200π‘š Usaha yang dilakukan oleh gaya konstan adalah π‘Š = 𝐹. 𝑆 = 2.200 = 400𝐽 Jawaban : C
  • 2.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 30http://ibnu2003.blogspot.com 2. Pembahasan semakin besar daerah kemiringan grafik maka semakin besar kecepatan diperoleh suatu benda, 𝑣 = βˆ†π‘† βˆ†π‘‘ … π‘π‘’π‘Ÿπ‘  1) atau 𝑣 = π‘‘π‘Žπ‘› πœƒ … π‘π‘’π‘Ÿπ‘  2) Perhatikan persamaan 1 dan 2, maka kesimpulannya kecepatan berbanding lurus dengan perubahan posisi benda ∴ 𝑣~βˆ†π‘† kecepatan berbanding terbalik dengan perubahan waktu benda ∴ 𝑣~ 1 βˆ†π‘‘ kecepatan berbanding lurus dengan nilai tangensial kemiringan grafik ∴ 𝑣~π‘‘π‘Žπ‘› πœƒ Jawaban : D 3. Pembahasan β„Ž1 = β„Ž 2 ; β„Ž2 = β„Ž 4 ↑ 𝑣1: 𝑣2 = β‹―? β„Ž0 = β„Ž 𝑣1: 𝑣2 = √2(β„Ž0 βˆ’ β„Ž1) ∢ √2(β„Ž0 βˆ’ β„Ž2) 𝑣1: 𝑣2 = √2(β„Žβˆ’ β„Ž/2) ∢ √2(β„Žβˆ’ β„Ž/4) 𝑣1: 𝑣2 = √2 ∢ √3 ∴ 𝑣1 𝑣2 = √2 √3 = √6 3 Jawaban : A
  • 3.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 31http://ibnu2003.blogspot.com 4. pembahasan perhatikan gambar diagram bebas benda ! kecepatan benda tetap artinya benda bergerak lurus beraturan yang memiliki percepatan sama dengan nol, sehingga Gaya-gaya yang bekerja pada sumbu y 𝑁 βˆ’ π‘šπ‘”π‘π‘œπ‘ πœƒ βˆ’ 𝐹𝑦 = 0 ↑ 𝑁 βˆ’ π‘šπ‘”π‘π‘œπ‘ πœƒ βˆ’ πΉπ‘ π‘–π‘›πœƒ = 0 𝑁 = π‘šπ‘”π‘π‘œπ‘ πœƒ + πΉπ‘ π‘–π‘›πœƒ … π‘π‘’π‘Ÿπ‘  1) Gaya-gaya yang bekerja pada sumbu x 𝑓𝑔 = πœ‡ 𝑔 𝑁 = πœ‡ 𝑔( π‘šπ‘”π‘π‘œπ‘ πœƒ + πΉπ‘ π‘–π‘›πœƒ)… π‘π‘’π‘Ÿπ‘  2) 𝐹π‘₯ βˆ’ π‘šπ‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ βˆ’ 𝑓𝑔 = 0 πΉπ‘π‘œπ‘ πœƒ βˆ’ π‘šπ‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ = πœ‡ 𝑔( π‘šπ‘”π‘π‘œπ‘ πœƒ + πΉπ‘ π‘–π‘›πœƒ) ∴ πœ‡ 𝑔 = πΉπ‘π‘œπ‘ πœƒ βˆ’ π‘šπ‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ π‘šπ‘”π‘π‘œπ‘ πœƒ + πΉπ‘ π‘–π‘›πœƒ = 1 7 Jawaban : D 5. Pembahasan a. Titik A merupakan posisi awal benda b. Titik B merupakan posisi benda setelah 1 detik yang berada pada ketinggian h diatas bidang horizontal c. Energi mekanik adalah jumlah energi kinetik dan energi potensial sistem atau energi mekanik pada posisi A sama dengan energi mekanik pada posisi B πœƒ x y N Fy Fx F π‘šπ‘”π‘π‘œπ‘ πœƒ πœƒ π‘šπ‘” 𝑓𝑔 πœƒ = 30 𝐹 = 20𝑁 π‘š = 2π‘˜π‘”
