Pembahasan Soal Osn 2018.docx

PEMBAHASAN SOAL OSN IPA FISIKA TINGKAT KABUPATEN / KOTA TAHUN 2018 (Kode Soal : OSN.KK.A.R3) Oleh : Siswo Eko Dwijakuncara http://www.fisikauntukjunior.blogspot.co.id 26. Ketika kereta api mendekat, suara yang dikeluarkannya dapat didengar melalui rel kereta api di tempat yang jauh. Laju suara di rel adalah 5130 m/s dan laju suara di udara adalah 330 m/s. Jika frekuensi suara yang dikeluarkan kereta api adalah 500 Hz maka perbedaan panjang gelombang suara di rel dengan di udara adalah .... A. 0,66 m B. 9,60 m C. 10,26 m D. 11,92 m Penyelesian : Untuk rel : Untuk udara : v = λ.f v = λ.f 5130 = λ x 500 330 = λ x 500 λ = 5130/500 λ = 330/500 = 10,26 m = 0,66 m Jadi perbedaan panjang gelombang suara di rel dengan di udara adalah : 10,26 – 0,66 = 9,60 m 27. Sebuah ampermeter DC digunakan untuk mengukur kuat arus listrik dalam sebuah rangkaian arus searah. Gambar di samping ini menunjukkan bahwa kuat arus listrik yang terukur adalah .... A. 34 mA B. 204 mA C. 320 mA D. 340 mA Penyelesaian : Kuat arus = (skala yang terukur : skala maksimum) x kapasitas ukur = (3,4 : 5) x 300 = 204 mA 28. Suatu transformator digunakan untuk menghasilkan tegangan rata-rata di perumahan sebesar 220 V. Jumlah lilitan primer dan sekunder berurutan adalah 760 dan 19. Berikut ini pernyataan yang benar adalah .... A. transformator yang digunakan adalah transformator step down dengan tegangan primer 0,88 kV B. transformator yang digunakan adalah transformator step up dengan tegangan primer 8,8 kV C. transformator yang digunakan adalah transformator step down dengan tegangan primer 8,8 kV D. transformator yang digunakan adalah transformator step up dengan tegangan primer 0,88 kV Penyelesaian :

Vp Np  Vs Ns Vp 760  220 19 760 Vp   200 19 Vp  8800V Vp  8,8kV

29. Perhatikan diagram P – T suatu zat seperti pada gambar. Anggaplah mula-mula zat itu berwujud padat. Menurut diagram tersebut apabila zat itu secara perlahan terus ditekan pada suhu tetap, maka zat tersebut ....

A. B. C. D.

tetap berwujud padat berubah wujud menjadi cair berubah wujud menjadi gas berubah wujud mula-mula menjadi cair, kemudian menjadi gas

Penyelesaian : Berdasarkan grafik, pada fase padat, jika pada suhu tetap tekanannya diperbesar maka wujud akan berubah menjadi cair.

30. Sebuah balok mula-mula diam di bidang datar kasar. Dengan usaha sebesar 0,025 J balok dibuat bergerak seketika. Balok meluncur dan setelah menempuh jarak 30 cm, energi kinetiknya berkurang menjadi 40 % semula. Bsar gaya gesek bidang kasar yang bekerja pada balok adalah .... A. 0,04 N B. 0,05 N C. 0,06 N D. 0,08 N Penyelesaian : Berkurangnya energi = 40% x 0,025 = 0,01 J Usaha = perubahan energi f x S = 0,025 – 0,01 f x 0,3 = 0,015 f = 0,015 : 0,3 = 0,05 N 31. Bayangan suatu benda oleh sebuah cermin lengkung berjari-jari 40 cm adalah sama tegak dengan benda dan memiliki perbesaran sebesar 0,4. Jenis cermin dan jarak antar benda dengan cermin tersebut adalah .... A. cekung, 30 cm B. cekung, 140 cm C. cembung, 30 cm D. cembung, 140 cm Penyelesaian : Bayangan sama tegak berarti bayangan maya . Untuk cermin cekung bayangan maya hanya dibentuk jika benda berada pada ruang 1 (S’ < f). Jadi jawaban A dan B salah, karena jawaban A benda di rugang 2 dan jawaban B benda di ruang 3.

