1 SOAL BABAK PENYISIHAN OLIMPIADE FISIKA UNIVERSITAS ...

72 downloads 152 Views 751KB Size Report
Daftar konstanta alam sebagai pelengkap soal-soal fisika g = 10 m/s ... m/s;. 1 sma = 931 MeV; e = 1,6 x 10. -19. C; h = 6,63 x 10. -34. Js;. kB = 1,38 x 10. -23. J/ K.

SOAL BABAK PENYISIHAN OLIMPIADE FISIKA UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

Tingkat

: SMA/SEDERAJAT

Waktu

: 120 menit

Daftar konstanta alam sebagai pelengkap soal-soal fisika g = 10 m/s2 (kecuali diberitahukan lain); c = 3 x 108 m/s; e = 1,6 x 10-19 C; kB = 1,38 x 10-23 J/K me = 9,1 x 10-31 kg NA = 6,02 x 1023/ mol

µo = 4π x 10-7 H/m; 1 sma = 931 MeV; h = 6,63 x 10-34 Js; (4πεo)-1 = 9 x 109 Nm2/C2; R = 8,31 J/K.mol; G = 6,67 x 10-11 Nm2/kg2;

1. Sebuah mobil hendak menyeberangi parit yang lebarnya 4 meter. Perbedaan tinggi antara kedua sisi parit itu adalah 15 cm. v 15 cm 4m

Maka besar kelajuan minimum yang diperlukan oleh mobil tersebut agar penyeberangan mobil itu tepat dapat berlangsung adalah.... a) 10 m/s

c) 17 m/s

b) 15 m/s

d) 20 m/s

e) 23 m/s

2. Sistem benda dengan massa benda A sebesar 4 kg, dan massa benda B sebesar 5 kg. Koefisien gesekan statis antara benda A dengan C adalah 0,3 dan antara benda A dengan meja 0,2. Massa minimum benda C agar sistem tidak bergerak adalah...(massa katrol dan tali diabaikan).

1

C

a) 18 kg

A

b) 19 kg c) 20 kg d) 21 kg e) 22 kg B

3. Sistem benda berikut dengan massa balok A sebesar 0,4 kg, massa balok B sebesar 0,8 kg dan koefisien gesekan semua permukaan 0,25. Gaya F yang diperlukan untuk menarik balok B ke kanan dengan kelajuan tetap adalah....

a) 1 N

A B

b) 2 N c) 3 N

F

d) 4 N e) 5 N

4. Sebuah proyektil ditembakkan dari atas sebuah bidang miring seperti yang ditunjukkan oleh gambar. Vo α

h

θ

Dengan bidang miring sebagai sumbu x dan garis yang tegak lurus bidang miring sebagai sumbu y, maka tinggi maksimum h yang dicapai proyektil adalah....

2

a) b) c) d) e)

𝑉𝑜 2 𝑐𝑜𝑠 2 𝛼 2𝑔 𝑐𝑜𝑠 𝜃 𝑉𝑜 2 𝑠𝑖𝑛 2 𝛼 2𝑔 𝑐𝑜𝑠 𝜃 𝑉𝑜 2 𝑐𝑜𝑠 2 𝛼 2𝑔 𝑠𝑖𝑛 𝜃 𝑉𝑜 2 𝑠𝑖𝑛 2 𝜃 2𝑔 𝑐𝑜𝑠 𝛼 𝑉𝑜 2 𝑠𝑖𝑛 2 𝛼 2𝑔𝑐𝑜𝑠 2 𝜃

5. Pada sistem katrol seperti gambar berikut, besar percepatan benda C jika massa katrol dan gaya gesek pada sistem diabaikan adalah...(mA= m, mB = 2m, mC = 3m dan percepatan gravitasi g). A

B

a) 0,1 g b) 0,2 g c) 0,3 g d) 0,4 g e) 0,5 g

C 6.

m1

m2

m3

F

Tiga buah benda dihubungkan dengan tali yang massanya diabaikan seperti pada gambar, jika koefisien gesekan antara benda dengan lantai adalah µk. Besar tegangan tali antara benda m1 dengan m2 adalah...( m1= m, m2= 2m, m3= 3m dan percepatan gravitasi g) a)

1 2

𝐹

d)

1 5

𝐹

3

b) c)

1 3 1 4

𝐹

e)

1 6

𝐹

𝐹

7.