  • 4.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 32http://ibnu2003.blogspot.com penyelesaian πΈπ‘š 𝐴 = πΈπ‘š 𝐡 = 𝐸𝐾𝐴 + 𝐸𝑃𝐴 = 1 2 π‘š 𝑣0 2 = πΈπ‘š πΈπ‘š = 1 2 π‘š 𝑣0 2 = 1 2 (0,1)1002 = 500𝐽 energi potensial pada titik B adalah : 𝐸𝑃𝐡 = π‘šπ‘”β„Ž nilai h diperoleh dengan meninjau gerak parabola benda tersebut pada arah sumbu y pada t = 1 detik β„Ž = 𝑣0 π‘ π‘–π‘›πœƒ. 𝑑 βˆ’ 1 2 𝑔𝑑2 β„Ž = 100. 1 2 . 1 βˆ’ 5.12 = 45π‘š 𝐸𝑃𝐡 = π‘šπ‘”β„Ž = 0,1.10.45 = 45𝐽 ∴ 𝐸𝑃𝐡 πΈπ‘š = 45 500 = 9 100 Jawaban : B 6. pembahasan bola dijatuhkan dari ketinggian h0=h tinggi pantulan pertama adalah h1 tinggi pantulan kedua adalah h2=h/16 kecepatan bola arah ke atas bernilai positif kecepatan bola sesaat menumbuk lantai dasar yang pertema kali adalah : 𝑣0 = βˆ’βˆš2π‘”β„Ž 𝐴 𝑦 π‘₯ 𝐡 πœƒ 𝑣0 β„Ž 𝑣0 = 100π‘š/𝑠 𝑔 = 10π‘š π‘ βˆ’2 π‘š = 0,1π‘˜π‘” πœƒ = 300
  • 5.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 33http://ibnu2003.blogspot.com kecepatan bola sesaat setelah memantul dari tanah pada pemantulan pertama kali adalah : 𝑣0β€² = √2π‘”β„Ž1 kecepatan bola sesaat menumbuk lantai dasar yang kedua kali adalah : 𝑣1 = βˆ’π‘£0 β€² = βˆ’βˆš2π‘”β„Ž1 kecepatan bola sesaat setelah memantul dari tanah yang kedua kali adalah : 𝑣1β€² = √2π‘”β„Ž2 koefisien restitusi adalah nilai minus dari perbandingan kecepatan sesudah dan sebelum tumbukan 𝑒 = βˆ’ 𝑣0β€² 𝑣0 = βˆ’ 𝑣1β€² 𝑣1 𝑣0β€² 𝑣0 = 𝑣1β€² 𝑣1 ↑ √2π‘”β„Ž1 √2π‘”β„Ž = √2π‘”β„Ž2 √2π‘”β„Ž1 βˆšβ„Ž1 βˆšβ„Ž = βˆšβ„Ž2 βˆšβ„Ž1 ↑ β„Ž1 β„Ž = β„Ž2 β„Ž1 ∴ β„Ž1 = βˆšβ„Žβ„Ž2 = √ β„Ž2 16 = β„Ž 4 cara lain : β„Ž0 = β„Ž; β„Ž0β€² = β„Ž1 β„Ž1 = β„Ž1;β„Ž1β€² = β„Ž/16 β„Ž1 = β‹―? β„Ž0β€² β„Ž0 = β„Ž1β€² β„Ž1 ↑ β„Ž1 β„Ž = β„Ž/16 β„Ž1 ∴ β„Ž1 = √ β„Ž2 16 = β„Ž 4 Jawaban : C
  • 6.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 34http://ibnu2003.blogspot.com 7. Pembahasan perhatikan diagram bebas ! Gunakan HK II Newton Σ𝐹 = π‘šπ‘Ž 𝑇 βˆ’π‘šπ‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ = π‘šπ‘Ž 𝑇 π‘Ž 𝑇 = βˆ’π‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ … π‘π‘’π‘Ÿπ‘  1) komponen tangensial gaya berat bertanda negatif merupakan gaya pemulih. percepatan tangensial diperoleh dari fungsi turunan kedua dari fungsi posisi 𝑆 = πΏπœƒ (πΊπ‘’π‘Ÿπ‘Žπ‘˜ 𝐺𝑀𝐡) π‘Ž 𝑇 = 𝑑2 𝑆 𝑑𝑑2 = 𝑑2 (πΏπœƒ) 𝑑𝑑2 = 𝐿 𝑑2 πœƒ 𝑑𝑑2 substitusikan ke persamaan 1), maka : 𝐿 𝑑2 πœƒ 𝑑𝑑2 + π‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ = 0 𝑑2 πœƒ 𝑑𝑑2 + 𝑔 𝐿 π‘ π‘–π‘›πœƒ = 0 untuk simpangan sudut πœƒ cukup kecil dapat dilakukan pendekatan π‘ π‘–π‘›πœƒ β‰ˆ πœƒ , dengan demikian gerak bandul akan mendekati gerak harmonis sederhana, maka : 𝑑2 πœƒ 𝑑𝑑2 + πœ”2 πœƒ = 0 dengan ketentuan bahwa : πœ”2 = 4πœ‹2 𝑇2 = 𝑔 𝐿 ∴ 𝑇 = 2πœ‹βˆš 𝐿 𝑔 diketahui : 𝑇1 = 𝑇; 𝑇2 = 𝑇 2 ; βˆ†πΏ = β‹―? 𝑇2 𝑇1 = √ 𝐿2 𝐿1 ↑ 𝐿2 = 𝐿1 ( 𝑇2 𝑇1 ) 2 𝐿2 = 𝐿 ( 1 2 ) 2 = 𝐿 4 ∴ βˆ†πΏ = 𝐿 βˆ’ 𝐿2 = 3𝐿 4 Jawaban : A π‘šπ‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ π‘šπ‘” πœƒ πœƒ 𝑆 𝑇 𝐿
