OLIMPIADE SAINS 2006

SOAL TEORI FISIKA

OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2006

Waktu 2,5 jam

Kerjakan semua soal berikut ini dengan singkat, jelas, dan benar di lembar jawaban!

1. Sebuah balon udara sedang bergerak ke atas dengan laju tetap 2 m/s. Karena ada gangguan teknis, maka pada ketinggian 72 m harus dilepaskan beban bermassa 4 kg keluar balon. Diketahui besarnya percepatan gravitasi adalah 10 m/s2. Tentukanlah:
a. ketinggian maksimum yang dicapai beban dihitung dari permukaan tanah.
b. energi kinetik beban pada saat melewati posisi beban ketika dilepaskan.
c. lamanya waktu untuk beban sampai di tanah dihitung sejak beban dilepaskan.
d. kecepatan beban tepat pada saat menyentuh tanah.

2. Untuk rangkaian pada gambar di samping ini diketahui  = 9 volt; r = 0,5 ; R1 = 13 ; R2 = 6 , dan R3 = 18 .
a. Berapakah kuat arus pada hambatan R3?
b. Berapakah daya listrik yang diserap melalui hambatan R2 ?
c. Berapakah energi yang diserap oleh seluruh hambatan luar selama 8 detik?

3. Sebuah beban bermassa m = 0,5 kg diikatkan pada sebuah pegas ideal dengan konstanta pegas k, sehingga pegas bertambah panjang 2 cm. Beban ditarik ke bawah sejauh 3 cm kemudian dilepas sehingga beban berosilasi (gambar 1). Gunakan percepatan gravitasi g = 10 m/s2.
a. Tentukan nilai konstanta pegas k.
b. Hitunglah energi potensial pegas pada saat beban berada di posisi teratas.
c. Hitunglah periode osilasi beban tersebut.
d. Selama mengalami getaran harmonik sederhana beban dihubungkan dengan tali ringan yang panjangnya 2 meter dan direntang secara horisontal (gambar 2). Waktu yang diperlukan gangguan hasil getaran pertama untuk sampai di ujung tali yang terikat adalah 2,8 detik. Tentukan panjang gelombang tali.













4. Seberkas sinar jatuh pada permukaan kiri sebuah akuarium dengan sudut datang i1 seperti ditunjukkan oleh gambar 3. Akuarium berisi air dan berdinding kaca sangat tipis sehingga pembiasan oleh kaca dapat diabaikan.
a. Tentukan sudut yang dibentuk oleh arah sinar datang dengan arah sinar yang keluar dari permukaan kanan akuarium.

b. Jika permukaan kanan akuarium tidak tegak tetapi membentuk sudut  = 60 ° (lihat gambar 4), berapakah sudut bias sinar yang keluar dari permukaan kanan akuarium jika sudut datang 10°?

c. Jika permukaan kanan akuarium tidak tegak tetapi membentuk sudut 60 ° (lihat gambar 4), berapakah sudut yang dibentuk oleh arah sinar datang dengan arah sinar yang keluar dari akuarium jika sudut datang 10°?

5. Diberikan data nilai konduktivitas termal k (dalam satuan J s-1 m-1 oC-1) untuk perak (Ag), aluminium (Al), dan tembaga (Cu) masing-masing adalah sebesar 420, 200 dan 380.
a. Pada gambar di bawah nampak batang perak kontak dengan tandon panas dan batang aluminium kontak dengan tandon dingin. Luas penampang kedua logam tersebut sama. Diketahui L1 = 0,7 L2; TH = 240 oC dan TC = 40 oC. Tentukan suhu pada titik persambungan kedua logam tersebut.







b. Pada gambar di bawah antara tandon panas dan tandon dingin terdapat tiga batang logam berurutan yaitu perak, aluminium, dan tembaga yang luas penampangnya sama yaitu 4 cm2. Panjang logam perak, aluminium, dan tembaga masing-masing adalah sebesar 21 cm, 40 cm dan 38 cm. Diketahui TH = 165 oC dan TC = -10 oC. Tentukan besar laju transfer kalor pada sistem ini.







c. Pada soal b, hitunglah selisih suhu di kedua ujung logam aluminium.