Program Latihan dan Tes Jarak Jauh 2015-2016 Pelatihan-osn.com, Konsultan Olimpiade Sains Nasional

Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional Head Office : Perumahan Sawangan Permai Blok A5 No.12A, Sawangan, Depok 16511 http://pelatihan-osn.com Ofiice : 021-2951 1160. Contact Person : 0-878787-1-8585 / 0813-8691-2130

Bidang Studi : Fisika

Kode Berkas : FI-L01 (soal)

Dinamika Gerak Translasi dan Rotasi

1. Dua buah prisma berbentuk segitiga sama sisi disusun seperti ditunjukkan

pada gambar di samping. Kedua prisma memiliki massa yang sama. Prisma

bawah diletakkan di permukaan bidang miring dengan kemiringan 3

.

gaya gesek hanya ada di antara kedua prisma dengan koefisien gesek

sebesar . Akibat percepatan gravitasi, kedua prisma akan bergerak

dipercepat. Prisma atas bergerak dengan percepatan 1a relatif terhadap

prisma bawah, sedangkan prisma bawah bergerak dengan percepatan 2a

relatif terhadap bidang miring. Hitung 1a dan 2a .

2. Dua buah silinder masing-masing bermassa m diletakkan di atas

papan. Jarak antara pusat massa kedua silinder adalah L

R L dengan R menyatakan radius kedua silinder. Koefisien

gesek antara silinder kanan dengan papan adalah 1 , sedangkan

antara silinder kiri dengan papan adalah 2 2 1 . Papan diletakkan di permukaan lantai datar yang sangat licin. Mula-mula

sistem diam. Selanjutnya papan ditarik dengan gaya mendatar

sehingga mengalami percepatan konstan a . Hitung waktu yang diperlukan kedua silinder untuk kontak fisik satu sama lain sebagai

fungsi L jika kedua silinder slip di awal gerakan dan jika silinder

tidak slip sejak awal gerak.

3. Sebuah silinder bermassa 1m dan radius R diletakkan di atas

papan bermassa 2m . Pada silinder dililitkan tali ringan yang

massanya dapat diabaikan relatif terhadap massa silinder. Papan

diletakkan di permukaan lantai datar yang licin. Awalnya sistem

diam. Kemudian papan dan silinder diberi gaya Tarik 1F dan 2F

masing-masing bekerja pada silinder dan papan dengan posisi

seperti ditunjukkan pada gambar. Jika silinder tidak dapat slip

terhadap papan, hitung rasio 2 1F F sehingga pusat massa silinder

tidak dipercepat.

Program Latihan dan Tes Jarak Jauh 2015-2016 Pelatihan-osn.com, Konsultan Olimpiade Sains Nasional

Pelatihan-osn.com Konsultan Olimpiade Sains Nasional Head Office : Perumahan Sawangan Permai Blok A5 No.12A, Sawangan, Depok 16511 http://pelatihan-osn.com Ofiice : 021-2951 1160. Contact Person : 0-878787-1-8585 / 0813-8691-2130

4. Sebuah silinder dan sebuah batang homogen memiliki massa yang sama

sebesar m . Radius silinder adalah R sedangkan panjang batang 4R .

Salah satu ujung batang dihubungkan ke poros bebas gesekan yang

dipasang di lantai seperti ditunjukkan pada gambar. Batang kemudian

disandarkan pada silinder sehingga sumbu batang membentuk sudut dengan lantai. Diketahui koefisien gesek di seluruh permukaan adalah

. Hitung nilai maksimum sehingga batang bersandar pada silinder

dalam kondisi setimbang.

5. Silinder bermassa m dan radius R diletakkan di atas papan berbentuk L sepeti ditunjukkan pada gambar di samping. Papan diletakkan di

permukaan lantai datar yang licin. Koefisien gesek antara silinder

dengan papan adalah . Saat t=0, silinder berotasi berlawanan arah

jarum jam terhadap pusat massanya dengan kecepatan sudut namun pusat massanya tidak bergerak translasi relatif terhadap papan. Di saat

yang sama, papan dipercepat ke kanan dengan percepatan a relatif

terhadap lantai. Tidak ada gaya eksternal yang bekerja pada sistem

selain gaya gravitasi dan gaya yang mempercepat papan.

a. Berapa nilai mina sehingga bagian bawah silinder dapat lepas

kontak dengan papan.

b. Jika mina a , hitung selang waktu sejak silinder mulai bergerak

naik hingga silinder mencapai kondisi gerak tanpa slip.

6. Sebuah bola kecil diletakkan di dalam rongga pipa lurus seperti

ditunjukkan pada gambar. Abaikan gravitasi dan gesekan pada soal ini.

Pipa berotasi dengan kecepatan sudut konstan terhadap sumbu putar

yang ada di salah satu ujungnya. Ketika posisi pipa vertikal, bola

berjarak 1L dari pusat rotasi pipa tanpa memiliki kecepatan pusat

massa. Ketika posisi pipa horisontal, bola berjarak 2L dengan

kecepatan radial pusat massa sebesar v . Berdasarkan informasi yang diberikan, hitung kecepatan sudut pipa.

Petunjuk: 1 111

bn n n

ax dx b a

n

, dv dv ds

dt ds dt .