SOAL BABAK PEREMPAT FINAL OLIMPIADE FISIKA

SOAL BABAK PEREMPAT FINAL OLIMPIADE FISIKA
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
Tingkat : SMA/SEDERAJAT
Waktu
: 100 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/molK;
G = 6,67 x 10-11 Nm2/kg2;
1. Sebuah mobil dipercepat dengan percepatan tetap α mulai dari keadaan diam selama
selang waktu tertentu dan setelah itu diperlambat dengan perlambatan tetap β sampai
berhenti. Jika selang waktu total percepatan dan perlambatan adalah t sekon, kecepatan
maksimum yang dicapai mobil adalah
A.
C.
B.
D.
C.
2. 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 d12 dan jarak antara titik kedua
dan ketiga adalah
d 23 . Tentukan
perbandingan jarak antara
A.
d 12
=
d 23
D.
d 12
d 23
d 12
=
d 23
θθ
1
d12
2
d23
3
B.
d 12
=
d 23
C.
d 12
=
d 23
E.
d 12
=
d 23
3. Sebuah keran yang bocor mempunyai air yang menetes turun secara teratur ( tetes air
jatuh tiap suatu selang waktu yang sama adalah T ) dalam sebuah medan gravitasi
konstan. Pada suatu saat, sebuah tetes
air (namakan tetes 1) sudah berada pada
jarak 16a dari keran (dengan a sebuah konstanta ). Di atasnya ada 3 tetes air (namakan
tetes 2, tetes 3 dan tetes 4) yang jatuh terturut-turut setelah tetes 1 dan ada satu tetes
(namakan tetes 5) yang baru persis akan terlepas dari keran. Tentukan posisi tetes air 2,
3 dan 4 saat itu (dihitung relatif terhadap keran) berturut-turut adalah ….
A. 10a, 5a, dan a
D. 8a, 4a, dan a
B. 9a, 4a, dan a
E. 9a, 4a, dan 3a
C. 9a, 4a, dan 2a
4. Sebuah batu beratnya w dilemparkan vertikal ke atas diudara dari lantai dengan
kecepatan awal v0 . Jika ada gaya konstan f akibat gesekan atau hambatan udara selama
melayang dan asumsikan percepatan gravitasi bumi g konstan, maka berapakah tinggi
maksimum yang dicapai dan laju batu saat menyentuh lantai kembali.
A.
B.
C.
D.
E.
(
)
(
)
(
)
(
(
√
v= 0
√
√
√
)
)
f
f
w w
v0
√
v
hmax
5. Ada dua balok, masing-masing massanya m
F
dan M. Koefisien gesekan antara balok M
dengan
lantai
µ1, sedangkan
m
L
µ2
koefisien
M
gesekan antara balok m dengan balok M
µ1
adalah µ2. Pada balok m diberi gaya
mendatar F yang cukup besar sehingga balok m akan bergerak dipunggung balok M, dan balok
M juga bergerak akibat gaya F ini (asumsi µ2 cukup besar). Jika balok m berpindah sejauh L
relatif terhadap balok M, berapa usaha yang dilakukan gaya F ? Untuk memudahkan hitungan
anggap : M  2m, F  mg  5,6mg,  2  0,5, 1  0,1
A.
D.
B.
E.
C.
6. Sebuah bola berongga mempunyai massa dan jari-jari yang sama dengan sebuah bola
pejal. (momen inersia bola berongga =
2
2
mR 2 dan momen inersia bola pejal = mR 2 ).
3
5
Bola berongga menggelinding tanpa slip pada bidang miring dari ketinggian H = 1
meter (lihat gambar). Tentukan ketinggian atau posisi mula-mula H ' untuk bola pejal
supaya jarak mendatar X yang ditempuh kedua bola sama jauhnya.
