1. OSN Fisika Bedah soal
291 http://ibnu2003.blogspot.com
41. Pembahasan
a. penentuan tegangan tali pada ( π1) dan ( π2)
perhatikan gambar diagram gaya pada kedua benda
Hukum II Newton pada kedua benda
π1 β π2 =
π1 π£2
π
= π1 ππ2
π2 =
π2 π£2
π
= π22ππ2
b. besar tegangan tali yang menghubungkan ( π1)
π1 β π22ππ2
= π1 ππ2
π1 = ππ2
(π1 + 2π2)
42. Pembahasan
bagi tali menjadi elemen panjang (βπ) yang berjarak ( π) dari
batang
elemen massa dari (βπ) disebut (βπ) sebesar
βπ =
π
πΏ
βπ
gaya yang bekerja pada elemen massa (βπ) adalah
πΉπ = π( π + βπ) β π( π)
( πΉπ) merupakan gaya sentripetal yang bekerja pada elemen
(βπ) besarnya (ββππ2 π), maka
π1 π2
π
2π
π2π1
π
π
βπ
3. OSN Fisika Bedah soal
293 http://ibnu2003.blogspot.com
43. Pembahasan
Perhatikan diagram gaya pada benda
persamaan gerak benda adalah
Ξ£πΉ =
ππ£0
2
π
ππππ π =
ππ£0
2
π
ππ πππ = ππ
perbandingan kedua persamaan menjadi
ππ πππ
ππππ π
=
πππ
ππ£0
2
β π‘πππ =
ππ
π£0
2
sehingga diperoleh harga R sebesar
β΄ π =
π£0
2
π
π‘πππ
π
π
π
ππ
ππππ π
ππ πππ
4. OSN Fisika Bedah soal
294 http://ibnu2003.blogspot.com
44. Pembahasan
perhatikan gambar diagram bebas benda dibawah ini
persamaan gerak benda menggunakan hukum II Newton
π1 π ππ450
+ π2 π ππ450
= πππ ππ450
π2
π1 + π2 = πππ2
β¦1)
π1 πππ 450
β π2 πππ 450
= ππ
π1 β π2 = β2ππβ¦2)
persamaan 1) dan 2) digabungkan menjadi
besar tegangan ( π1) dan ( π2)
(
π1 + π2 = πππ2
π1 β π2 = β2ππ
2π1 = πππ2 + β2ππ
Β± |
|
π1 =
π(ππ2
+ β2π)
2
π2 =
π(ππ2
β β2π)
2 )
45. Pembahasan
a. penentuan jarak yang ditempuh benda pada permukaan
datar
Persamaan hukum II Newton
sumbu x
Ξ£πΉπ₯ = ππ1
πππ πππ β ππ = ππ1
π1
π1 π ππ450
π1 πππ 450
π2 πππ 450
π2
π2 π ππ450 ππ
π
π¦
π
π
π₯
ππ
ππ ππ
ππ
π
ππππππ πππ‘ππππππππ ππππππ
5. OSN Fisika Bedah soal
295 http://ibnu2003.blogspot.com
sumbu y
Ξ£πΉπ¦ = 0
π β πππππ π = 0
π = πππππ π
gaya gesek
ππ = π1 π = π1 πππππ π
maka persamaan percepatan pada bidang miring
ππ1 = πππ πππ β ππ
π1 = ππ πππ β π1 ππππ π
lintasan bidang miring adalah L
persamaan GLBB
π£1π‘
2
= π£10
2
+ 2π1 πΏ
π£10 = 0 β π£1π‘ = β2π1 πΏ
β΄ π£1π‘ = β2(ππ πππ β π1 ππππ π)πΏ
percepatan bidang datar
Ξ£πΉπ₯ = ππ2
ππ = ππ2 β π2 = βπ2 π
panjang lintasan ( π₯2) terhitung dari lintaasan bidang miring
dengan keceptan awal sebesar ( π£1π‘) dan kecepatan sebelum
berhenti ( π£2π‘ = 0)
π£2π‘
2
= π£1π‘
2
+ 2π2 π₯2
maka
π£2π‘
2
= [2( ππ πππ β π1 ππππ π) πΏ] β 2( π2 π) π₯2 = 0
π2 ππ₯2 = ( ππ πππ β π1 ππππ π) πΏ
β΄ π₯2 =
( π πππ β π1 πππ π) πΏ
π2
b. penentuan jarak yang ditempuh benda pada permukaan
datar menggunakan teorema usaha dan energi
usaha yang dilakukan gaya gesek pada bidang miring(W1)
π1 = π1 πΏ = βπ1 πππππ ππΏ
usaha yang dilakukan gaya gravitasi(W2)
π2 = πΉπΏ = πππΏπ πππ
usaha yang dilakukan gaya gesek pada bidang datar(W3)
π3 = π2 π₯2 = βπ2 πππ₯2