F Sebuah bola pejal bermassa m ditarik oleh gaya horizontal F tepat pada titik beratnya sehingga bola menggelinding tanpa slip pada bidang datar kasar, maka percepatan bola pejal tersebut adalah …. a) b) c)

5𝐹 7𝑚 7𝐹 5𝑚

d) e)

5𝐹 3𝑚 3𝐹 7𝑚

3𝐹 5𝑚

8. Sebuah bandul terdiri dari dua batang homogen dengan panjang masingmasing L dan bermassa m yang dirangkai menjadi huruf T terbalik seperti pada gambar. Momen inersia rangkaian batang tersebut adalah …. a) b) c) d) e)

19 12 17 12 15 12 5 3 7 3

𝑚𝐿2 𝑚𝐿2 L

𝑚𝐿2

𝑚𝐿2 𝑚𝐿2 L

9. Sebuah batang homogen bermassa m , yang rebah dilantai, mendapat gaya F1 dan F2 sehingga bergerak lurus dengan percepatan a. Jarak antara kedua titik tangkap adalah b seperti pada gambar (posisi batang dilihat dari atas). Maka panjang batang L , dinyatakan dalam m, F2, a dan b adalah…. a)

𝐹2 𝑏 𝑚𝑎

4

F1

𝐹2 𝑏 b) 2𝑚𝑎

c) d) e)

b

2𝐹2 𝑏

F2

3𝑚𝑎 2𝐹2 𝑏 𝑚𝑎

½L

3𝐹2 𝑏 2𝑚𝑎

10. Sebuah katrol berbentuk lempeng pejal homogen bermassa M dan berjarijari R, beban bermassa m dililitkan pada katrol dengan tali tak bermassa dan semua gesekan diabaikan. Apabila percepatan gravitasi bumi g, maka besar percepatan beban m dan tegangan talinya adalah…(M = 2m)

a)

0,4 g dan mg

b)

0,4 g dan 0,5 mg

c)

0,5 g dan mg

d)

0,5 g dan 0,4 mg

e)

0,5 g dan 0,5 mg

M

m

11. Sebuah roda akan dinaikkan pada anak tangga seperti pada gambar. Bila jari-jari = R, berat roda = W, tinggi anak tangga = h, maka gaya F minimun yang dibutuhkan agar roda tersebut dapat naik adalah …. a) b) c) d) e)

𝑊(𝑅 − 𝑕) 𝑊 2𝑅𝑕−𝑕 2 𝑅−𝑕

𝑊(2𝑅𝑕 − 𝑕2 ) 𝑊(𝑅−𝑕)

F R

h

𝑅 𝑊𝑕 𝑅−𝑕

12. Sebuah batang homogen berengsel dengan panjang L dan berat W2 diikat pada dinding dengan seutas tali seperti pada gambar. Jika pada ujung

5

batang diberi beban seberat W1, maka sistem dalam keadaan setimbang. Besar tegangan talinya adalah …. a)

b)

tali

c)

𝜃 L1

W1

d)

e)

𝑊1

𝐿 2

𝐿1 2

+𝑊2

sin 𝜃𝐿1 𝐿1 2

𝑊1 𝐿1 +𝑊2 sin 𝜃𝐿 𝑊1 𝐿+𝑊2

𝐿 2

sin 𝜃𝐿1 𝑊1

𝐿1 2

+𝑊2

𝐿 2

sin 𝜃𝐿1 𝑊1 𝐿+𝑊2

𝐿 2

sin 𝜃𝐿

13. Dua buah pendulum bergetar dengan frekuensi masing-masing f1 dan f2. Kemudian pendulum tersebut dihubungkan dengan tongkat ringan, maka frekuensinya akan menjadi…. a) b)

𝑓12 +𝑓22 2 𝑓1 + 𝑓2

2

d)

𝑓1 𝑓2 + 𝑓1 𝑓2

e)

𝑓12 + 𝑓22

c) 𝑓1 + 𝑓2 14.

v sebelum tumbukan

h

sesudah tumbukan

Sebuah balok kayu bermassa 7m digantung dengan seutas tali. Kemudian, peluru bermassa 0,5m ditembakkan pada balok sehingga balok menyimpang dan naik setinggi h (peluru bersarang pada balok), besar kecepatan peluru v adalah….