A. H’ = 84 cm
Bola
berongga
Bola pejal
B. H’ = 82 cm
C. H’ = 83 cm
H
D. H’ = 80 cm
E. H’ = 85 cm
X
7. Sebuah silinder dengan jari jari r (r = 0.2 R) berosilasi
bolak-balik pada bagian dalam sebuah silinder dengan
jari jari lebih besar R seperti pada gambar.
θ
R
Anggap ada gesekan yang besar antara kedua silinder
sehingga silinder tidak slip. Berapakah periode osilasi
sistem (anggap sudut  kecil).
r
A.
√
B.
√
C.
√
D.
√
E.
√
8. Lingkaran yang terbuat dari kawat dengan jari-jari R bergerak melingkar tanpa gesekan
pada sumbu vertikal yang melewati diameternya, (lihat gambar). Kelajuan linear titik
pada kawat di mana terletak cincin adalah v. Jika cincin yang terletak pada kawat
tersebut berada pada kesetimbangan. Tentukan sudut θ yang memenuhi kesetimbangan
stabil.
A.
B.
R
C.
θ
D.
E.
9. Sebuah silinder pejal (I = ½ MR2) massanya M pusatnya dihubungkan dengan dinding
menggunakan pegas tak bermassa seperti ditunjukkan pada gambar. Pegas tersebut
mempunyai konstanta k. Jika silinder tersebut bergerak menggelinding tanpa slip, maka
periode gerak harmonik silinder tersebut adalah....
A.
√
B.
√
C.
√
D.
√
E.
√
k
M
10. Balok bermassa 2M diletakkan di atas bidang miring yang koefisien gesekan statisnya
s, dan dihubungkan dengan benda lain bermassa M melalui katrol licin dengan
memakai tali yang massanya diabaikan seperti pada gambar di samping. Kemiringan
bidang dapat diatur. Jika sudut  diperbesar, maka pada saat mencapai sudut m balok
dalam keadaan hampir meluncur turun. Pada keadaan ini berlaku hubungan ....
A. 1 + 2s cos m = 2 sin m
B. 1 + s cos m = 2 sin m
C. 1 + 2s cos m = sin m
D. 1 + 2s cos m = 2 cos m
E. 1 + s sin m = 2 cos m
11. Empat buah pegas memiliki konstanta pegas yang sama. Kemudian dua pegas
dihubungkan secara seri dan disebut pegas A, sementara dua buah pegas yang lain
dihubungkan paralel dan disebut pegas B. Jika keduanya diberikan beban yang sama
maka perbandingan frekuensi getar A dan B adalah ....
A. 1 : 4
B. 1 :
D. 2 : 1
E. 4 : 1
2
C. 1 : 2
12. Sebuah partikel melakukan ayunan harmonis sederhana. Tenaga kinetik partikel adalah
EK, tenaga potensialnya EP dan tenaga total ET. Ketika partikel berada di tengah-tengah
antara posisi seimbang dan posisi amplitudo, perbandingan EK/ET dan EP/ET berturutturut adalah ....
A.
3
1
dan
4
4
D.
1
7
dan
8
8
B.
1
1
dan
2
2
E.
3
5
dan
8
8
C.
1
3
dan
4
4
13. Benda bermassa 2 kg diam di atas meja yang kasar dengan koefisien gesekan kinetik 0,2
didorong dari belakang dengan gaya 100 N dengan arah membentuk sudut 37 terhadap
arah mendatar ke bawah. Tinggi meja 1 m, panjangnya 1 m. Jika gaya bekerja selama
benda berada di atas meja, maka jarak horizontal yang ditempuh benda ketika jatuh di
lantai (diukur dari tepi meja) adalah ....
A.
1,58 m
D. 2,88 m
B.
1,88 m
E. 3,58 m
C.
2,28 m
14. Sebuah tongkat homogen dengan panjang l dan massa m berotasi pada sumbu yang
terletak pada salah ujungnya. Anggap tidak ada gesekan. Batang dilepas dari posisi
horizontal dari keadaan diam. Saat batang berada pada keadaan vertikal, batang
menumbuk sebuah bola dengan massa M yang diam. Tumbukan yang terjadi tidak
lenting sama sekali.Berapa kecepatan sudut batang sesaat setelah tumbukan!
