Olimpiade

Soal dan Pembahasan  Olimpiade OSK Fisika 2013

Soal Nomor 1

Sebuah benda bergerak pada bidang xy dengan komponen kecepatan dalam arah x dapat dinyatakan dalam bentuk v_x(t) = (3t² - 4t + 5)m/detik, t dalam detik; sedangkan komponen kecepatan dalam arah 

 y adalah ⃑v_y (t) seperti ditunjukkan dalam grafik 
Tentukanlah:

a) kecepatan benda v(t) saat t = 2 detik dan t = 4 detik

b) percepatan benda a(t) saat t = 4 detik

c) posisi benda r(t) saat t = 9 detik, jika diketahui posisi awal benda adalah r (0) = 74 i +40j)

Soal Nomor 2Seseorang (massa 60 kg) terikat dan terhubung ke sebuah sistem katrol sebagaimana tampak pada gambar di bawah. Katrol dan tali dianggap tak bermassa dan licin. 

Jika percepatan gravitasi dianggap 10 m/det², tentukan gaya yang harus diberikan oleh orang tersebut ke tali agar ia bisa mempertahankan dirinya untuk tidak menyentuh lantai.

Soal Nomor 3

Sebuah balok (massa m) bergerak dengan kelajuan awal νo di atas lantai licin. Sebuah batang homogen bermassa M ( M > m) dan panjangnya L tergantung dengan bebas pada langit-langit dan mula-mula diam (lihat gambar di bawah). Batang M ditumbuk oleh balok m tersebut. 

Tepat setelah tumbukan, batang berayun dan balok diam.
a) Periksalah apakah kasus di atas termasuk tumbukan elastik atau tak-elastik.
b) Tentukan tinggi maksimum batang homogen berayun.

Soal Nomor 4

Dua buah pegas identik, masing-masing dengan konstanta pegas k, terhubung dengan sebuah massa m dalam posisi mendatar (lihat gambar dibawah).

Kedua ujung pegas diikatkan ke dinding agar tidak terlepas. Dalam posisi diam/setimbang, jarak benda m ke masing-masing dinding adalah d.

(a) Tunjukkan apakah pada sistem pegas tersebut dimungkinkan benda m mengalami gerak osilasi harmonik sederhana pada arah vertikal?
(b) Jika jawaban pada pertanyaan (a) di atas adalah ya, tentukanlah frekuensinya.

Soal Nomor 5

Bola biliar dengan jari-jari r, massa m dan momen inersia I berada di atas meja biliar. Bola disodok dengan gaya horizontal, sehingga bergerak menggelinding ke kanan tanpa slip dengan kecepatan u. 

Bola kemudian mengenai dinding meja billiar yang memiliki ketinggian tepi h seperti ditunjukkan pada gambar. Akibatnya lalu bola itu berbalik menggelinding tanpa slip dengan kecepatan v. Tentukanlah hubungan antara h dan r agar kondisi ini terjadi. Anggap bola mengenai tepi meja dengan arah normal.

Soal Nomor 6

Sebuah bola dengan radius r menggelinding secara horizontal tanpa slip pada dua buah rel sejajar yang berjarak r/2. Bola menggelinding tegak lurus terhadap bidang kertas (perhatikan gambar samping). 

a. Gambarkan kondisi tersebut dalam tampak depan dan tampak samping. Tentukan titik manakah (pada bola) yang memiliki kecepatan sesaat maksimum !
b. Cari besarnya kecepatan maksimum diatas jika pusat massa bola memiliki kelajuan v !

Soal Nomor 7

Suatu bola bermassa m dan berjari-jari r menggelinding tanpa slip pada permukaan setengah bola yang kasar dan berjari-jari R (R > r) seperti tampak pada gambar di bawah ini. 

 

a. Jika bola m mula-mula diam di titik A dan kemudian menggelinding ke bawah pada permukaan setengah bola, maka tentukan kelajuan bola tersebut pada titik terendah.
b. Bila bola tersebut dalam geraknya di bagian a) di atas, ia berosilasi di sekitar titik terendah, tentukan periode osilasi tersebut!

Soal Nomor 8

Lokomotif mainan (massa m_L) bergerak pada lintasan melingkar horizontal berjari-jari R dan bermassa total m_T. Lintasan berbentuk pelek dari sebuah roda tak bermassa yang dapat bebas berotasi tanpa gesekan terhadap sumbu/poros vertikal. 
 

Lokomotif mulai bergerak dari keadaan diam dan dipercepat tanpa slip sampai mencapai kecepatan akhir v relatif terhadap lintasan. Hitunglah kecepatan akhir lokomotif, v_f, relatif terhadap lantai.

Pembahasan

Untuk pembahasannya download di sini ya