  • 7.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 35http://ibnu2003.blogspot.com 8. Perhatikan grafik dibawah ini ! Pembahasan Grafik diatas, adalah impuls merupakan perubahan momentum benda akibat oleh gaya yang bekerja pada benda dalam waktu singkat. sesuai dengan Hk II Newton bahwa gaya yang bekerja pada benda berbanding lurus dengan perubahan kecepatannya. Luas daerah di bawah kurva gaya adalah besarnya impuls, akibat dari Hukum II Newton 𝐹 = π‘š ( 𝑣 βˆ’ 𝑣0 βˆ†π‘‘ ) = π‘šπ‘£ βˆ†π‘‘ (𝑣0 = 0) 𝑣 = πΉβˆ†π‘‘ π‘š = 𝐼 π‘š maka besarnya impuls dari grafik selama 10 detik adalah 𝐼 = πΉβˆ†π‘‘ = 1.(10) = 10𝑁. 𝑑𝑒𝑑 maka kecepatan benda setelah 10 detik adalah 𝑣 = 𝐼 π‘š = 10 1 = 10π‘š/𝑠 Jawaban : D 9. Pembahasan π‘š = 1 π‘˜π‘”; πΈπ‘˜ = 4 𝐽; 𝑝 = β‹―? 1 2 π‘šπ‘£2 = πΈπ‘˜ = (π‘šπ‘£)2 2π‘š = 𝑝2 2π‘š 𝑝 = √2π‘šπΈπ‘˜ = √2.1.4 = 2√2π‘π‘š Jawaban : C 1 1 T(det) F
  • 8.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 36http://ibnu2003.blogspot.com 10. Pembahasan persamaan simpangan dan kecepatan getaran harmonik adalah 𝑦 = 𝑦 π‘š π‘ π‘–π‘›πœƒ 𝑣 = 𝑣 π‘š π‘π‘œπ‘ πœƒ diketahui : 𝑦 = 𝐴 2 = 𝑦 π‘š 2 ; 𝑣 ∢ 𝑣 π‘š = β‹―? π‘ π‘–π‘›πœƒ = 1 2 ; π‘π‘œπ‘ πœƒ = 1 2 √3 ∴ 𝑣 𝑣 π‘š = π‘π‘œπ‘ πœƒ = √3 2 Teori singkat persamaan gerak harmonis partikel 𝑦 = 𝑦 π‘š π‘ π‘–π‘›πœƒ …(𝑦 π‘š = 𝐴) kecepatan gerak harmonis merupakan fungsi turunan bertama dari simpangannya 𝑣 = 𝑑𝑦 𝑑𝑑 = π΄πœ”π‘π‘œπ‘ πœƒβ€¦ (𝑣 π‘š = π΄πœ”) 𝑣 = 𝑣 π‘š π‘π‘œπ‘ πœƒ = π΄πœ”π‘π‘œπ‘ πœƒ perbandingan yang diperoleh adalah : 𝑣 𝑣 π‘š = 𝑣 π‘š π‘π‘œπ‘ πœƒ 𝑣 π‘š = π‘π‘œπ‘ πœƒ = √3 2 Jawaban : E 11. Pembahasan a. gerak balok dua detik pertama, balok memiliki percepatan sebesar π‘Ž = 𝐹1 π‘š = 10 2 = 5π‘šπ‘ βˆ’2 balok mula-mula diam, jarak yang ditempuh adalah 𝑆1 = 1 2 π‘Žπ‘‘2 = 1 2 (10)22 = 10π‘š
  • 9.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 37http://ibnu2003.blogspot.com b. gerak balok setelah detik kedua, maka balok bergerak lurus beraturan π‘Ž = 𝐹1 βˆ’ 𝐹2 π‘š = 10 βˆ’ 10 π‘š = 0 jarak yang ditempuh benda adalah 𝑣2 = π‘Žπ‘‘ = 5π‘₯2 = 10π‘š 𝑆1 = 𝑣2. 𝑑 = 10.1 = 10π‘š selisih waktu sampai tiga detik pertama adalah 1 detik besar perpindahan setelah tida detik pertama adalah 𝑆 = 𝑆1 + 𝑆2 = 20π‘š Jawaban : B 12. Perhatikan gambar di bawah ini ! Pembahasan perhatikan diagram bebas dari sistem diatas B=3kg A=2kg C πŸπŸŽπ’Œπ’ˆ 𝑻 𝟐 𝑻 𝟏 fgA NA T1 a mAg fgA NB NA T2 T1 mBg a mC T2 mCg a