A.
√
B.
√
C.
√
D.
√
E.
√
sumbu
rotasi
15. Batang tak bermassa yang panjangnya 2R dapat berputar di sekitar sumbu vertikal
melewati pusatnya seperti ditunjukkan oleh gambar. Sistem berputar dengan kecepatan
sudut  ketika kedua mass m berjarak sejauh R dari sumbu. Massa secara simultan
ditarik sejauh R/2 mendekati sumbu oleh gaya yang arahnya sepanjang batang.
Berapakah kecepatan sudut yang baru dari sistem ?
A. /4
D. 2
B. /2
E. 
C. 4
16. Seseorang mendengarkan kembali suaranya sebagai gema dari sebuah tebing setelah
waktu 4 detik. Apabila  adalah perbandingan panas jenis udara pada tekanan dan
volume konstan dan orang tersebut mengetahui bahwa suhu saat itu T kelvin dan massa
molekul relatif udara M, maka orang tersebut dapat menentukan jarak tebing menurut
persamaan ....
A.
RT
M
B. 2
RT
M
C. 4
RT
M
D. 6
RT
M
E. 8
RT
M
17. Sebuah kubus dengan volume V terbuat dari bahan yang koefisien muai panjangnya .
Jika suhu kubus dinaikkan sebesar T, maka luasnya akan bertambah sebesar ....
A. V T
D. 6 V2/3 T
B. 6 V T
E. 12 V2/3 T
C. 12 V T
18. Suatu mesin kalor yang bekerja dengan siklus yang dibangun dari dua isobar dan dua
isokhor seperti pada gambar di bawah digunakan untuk menggerakkan sebuah generator
yang tegangan keluarannya 200 V. Apabila generator ini mendapat beban arus 5 A,
maka mesin kalor tersebut dijalankan pada putaran per menit sebesar ....
A. 100 rpm
D. 400 rpm
B. 200 rpm
E. 500 rpm
C. 300 rpm
19. Mendorong penghisap agar masuk lebih dalam pada suatu pompa yang lubangnya
ditutup akan terasa lebih sukar bila dibandingkan dengan pompa yang lubangnya
terbuka. Hal ini disebabkan ....
A. adanya tolak-menolak antara molekul-molekul udara
B. jumlah molekul udara di dalam pompa bertambah
C. berkurangnya tekanan udara di luar pompa
D. laju tumbukan molekul-molekul udara dengan penghisap bertambah
E. gesekan antara penghisap dengan dinding pompa
20. Sebuah timah (m=300 g) dipanaskan hingga mencapai 80C dan diletakkan dalam
kaleng aluminium (m=200 g) yang berisi air 400 g. Temperatur air mula-mula 18C.
Jika kalor jenis aluminium 0.9 kJ/kg.K dan suhu setimbang yang dicapai 20C,
hitunglah panas jenis timah tersebut! (kalor jenis air = 4,18 kJ/kg.K; kalor jenis
aluminium = 0,9 kJ/kg.K) ....
A. 0,26 kJ/kg.K
D.
0,29 kJ/kg.K
B. 0,27 kJ/kg.K
E.
0,30 kJ/kg.K
C. 0,21 kJ/kg.K
21.
y
+q
1
L
2
A
L
x
1
L
2
xo
-q
Sebuah dipol listrik tampak seperti gambar di atas. Jika diketahui q = 1 C, L = 6 cm dan
xo = 4 cm, maka besar dan arah dari medan listrik di titik A (k = 9 x 109 Nm2C–2) adalah
A. 8,64 x 108 N/c dan arahnya ke atas
B. 562 x 1011 N/c dan arahnya menajuhi muatan +q
C. 4,32 x 1012 N/c dan arahnya ke bawah
D. 1,84 x 1010 N/C dan arahnya ke bawah
E. 2,86 x 1014 N/C dan arahnya menuju muatan –q
22. Sebuah proton bergerak ke arah sumbu +Z setelah dipercepat melalui beda potensial V.
Proton itu kemudian melalui suatu daerah dengan medan listrik E ke arah sumbu +X
dan medan magnet B ke arah sumbu +Y. Ternyata arah gerak proton tidak terpengaruh.