6

a)

2 𝑔𝑕

b)

2𝑔𝑕

c)

5 2𝑔𝑕

d) 10 𝑔𝑕 e) 15 2𝑔𝑕

15. Sebuah bola kasti bermassa m, dilemparkan dengan kecepatan v kemudian dipukul oleh pemukul dengan gaya F berlawanan dengan arah gerak peluru sehingga bola berbalik arah dengan kecepatan v’. Selang waktu (∆t) yang dibutuhkan untuk memukul bola tersebut adalah…. a) b) c)

𝑚(𝑣−𝑣′)

d)

𝐹 𝑚(𝑣−𝑣′)

e)

2𝐹

𝑚 (𝑣′−𝑣) 2𝐹 2𝑚(𝑣′−𝑣) 𝐹

𝑚(𝑣′−𝑣) 𝐹

16.

k1

k2 m

Apabila massa balok sebesar m serta konstanta pegas masing-masing k1 = k N/m dan k2 = 2k N/m, maka frekuensi sistem tersebut adalah…. a)

b)

c)

d)

1

2𝑚

2𝜋

3𝑘

1

3𝑚

2𝜋

5𝑘

1

𝑚

2𝜋

3𝑘

1

𝑚

2𝜋

6𝑘

e) Semua jawaban salah

17. Dua buah bola kecil masing-masing bermassa m, digantung dengan tali yang masing-masing panjangnya L pada titik yang sama. Jika setiap bola

7

bermuatan q dan setiap tali membentuk sudut θ dengan vertikal. Besarnya q dinyatakan dalam besaran-besaran yang diketahui adalah…

𝜃 𝜃

a) 4𝐿 𝑠𝑖𝑛 𝜃 b) 2𝐿 𝑡𝑎𝑛 𝜃 c) 4𝐿 𝑡𝑎𝑛 𝜃

𝑚𝑔 𝑡𝑎𝑛 𝜃 𝑘 𝑚𝑔 𝑠𝑖𝑛 𝜃 𝑘

d) 2𝐿 𝑠𝑖𝑛 𝜃 e) 2𝐿 𝑡𝑎𝑛 𝜃

𝑚𝑔 𝑡𝑎𝑛 𝜃 𝑘 𝑚𝑔 𝑐𝑜𝑠 𝜃 𝑘

𝑚𝑔 𝑠𝑖𝑛 𝜃 𝑘

18. Perhatikan rangkaian pada gambar. Beda potensial antara titik A dan B adalah ... a) 2,4 V b) 2,7 V c) 3,4 V d) 5,4 V e) 6,0 V

19. Dalam daerah bermedan magnet seragam B ( dengan arah menembus masuk bidang kertas ) dua buah partikel bermuatan ( q1 dan q2 ) bergerak melingkar dengan energi kinetik yang sama besar. Bila kedua muatan bermassa sama, maka dapat disimpulkan bahwa .... a) q1 > 0, q2 < 0, dan [ q1 ] > [ q2 ] b) q1 > 0, q2 < 0, dan [ q1 ] < [ q2 ] c) q1 < 0, q2 > 0, dan [ q1 ] < [ q2 ] d) q1 < 0, q2 > 0, dan [ q1 ] > [ q2 ]

8

e) q1 > 0, q2 < 0, dan [ q1 ] = [ q2 ]

20. Dua buah kawat a dan b diletakkan sejajar pada jarak 8 cm satu sama lain. Tiap kawat dialiri arus sebesar 20 A. Maka induksi magnet di titik P yang terletak di antara kedua kawat pada jarak 2 cm dari kawat a adalah ... a) 0,10 mT b) 0,13 mT c) 0,20 mT d) 0,25 mT e) 0,30 mT

21. Batang magnet bergerak dengan kelajuan konstan mendekati kumparan, beda potensial listrik yang terukur pada titik X dan Y akan .... a)

Lebih tinggi di X dan akan semakin berkurang

b) Lebih tinggi di Y dan akan semakin berkurang c)

Sama dengan nol

d) Lebih tinggi di Y dan akan semakin bertambah nilainya e)

Lebih tinggi di X dan akan semakin bertambah nilainya

22. Sumber DC 2 volt dihubungkan dengan 2 elemen listrik yang dipasang seri dan arus yang mengalir pada rangkaian tersebut 200 mA. Jika sumber DC digantikan dengan sumber AC 2 volt (50 Hz), maka arus yang mengalir pada rangkaian menjadi 100 mA. Komponen listrik pada rangkaian ini adalah .... a) Kapasitor 20 F dan Resistor 10 Ω b) Induktor 1/10π 3 H dan Kapasitor 20 F c) Resistor 10 Ω dan Induktor 3 /10π H d) Keduanya Resistor, masing masing 10 Ω e) Keduanya Induktor, masing masing

3 /10π H

9

23.