  • 10.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 38http://ibnu2003.blogspot.com Benda A 𝑓𝑔𝐴 = πœ‡ 𝑔𝐴 𝑁𝐴 = πœ‡ 𝑔𝐴 π‘š 𝐴 𝑔 … π‘π‘’π‘Ÿπ‘  1) 𝑇1 βˆ’ 𝑓𝑔𝐴 = π‘š 𝐴 π‘Ž … π‘π‘’π‘Ÿπ‘  2) Benda B 𝑇2 βˆ’ 𝑇1 βˆ’ 𝑓𝑔𝐴 = π‘š 𝐡 π‘Ž … π‘π‘’π‘Ÿπ‘  3) Benda C π‘š 𝐢 𝑔 βˆ’ 𝑇2 = π‘š 𝐢 π‘Žβ€¦ π‘π‘’π‘Ÿπ‘  4) substitusikan persamaan 2) ke 3) 𝑇2 = 2𝑓𝑔𝐴 + (π‘š 𝐴 + π‘š 𝐡)π‘Žβ€¦ π‘π‘’π‘Ÿπ‘  5) substitusikan persamaan 5) ke 4), menjadi π‘š 𝐢 𝑔 βˆ’ (2𝑓𝑔𝐴 + ( π‘š 𝐴 + π‘š 𝐡) π‘Ž) = π‘š 𝐢 π‘Ž percepatan yang diperoleh : π‘Ž = π‘š 𝐢 𝑔 βˆ’ 2πœ‡ 𝑔𝐴 π‘š 𝐴 𝑔 π‘š 𝐴 + π‘š 𝐡 + π‘š 𝐢 … π‘π‘’π‘Ÿπ‘  7) hasil percepatannya adalah : π‘Ž = 100βˆ’ 12 15 = 88 15 π‘šπ‘ βˆ’2 pada persamaan 4) 𝑇2 = π‘š 𝐢 𝑔 βˆ’ π‘š 𝐢 π‘Ž 𝑇2 = 1500βˆ’ 880 15 = 41,33𝑁 Jawaban : D 13. Pembahasan benda yang bergerak lurus beraturan atau dalam kecepatan tetap jarak yang ditempuh benda berbanding lurus dengan waktu 𝑆 = 𝑣. 𝑑 maka grafik S dan t adalah linier, grafik yang sesuai adalah pada opsi D Keterangan pada masing-masing grafik pilihan A (S berbanding dengan akar kuadrat dari t) pilihan B (S berbanding terbalik dengan eksponensial dari t) pilihan C (S berbanding dengan kuadrat dari t) benda melakukan GLBB pilihan E (S tetap artinya benda diam) Jawaban : D
  • 11.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 39http://ibnu2003.blogspot.com 14. Pembahasan Benda yang dilembar ke kanan dengan sudut( πœƒ) terhadap horizontal akan membentuk gerak parabola. Gerak parabola merupakan gerak perpaduan gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan. Dengan arah horizontal sebagai sumbu x dan arah vertikal sebagai sumbu y. Pada arah sumbu x benda melakukan GLB dengan laju konstan atau percepatan nol. Pada sumbu y (GLBB) benda selalu mengalami percepatan sama dengan percepatan gravitasi bumi yang arahnya selalu ke bawah (pusat bumi) Jawaban : A 15. Pembahasan Percepatan benda akibat adanya gravitasi tidak tergantung pada massa benda, walaupun massa benda berubah percepatan benda akibat gravitasi tetap Jawaban : E 16. Pembahasan setelah satu detik kemudian waktunya menjadi 2 detik βˆ†β„Ž25β‡Œπ‘›2 = 1 2 𝑔𝑑2 βˆ†β„Ž25β‡Œπ‘›2 = 1 2 (10)22 = 20π‘š maka jumlah lantai yang dilewati boneka adalah 𝑛2 = βˆ†β„Ž25β‡Œπ‘›2 βˆ†β„Ž25β‡Œ24 = 20 5 = 4 π‘™π‘Žπ‘›π‘‘π‘Žπ‘– maka lantai yang dilewati setelah bergerak 2s adalah : π‘™π‘Žπ‘›π‘‘π‘Žπ‘– π‘˜π‘’ = 𝑛 βˆ’ 𝑛2 π‘™π‘Žπ‘›π‘‘π‘Žπ‘– π‘˜π‘’ = 25βˆ’ 4 = 21 Jawaban C π‘Ž 𝑦 = βˆ’π‘” π‘Ž π‘₯ = 0 π‘£π‘œ π‘₯ 𝑦