Bila percobaan ini diulang tetapi dengan mengganti proton dengan sebuah elektron,
maka elektronnya akan ....
A. terbelokan ke arah sumbu –X
B. terbelokan ke arah sumbu +X
C. terbelokan ke arah sumbu +Y
D. tidak terpengaruh arah geraknya
E. terbelokan ke arah sumbu –Y
23. Sumber DC 2 volt dihubungkan dengan 2 elemen listrik yang dipasang seri dan arus
yang mengalir pada rangkaian tersebut 200 mA. Jika sumber DC diganti 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 ohm
B. induktor
3
10
H dan kapasitor 20 F
C. resistor 10 ohm dan induktor
3
10
H
D. dua-duanya resistor, masing-masing 10 ohm
E. dua-duanya induktor, masing-masing
3
10
H
24.
Gambar di atas adalah sebuah rangkaian listrik sederhana, R1 > R2 > R3. Dalam keadaan
saklar S terbuka, pada R1 mengalir arus sebesar I. Jika dalam keadaan S tertutup pada
R1 mengalir arus I. Pernyataan di bawah ini yang benar adalah ....
A. I sama dengan I
B. I lebih besar dari I, tegangan pada R1 menjadi lebih besar
C. I lebih kecil dari I, tegangan pada R1 menjadi lebih kecil
D. I lebih besar dari I, tegangan pada R1 menjadi lebih kecil
E. I lebih kecil dari I, tegangan pada R1 menjadi lebih besar
25. Suatu
galvanometer dengan hambatan dalam Rg ingin dijadikan voltmeter.
Galvanometer tersebut menunjukkan skala penuh saat arus yang melaluinya sebesar Ig.
Jika voltmeter yang dirancang diharapkan dapat menunjukkan skala penuh pada
pengukuran tegangan sebesar V, maka hambatan depan yang harus dipasang secara seri
dengan galvanometer tersebut harus berharga ....
A. (V - RgIg)/Ig
D. V/Ig – 2Rg
B. (V + RgIg)/Ig
E. V/Ig + Rg
C. (RgIg – V)/Ig
26. Dua buah kapasitor mula-mula belum bermuatan akan dihubungkan dengan baterai 10
V. Bila hanya salah satunya saja yang dihubungkan dengan baterai 10 V tersebut, energi
yang tersimpan dalam kapasitor adalah E. Energi yang akan tersimpan bila kedua
kapasitor tadi dihubungkan seri dengan baterai adalah ....
A. E/4
D. 2E
B. E/2
E. 4E
C. E
27. Sebuah lampu berada di antara dua buah cermin datar yang saling berhadapan. Jarak
antara kedua cermin adalah a. Lampu tadi berada pada jarak 0,3 a dari salah satu cermin
yang kita sebut sebagai cermin pertama. Berikut ini adalah jarak tiga bayang pertama
dari lampu di belakang cermin pertama ....
A. 0,3 a; 0,6 a; 0,9 a
B. 0,3 a; 2,3 a; 4,3 a
C. 0,3 a; 0,7 a; 1,7 a
D. 0,3 a; 1,7 a; 2,3 a
E. 0,3 a; 0,7 a; 2,3 a
28. Bila sebuah benda diletakkan 20 cm di kiri salah satu lensa plan konvek tersebut, maka
terbentuk bayangan 40 cm di kanan lensa plan konvek tersebut (lihat gambar).