Diketahui : f = -20 cm,

M = 0,4

S' S 2 S'  5 S 2 S'  S 5 M 

32.

1 1 1   f S S' 1 1 5    20 S 2 S 1 2 5    20 2 S 2 S 1 3   20 2S  20  7 S 2 S  30cm



Empat buah muatan terletak di titik-titik A, B, C, dan D seperti pada gambar. Lingkaran pada gambar berdiameter 2r. Diketahui Qa, QB, dan QC berturut-turut adalah 1 C, -1 C, 1 C. Muatan QD yang mengakibatkan gaya total yang dialami QB berarah ke pusat lingkaran adalah .... A.

 6 2C

B.

 5 2C

C.

 4 2C

D.

 3 2C

Penyelesaian : Perhatikan gambar di samping! Karena muatan A, muatan B, dan titik pusat lingkaran membentuk segitiga siku-siku sama kaki maka jarak A ke B adalah

R 2

Karena muatan A, B, dan C sama, maka : FBA = FBC =F

FBA  k

QAQB ( R 2) 2

1 1 2R 2 k FBA  N 2R 2

FBA  k

Karena gaya FBA dengan gaya FBC membentuk sudut 90o, maka gaya FB yang berarah ke pusat lingkaran adalah :

FBA + FBC = FB = =

F 2 k  2 2R 2

Karena yang ditanyakan gaya FB yang menuju pusat maka FB harus lebih besar dari FBD, sehingga :

FB  FBD F 2

k .QB .QD (2 R) 2

k 2 k .QD  2R 2 4R 2 k .4 R 2 2 QD  k .2 R 2 QD  2 2 Jadi QD harus kurang dari

2 2 dan bermuatan negatif.

33. Sebuah lensa konvergen dan sebuah cermin konvergen memiliki panjang fokus yang sama. Cermin itu dipasang di belakang lensa, tepat di titik fokus lensa. Sumbu lensa dan sumbu cermin saling berimpit. Jika sebuah benda diletakkan di depan lensa, tepat di titik fokus, maka bayangan akhir terbentuk .... A. di posisi cermin B. di posisi lensa C. di antara lensa dan cermin D. di belakang cermin Penyelesaian : Berdasarkan gambar di samping, bayangan terbentuk di titik potong sinar pantul dari cermin dan terletak tepat di lensa 34. Jika mata normal dianggap memiliki titik jauh tak hingg dan titik dekat 25 cm, maka seseorang dengan titik jauh tak hingga dan titik dekat 50 cm, memerlukan kaca mata dengan kekuatan .... A. -2 dioptri untuk membaca B. +2 dioptri untuk melihat jauh C. -2 dioptri untuk melihat jauh D. +2 dioptri untuk membaca Penyelesaian : Jika titik dekat mata menjauh maka mata mengalami rbun dekat atau hipermetropi. Kaca mata yang diperlukan adalah dengan lensa positif dan tidak bisa digunakan untuk melihat jauh. Jadi jawabanya adalah D. 35. Sebuah batang tegar homogen yang massanya diabaikan dan panjangnya 30 cm dipasang pada sebuah penumpu denga titik tumpu berjarak 10 cm dari ujung sebelah kiri. Pada ujung kiri batang dipasang beban 50 gram dan pada ujung kanan batang dipasang beban 100 gram. Besar, arah, dan posisi sebuah gaya yang harus diberikan pada batang, supaya batang seimbang pada posisi horizonal adalah .... A. 300.000 dyne, ke bawah, 5 cm di sebelah kiri titik tumpu B. 300.000 dyne, ke bawah, 15 cm di sebelah kanan titik tumpu C. 300.000 dyne, ke atas, 5 cm di sebelah kanan titik tumpu D. 300.000 dyne, ke atas, 5 cm di sebelah kiri titik tumpu Penyelesaian : Berat ujung kiri : w=mxg = 50 g x 1000 cm/s2 = 50.000 dyne