  • 12.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 40http://ibnu2003.blogspot.com 17. Pembahasan perhatikan diagram bebas π‘£π‘œ = 0; 𝐹1 = 𝐹; 𝑣1 = 𝑣 𝐹2 = 2𝐹; 𝑣2 = β‹― 𝑣 𝑣2 = π‘Žπ‘‘ = 𝐹2 π‘š 𝑑 𝑣2 = π‘Žπ‘‘ = 2 ( 𝐹 π‘š ) 𝑑 = 2π‘Žπ‘‘ 𝑣2 = 2𝑣1 = 2𝑣 Jawaban : C 18. Pembahasan persamaan gaya sentripetal adalah 𝐹𝑠 = π‘šπ‘£2 𝑅 = πœ”2 𝑅 untuk gaya sentripetalnya menjadi 9 kali semula, maka laju putarnya menjadi 𝐹𝑠2 𝐹𝑠1 = πœ”2 2 πœ”1 2 πœ”2 = πœ”1√ 𝐹𝑠2 𝐹𝑠1 = 3πœ” jawaban : B 2𝐹 𝑣2 = β‹―? 𝐹 𝑣1 = 𝑣
  • 13.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 41http://ibnu2003.blogspot.com 19. Pembahasan Gaya yang harus dihasil kan oleh rem tangan sebanding dengan gaya menuruni bidang : Σ𝐹 = 0 F π‘Ÿπ‘’π‘š = π‘šπ‘” π‘ π‘–π‘›πœƒ Jawaban : E 20. Pembahasan gaya gesek yang terjadi pada bidang kasar berbanding koefisien gesekan dan gaya normalnya 𝑓𝑔 = πœ‡π‘šπ‘” = (0,2)(800)(10) = 1600𝑁 Jawaban : D 21. Pembahasan benda bergerak melingkar dan mencapai titik tertinggi Σ𝐹 = π‘šπ‘Ž 𝑠𝑝 mg + T = π‘šπœ”2 π‘Ÿ ⇋ T = π‘šπœ”2 π‘Ÿ βˆ’ mg T = (2)(6)2 ( 1 2 )βˆ’ (2)(10) = 16𝑁 Jawaban : C π‘šπ‘” πœƒ πœƒ 𝑇 π‘šπ‘” π‘Ÿ πœ”
  • 14.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 42http://ibnu2003.blogspot.com 22. Pembahasan usaha untuk memindahkan benda ke puncak bidang miring adalah π‘Š = π‘šπ‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ. 𝑆 karena π‘ π‘–π‘›πœƒ = β„Ž 𝑆 maka π‘Š = π‘šπ‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ. 𝑆 = 𝑀. β„Ž = 60𝐽 Jawaban : C 23. Pembahasan Benda mengalami hukum kekekalan energi mekanik πΈπ‘š 𝐴 = πΈπ‘š 𝐡 πΈπ‘˜ 𝐴 + 𝐸𝑝 𝐴 = πΈπ‘˜ 𝐡 + 𝐸𝑝 𝐡 πΈπ‘˜ 𝐴 + 0 = 0 + 𝐸𝑝 𝐡 πΈπ‘˜ 𝐴 = 𝐸𝑝 𝐡 ↑ 𝑣 𝐴 = √2π‘”β„Ž 𝐡 𝑣 𝐴 = √2(1000)(20) = 200π‘π‘š/𝑠 Jawaban : A 24. Pembahasan 𝐼 = 30𝑁𝑑𝑒𝑑; π‘š = 5,00π‘˜π‘”; 𝑣0 = 100π‘š/𝑠; 𝑣 = β‹―? 𝐼 = π‘š(𝑣 βˆ’ 𝑣0) ⇋ 𝑣 = 𝐼 π‘š + 𝑣0 = 106π‘š/𝑠 Jawaban : B 3m 4m A B 20cm
  • 15.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 43http://ibnu2003.blogspot.com 25. Pembahasan pada dua pegas dengan k1 dan k2 disusun seri, akan memiliki besar gaya yang sama yang bekerja pada pegas π‘₯ 𝑠 = π‘₯1 + π‘₯2 π‘₯ 𝑠 = 𝐹 π‘˜π‘  β‰  π‘₯1 = 𝐹 π‘˜1 β‰  π‘₯2 = 𝐹 π‘˜2 konstanta pegas penggantinya adalah : π‘˜π‘  = π‘˜1 π‘˜2 π‘˜1 + π‘˜2 dengan mengasumsikan bahwa kedua konstanta pegas sama, maka konstanta pegas pengganti menjadi setengah kali dari besar masing-masing konstanta π‘˜π‘  = π‘˜1 π‘˜2 π‘˜1 + π‘˜2 = π‘˜ 2 Jawaban : - 26. Pembahasan 𝑀 𝑝 = 8𝑀𝑏; 𝑅 𝑝 = 5𝑅 𝑏 𝑀 π‘π‘™π‘Žπ‘›π‘’π‘‘ = β‹―? 𝑀 π‘π‘’π‘šπ‘– = 25𝑁 𝑀 𝑏 = π‘šπ‘” 𝑏 = π‘š 𝐺𝑀𝑏 𝑅2 𝑏 𝑀 𝑝 = π‘šπ‘” 𝑝 = π‘š 𝐺𝑀 𝑝 𝑅2 𝑝 𝑀 𝑏 ∢ 𝑀 𝑝 = 𝑀𝑏 𝑅2 𝑏 ∢ 𝑀 𝑝𝑙 𝑅2 𝑝𝑙 𝑀 𝑏 ∢ 𝑀 𝑝 = 𝑀𝑏 𝑅2 𝑏 ∢ 8𝑀𝑏 25𝑅2 𝑏 25 ∢ 𝑀 𝑝 = 25 ∢ 8 ∴ 𝑀 𝑝 = 8𝑁 Jawaban : D
