lembar dan bahas osn fisika

1. OSN Fisika Bedah soal
286 http://ibnu2003.blogspot.com
41. Dua benda bermassa m1 dan m2 diputar mengelilingi batang
dengan kecepatan sudut konstan ( 𝜔). Benda pertama berjarak d
dari sumbu putar dan benda kedua berjarak 2d dari sumbu
putar. Abaikan massa tali dan gaya gravitasi.
a. Tentukan tegangan tali yang menghubungkan benda m1 dan
m2 !
b. Tentukan tegangan tali yang menghubungkan m1 dan batang
42. sebuah tali homogen massa m dan panjang L diikatkan pada
batang yang diputar dengan kecepatan sudut konstan ( 𝜔).
Tentukan tegangan tali sebagai fungsi jarak bagian tali terhadap
batang. Abagikan efek gravitasi.
𝑚1
𝜔
𝑚2
𝑑
2𝑑
𝜔

2. OSN Fisika Bedah soal
287 http://ibnu2003.blogspot.com
43. Andaikata sebuah benda massa m bergerak melingkar tanpa
gesekan di dalam kerucut dengan kecepatan konstan ( 𝑣0).
Kerucut membentuk sudut ( 𝜃) terhadap sumbu vertikal.
Percepatan gravitasi bumi konstan g. Tentukan jari-jari lintasan
sebagai fungsi ( 𝑣0, 𝑔 𝑑𝑎𝑛 𝜃)
44. Sebuah benda dengan massa m diikatkan pada batang
menggunakan dua tali ringan yang panjangnya L dan masing-
masing tali membentuk sudut (450
) terhadap batang. Batang
dan benda berputar dengan kecepatan sudut ( 𝜔). Tentukan
tegangan tali bagian atas ( 𝑇1) dan tegangan tali bagian bawah
( 𝑇2 ) !
𝜃
𝑣0
𝑅
𝜔

3. OSN Fisika Bedah soal
288 http://ibnu2003.blogspot.com
45. Sebuah benda bermassa m mula-mula diam diatas permukaan
datar licin dan kemudian meluncur menuruni bidang miring yang
pannjangnya L. Bidang memiliki kemiringan ( 𝜃) terhadap tanah.
Koefisien gesek kinetik antara benda dan bidang miring adalah
( 𝜇1). Benda kemudian meluncur pada permukaan datar setelah
mencapai dasar bidang miring. Koefisien gesek antara
permukaan datar dan benda adalah ( 𝜇2). Benda akhirnya
berhenti di atas permukaan datar setelah menempuh jarak
tertentu.
a. Tentukan jarak yang ditempuh oleh benda pada permukaan
datar menggunakan Hukum II Newton !
b. Tentukan jarak yang ditempuh oleh benda pada permukaan
datar menggunakan teorema usaha-energi !
46. Bola keecil bermassa m di dorong menekan pegas dengan
konstanta pegas k dan kemudian di tahan dengan jepitan. Pegas
ditekan sejauh x dan kemudian dilepaskan. Balok kemudian
meninggalkan pegas dan meluncur sepanjang lintasan lingkaran
licin dengan jari-jari R. Ketika balok mencapai puncak lingkaran,
gaya normal yang dialami balok sama dengan gaya gravitasi
balok tersebut. Percepatan gravitasi bumi konstan g.
a. Tentukan kecepatan balok di puncak lintasan sebagai fungsi g
dan R !
b. Tentukan nilai x sebgai fungsi m, g, R dan k !
𝑅

4. OSN Fisika Bedah soal
289 http://ibnu2003.blogspot.com
47. Sebuah benda massa m dilepaskan dari keadaan diam pada
ketinggian h di atas permukaan meja. Benda kemudian
meluncur di dalam lintasan melingkar berjari-jari R setelah
menempuh dasar lintasan. Ketika balok mencapai puncak
lintasan melingkar, gaya normal yang dialami balok sama
dengan tiga kali gaya berat benda tersebut. Percepatan gravitasi
bumi konstan g. Tentukan nilai h sebagai fungsi R.
48. Pegas ringan dengan konstanta pegas k diikatkan pada salah
satu ujung balok massa M yang diam di atas meja horizontal
licin. Ujung pegas lainnya tetap pada dinding. Sebutir peluru
massa mp ditembakkan ke dalam balok dari kiri dengan
kecepatan v0 dan kemudian bersarang di dalam balok. Balok dan
peluru kemudian bergerak bersama.
a. Tentukan kecepatan peluru dan balok va sesaat setelah
peluru bersarang di dalam balok !
b. Peluru dan balok akan bergerak osilasi karena adanya pegas.
Tentukan amplitudo maksimum osilasi !
c. Berapa lama yang dibutuhkan agar galok kembali ke posisi
semula x=0 ?. Asumsikan tumbukan terjadi dalam waktu
yang sangat singkat !
d. Andaikata sekarang permukaan meja horizontal kasar. Gaya
gesek antara balok dan permukaan meja horizontal f. Setelah
proses tumbukan, balok diamati kembali posisi semula s=0
dengan kecepatan va/2. Tentukan panjang lintasan total yang
ditempuh oleh balok saat pertama kali kembali ke posisi x=0!
𝑅
ℎ
M
𝑥 = 0
𝑣0
𝑚 𝑝

5. OSN Fisika Bedah soal
290 http://ibnu2003.blogspot.com
49. Seseorang bermassa m1 berdiri di atas kereta bermassa m2.
Asumsikan bahwa kereta bebas bergerak di atas permukaan
lantai. Orang tersebut melempar bola bermassa m3 dengan
kecepatan awal ( 𝑣0) pada sudut ( 𝜃) terhadap horizontal relatif
terhadap kereta.
a. Berapa kecepatan awal kereta relatif terhadap pengamat
diam di lantai ?
b. Berapa kecepatan bola sesaat setelah bola dilemparkan ?
c. Tentukan sudut yang dibentuk bola terhadap horizontal saat
bola meninggalkan kereta menurut pengamat diam di lantai?
50. Seorang pemain sirkus massa mA melompat dari atas matras
dengan kecepatan awal komponen sumbu y sama dengan ( 𝑣0).
Pada ketinggian (ℎ0), pemain sirkus menangkap seorang
pelawak bermassa mB. Asumsikan bahwa waktu yang diperlukan
pemain sirkus menangkap pelawak berlangsung singkat.
Perhatikan gambar berikut :
a. Berapa kecepatan pemain sirkus dan pelawak sesaat setelah
pemain sirkus menangkap pelawak ?
b. Berapa ketinggian maksimum pemain sirkus dan pelawak ?
ℎ0
𝑚𝑎𝑡𝑟𝑎𝑠
ℎ0
𝑚𝑎𝑡𝑟𝑎𝑠
𝑚 𝐵
𝑚 𝐴
𝑚 𝐴 𝑑𝑎𝑛 𝑚 𝐵
ℎ 𝑚𝑎𝑘
𝑣0
𝜃