petunjuk umum -...

Diponegoro Physisc Competition | Tahap I Penyisihan 1

PETUNJUK UMUM

Pengerjaan Soal Tahap 1

Diponegoro Physics Competititon

Tingkat SMA

1. Soal Olimpiade Sains bidang studi Fisika terdiri dari dua (2) bagian yaitu : soal isian singkat

(24 soal) dan soal pilihan ganda (26 soal)

2. Pengerjaan soal diberi waktu 120 menit

3. Peserta tidak boleh menggunakan alat bantu dan elektronik maupun kalkulator

4. Setiap soal akan diberikan nilai, apabila benar diberi poin 4 (empat) dan apabila salah diberi

nilai 0 dan apabila tidak menjawab diberi nilai 0 (nol).

5. Jawaban ditulis pada lembar jawaban yang telah disediakan dan mengisi identitas peserta.

Selamat Mengerjakan


Soal Olimpiade Fisika Tingkat SMA

Tahap I

Soal Isian Singkat. Isilah hanya dengan satu jawaban (tanpa disertai langkah

pengerjaan).

1. Besar gaya yang bekerja pada benda yang bergerak lurus beraturan adalah ...

2. Berikut adalah tabel posisi dan waktu ketika sebuah motor bergerak pada

garis lurus. Dalam m/s, berapa kecepatan rata-rata motor dari 10 detik

hingga 40 detik?

3. Grafik kecepatan terhadap waktu untuk sebuah partikel

yang bergerak sepanjang sumbu X terlihat pada gambar

berikut. Percepatan rata-rata partikel antara 5 s hingga 25 s

adalah ......... m/s.

4. Berdasar soal di atas, berapa percepatan benda saat

melakukan gerak lurus berubah beraturan? Jawab, a = ......

m/s2.

5. Mengacu pada soal di atas, perpindahan yang ditempuh

dalam selang waktu 5 – 25 s adalah ........ m.

6. Posisi sebuah partikel sebagai fungsi waktu dilukiskan pada

grafik berikut. Kecepatan rata-rata dalam selang waktu 10 detik

pertama adalah ... m/s.

7. Dua buah partikel bergerak dengan kecepatan tetap pada

bidang x,y masing-masing dengan kecepatan v1 = (30i + 40j)

m/s, dan v2 = (ai – bj) m/s, dengan a dan b adalah tetapan positif. Bila keduanya selalu tegak

lurus sepanjang geraknya maka nilai rasio b/a = .........

8. Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 400 m/s dengan sudut elevasi 37.

Berapakah perbandingan energi kinetik di titik tertinggi terhadap energi potensialnya saat itu?

9. Sebuah gaya N)ˆ3ˆ2( jiF

bekerja pada sebuah partikel bermassa 1 kg sehingga partikel

mengalami perpindahan yang diberikan oleh persamaan, m)ˆˆ4( jair

. Bila usaha itu bernilai

J26 , berapa nilai a dalam satuan SI?

Posisi (m) Waktu (s)

5 0

10 10

15 20

20 30

25 40

30 50

0 0

15 30

10

20

30

s

m/s

X (m)

t (s)

10

2

0 10


10. Sebuah benda bergerak dalam lintasan berbentuk lingkaran dengan jari-jari orbit 1 m.

Percepatan sudut benda tetap sebesar 20 rad/s2. Bila massa benda adalah 500 gram, maka besar

gaya tangensialnya adalah ........ N.

11. Dari soal di atas, besar percepatan sentripetal saat t = 2 s adalah ......... m/s2.

12. Sebuah balok bermassa 1 kg diletakkan di permukaan bidang miring dengan sudut kemiringan

37. Koefisien gesek statis dan kinetika antara bidang dengan balok, berturut-turut, adalah 0,75

dan 0,4. Besar percepatan balok selama geraknya adalah ......... m/s2.

13. Pada diagram berikut, balok bermassa 1,1 kg diam di atas permukaan

meja dengan koefisien gesek 0,5. Bila sudut = 37, maka gaya F

minimal agar balok masih seimbang adalah ......... N.

14. Antara benda M dengan lantai tanpa gesekan. Sedangkan antara M

= 9 kg dan m = 1 kg terdapat koefisien gesek statis dan kinetika

masing-masing 0,4 dan 0,1. Bila m ditarik mendatar dengan gaya

tetap F = 0,5 N, maka percepatan m sama dengan .......... m/s2.