Arus yang melalui hambatan 2  pada gambar adalah…. a) 0,1 A

d) 0,4 A

b) 0,2 A

e) 0,5 A

c) 0,3 A

24. Sebuah kapasitor keping sejajar yang tebalnya d mempunyai kapasitas Co. Ke dalam kapasitor ini dimasukkan dua bahan dielektrik yang masingmasing tebalnya d/2 dengan konstanta dielektrik k1 dan k2, sehingga kapasitasnya menjadi .... a) k1k2Co/( k1 + k2) b) 2k1k2Co/( k1 + k2) c) 4k1k2Co/( k1 + k2) d) k1k2Co/2( k1 + k2) e) k1k2Co/4( k1 + k2) 25. Dua buah benda X dan Y di ukur suhunya dengan menggunakan termometer berskala Fahrenheit yang masing-masing adalah A dan B. Bila kedua benda tersebut diukur suhunya menggunakan termometer M yang tidak diketahui, suhunya masing-masing yaitu C dan D. Suhu es yang mencair (32°F) jika diukur dengan menggunakan termometer M adalah…. a) b) c) d)

𝐴𝐷+𝐵𝐶 +32 𝐶−𝐷 𝐴−𝐵 𝐴𝐷−𝐵𝐶 +32 𝐵−𝐷 𝐴−𝐶 𝐴𝐷−𝐵𝐶 +32 𝐶−𝐷 𝐴−𝐵 𝐴𝐷+𝐵𝐶 +32 𝐵−𝐷 𝐴−𝐶

10

e)

𝐴𝐷+𝐵𝐶 −32 𝐶−𝐷 𝐴−𝐵

26. Sebuah tabung yang volumenya 1 liter mempunyai lubang yang memungkinkan udara keluar dari tabung. Mula-mula suhu udara dalam tabung 27°C. Tabung dipanaskan hingga suhu 127°C. Perbandingan antara massa gas yang keluar dari tabung dan massa awalnya adalah.... a)

1:4

d) 1 : 2

b)

2:1

e) 4 : 1

c)

1:1

27. 2 m3 gas helium bersuhu 27°C dipanaskan secara isobarik sampai 77°C. Jika tekanannya 3 × 105 N/m2, maka usaha yang dilakukan gas adalah .... a) 100 kJ

d) 260 kJ

b) 140 kJ

e) 320 kJ

c) 200 kJ

28. Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi yang bersuhu 800 K mempunyai efisiensi sebesar 40%. Agar efisiensinya naik menjadi 50% suhu reservoir tinggi harus dinaikkan menjadi.... a) 900 K b) 960 K c) 1000 K d) 1180 K e) 1600 K

29.

Sepotong plastik transparan (indeks bias = nk) terapung di permukaan air udara

𝜃

(indeks bias = na) agar sinar datang seperti pada gambar dipantulkan

plastik air

sempurna oleh permukaan batas plastik-air,

maka sudut 𝜃 harus

memenuhi syarat…. 11

n

a) sin θ = n a

k

b) sin θ =

nk na

c) cos θ = nk 2 − na 2

1

d)

cos θ =

e)

tan θ =

nk 1 2 n k −n a 2 2 nk na

2

30. Sebuah benda bercahaya berjarak tetap D dari layar. Lensa konvergen dengan jarak fokus f akan membentuk bayangan nyata pada layar untuk dua posisi tertentu, yang satu dengan yang lainnya berjarak…. a)

𝐷2 − 4𝑓

d)

𝐷(𝐷 + 4𝑓)

b)

𝐷2 + 4𝑓

e)

𝐷 𝐷−4

c)

𝐷(𝐷 − 4𝑓)

31. Seorang petugas pemilu mengamati keaslian kartu suara dengan menggunakan lup berkekuatan 10 dioptri. Apabila orang itu memiliki titik dekat mata 30 cm dan ingin memperoleh pembesaran angular maksimum, maka kartu suara ditempatkan di depan lup pada jarak .... a) 5,5 cm

d)

8,5 cm

b) 6,5 cm

e)

