Pembahasan Soal OSK Fisika SMA 2014 (No 3)

Tulisan ini merupakan kelanjutan dari 2 tulisan sebelumnya pembahasan Soal OSK Fisika 2014. Mohon maaf jika solusi yang saya berikan cukup panjang, hal ini agar pembaca dapat memahami setiap detail dari konsep Fisis yang tertera dalam soal. Kita akan bersama-sama menyelesaikan soal No. 3. Berikut cuplikan gambar soal no 3.

Pembahasan
Soal ini akan kita jawab menggunakan 2 cara yang umum digunakan. Perbedaan dasar kedua cara ini terletak pada pemposisian sumby xy.

Cara 1

Dalam cara ini, sumbu xy akan kita tempatkan pada kondisi normal, sumbu x sejajar dengan horizontal dan sumbu y sejajar dengan vertikal.


Bola yang jatuh dari ketinggian h maka akan menumbuk permukaan bidang dengan kecepatan

Catatan: Gunakan persamaan gerakjatuh bebas untuk menemukan nilai di atas.
Karena bola datang pada bidang dengan sudut α terhadap garis normal (garis berwarna merah pada gambar), maka bola akan memantul dengan sudut α terhadap garis normal. Kecepatan awalnya juga sama besar dengan kecepatan sebelum menumbuk bidang yaitu

dengan sudut

Anggap bola memantul dari bidang dalam kordinat 0,0 dan menumbuk bidang pada jarak d dari titik awal.

Maka persamaan gerak parabola pada sumbu vertikal dirumuskan

Tanda negatif menandakan perubahan posisi  vertikal benda mengarah ke bawah.
Gerak parabola pada sumbu horizontal dirumuskan

Dengan membagi persamaan (2) dengan persamaan (3) akan kita peroleh

Dalam bentuk segitiga

maka :

Subtitusi persamaan (1) diperoleh

Sekarang kita akan mencari jarak d, Dari bentuk segitiga

Subtitusi persamaan (3) diperoleh

Dengan memasukkan nilai vo dan t diperoleh :

Cara 2

Dalam cara ini, sumbu xy akan kita tempatkan pada kondisi dimana sumbu x sejajar dengan bidang miring dan sumbu y tegak lurus dengan bidang.


Karena kondisi ini maka kita harus meninjau nilai percepatan gravitasi yang sejajar dengan bidang dan tegak lurus bidang:

dengan sudut

Sekarang kita akan meninjau bahwa bola memantul dengan kecepatan vo (sama besar seperti cara 1), hanya saja sudut pantulnya yaitu β.

Persamaan gerak parabola pada sumbu y adalah

Sekarang kita akan mencari nilai d dari persamaan parabola pada sumbu x

Dengan memasukkan nilai vo dan t diperoleh :

Sekian pembahasan soal kali ini, Mohon dikoreksi jika ada kekeliruan dengan memberikan komentar di bagian bawah posting ini.

Pembahasan Soal OSK Fisika SMA 2014 (No 2)

Tulisan ini merupakan lanjutan dari Pembahasan Soal OSK Fisika 2014 No 1,berikut cuplikan soal OSK Fisika 2014 No. 2

Menurut penilaian saya, walaupun soal ini hanya berbicara tentang kinematika gerak lurus, namun soal ini memerlukan ketelitian yang tinggi dalam mengerjakannya. Selain pengetahuan tentang kinematika yang baik, Anda juga harus memiliki kemampuan dalam menyelesaikan persamaan kuadrat, eliminasi atau subtitusi dan tehnik menggambar grafik dengan benar.
Bagian a
"Tentukan Persamaan jarak tempuh A dan B sebagai fungsi waktu"
Solusi :
Dari grafik tampak bahwa mobil A bergerak dipercepat, sedangkan mobil B bergerak konstan. Besarnya percepatan mobil A adalah

Persamaan kecepatan mobil A adalah

Persamaan jarak tempuh mobil A adalah

Dimana Xo merupakan posisi awal mobil A.
Mobil B bergerak konstan, sehingga

Persamaan kecepatan mobil B adalah

Persamaan jarak tempuh mobil B adalah

Dimana Xo merupakan posisi awal mobil B yang memiliki nilai yang sama dengan mobil A.