15. Berdasarkan soal di atas, gaya gesek antara M dengan m sama dengan ............. N.

16. Gaya yang bekerja pada sebuah obyek berubah sebagai fungsi

waktu dinyatakan oleh grafik berikut. Anggaplah obyek bergerak

sepanjang garis lurus. Berapakah perubahan momentum sampai

detik ke-8 dinyatakan dalam satuan kg.m/s?

17. Dua buah bola identik saling bertumbukan elastis sebagian pada

bidang satu dimensi, masing-masing dengan kecepatannya 1 m/s dan -3 m/s. Setelah tumbukan,

bola pertama dan kedua berkecepatan sama masing-masing -1 m/s. Energi yang hilang akibat

tumbukan adalah .........% dari mula-mula.

18. Sebuah bola basket dilepaskan dari ketinggian 0,3 m di atas lantai sehingga kelajuannya setiap

memantul pada permukaan lantai berkurang ½ mula-mula. Jarak yang ditempuh bola sampai

diam di lantai adalah ........... m.

19. Sebuah mobil bermassa total 2000 kg bergerak dengan kecepatan tetap sepanjang jalan datar

sebesar 25 m/s. Mobil melewati sebuah gundukan jalan yang berbentuk juring lingkaran yang

berjari-jari 40 m. Dalam satuan m/s, berapa kelajuan maksimum agar saat di titik tertinggi dari

gundukan mobil tidak terlempar ke atas?

F

M

m

F(N)

t(s)

4

6

2

8


20. Sebuah pegas digantungkan dari puncak bidang miring licin. Dalam keadaan relaksasi, sebuah

balok kecil dengan massa 1 kg diikatkan pada ujung pegas yang lain. Bila kemiringan 37 pegas

dan sistem dalam keadaan kesetimbangan pegas bertambah panjang 15 cm, maka besar

konstanta pegas sama dengan ............ N/m.

21. Sebuah batang homogen yang bermassa 10 kg dan

panjang L = 3 m memiliki poros putaran (engsel)

pada jarak sepertiga panjangnya (lihat gambar).

Mula-mula batang dipegang diam pada posisi

horizontal. Besar momen inersia batang terhadap

pusat rotasi itu sama dengan ............ kg.m2.

22. Berdasarkan soal di atas, besar kecepatan sudut

batang saat posisi vertikal sama dengan ...............

rad/s.

23. Masih mengacu soal sebelumnya, besar percepatan sudut batang sesaat setelah dilepas sama

dengan .............. ras/s2.

24. Sebuah silinder pejal homogen bermassa M = 1 kg dan jari-jari R = 10 cm mula-mula diam di

atas lantai kasar. Bila melalui pusat massa, ditarik gaya F = 15 N mendatar yang konstan

sehingga silinder menggelinding murni, besar percepatannya sama dengan .......... m/s2.

Soal Pilihan Ganda. Pilihlah Salah Satu Jawaban yang Paling Tepat.

25. Sebuah batu dijatuhkan dari ketinggian H. Setelah T detik batu kedua dilemparkan ke bawah

dengan kecepatan u. Diketahui percepatan gravitasi adalah g. Saat batu kedua dilempar,

ketinggian batu pertama dari dasar adalah ...

A. ½ gT2 B. H – ½ gT

2 C. ½ gT

2 – H D. H + ½ gT

2

26. Berapa syarat u agar kedua batu tepat mencapai dasar secara bersamaan?

A. ½ gT B. gT C. 3/2 gT D. 2 gT

27. Sebuah obyek mengalami gaya gesek dipenuhi oleh persamaan f = v + v2, dengan v adalah

kelajuannya, sedangkan dan adalah konstanta-konstanta. Dimensi dari adalah ...

A. ML-1

T B. ML-1

C. ML-2

D. ML

L/3 L/2

L Pusat Massa Pusat Rotasi


28. Sebuah gaya F bekerja pada sebuah benda bermassa 3 kg sepanjang sumbu X. Komponen gaya

pada arah sumbu X sebagai fungsi waktu diberikan oleh grafik berikut. Pada t = 0s, benda

bergerak dalam arah x positif dengan laju 3 m/s. Berapa

laju dan arah benda pada saat t = 11 s?