hukum kekekalan energi yang terjadi bawah jumlah usaha
gaya gesek berbanding dengan perubahan energi kinetik
Ξ£π = βπΈπ = 0
6. OSN Fisika Bedah soal
296 http://ibnu2003.blogspot.com
π1 + π2 + π3 = 0
βπ1 πππππ ππΏ + πππΏπ πππ β π2 πππ₯2 = 0
π2 πππ₯2 = πππΏπ πππ β π1 πππππ ππΏ
β΄ π₯2 =
(π πππ β π1 πππ π)πΏ
π2
46. Pembahasan
gambar diagram bebas benda
a. penentuan kecepatan bola pada titik tertinggi
Hukum II Newton pada benda
π + ππ =
ππ£2
π
untuk ( π = ππ) maka
ππ + ππ =
ππ£2
π
2ππ =
ππ£2
π
β π£2
= 2ππ
β΄ π£ = β2ππ
b. penentuan nilai ( π₯ = π(π, π, π πππ π)
dengan menggunakan hukuk kekekalan energi mekanik
πΈπ πππππ = πΈπ ππππ
πΈπ πππππ = πΈπ ππππ + πΈπ ππππ
1
2
ππ₯2
= 2πππ +
1
2
ππ£2
1
2
ππ₯2
= 2πππ + πππ = 3πππ
β΄ π₯ = β
6πππ
π
ππ
π
π
7. OSN Fisika Bedah soal
297 http://ibnu2003.blogspot.com
47. Pembahasan
perhatikan gambar diagram benda bebas untuk bola berikut :
Hukum II Newton pada benda
π + ππ =
ππ£2
π
gaya normal menjadi tiga kali lipat dari gaya berat, maka
π = 3π€ = 3ππ
maka
3ππ + ππ =
ππ£2
π
4ππ =
ππ£2
π
β΄ π£ = β4ππ
berdasarkan hukum kekekalan energi, maka ketinggian h dapat
diperoleh :
πΈπβ = πΈπ π
πΈπβ + πΈπβ = πΈπ π + πΈπ π
untuk ( πΈπβ = 0 πππ π£ = β4ππ )
ππβ = ππβ π +
1
2
ππ£2
ππβ = 2πππ + 2πππ
β΄ β = 4π
ππ
π
π
8. OSN Fisika Bedah soal
298 http://ibnu2003.blogspot.com
48. Pembahasan
a. penentuan kecepatan peluru dan balok sesaat setelah peluru
bersarang
hukum kekekalan momentum linier
ππ£ π + π π π£π = (π + π π)π£ ππ
untuk ( π£ π = 0, π£π = π£0), maka
π π π£0 = (π + π π)π£ ππ
β΄ π£ ππ =
π π π£0
π + π π
b. penentuan amplitudo maksimum isolasi
persamaan hukum kekekalan energi mekanik
πΈπ πππππ = πΈπ πππππ ,πππππ
1
2
ππ΄2
=
1
2
(π + π π)π£2
ππ
ππ΄2
= (π + π π)π£2
ππ
π΄ = π£ ππ β
(π+ π π)
π
masukkan nilai ( π£ ππ), maka
π΄ = π π π£0β
(π + π π)
π(π + π π)2
β΄ π΄ = π π π£0β
1
π(π + π π)
M
π₯ = 0
π£ ππ
π + π π
9. OSN Fisika Bedah soal
299 http://ibnu2003.blogspot.com
c. penentuan waktu untuk kembali ( π₯ = 0)
kecepatan sudut gerak harmonis
π = (π + π π)π2
π = β
π
π + π π
periode yang dibutuhkan adalah
π = 2πβ
π + π π
π
waktu yang dibutuhkan untuk kembali ( π₯ = 0) adalah
setengah gerak harmonis
β΄ π‘ =
π
2
= πβ
π + π π
π
d. bidang permukaan terjadi gesekan ( π), setelah proses
tumbukan kecepatannya menjadi ( π£ ππ
β²
=
1
2
π£ ππ ),maka
penentuan jarak total yang ditempuh balok untuk kembali ke
keadaan semula
balok telah menempuh jarak x sesaat kembali ke posisi
dengan usaha gaya gesek berbanding dengan jarak yang
ditempuhnya, maka
ππππ ππ = βππ₯
perubahan energi kinetik berbanding dengan jumlah aljabar
energi sesudah tumbukan dan energi sebelum tumbukan
βπΈπ = πΈππ ππ π’ππβ β πΈππ πππππ’π
βπΈπ =
1
2
(π + π π)π£ ππ
β² 2
β
1
2
(π + π π)π£ ππ
2
maka usaha gaya gesek berbanding dengan perubahan
energi kinetik
βππ₯ =
1
2
(π + π π)(
1
2