Bagian b
"Kapan dan dimana mobil A berhasil menyusul mobil B"
Hati –hati dalam menjawab soal ini, kapan mobil A menyalip mobil B, jika kamu melihat langsung grafik, maka jawabnya adalah 4 detik, padahal ini jawaban yang SALAH, mengapa ? karena yang kamu lihat saat 4 detik, kedua mobil memiliki KECEPATAN YANG SAMA, bukan POSISI yang sama.
Logikanya, karena mobil A dan B start pada titik yang sama, maka mobil A akan menyalip mobil B saat kedua mobil memiliki jarak yang sama dari titik mula-mula.  Maka

Jaraknya adalah

artinya mobil A akan menyalip mobil B pada jarak 32 m dari posisi mula-mula.

Bagian c
"Sketsa kurva posisi kedua mobil terhadap waktu dalam satu gambar. Ambil selang waktu sejak kedua mobil berangkat hingga sesaat setelah mobil A menyusul mobil B".
Berikut sketsa grafik kedua mobil tersebut

Bagian d
"Jika setelah menempuh jarak 60 m mobil A melambat dengan besar perlambatan yang sama dengan besar percepatan ketika awal perjalanan, kapan dan dimanakah mobil B berhasil menyusul kembali mobil A?"
Dalam memecahkan soal ini, kita perlu mengetahui waktu tempuh mobil A setelah menempuh jarak 60 m. Terlihat bahwa dari soal (d) ini penulis soal menginkan agar Xo = 0, hal seperti ini tidak diungkapkan di bagian soal sebelumnya. Kita cari waktu tempuh mobil A.

Dengan menyelesaikan persamaan kuadratnya, akan kita peroleh

Nilai t1 tidak dipakai karena negatif, jadi saat t = 12 detik, mobil A telah menempuh jarak 60 m. Kecepatan Mobil A saat t = 12 detik yaitu

Mobila A melambat dengan perlambatan sebesar

Bagaimana dengan mobil B, saat t = 12 detik, mobil B berada pada posisi

Anggap mobil B akan kembali menyalip mobil A pada jarak X3 pada saat T.
untuk mobil A

untuk Mobil B

Selesaikan kedua persamaan di atas akan kita peroleh

Kita akan memakai nilai T2 yang bertanda positif dan subtitusikan untuk mencar X3.

Berikut grafik gerakan kedua mobil tersebut

Sekian pembahasan soal kali ini, jika ada kekeliruan, mohon dikoreksi dan diberitahukan kepada saya melalui komentar di bawah.

Pembahasan Soal OSK Fisika SMA 2014 (No 1)

Gambar berikut ini merupakan cuplikan soal OSK Fisika SMA tahun 2014 no 1.

 

Saya akan mencoba memberikan pembahsan soal ini dengan keterbatasan ilmu yang saya miliki. Mohon maaf jika ada kekeliruan.

Solusi :
a) Dalam menjawab pertanyaan ini, kita perlu mendeskripsikan setiap gerakan benda dengan benar dari posisi ke posisi berikutnya. Perhatikan tabel di bawah ini :

Posisi benda	Deskripsi	Kecepatan	Percepatan
A - C	Garis x-t terlihat lurus, hal tersebut menandakan benda bergerak konstan ke kanan	positif	0
C - D	Garis melengkung ke bawah menandakan benda mengalami perlambatan	positif	negatif
D	Benda mulai berbalik arah	0	negatif
D - E	Benda dipercepat ke arah kiri (sumbu x negatif)	negatif	negatif
F	Benda diperlambat ke arah kiri	negatif	positif

Dari penjabaran di atas, maka kecepatan sesaat di titik D adalah 0.

b) karena gerakan A – C konstan, maka kecepatan awal benda adalah :

c)  Makna dipercepat ke kanan adalah kecepatan benda ke arah kanan (+) dan percepatan benda juga ke arah kanan (+). Jadi tidak ada satupun gerakan di atas yang menggambarkan benda dipercepat ke kanan.