Kemudian kedua lensa plan konvek disusun bersentuhan sehingga membentuk sebuah
lensa bikonvek. Jika benda berada 20 cm di kiri lensa bikonvek tersebut, letak bayangan
yang terbentuk adalah ....
A. 6,7 cm di kanan lensa
B. 10 cm di kanan lensa
C. 20 cm di kanan lensa
D. 80 cm di kanan lensa
E. 80 cm di kiri lensa
29. Sebuah cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 5.000 angstrom mengenai
kisi yang terdiri atas 10.000 celah/cm. Garis terang orde pertama diamati terjadi pada
sudut 30. Apabila kedua ujung kisi ditutup sedemikian hingga cacah celah yang
dilewati cahaya tinggal 5000 celah/cm, maka pada sudut 30 tersebut akan diamati ....
A. garis terang orde pertama
B. garis terang orde kedua
C. garis terang orde ketiga
D. garis gelap orde pertama
E. garis gelap orde kedua
30. Tiga polarisator disusun sedemikian rupa sehingga intensitas gelombang yang keluar
1/32 intensitas gelombang yang datang. Jika sinar yang datang tak terpolarisasi dan
sumbu transmisi polarisator pertama sejajar dengan sumbu polarisator ketiga, maka
sudut antara sumbu transmisi polarisator pertama dan kedua adalah ....
A.
30
D. 60
B.
40
E. 70
C.
50
31. Sebuah pipa organa memiliki resonansi berturut-turut 136 Hz, 272 Hz, 408 Hz, .... Pipa
organa tersebut adalah ....
A. terbuka pada kedua ujungnya dengan panjang 1,25 meter
B. terbuka pada kedua ujungnya dengan panjang 2,5 meter
C. terbuka pada salah satu ujungnya dan tertutup pada ujung yang lain dengan panjang
1,25 meter
D. terbuka pada salah satu ujungnya dan tertutup pada ujung yang lain dengan panjang
2,5 meter
E. terbuka pada salah satu ujungnya dan tertutup pada ujung yang lain dengan panjang
5 meter
32. Seekor kelelawar sedang terbang mendekati sebuah dinding sambil memancarkan pulsa
ultrasonik dengan frekuensi 34 kHz dan panjang gelombang 1 cm. Jika dia menangkap
gelombang pantul yang frekuensinya 38,25 kHz, maka kelajuan terbang kelelawar
tersebut adalah ....
A. 14 m/s
D. 20 m/s
B. 16 m/s
E. 22 m/s
C. 18 m/s
33. Seorang anak bermassa M ingin mengangkat benda berbentuk bola pejal berjari-jari 2r
yang berada di dalam zat cair.
Dia berdiri dititik B dan zat di titik A (ujung). Batang yang ia tumpangi memiliki massa
m dan titik tumpuan berada
panjang batang dari titik A. Ternyata ia hanya mampu
mengimbangi berat dari benda. Tentukan rapat massa bola dimana gaya Stokes
diabaikan!
A.
B.
C.
D.
34. Sebuah tangki berbentuk kubus mempunyai volume 1 m3 bila diamati oleh pengamat
yang diam terhadap kubus itu. Apabila pengamat bergerak relatif terhadap kubus
dengan kecepatan 0,8 c, panjang rusuk kubus yang teramati adalah ... m3.
A. 0,2
D. 0,6
B. 0,4
E. 0,8
C. 0,5
35. Seorang astronaut mengamati sebuah pesawat angkasa yang berada dalam keadaan diam
relatif terhadapnya mempunyai penampang berbentuk lingkaran dengan jari-jari R.
Apabila kemudian pesawat angkasa tersebut bergerak mendekati astronaut dengan
kelajuan relatif 0,8c, maka penampang akan tampak berbentuk ....
A. lingkaran dengan jejari < R
B. oval dengan diameter kecil > R dan diameter besar = 2R
C. oval dengan diameter kecil < R dan diameter besar = R
D. oval dengan diameter besar > R dan diameter kecil = R
E. lingkaran dengan jejari > R