  • 16.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 44http://ibnu2003.blogspot.com 27. Pembahasan 𝑀 = 10π‘˜π‘”; π‘š = 1π‘˜π‘”; 𝑅 = 1π‘š 𝐹𝑔 = β‹―? 𝐺 = 6,7π‘₯10βˆ’11 π‘π‘š2 /π‘˜π‘”2 𝐹𝑔 = (6,7π‘₯10βˆ’11 )(1)(10) 12 = 6,7π‘₯10βˆ’10 𝑁 Jawaban : B 28. Pembahasan Benda A 𝑇 = π‘š 𝐴 𝑔 + π‘š 𝐴 π‘Ž Benda B 𝑇 = π‘š 𝐡 𝑔 βˆ’ π‘š 𝐡 π‘Ž percepatan kedua benda menjadi π‘Ž = π‘š 𝐴 𝑔 βˆ’ π‘š 𝐡 𝑔 π‘š 𝐴 + π‘š 𝐡 = 5 2 π‘šπ‘ βˆ’2 Kecepatan B ketika benda A mencapai lantai adalah 𝑣 𝐡 = √2π‘”β„Ž = √2π‘Žβ„Ž 𝑣 𝐡 = √2.2,5.4 = √20π‘š Penentuan tinggi maksimum benda B yang bergerak vertikal ke atas dengan percepatan –g. β„Ž π΅π‘šπ‘Žπ‘˜ = β„Ž + 𝑣2 𝐡 2𝑔 β„Ž π΅π‘šπ‘Žπ‘˜ = 4 + (√20)2 2.10 = 5π‘š Jawaban : B A B3kg 4m 5kg
  • 17.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 45http://ibnu2003.blogspot.com 29. Pembahasan diketahui : π‘š1 = 1π‘˜π‘”; 𝑣1 = √3𝑖 βˆ’ 2𝑗 π‘š2 = 2π‘˜π‘”; 𝑣2 = 4𝑖 βˆ’ 6𝑗 𝑣1 β€² = β‹―? ; 𝑣2 β€² = β‹―? diasumsikan bahwa kedua benda setelah tumbukan adalah sama. tumbukan terjadi secara lenting sempurna sehingga energi kekal selama proses tumbukan, maka 𝑣1 = √3𝑖 βˆ’ 2𝑗 ↑ 𝑣1 = √(√3) 2 + (2)2 = √7π‘š/𝑠 𝑣2 = 4𝑖 βˆ’ 6𝑗 ↑ 𝑣2 = √(4)2 + (6)2 = √52π‘š/𝑠 setelah tubumbukan, 𝑣1 β€² = 𝑣2 β€² = 𝑣 maka hukum kekekalan energi kinetik menjadi 1 2 π‘š1 𝑣1 2 + 1 2 π‘š2 𝑣2 2 = 1 2 (π‘š1 + π‘š2)𝑣′2 𝑣′ = √ π‘š1 𝑣1 2 + π‘š2 𝑣2 2 (π‘š1 + π‘š2) 𝑣′ = √(√7) 2 + 2(√52) 2 3 = √37π‘š/𝑠 Jawaban : C 30. Pembahasan fg2 fg1 a2a1 2m mTT
  • 18.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 46http://ibnu2003.blogspot.com Benda 2m 𝑇 βˆ’ 𝑓𝑔1 = 2π‘šπ‘Ž1 𝑇 = 2πœ‡π‘šπ‘” + 2π‘šπ‘Ž1 … π‘π‘’π‘Ÿπ‘  1) Benda m 𝑇 βˆ’ 𝑓𝑔2 = π‘šπ‘Ž2 𝑇 = πœ‡π‘šπ‘” + π‘šπ‘Ž2 … π‘π‘’π‘Ÿπ‘  2) Kedua persamaan memperoleh percepatan motor listrik menjadi πœ‡π‘šπ‘” + π‘šπ‘Ž2 = 2πœ‡π‘šπ‘” + 2π‘šπ‘Ž1 π‘Ž2 = πœ‡π‘” + 2π‘Ž1 Percepatan relatif kedua benda adalah π‘Ž π‘Ÿ = π‘Ž1 + π‘Ž2 π‘Ž π‘Ÿ = 3π‘Ž1 + πœ‡π‘” Waktu yang diperlukan kedua benda untuk bertabrakan adalah 𝑆 = 1 2 π‘Ž π‘Ÿ 𝑑2 ↑ 𝑑 = √ 2𝑆 π‘Ž π‘Ÿ 𝑑 = √ 2𝐿 3π‘Ž1 + πœ‡π‘” = ( 2𝐿 3π‘Ž1 + πœ‡π‘” ) 1/2 Jawaban : C
  • 19.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 47http://ibnu2003.blogspot.com ESSAY 1. Pembahasan tinjau gerakan dalam kerangka acuan pusat massa. kita pilih pusat massa sebagai titik awal π‘Ÿπ‘π‘š = 0 π‘Ÿπ‘π‘š = π‘šπ‘Ÿ1 βˆ’ π‘€π‘Ÿ2 π‘š + 𝑀 = 0 π‘Ÿπ‘π‘š(π‘š + 𝑀)(0) = π‘šπ‘Ÿ1 βˆ’ π‘€π‘Ÿ2 π‘šπ‘Ÿ1 = π‘€π‘Ÿ2 dengan π‘Ÿ1 + π‘Ÿ2 = 𝑑 penentuan jari-jari (r1) dan (r2) π‘Ÿ2 = π‘šπ‘Ÿ1 𝑀 ; π‘Ÿ1 = π‘€π‘Ÿ2 π‘š π‘Ÿ1 + π‘šπ‘Ÿ1 𝑀 = 𝑑 π‘Ÿ1 (𝑀 + π‘š) 𝑀 = 𝑑 π‘Ÿ1 = 𝑀𝑑 (π‘š + 𝑀) (1) atau π‘€π‘Ÿ2 π‘š + π‘Ÿ2 = 𝑑 (π‘š + 𝑀)π‘Ÿ2 π‘š = 𝑑 π‘Ÿ2 = π‘šπ‘‘ (π‘š + 𝑀) (2) d pm M m r2 r1