Berat ujung kanan : w = 100 g x 1000 cm/s2 = 100.000 dyne Syarat setimbang terjadi pada jawaban C, yaitu : 50.000 x 10 = 100.000 x 20 - 300.000 x 5 500.000 = 500.000 36. Sebuah voltmeter DC digunakan untuk mengukur beda potensial pada sebuah rangkaian arus searah. Gambar di bawah ini menunjukkan bahwa beda potensial listrik yang terukur adalah .... A. 3,2 volt B. 3,4 volt C. 6,8 volt D. 34 volt

Penyelesaian : Beda potensial = (skala yang terukur : skala maksimum) x kapasitas ukur = (3,4 : 5) x 10 = 6,8 volt 37. Sebuah bola bermassa 50 g dilempar vertika ke atas dengan laju 10 m/s. Energi potensial benda bertambah 2,4 joule setelah bola bergerak selama .... A. 0,8 detik B. 0,6 detik C. 1,0 detik D. 1,2 detik Penyelesaian : Ep = mgh 2,4 = 0,05 x 10 x h h = 2,4 : 0,5 = 4,8 m Vt2 = Vo2 – 2gh = 102 – 2x10x4,8 = 100 – 96 =4 Vt = 2 m/s Vt = Vo – gt 2 = 10 – 10t 10t = 10 – 2 10t = 8 t = 0,8 s

38. Batang baja dan batang besi dengan panjang masing-masing 1 meter dan luas penampang yang sama, bersambung seperti pada gambar. Temperatur ujung-ujung baja dan besi berturutan adalah T1 = 20 oC dan T2 = 100 oC. Koefisien konduktivitas panas baja dan besi berturut-turut adalah 17 dan 75 Wm-1K-1. Temperatur pada bagian besi pada daerah A, yang berjarak 10 cm dari sambungan adalah .... A. 66,8 oC B. 77,8 oC C. 83,3 oC D. 90,8 oC Penyelesaian : baja =

besi

k  A  T k  A  T  l l karena luas penampang dan panjang batang sama maka : k x ΔT = k x ΔT 17(T-20) = 75(100-T) 17T - 340 = 7500 - 75T 17T + 75T = 7500 + 340 92T = 7840 T = 85,2 oC Karena titik A disebelah sambungan atau masih di batang besi maka temperaturnya pasti lebih besar dari temperature sambungan. Jadi jawaban D. 90,8 oC 39. Bayangkan seutas kabel vertikal dialiri arus listrik dari bawah ke atas. Kabel tersebut berada dalam daerah medan magnetik seragam. Akibatnya pada kawat tersebut bekerja gaya magnetik sehingga kabel melengkung ke arah .... A. timur B. barat C. utara D. selatan Penyelesaian : Dengan menggunakan kaidah tangan kanan maka dapat ditentukan bahwa gaya Lorentz yang membuat kabel melengkung arah gayanya ke timur. 40. Sebuah batang terbuat dari suatu bahan yang homogen dan panjangnya 40 cm. Batang itu dipanaskan pada suatu rentang suhu tertentu. Jika perubahan panjang batang tiap oC adalah 4,0 x 10-4 cm/oC, maka koefisien muai panjang batang tersebut .... A. 1,0 x 10-5 cm/oC B. 1,6 x 10-5 cm/oC C. 1,6 x 10-2 cm/oC D. 2,4 x 10-2 cm/oC Penyelesaian : Berdasarkan soal diketahui pertambahan panjang tiap 1 oC adalah 4,0 x 10-4 cm, dan panjang mula-mula 40 cm, maka : Lo = 40 cm ∆L = 4,0 x 10-4 ∆t = 1 oC ∆L = Lo x  X ∆t 4,0 x 10-4 = 40 x



4,0  10 4  10

x1

4

 =1 x 10-5 cm/oC

41. Berikut ini yang merupakan kumpulan besaran turunan dan satuan turunan adalah .... A. energi, daya, pascal, m2 B. tekanan, panjang, kg, detik C. waktu, laju, m, ampere D. massa, waktu, m, pascal Penyelesaian : Jawaban A 42. Perhatian diagram rangkaian arus searah di bawah ini!

