1. Dua bola terhubung tongkat di bidang miring. Diketahui massa bola dan sudut bidang. Tentukan gaya pada bola dan tongkat, percepatan bola, kecepatan bola 1 saat mencapai dasar. 2. Sistem dua papan dan dua silinder dihubungkan katrol. Diketahui massa. Tentukan percepatan sistem, massa minimum agar bergerak, gaya dinding katrol. 3. Roda sepeda awal berputar di udara lalu

1. OSN Fisika Bedah soal
2011(kab/kota)
142 http://ibnu2003.blogspot.com
1. Dua bola kecil terletak pada bidang miring licin berbentuk V
dengan sudut (600
), kedua bola itu terhubung oleh sebuah
tongkat tidak bermassa dengan panjang ( 𝑙 = 1𝑚). Massa kedua
bola adalah ( 𝑚1 = 5𝑘𝑔, 𝑚2 = 2𝑘𝑔 𝑑𝑎𝑛 𝑔 = 10𝑚𝑠−2
)
a. Gambarkan gaya-gaya pada bola !
b. Tentukan gaya tekan tongkat pada bola, gaya normal pada
bidang dan percepatan ( 𝑚1 𝑑𝑎𝑛 𝑚2) pada saat mereka mulai
bergerak !
c. Hitung besar kecepatan ( 𝑚1 𝑑𝑎𝑛 𝑚2) ketika ( 𝑚1) mencapai
dasar bidang !
2. Sebuah sistem terdiri dua buah papan yang bermassa ( 𝑚1), dua
silinder, dua silinder yang bermassa ( 𝑚2) dan jari-jari r dan
sebuah papan bermassa M. Sistem dihubungkan dengan katrol-
katrol, dan papan bawah diletakkan pada sebuah bidang dengan
koefisien gesek ( 𝜇) seperti pada gambar. Tidak terjadi slip
antara papan dan silinder.
600
𝑚2
𝑚1
𝑚2
𝑚1
𝑚1
𝑚2
𝑀

2. OSN Fisika Bedah soal
2011(kab/kota)
143 http://ibnu2003.blogspot.com
Tentukan :
a. Percepatan sistem !
b. Besar minimum M agar sistem masih bisa bergerak !
c. Gaya pada dinding tempat memasang katrol !
3. Sebuah roda sepeda (massa m dan jari-jari R) mula-mula
berputar di udara dengan kecepatan anguler ( 𝜔0) dan tidak
menyentuh lantai. Kemudian diturunkan ke lantai tanpa
mengalami pantulan (asumsikan dari ketinggian yang dapat
diabaikan). Saat roda menyentuh lantai, roda mulai bergerak ke
depan hingga suatu saat menggelinding tanpa slip dengan
kecepatan anguler ( 𝜔 𝑓) yang tidak diketahui dan kecepatan
pusat massa ( 𝑣 𝑐𝑚𝑓) yang juga tidak diketahui. Asumsikan
seluruh massa roda terletak pada bagian pinggirnya/tepi (massa
jeruji diasumsikan tersebar pada tepi roda)
a. Gambarkan diagram bebas dari gaya-gaya yang bekerja pada
roda sepeda saat bergerak ke depan !
b. Berapakah kecepatan pusat massa roda ketika mulai
menggelinding tanpa slip (nyatakan dalam R dan ( 𝜔0)) ?
4. Sebuah pegas telah di desain sedemikian rupa untuk diletakkan
di dasar lantai suatu kolom lift pada sebuah gedung bertingkat.
Pegas ini berfungsi untuk mengamankan orang yang di dalam
lift ketika kabel putus dan lift terjatuh. Massa total lift dan
penumpangnya adalah M, Jika pada saat lift berada pada
ketinggian h diatas puncak pegas kabel lift putus dan kemudian
terjatuh, tentukan konstanta pegas k saat penumpang lift
merasakan percepatan yang tidak lebih besar dari 5g pada saat
lift akan berhenti. Anggap pegas tidak berisolasi dan g adalah
percepatan gravitasi.
𝜔0 𝜔 𝑓
𝑣 𝑐𝑚𝑓

3. OSN Fisika Bedah soal
2011(kab/kota)
144 http://ibnu2003.blogspot.com
5. Tinjau sistem empat benda seperti gambar berikut ini :
Sistem terdiri tiga balok homogen yang masing-masing
bermassa ( 𝑚1, 𝑚2 𝑑𝑎𝑛 𝑀) dan sebuah katrol yang bermomen
inersia I dan jari-jari R, kemudian dissusun seperti pada
gambar. Balok bermassa ( 𝑚1 𝑑𝑎𝑛 𝑀) bertumpu pada lantai yang
licin dan koefisien gesek statis antara permukaan ( 𝑚1) dan M
adalah ( 𝜇 𝑠) dimana (0 < 𝜇 𝑠 < 1). Balok bermassa M
dihubungkan oleh tali dengan sebuah benda bermassa ( 𝑚2)
melalui katrol. Jika diasumsikan katrol berputar tanpa slip,
tentukan syarat massa ( 𝑚2) agar kedua balok ( 𝑚1 𝑑𝑎𝑛 𝑀)
bergerak bersama-sama. Nyatakan hubungan antara ( 𝑚2)
dengan semua besar tersebut diatas yaitu : ( 𝑚1, 𝑀, 𝐼, 𝑅, 𝑑𝑎𝑛 𝜇 𝑠)
ℎ
𝑀
𝑚1
𝑚2

4. OSN Fisika Bedah soal
2011(kab/kota)
145 http://ibnu2003.blogspot.com
6. Tinjaulah sebuah sistem yang terdiri dari dua bukus homogen
bermassa masing-masing m dan M ditumpuk diatas lantai licin
seperti pada gambar berikut. Selain itu kubus bermassa m
bersisi d, sedangkan kubus bermassa M bersisi L, Diketahui
koefisien gesek statis antara permukaan kubus adalah ( 𝜇 𝑠).
Kemudian kubus ditarik dengan gaya F tepat dipusat massanya
Tentukan :
a. syarat F agar benda bergerak translasi bersama-sama dan
tidak menggelinding !
b. syarat koefisien gesek ( 𝜇 𝑠) !
7. Sebatang kayu AB (panjang l=5m) dan massa M=3,8kg ditahan
dengan engsel di ujng titik A dan dengan sebuah tali tak
bermassa di ujung B sedemikian sehingga kayu dalam keadaan
setimbang (lihat gambar). Sebuah benda seberat 22N dari
engsel dan menimbulkan tegangan tali sebesar 85 N.
a. gambarkan diagram gaya yang bekerja pada batang dan tali !
b. Hitung komponen gaya pada batang yang diberikan oleh
engsel !
c. Tentukan nilai x !
𝑚
𝑀
𝐹
22𝑁
530
370
𝑥
𝐴
𝐵