  • 20.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 48http://ibnu2003.blogspot.com untuk setiap planet, maka gaya gravitasi berbanding dengan gaya sentripetal pada planet bermassa m 𝐺 π‘šπ‘€ 𝑑2 = π‘šπ‘£2 π‘Ÿ1 = π‘šπœ”2 π‘Ÿ1 (3) pada planet bermassa M 𝐺 π‘šπ‘€ 𝑑2 = π‘šπ‘£2 π‘Ÿ2 = π‘šπœ”2 π‘Ÿ2 (4) substitusikan persamaan 1 ke 3 dan 2 ke 4, untuk planet m 𝐺 π‘šπ‘€ 𝑑2 = π‘šπœ”2 ( 𝑀𝑑 π‘š + 𝑀 ) πΊπ‘šπ‘€( π‘š + 𝑀) = π‘šπ‘€πœ”2 𝑑3 πœ”2 = 𝐺( π‘š + 𝑀) 𝑑3 (πœ” = 2πœ‹ 𝑇 ) ( 𝑇1 2πœ‹ ) 2 = 𝑑3 𝐺( π‘š + 𝑀) 𝑇1 = ( 4πœ‹2 𝑑3 𝐺( π‘š + 𝑀) ) 1/2 (5) dengan cara yang sama untuk planet M diketemukan periode sebesar 𝑇2 = ( 4πœ‹2 𝑑3 𝐺( π‘š + 𝑀) ) 1/2 (6) maka periode untuk setiap planet adalah ∴ 𝑇 = ( 4πœ‹2 𝑑3 𝐺( π‘š + 𝑀) ) 1/2
  • 21.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 49http://ibnu2003.blogspot.com 2. Pembahasan Perhatikan diagram bebas berikut : Sesuai dengan Hk II N, bahwa Σ𝐹 = π‘šπ‘Ž 𝑠𝑝 = π‘šπ‘£ 𝐡 2 𝑅 π‘šπ‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ + 𝑁 = π‘šπ‘£ 𝐡 2 𝑅 …. (1) Saat meninggalkan lintasan titik B, maka gaya normal sama dengan nol, sehingga π‘”π‘ π‘–π‘›πœƒ = 𝑣 𝐡 2 𝑅 𝑣 𝐡 2 = π‘”π‘…π‘ π‘–π‘›πœƒβ€¦ (2) energi potensial titik A sama dengan nol, maka 1 2 π‘šπ‘£ 𝐴 2 + 0 = 1 2 π‘šπ‘£ 𝐡 2 + π‘šπ‘”β„Žπ΄π΅ 1 2 π‘šπ‘£ 𝐴 2 + 0 = 1 2 π‘šπ‘”π‘…π‘ π‘–π‘›πœƒ + π‘šπ‘”(𝑅 + π‘…π‘ π‘–π‘›πœƒ) 𝑣 𝐴 = √ π‘”π‘…π‘ π‘–π‘›πœƒ + 2𝑔𝑅 + 2π‘”π‘…π‘ π‘–π‘›πœƒ) 𝑣 𝐴 = √ 𝑔𝑅(2 + 3π‘ π‘–π‘›πœƒ) R A B 𝜽 𝜽 N π’Žπ’ˆ π’Žπ’ˆπ’”π’Šπ’πœ½ R 𝜽 𝑹 𝑹 𝑨 π‘Ήπ’„π’π’”πœ½ π‘Ήπ’”π’Šπ’πœ½ 𝑩
  • 22.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 50http://ibnu2003.blogspot.com 3. Pembahasan Perhatikan diagram bebas benda m1 dan m2 Jawaban a Tinjau benda π‘š1 π‘š1 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 + πΉπ‘˜ βˆ’ 𝑓𝑔1 = π‘š1 π‘Ž π‘š1 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 + πΉπ‘˜ βˆ’ πœ‡1 π‘š1 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό = π‘š1 π‘Ž πΉπ‘˜ = βˆ’π‘š1 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 + πœ‡1 π‘š1 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό + π‘š1 π‘Žβ€¦(1) Tinjau benda π‘š2 π‘š2 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 βˆ’ πΉπ‘˜ βˆ’ 𝑓𝑔1 = π‘š2 π‘Ž π‘š1 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 βˆ’ πΉπ‘˜ βˆ’ πœ‡2 π‘š2 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό = π‘š2 π‘Ž πΉπ‘˜ = π‘š2 π‘”π‘ π‘–π‘›π›Όβˆ’ πœ‡2 π‘š2 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό βˆ’ π‘š2 π‘Žβ€¦(2) perhatikan pada gaya konten kedua benda βˆ’π‘š1 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 + πœ‡1 π‘š1 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό + π‘š1 π‘Ž = π‘š2 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 βˆ’ πœ‡2 π‘š2 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό βˆ’ π‘š2 π‘Ž (πœ‡1 π‘š1 + πœ‡2 π‘š2 )π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό + (π‘š1 + π‘š2)π‘Ž = (π‘š1 + π‘š2)𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 π‘Ž = ( π‘š1 + π‘š2) 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 βˆ’ (πœ‡1 π‘š1 + πœ‡2 π‘š2)π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό (π‘š1 + π‘š2) …(3) Gaya kontak diperoleh dari persamaan 2 terhadap persamaan 1 atau 2 Substitusi persamaan (3) ke persamaan (1) akan didapatkan gaya kontak sebesar πΉπ‘˜ = βˆ’π‘š1 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 + πœ‡1 π‘š1 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό + π‘š1 π‘Ž πΉπ‘˜ = βˆ’π‘š1 2 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 βˆ’ π‘š1 π‘š2 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 + πœ‡1 π‘š1 2 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό + πœ‡1 π‘š1 π‘š2 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό π‘š1 + π‘š2 + ( π‘š1 2 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 + π‘š1 π‘š2 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼) βˆ’ ( πœ‡1 π‘š1 2 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό + πœ‡2 π‘š1 π‘š2 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό) ( π‘š1 + π‘š2) π‘š1 𝑔 π‘š1 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό 𝑁1 𝑓𝑔1 πΉπ‘˜ π‘π‘’π‘›π‘‘π‘Ž π‘š1 π‘š2 𝑔 π‘š2 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό 𝑁2 𝑓𝑔2 πΉπ‘˜ π‘π‘’π‘›π‘‘π‘Ž π‘š2
  • 23.
    OSN Fisika Bedah soal 2004(kab/kota) 51http://ibnu2003.blogspot.com ∴ πΉπ‘˜ = πœ‡1 π‘š1 π‘š2 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό βˆ’ πœ‡2 π‘š1 π‘š2 π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό π‘š1 + π‘š2 …(4) Jawaban b Syarat agar benda bergerak nilai a=0, maka persamaan (3) akan didapatkan tangen minimum yang dipenuhi adalah π‘Ž = ( π‘š1 + π‘š2) 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 βˆ’ (πœ‡1 π‘š1 + πœ‡2 π‘š2)π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό (π‘š1 + π‘š2) = 0 ( π‘š1 + π‘š2) 𝑔𝑠𝑖𝑛𝛼 βˆ’ (πœ‡1 π‘š1 + πœ‡2 π‘š2)π‘”π‘π‘œπ‘ π›Ό = 0 𝑠𝑖𝑛𝛼 π‘π‘œπ‘ π›Ό = πœ‡1 π‘š1 + πœ‡2 π‘š2 π‘š1 + π‘š2 ∴ π‘‘π‘Žπ‘›π›Ό = πœ‡1 π‘š1 + πœ‡2 π‘š2 π‘š1 + π‘š2