Perbandingan kuat arus listrik dan perbandingan daya listrik pada hambaan R1 dan R2 adalah .... A. 4 :5 dan 4 : 5 B. 4 : 5, dan 5 : 4 C. 16 : 25 dan 16 : 25 D. 16 : 25 dan 25 : 16 Penyelesaian :

1 1 1   Rp 5 4 1 4 5   Rp 20 20 1 9  Rp 20 20 Rp  9

Rt = = = =

Rp + r 20/9 + 7/9 27/9 3 ohm

I = V/Rt = 9/3 =3A

Va-b = I x Rp = 3 x 20/9 = 20/3 Volt

I1 = Va-b/R1 = 20/3 : 5 = 4/3 A

P1 = (I2)2 x R1 = (4/3)2 x 5 = 16/9 x 5

I2 = Va-b/R2 = 20/3 : 4 = 5/3 A

P2 = (I2)2 x R2 = (5/3)2 x 4 = 25/9 x 4

Jadi : perbandingan kuat arus = 4 : 5 perbandingan daya = 4 : 5 43. Andi menuangkan 200 ml susu bertemperatur 5 oC ke dalam cangkir bermassa 100 g yang terbuat dari alumunium dan 200 ml susu bertemperatur 5 oC ke dalam cangkir bermassa 100 g yang terbuat dari baja. Temperatur awal kedua cangkir tersebut adalah 25 oC. Diketahui massa jenis susu 1030 kg/m3. Kalor jenis susu, alumunium, dan baja berturut-turut adalah 3,9 ; 0,9, dan 0,5 kJ/kgK. Beda temperatur akhir kedua cangkir tersebut adalah …. A. 0 oC B. 0,34 oC C. 0,75 oC D. 1 oC

Penyelesaian : massa susu = massa jenis x volumenya = 1,03 g/cm3 x 200 cm3 = 206 g Untuk cangkir alumunium : Q dilepas (cangkir) = Q diterima (susu) m x c x ∆t = ρ.v x c x ∆t 100 x 900 x (25o-Tc) = 1,03 x 200 x 3900 x (Tc-5o) 225 – 9tc =80,34tc – 401,7 225 + 401,7 = 80,34tc + 9tc 626,7 = 89,34 tc tc = 7,015 Untuk cangkir baja : Q dilepas (cangkir) = Q diterima (susu) m x c x ∆t = ρ.v x c x ∆t 100 x 500 x (25o-Tc) = 1,03 x 200 x 3900 x (Tc-5o) 125 -5tc = 80,34tc – 401,7 125 + 401,7 = 80,34 + 5tc 526,7 = 85,34tc tc = 6,172 Jadi selisih temperatur = 7,015-6,172 = 0,843 oC 44. Sebuah benda didorong dengan gaya tetap sebesar 20 N dengan arah membentuk sudut 45 o terhadap bidang datar tempat benda itu berada. Jika benda itu bergeser sejauh 4 meter, maka besar usaha gaya itu adalah .... A. 40 joule B.

40 2

joule

C. 80 joule D.

80 2

Penyelesaian : W = F cos 45o x S = 20 x =

0,5 2 x 4

40 2 joule

45. Sebuah benda bergerak lurus pada sumbu X mulai dari titik pusat koordinat dengan kecepatan berubah terhadap waktu sesuai grafik di samping ini. Posisi benda itu pada saat t = 15 sekon adalah .... A. 37,5 m sebelah kiri titik pusat koordinat B. 37,5 m sebelah kanan titik pusat koordinat C. 75 m sebelah kiri titik pusat koordinat D 75 m sebelah kanan titik pusat koordinat Penyelesaian : Posisi benda merupakan perpindahan benda setelah bergerak selama 15 sekon, dapat dihitung dengan luas daerah yang dibentuk grafik dengan sumbu x sebelah atas sumbu dikurang sebelah bawah sumbu. L = (1/2x10x10)- (1/2x5x5) = 50 – 12,5 = 37,5 Jadi posisi benda di 37,5 m sebelah kanan pusat koordinat

46. Ketika pak Edi mendorong sampan bambu di sebuah sungai denagn gaya 20 N tepat ke arah seberang sungai, maka sampan mengalami percepatan

2 m/s2 pada arah 45o terhadap arah

arus sungai. Jika sampan bambu bermassa 20 kg, maka besarnya gaya dorong arus air sungai adalah .... A. 20 N B.

