lembar dan bahas osn fisika

1. OSN Fisika Bedah soal
2010(kab/kota)
120 http://ibnu2003.blogspot.com
1. Sebuah benda massa m diletakkan diatas bidang miring dengan
sudut kemiringan ( 𝜃) terhadap horizontal (lihat gambar).
Koefisien gesek antara benda dan bidang miring ( 𝜇 = 𝑡𝑎𝑛𝜃).
Mula-mula benda memiliki kecepatan ( 𝑣0) pada arah tegak lurus
( 𝛽0 = 𝜋/2) terhadap sumbu-x (seperti tampak pada gambar)
a. Tentukan kecepatan benda sebagai fungsi ( 𝛽) !
b. Jika benda sudah bergerak cukup lama, maka besar
kecepatannya ?
2. Sebuah cincin dapat meluncur dengan bebas pada batang
berbentuk setengah lingkaran berjari-jari R (lihat gambar di
bawah ini)
Setalah berotasi pada sumbu-OP kecepatan susut tetap ( 𝜔).
a. Tentukan nilai ( 𝜃) yang membuat cincin berada dalam
keadaan setimbang terhdap sumbu batang !
b. Berdasarkan perbandingan ( 𝜔2
𝑅/𝑔) jelaskan jenis-jenis
kesetimbangan yang terjadi pada cintin tadi !
𝑣
𝜃𝛽
𝑣0
𝑂
𝜃 𝑅
𝑃

2. OSN Fisika Bedah soal
2010(kab/kota)
121 http://ibnu2003.blogspot.com
3. Sebuah tongkat homogen dengan panjang L berdiri seimbang
vertikal di atas lantai licin. Pada tongkat tersebut diberi gaya
amat sangat kecil disembarang titik sepanjang tongkat bukan
pada arah vertikal sehingga tongkat tersebut terjatuh.
a. Berakah perpindahan horizontal titik pusat massanya ?
b. Tentukan persamaan kurva gerakan dari sebuah titik A pada
tingkat yang berada pada jarah h dari titik pusat tongkat !
c. Apa bentuk lintasan dari pusat tongkat, titik ujung tongkat,
dan titik diantara titik pusat dan ujung tongkat ?
4. Dua buah katrol dengan tiga massa ( 𝑚1, 𝑚2 𝑑𝑎𝑛 𝑚3) tersusun
seperti pada gambar.
Massa Katrol dan tali diabaikan, katrol dianggap licin, tentukan
a. gaya tegang dan percepatan masing-masing benda, nyatakan
dalam ( 𝑚1,𝑚2 , 𝑚3, 𝑔)
b. percepatan benda 3, ( 𝑎3), jika massa ( 𝑚3) jauh lebih kecil
dari ( 𝑚1 𝑑𝑎𝑛 𝑚2) !
5. Sebuah bidang persegiempat panjang L bertumpu di atas dua
buah bidang lingkaran berjari-jari R tanpa gesekan (kedua
bidang dianggap licin). Kedua lingkaran juga berada di atas
lantai licin. Rapat massa masing-masing adalah ( 𝜎), dan sudut
yang dibentuk antara titik kontak dan hrosintal adalah ( 𝜃). (lihat
gambar di bawah ini !)
𝑚3𝑚2
𝑚1

3. OSN Fisika Bedah soal
2010(kab/kota)
122 http://ibnu2003.blogspot.com
a. Tentukan horizontal F agar kedua lingkaran tetap saling
bersentuhan !
b. Tentukan Sudut ( 𝜃) minimum dan maksimum agar gaya
horizontal F minimum dan maksimum
6. Satu unit paket bantuan makanan dijatuhkan dari suatu balon
terbang yang sedang bergerak naik secara tegak lurus dengan
kelajuan ( 𝑣0 = 10𝑚/𝑠) di ketinggian H=120m dari atas
permukaan tanah.
a. Tuliskan besar kecepatan awal paket tersebut !
b. Tuliskan persamaan yang menyatakan posisi paket pada saat
t>0 yaitu h(t) yang dinyatakan dalam ( 𝑔, 𝑣0, 𝑑𝑎𝑛 𝐻) !
c. Jika T adalah lama patek tersebut mencapai permukaan
tanah dan anggap ( 𝑣0 = 10𝑚/𝑠), tentukan besar T !
7. Sebuah balok ( 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑚) diam diatas bidang miring ( massa M,
dan sudut kemiringan ( 𝜃)) yang berada diatas lantai licin.
Anggap ( 𝜇) adalah koefisien gesekan antara balok dan bidang
miring.
a. Tentukan besar maksimum sudut ( 𝑦𝑎𝑖𝑡𝑢 𝜃 𝑚𝑎𝑘𝑠) agar balok m
dan bidang miring M keduanya bersama-sama diam !
𝐿
𝜃𝐹 𝐹
𝜃
𝑀

4. OSN Fisika Bedah soal
2010(kab/kota)
123 http://ibnu2003.blogspot.com
b. Anggap bidang miring M mengalami percepatan a mendatar
ke kanan. Hitung besar a agar balok m masih tetap diam !
c. Berbeda dengan pernyataan (b) diatas, sekarang anggap ada
gaya F mendatar ke kanan yang bekerja pada bidang miring
M. Tentukan besar gaya F agar besar gaya gesek antara
balok m dan bidang mirng M sama dengan nol !
d. Anggap bahwa bidang miring M mengalami percepatan a
mengalami percepatan a mendatar ke kanan. Tentukan besar
percepatan minimum ( 𝑦𝑎𝑖𝑡𝑢 𝑎 𝑚𝑖𝑛) agar balok m tetap diam
diatas bidang miring M (petunjuk : gunakan hasil dari
pertanyaan (a)). Hitung besar ( 𝑎 𝑚𝑖𝑛) untuk sudut ( 𝜃 = 450
)!