π£ ππ)2
β
1
2
(π + π π)π£ ππ
2
βππ₯ =
1
8
(π + π π)(π£ ππ)2
β
4
8
(π + π π)(π£ ππ)2
10. OSN Fisika Bedah soal
300 http://ibnu2003.blogspot.com
π₯ =
3(π + π π)
8π
(π£ ππ)2
π₯ =
3(π + π π)
8π
(
π π π£0
π + π π
)2
π₯ =
3(π + π π)
8π
π π
2
π£0
2
(π + π π)2
β΄ π₯ =
3
8
[
π π
2
π + π π
]
π£0
2
π
49. Pembahasan
perhatikan gambar diagram pada bola
π3 = πππ π π ππππ
π2 = πππ π π πππππ‘π
π1 = πππ π π πππππ
a. penentuan kecepatan awal kereta relatif terhadap pengamat
diam di lantai
momentm arah sumbu x adalah nol
πβ0π₯ = 0
setelah bola dilemparkan, kereta memiliki momentum akhir
πβπ‘,πππππ‘π = β(π1 + π2)π£π‘,πππππ‘π π
kecepatan bola relatif terhadap pengamat dalam kereta
π£π‘,ππππ = π£π₯ π + π£π¦ π
π£π‘,ππππ = π£0 πππ ππ + π£0 π ππππ
kecepatan bola relatif terhadap pengamat diam di tanah
π£π‘,ππππ = (π£0 πππ π β π£π‘,πππππ‘π)π + π£0 π ππππ
setelah bola dilempar, bola memiliki momentum akhir
πβπ‘,ππππ = π3 π£π‘,ππππ
πβπ‘,ππππ = π3((π£0 πππ π β π£π‘,πππππ‘π )π + π£0 π ππππ)
momentum komponen sumbu x tetap atau konstan
πβ0π₯ = 0 = πβπ‘,πππππ‘π + πβπ‘,ππππ
π£0
π π£0 πππ π
π£0 π πππ
π3
11. OSN Fisika Bedah soal
301 http://ibnu2003.blogspot.com
maka
πβπ‘,πππππ‘π = β(π1 + π2)π£π‘,πππππ‘π
πβπ‘,ππππ = π3((π£0 πππ π β π£π‘,πππππ‘π ))
( π1 + π2) π£π‘,πππππ‘π = π3(π£0 πππ π β π£π‘,πππππ‘π)
+
( π1 + π2) π£π‘,πππππ‘π = π3 π£0 πππ π β π3 π£π‘,πππππ‘π
π£π‘,πππππ‘π ( π1 + π2 + π3) = π3 π£0 πππ π
β΄ π£π‘,πππππ‘π =
π3 π£0 πππ π
π1 + π2 + π3
b. penentuan kecepatan bola setelah dilemparkan
π£π‘,ππππ = (π£0 πππ π β π£π‘,πππππ‘π)π + π£0 π ππππ
β΄ π£π‘,ππππ = [
(π1 + π2)π£0 πππ π
π1 + π2 + π3
]π + π£0 π ππππ
c. penentuan sudut yang dibentuk bola terhadap horizontal saat
bola meninggalkan kereta menurut pengamat diam di lantai ?
komponen kecepatan pada sumbu x
π£0π₯,ππππ =
π1 + π2
π1 + π2 + π3
π£0 πππ π
komponen kecepatan pada sumbu y
π£0π¦,ππππ = π£0 π πππ
besar sudut yang dibentuk adalah ( πΎ)
πΎ = π‘ππ
π£0π¦,ππππ
π£0π₯,ππππ
= π‘ππ
π£0 π πππ
π1 + π2
π1 + π2 + π3
π£0 πππ π
β΄ πΎ = π‘ππ[
π1 + π2 + π3
π1 + π2
π‘πππ]
12. OSN Fisika Bedah soal
302 http://ibnu2003.blogspot.com
50. Pembahasan
Perhatikan gambar berikut :
a. kecepatan pemain sirkus dan pelawak sesaat setelah pemain
sirkus menangkap pelawak
kecepatan pemain sirkus sesaat sebelum menangkap
pelawak
π£1
2
= π£0
2
β 2πβ0
π£1 = βπ£0
2 β 2πβ0
momentum awal pemain sirkus sesaat akan menangkap
pelawak
π1 = π π΄ π£1
π1 = π π΄βπ£0
2 β 2πβ0
momentum akhir pemain sirkus sesaat akan menangkap
pelawak
π2 = (π π΄ + π π΅)π£2
sesuai dengan hukum kekekalan momentum
π1 = π2
π π΄βπ£0
2 β 2πβ0 = (π π΄ + π π΅)π£2
β΄ π£2 = (
π π΄
π π΄ + π π΅
)βπ£0
2 β 2πβ0
b. penentuan tinggi maksimum pemain sirkus dan pelawak
β πππ = β0 +
π£0
2
2π
β΄ β πππ = β0 + (
π π΄
2
(π π΄ + π π΅)2
) π£0
2
β 2πβ0
β0
πππ‘πππ
π π΅
π π΄
π π΄ πππ π π΅
β πππ