20 2 N

C. 40 N D.

40 2 N

Penyelesaian : Karena arah percepatan 45 terhadap arah arus maka seperti pada gambar di bawah besar gaya dorong arus = besar gaya dorong pak Edi Yaitu 20 N

47. Bayangkan sebuah bola berongga yang berkulit tebal seperti penampang melintang pada gambar. Massa bola 180,6  gram dan jejari rongga di dalamnya 9 cm. Bola itu diisi air sebanyak separuh volume rongga dan disumbat supaya air tidak keluar. Bola berisi air itu kemudian ditaruh di dalam air. Tampak separuh bagian bola berada di atas permukaan air. Tebal kulit bola itu yang paling mendekati adalah .... (Gunakan rapat massa air 1 g/cm3) A. 1,0 cm B. 1,3 cm C. 1,5 cm D. 1,8 cm Penyelesaian :

w = Fa 180,6  x g + ½ x ρ x 4/3  r3 x g = ρ x g x 4/3.  R3 180,6  + 2/3 x

 x 93 = 1 x 180,6  + 486  = 2/3  R3 666,6  = 2/3  R3

½ x 4/3 x

 R3

R3 = 999,9 R = 10 cm Jadi tebal kulit bola mendekati 1 cm. 48. Sebuah mobil bergerak dengan kelajuan tetap 54 km/h. Ketika mobil berada pada jarak 360 m dari sebuah perempatan, mobil itu melambat secara beraturan. Setengah menit sebelum sampai di perempatan, mobil mulai melambat. Oleh karena itu, mobil melewati perempatan itu dengan kelajuan .... A. 32,4 km/h B. 36,2 km/h C. 40,2 km/h D. 42,3 km/h Penyelesaian : Vo = 54 km/h = 15 m/s S = 360 m t = 30 s

S = Vo.t - ½ at2 360 = 15 x 30 - ½ x a x 900 360 = 450 - 450a a = (450 -360) : 450 = 90 : 450 = 0,2 m/s2 Vt = Vo - at = 15 - 0,2 x 30 = 9 m/s = 32,4 km/h 49. Bayangkan dua buah bola metal dari bahan dan ukuran yang sama. Bola A dan bola B bermuatan listrik masing-masing +Q dan -3Q. Jika ke dua bola saling disentuhkan, maka hasilnya adalah .... A. bola A tetap bermuatan +Q, bola B tetap bermuatan -3Q B. bola A bermuatan -2Q, bola B netral C. bola A netral, bola B bermuatan -2Q D. bola A dan bola B masing-masing bermuatan –Q Penyelesaian : Bola A bermuatan +Q, artinya bola A kekurangan 1 elektron untuk menjadi netral, sedangkan bola B bermuatan -3Q, artinya bola B kelebihan 3 elektron. Jika bola disentuhkan maka bola A menerima 1 muatan negatif dari B sehingga netral, sedangkan Bola B masih kelebihan dua elektron (-2Q) 50. Seutas dawai yang kedua ujungnya terikat menghasilkan nada dasar dengan frekuensi fo. Dawai tersebut menghasilkan nada atas dengan frekuensi 3fo, jika pada dawai tersebut terbentuk gelombang stasioner yang terdiri dari .... A. 2 perut dan 2 simpul B. 2 perut dan 3 simpul C. 3 perut dan 2 simpul D. 3 perut dan 4 simpul Penyelesaian : Untuk menghasilkan nada dasar maka maka pada dawai harus terbentuk ½ gelombang, seningga untuk menghasilkan 3 x frekuensi nada dasar maka harus terbentuk 1,5 gelombang seperti ditunjukkan gambar di bawah. Jadi pada dawai tersebut terbentuk gelombang stasioner yang terdiri dari 3 perut dan 4 simpul.