9,5 cm

c) 7,5 cm

32. Jarak titik api lensa obyektif dan lensa okuler sebuah mikroskop berturutturut adalah

1,8 cm dan 6 cm. Pada pengamatan mikroorganisme,

mikroskop digunakan oleh mata normal dengan titik dekat 24 cm tanpa berakomodasi. Jika jarak antara lensa obyektif dan lensa okuler 24 cm, maka pembesaran mikroskop tersebut adalah .... a) 10

d) 24

b) 12

e) 36

c) 16

33. Seorang nelayan merasakan perahunya dihempas gelombang sehingga perahu bergerak naik-turun. Waktu yang diperlukan untuk bergerak dari puncak ke lembah adalah 3 s. Nelayan juga mengamati bahwa jarak antar

12

puncak gelombang adalah 12 m. Waktu yang diperlukan oleh gelombang untuk mencapai pantai yang jauhnya 100 m adalah .... a)

3s

d) 33 s

b) 4 s

e) 50 s

c) 8 s 34. Suatu gelombang gempa terasa di Malang dengan intensitas 6 × 10 5 W/m2. Sumber gempa berasal dari suatu tempat yang berjarak 300 km dari Malang. Jika jarak antara Malang dan Surabaya sejauh 100 km dan ketiga tempat itu membentuk segitiga siku-siku dengan sudut siku-siku di Malang, maka intensitas gempa yang terasa di Surabaya adalah ... (dalam W/m2). a) 2 × 105

d) 5,4 × 105

b) 3 × 105

e) 7,5 × 105

c) 4,5 × 105

35. Dua celah yang berjarak 1 mm, disinari cahaya merah dengan panjang gelombang 6,5 x 10–7 m. Garis gelap-terang dapat diamati pada layar yang berjarak 1 m dari celah. Jarak antara gelap ketiga dan terang kelima adalah .... a) 0,85 mm

d) 3,25 mm

b) 1,62 mm

e) 4,87 mm

c) 2,55 mm

36. Dalam suatu percobaan gelombang pada tali terbentuk 4 buah perut dan 5 buah simpul gelombang ketika beban pada tali adalah a kg. Jika pada percobaan tersebut beban diubah menjadi 4a. Maka banyaknya perut dan simpul yang terbentuk agar diperoleh frekuensi sama dengan sebelumnya adalah .... a) 2 perut dan 3 simpul b) 4 perut dan 5 simpul c) 5 perut dan 4 simpul

13

d) 8 perut dan 9 simpul e) 9 perut dan 8 simpul 37. Sebuah kapal berlayar dari air laut (ρ = 1,03 g/cm3) menuju kedalam air segar (ρ = 1 g/cm3) dan karena itu, agak tenggelam. Jika beban 600 Mg dibuang, kapal kembali ke ketinggian semula. Maka massa kapal sebelum beban dibuang adalah ... ( 1 Mg = 103 kg, 1 Gg = 106 kg). a) 20,6 Gg

d) 23,6 Gg

b) 21,6 Gg

e) 24,6 Gg

c) 22,6 Gg

38. Sebuah air mancur yang dirancang untuk menyemprotkan air setinggi 12 m ke udara mempunyai lubang semprotan berdiameter 1 cm. Jika pompa air berada 3 m di bawah tanah dan pipa semprotan berdiameter 2 cm, maka tekanan pompa yang diperlukan adalah sebesar…(lubang semprotan berada di atas tanah dan Po = 1,01 atm). a) 1,125 atm

d) 4,545 atm

b) 2,435 atm

e) 5,615 atm

c) 3,275 atm

39. Grafik berikut menunjukkan hubungan jumlah zat (N) terhadap waktu (t) pada peluruhan suatu unsur radioaktif. Waktu yang diperlukan sehingga unsur tersebut tinggal satu mol adalah ….

14

a) 2,5 hari b)

5 hari

c) 10 hari d) 20 hari e) 40 hari

40. Sebuah benda dengan massa 4 kg bergerak dengan kecepatan 3/5 c berbenturan dengan benda yang serupa tetapi bergerak dengan kelajuan 3/5 c kearah berlawanan. Jika setelah benturan kedua benda menyatu dan tidak ada energi yang teradiasi selama proses benturan tersebut, maka massa benda gabungan setelah benturan adalah…. a) 4,0 kg

d) 10,0 kg

b) 6,4 kg

e) 13,3 kg

c) 8,0 kg

SELAMAT MENGERJAKAN

15