soal fisika

SOAL FISIKA SMA

OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2006

SEMARANG – JAWA TENGAH

(4 JAM)

01.      Suatu sistem terdiri dari 2 balok  dan 1 pegas, diletakkan di permukaan lantai licin. Balok M₁ menyentuh dinding tetapi tidak merekat. Mula-mula M₂ ditekan sejauh A dari posisi kesetimbangan. Jika massa kedua balok sama (masing-masing m), konstanta pegas k dan panjang mula-mula pegas L, ukuran kedua balok diabaikan (dianggap sebagai massa titik).   ( Skor : 15 )

a.       Pada saat t = 0, M₂ dilepas. Setelah t = t₁, ternyata M₁ lepas dari dinding (tidak menyentuh dinding lagi). Hitung t₁!

b.      Selanjutnya ketika t = t₂, kedua balok berada pada posisi terdekat untuk pertama kalinya. hitung t₂.

c.       Berapakah jarak terdekat antara kedua balok itu (pada saat t = t₂) ?

d.      Berapakah jarak M₁ dari dinding ketika hal ini terjadi (saat t = t₂) ?

02. Sebuah bola dengan massa m  dan jari jari r (momen inersia bola ) berada di atas sebuah kereta bermassa M. Mula-mula kereta M diam, sedangkan bola m bergerak dengan kecepatan v₀ tanpa menggelinding sama sekali. Kemudian bola memasuki bagian kasar di atas kereta. Ketika keluar dari bagian kasar, bola sudah menggelinding tanpa slip.  ( Skor : 12 )

a.       Hitung kecepatan akhir m dan M relatif terhadap bumi ketika bola sudah bergerak tanpa slip ? Hitung juga kecepatan sudut akhir dari m!

b.      berapa panjang minimum s agar bola akhirnya bisa menggelinding tanpa slip? Koefisien gesek pada bagian kasar adalah m.

03.   Perhatikan sistem massa – pegas sebagai berikut. Abaikan gesekan pada sistem, massa tali dan massa pegas. Jika panjang tali L dan mula-mula semua sistem ditahan diam.  ( Skor :20 )

a.       Berapakah percepatan massa M saat sistem dilepas ? Anggap pada keadaan awal, pegas tidak teregang/tertekan dengan panjang .

b.      Berapakah tegangan tali T  sesaat setelah sistem dilepas ? Apakah energi total sistem kekal ?

c.       Jika M dilepas dari diam, maka M akan bergerak mendekati dinding. Setelah bergeser sejauh , M akan diam sesaat. Berapakah  ?

d.      Massa M akan berosilasi bolak-balik di sekitar titik kesetimbangan. Dimanakah posisi kesetimbangan sistem dihitung dari posisi mula-mula ?

04. Sebuah bola elastis dijatuhkan di atas bidang miring. Bola tersebut terpantul dan jatuh  pada bidang miring pada titik yang beda, begitu seterusnya (lihat gambar). Jika jarak antara titik pertama bola jatuh dan titik kedua adalah  dan jarak antara titik kedua dan ketiga adalah . Tentukan perbandingan jarak antara   ( Skor : 8 )

05.   Sebuah kereta dengan massa M dapat bergerak bebas tanpa gesekan. Kereta ini

   dihubungkan ke dinding lewat sebuah pegas dengan konstanta pegas k. Di atas 

    kereta terdapat bola dengan massa m, dan jari-jari r  (momen inersia bola

). Koefisien gesekan antara bola dan kereta adalah m.  ( Skor :15 )

a.    Jika kereta diberi simpangan kecil, maka kereta akan berosilasi bolak-balik dengan bola di atasnya ikut berosilasi. Apabila simpangannya cukup kecil, bola hanya akan menggelinding bolak-balik tanpa slip. Hitung periode osilasi bola atau kereta.

b. Hitung amplitudo maksimum osilasi kereta agar bola tidak terpeleset (bola berosilasi tanpa slip)!

Sukses selalu !

Go get gold

HUKUM I NEWTON

Benda yang sedang diam akan bergerak jika benda tersebut di beri gaya. Benda yang sudah bergerak dengan kecepatak tertentu akan tetap bergerak dengan kecepatan tersebut jika benda tersebut tidak mengalami gangguan.(maksudnya gangguan di sini adalah gaya) Hal di atas merupakan dasar dari Hukum I Newton yang kemudian dapat di tulis sebagai berikut.

Jika gaya total yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol maka benda tersebut sedang diam dan akan tetap diam atau benda tersebut sedang bergerak lurus dengan kecepatan tetap dan akan tetap bergerak lurus dengan kecepatan tetap. Dapat di simpulkan bahwa Hukum I Newton menyatakan bahwa percepatan benda nol jika gaya total (gaya resultan) yang bekerja pada benda tersebut adalah nol. Dan secara matematis Hukum I newton dapat di tuliskan sebagai berikut:

ΣF = O

Sebenarnya pernyataan Hukum I Newton ini sebelumnya sudah pernah di ucapkan oleh Galileo beberapa tahun sebelum newton lahir. Galleo mengatakan bahwa kecepatan yang di berikan pada suatu benda akan di pertahankan jika semua gaya penghambat di hilangkan.

HUKUM II NEWTON

Dalam hukum I newton di bahas bahwa jika benda akan tetap diam atau benda akan tetap memiliki kecepatan tertentu jika gaya total yang di berikan pada benda tersebut adalah nol. Llu bagaimana jika gaya total yang di berikan tidak sama dengan nol? Jika benda di kenai gaya dan gaya total tidak nol maka benda yang diam akan bergerak dan benda yang sedang bergerak akan bergerak semakin cepat. Artinya benda akan memiliki percepatan. Menurut hasil percobaan jika gaya total yang diberikan pada benda di perbesar 2 x lipat maka percepatannya akan menjadi lebih besar 2 x lipat juga. Jika dilakukan percobaan lain yaitu dengan dengan gaya tetap namun massa di perkecil ½ massa semula maka percepatan akan menjadi 2x lipat lebih besar. Dari sini dapat di simpulkan bahwa percepatan suatu benda berbanding terbalik dengan massa benda tersebut.

Hukum II newton dapat di tuliskan sebagai berikut: Percepatan suatu benda sebanding dengan gaya total (resultan gaya) yang bekerja pada benda tersebut dan berbanding terbalik dengan massanya, di tulis dalam fungsi matematik sebagai berikut:

M= F/A atau ΣF = m.a

Hukum II newton ini berkaitan dengan Hukum I newton, hukum II newton merupakan pengembangan dari hukum I newton.

HUKUM III NEWTON

Hukum III newton berbunyi:

Jika suatu benda mengerjakan gaya pada benda lain maka benda yang di kenai gaya akan mengerjakan gaya yang besarnya sama dengan gaya yang di terima dari benda pertama tetapi arahnya berlawanan.

Faksi = – Freaksi

Faksi = gaya yang bekerja pada benda

Freaksi = gaya reaksi benda akibat gaya aksi

Hukum ketiga menyatakan bahwa tidak ada gaya timbul di alam semesta ini, tanpa keberadaan gaya lain yang sama dan berlawanan dengan gaya itu. Jika sebuah gaya bekerja pada sebuah benda (aksi) maka benda itu akan mengerjakan gaya yang sama besar namun berlawanan arah (reaksi). Dengan kata lain gaya selalu muncul berpasangan. Tidak pernah ada gaya yang muncul sendirian.

Hukum III newton tidak berhubungan dengan Hukum I dan II newton, jika Hukum I dan II Newton objeknya merupakan satu benda saja jika hukum III newton ini objeknya dua buah benda yang berbeda.