Soal-Soal Seleksi OSN PT Bidang Fisika Materi Mekanika

AhmadDahlan.NET – Contoh kasus dan soal Olimpiade Sains Nasional Perguruan Tinggi Bidang Fisika untuk Materi Mekanika. Soal-soal dikumpulkan berdasarkan tingkat kesulitan dan dimulai dari kasus dengan solusi paling mudah.

Mudah

1. Sebuah balok kayu bermassa 30 kg dalam kondisi diam di atas sebuah meja dengan koefisien gesek statis (μ_s) sebesar 0,2. Jika andi mendorong balok tersebut dengan gaya 3 N, tentukan
   1. keadaan balok
   2. gaya gesek yang dialami oleh balok
2. Sebuah kereta api melaju di atas lintasan lurus dengan kecepatan konstan 72 km/h. Jika ia membunyikan terompet di depan sebuah gunung dan mendengar suara gema pertama dari terompetnya 5 detik kemudian. Berapakah jarak gunung tersebut dari kereta saat mendengar gema? (v_u = 340 m/s).
3. Sebuah kapal laut bergerak lurus dengan kecepatan 140 m/s menembakkan sinyal suara di ke dasar laut. Jika sinyal tersebut kembali ditangkap oleh kapal 2 detik kemudian, berapakah kedelaman laut tersebut? (v_a=1700 m/s)
4. Sebuah batu jatuh bebas dari ketinggian h sebuah gedung. Jelaskan kondisi yang harus dipenuhi agar jika ada batu ke dua yang jatuh 1 detik kemudian akan tiba bersamaan dengan batu pertama di atas tanah!
5. Sebuah balok dengan massa m tergelincir dari sebuah bidang miring yang licin dengan kemiringan θ dan ketinggian h. Jika pada bidang datar terdapat permukaan kasar dengan koefisien gesek kinetis (μ_k) balok-bidang adalah 0,2. Seberapa jauhkah balok akan berhenti bergerak?

Menengah

1. Sebuah bola pejal dengan jari-jari r berada pada lintasan berbentuk melinkar ke atas dengan jari-jari R+r. Tentukan kecepatan bola minimum di titik terendah agar bola tidak terjatuh ketika berada di puncak lingkaran!

Advance

1. Sebongkah batu kecil bermassa 𝑚 = 2,7 kg dilepaskan dari suatu tempat yang sangat tinggi dan jatuh secara vertikal menembus atmosfer. Berdasarkan eksperimen, gaya hambat yang dirasakan oleh batu tersebut diberikan oleh F_v=kv². dimana 𝑘 adalah suatu konstanta dan 𝑣 adalah kecepatan sesaat batu. Setelah diukur, kecepatan terminal batu ini adalah 𝑣_𝑡 = 51 m/s. Batu dijatuhkan dari ketinggian h = 1,5 km dan dia mencapai kecepatan terminalnya ketika sampai di permukaan laut. Kalor jenis batu tersebut adalah 𝑐 = 0,80 kJ/kgK. Gunakan percepatan gravitasi 𝑔 = 9,8 m/s2.
   1. Gambarkan diagram gaya yang bekerja pada batu!
   2. Hitung nilai konstanta 𝑘!
   3. Hitung kerja yang dilakukan gaya berat pada batu ketika dia jatuh sejauh 1,5 km!
   4. Jika seluruh kerja yang diberikan gaya berat diubah menjadi kalor, hitung pertambahan suhu batu setelah menempuh jarak sejauh 1,5 km! Asumsikan tidak ada kalor yang hilang ke udara.
   5. Hitung kalor persatuan waktu yang diubah oleh batu ketika jatuh sejauh 1,5 km!
2. Sebuah bola dengan massa 𝑀 dan jari-jari 𝑅 digerakkan di dalam gas dengan massa 1 partikel 𝑚 dan jumlah partikel per satuan volume adalah 𝑛. Massa partikel gas jauh lebih kecil dari daripada massa bola dan kecepatan termal partikel juga jauh lebih kecil dari kecepatan bola. Jika diasumsikan partikel gas tidak saling berinteraksi dan tumbukan antara partikel gas dengan bola dianggap lenting sempurna, berapakah gaya hambat dari gas saat kecepatan bola adalah 𝑣? Massa jenis gas adalah 𝜌.