A. 5 m/s ke arah X positif

B. 5 m/s ke arah X negatif

C. 10 m/s karah X positif

D. 10 m/s ke arah X negatif

29. Sebuah partikel bermassa M bergerak dalam ruang satu dimensi yang dipengaruhi oleh sebuah

gaya konservatif dengan energi potensialnya sebagai fungsi posisi x diberikan melalui

persamaan U = k(2x3 – 5x

2 + ax) dengan k > 0 dan a adalah konstanta. Syarat a agar sistem

tersebut mempunyai posisi kesetimbangan stabil?

A. a 25/8 B. a < 25/8 C. a 25/6 D. a < 25/6

30. Sebuah benda bermassa m dilemparkan vertikal ke atas dari tanah dengan kecepatan awal V0.

Asumsikan gaya gesek udara sebanding dengan kecepatan sesaat benda dengan b adalah tetapan

kesebandingan. Grafik yang paling sesuai merepresentasikan kecepatan benda sebagai fungsi

waktu sampai di titik tertinggi adalah ...

31. Berdasarkan soal di atas, kecepatan terminal tercapai ...

A. Sebesar mg/b sebelum mencapai titik tertinggi

B. Sebesar mg/b setelah mencapai titik tertinggi

C. Sebesar b/mg setelah mencapai titik tertinggi

D. Sebesar V0

V (t)

t

V (t)

t

V (t)

t

V (t)

t

A D C B

0 2 5 7 9 11

2

6

-4

F (N)

t (s)


32. Sebuah meriam pejuang Suriah menembakkan peluru dengan kecepatan VP dan sudut elevasi

diarahkan ke target sebuah pesawat mata-mata drone yang akan mengebom. Posisi drone

menukik sebesar ke bawah dengan kecepatan konstan VD. Peluru tepat mengenai drone pada

posisi tertingginya. Pada saat peluru

ditembakkan (t = 0), posisi drone masih

di titik A dengan proyeksinya di tanah

adalah di titik A’ serta posisi meriam di

titik O. Berapakah jarak OA’ yaitu jarak

mendatar posisi meriam terhadap

proyeksi posisi awal drone? Nyatakan

hasilnya dalam VP, VD, g, , dan .

A.

B.

C.

D.

33. Sebuah batang tegar bermassa M, dalam posisi diam seperti pada gambar.

Ujung atas diikat mendatar dengan seutas tali ringan. Ujung bawah pada

lantai kasar. Batang membentuk sudut dengan lantai. Besarnya gaya gesek

statis dengan lantai dalam kondisi kesetimbangan itu sama dengan ...

A. ½ Mg tan B. ½ Mg cotan C. Mg tan D. Mg cotan

34. Sebuah balok kecil bermassa 1000 gram mula-mula diam di

atas lantai datar licin kemudian diberi impuls sehingga

memperoleh momentum sebesar 4,0 kg.m/s. Balok kemudian

memasuki daerah lantai yang kasar panjangnya 10 m dari

dinding serta mempunyai koefisien gesek 0,4. Pada jarak berapa

dari dinding balok akan berhenti, atau akankah balok akan menghantam dinding?

A. Balok berhenti sejauh sekitar 2,0 m dari dinding

B. Balok berhenti sejauh sekitar 8,0 m dari dinding

C. Balok menumbuk dinding dan memantul sehingga berhenti pada jarak 2,0 m dari dinding

D. Balok menumbuk dinding dan memantul sehingga berhenti pada jarak 8,0 m dari dinding

35. Sebuah partikel bermassa m disentuhkan pada ujung sebuah pegas ringan berkonstanta k, di atas

permukaan horizontal tanpa gesekan. Salah satu ujung pegas diikatkan pada dinding vertikal

10 m

O A’

A

V

D

V

P


dalam keadaan relaksasi. Partikel kemudian ditekankan ke pegas sehingga termampatkan sejauh

L dan kemudian dilepas. Setelah melewati bidang datar licin, partikel melewati bidang miring

kasar (sudut kemiringan ) serta koefisien gesek statis dan kinetika masing-masing s dan k.

Berapa tinggi maksimum partikel akan berhenti pada bidang miring terhadap tanah?

A.

B.

( )

C.

( ) D.

( )

36. Mengacu soal di atas, bila partikel tetap diam pada tinggi maksimumnya, bagaimana nilai

maksimum dari s agar kesetimbangan statis selanjutnya selalu tercapai?

A. sin B. cos C. tan D. cotan

37. Sebuah partikel bermassa M diam digantung menggunakan tali ringan yang panjangnya L.

Sebuah peluru karet yang massanya m ditembakkan mendatar ke arah partikel sehingga

menempel dan sistem kemudian melakukan gerak melingkar. Berapa kelajuan peluru agar sistem

tepat mampu melakukan gerak ¼ lingkaran?

A. √ B.

√ C.

√ D.

√

38. Masih mengacu pada soal di atas, berapa perbandingan momentum sudut sistem sesaat setelah

tumbukan, dibanding momentum sudut peluru sebelum tumbukan?

A. ½ B. 1 C. 2 D. 4

39. Sebuah ayunan matematis yang terdiri dari seutas tali panjangnya L dan sebuah beban bermassa

M digantungkan pada paku yang menancap di dinding. Anggaplah massa tali dapat diabaikan.

Beban mula-mula diam tergantung. Berapakah kelajuan awal yang harus diberikan pada beban

agar mampu tepat melakukan satu kali putaran pada bidang vertikal?

A. √ B. √

C. √

D. √

40. Sebuah cincin tipis homogen bermassa M dan jari-jari R, sisi atasnya

diletakkan pada paku (di O), sehingga cincin dapat berayun bebas tanpa

gesekan terhadap titik O. Bila terjadi ayunan harmonis, berapakah periode

osilasinya?

A. √

B. √

C. √

D. √

O


41. Dua buah muatan terletak sepanjang sumbu X masing-masing besarnya +q di X = L, dan –2q di

X = 2L. Di manakah sepanjang sumbu X sedemikian hingga resultan medan listriknya di titik

tersebut sama dengan nol?

A.

√ B.

√ C. L D. ½ L

42. Sebuah tetes minyak dengan massa M berada pada keadaan seimbang di antara dua plat sejajar

dengan separasi sejarak D dan beda potensial sebesar V. Bila gesekan udara diabaikan, berapa

muatan tetes minyak tersebut?

A.

B.

C.

D.

43. Sebuah planet bermassa m bergerak mengelilingi sebuah bintang bermassa M dalam lintasan

elips. Jarak terpendek planet dengan bintang adalah r, sedangkan jarak terjauhnya adalah R.

Tentukan kelajuan planet saat jaraknya saat jaraknya terjauh adalah

A. √

( ) B. √

( ) C. √

( )

D. √

( )

44. Dua buah muatan sejenis +Q terpisah sejauh 2d pada sumbu

X dalam kondisi yang selalu statis. Muatan ketiga –Q

terletak pada sumbu Y pada jarak y dari titik asal (lihat

gambar). Muatan ketiga dapat bergerak bebas sepanjang

sumbu Y, namun saat itu masih diam dipegang erat.

berapakah resultan gaya elektrostatik yang dialami oleh –Q

sesaat sebelum dilepas?

A.

( ) B.

( ) C.

( ) D.

( )

45. Berdasarkan soal di atas, bila massa partikel adalah, M, berapa besar percepatan muatan ketiga

saat dilepas?

A.

( ) B.

( ) C.

( ) D. 0

46. Masih mengacu soal di atas, anggaplah y sangat kecil dibanding d, sehingga dimungkinkan –Q

berosilasi di sekitar kesetimbangan. Berapakah periode osilasinya?

A. √

B. √

C. √

D. √

–Q

+Q +Q

y

2d


47. Sebuah balok bermassa M mula-mula diam kemudian bergerak akibat gaya konservatif F.

Energi potensial balok sebagai fungsi posisi x, diberikan oleh persamaan EP = x2–x

4, dengan

dan adalah tetapan-tetapan positif. Percepatan benda sama dengan ...

A.

B.

C.

D.

48. Sebuah batang yang massanya M bersandar pada dinding licin, namun terdapat gesekan dengan

lantai. Batang membentuk sudut dengan lantai. Anggap gravitasi setempat besarnya g. Dalam

kondisi statis, berapakah gaya normal batang dengan dinding?

A. Mg cotan B. ½ Mg cotan C. ½ Mg tan D. 2 Mg cotan

49. Masih mengacu soal di atas, berapakah koefisien gesek statis minimum agar batang masih diam?

A. ½ cotan B. ½ tan C. ½ D. 2 cotan

50. Dari soal sebelumnya, andaikan sekarang dinding dan lantai licin dan batang mula-mula

dipegang diam membentuk sudut dengan lantai, kemudian dilepas. Berapa kecepatan sudut

batang tepat sebelum seluruh batang diam di lantai? Diketahui panjang batang adalah L.

A.

B.

C.

D.

petunjuk umum -...

Documents