soal dan pembahasan OSN fisika 2023

SOAL FISIKA OSN 2023 tngkat kota / kabupaten (OSK 2023)

Soal No 1:
Kecepatan suatu partikel yang bergerak dalam satu dimensi x dinyatakan oleh persamaan:
v = k x ^1/2.
Dengan k suatu konstanta yang bernilai 3 m^1/2 s^-1. Asumsikan pada saat awal t = 0 partkel partikel berada di posisi x = 0. Partkel tersebut diberkan dorongan infinitesimal kearah sumbu x positif sehingga mulaibergerak. Suatu saat posisi pertikel berada di x = 16 m. besar kecepatan rata – rata pertikel selama gerakan tersebut adalah …. m/s

Pembahasan:
Untuk menemukan kecepatan rata-rata partikel selama pergerakannya dari x = 0 ke x = 16 m, pertama kita dapat menggunakan hukum kekekalan energi mekanik.

Energi kinetik awal (saat x = 0) adalah nol karena kecepatan awalnya adalah nol. Energi potensial awal juga nol karena partikel berada di x = 0.

Energi kinetik akhir adalah 1/2mv² di mana v adalah kecepatan partikel saat berada di x = 16 m, dan energi potensial akhir adalah 1/2kx² di mana x = 16 m.

Dengan demikian, hukum kekekalan energi mekanik dapat dituliskan sebagai:

1/2 m v² = 1/2 k x²

Kita sudah diberikan nilai k = 3 dan x = 16 m. Selanjutnya, kita juga perlu menemukan nilai massa m partikel.

Dari persamaan yang diberikan v = k x^1/2, kita bisa cari nilai kecepatan pada x = 16 m:

v = 3 . 16^1/2 = 3 x 4 = 12 m/s

Kemudian, kita gunakan persamaan kekekalan energi untuk mencari massa m:

1/2 . m . (12)^2 = 1/2 . 3 . (16)^2

72m = 3 . 256

m = = 10.67 kg

Sekarang, kita memiliki massa partikel. Kita dapat menggunakan hukum gerak lurus berubah beraturan untuk mencari kecepatan rata-rata:

Kita perlu mencari waktu t yang diperlukan untuk partikel mencapai x = 16 m.

Dari persamaan kecepatan, kita tahu bahwa
v = dx/dt = k (x)^1/2

Sekarang kita dapat menggunakan waktu ini untuk mencari kecepatan rata-rata:

Jadi, kecepatan rata-rata partikel selama pergerakan tersebut adalah 4 m/s.

SOAL NO 2

Soal

Sebuah partikel bermassa 2 kg berada di bawah pengaruh gaya sebagai fungsi waktu t yang berbentuk F(t) = (2 + 4t) N dengan t dalam satuan detik. Pada saat awal, kecepatan partikel adalah vo = 2 m/s. besarnya usaha yag dilakukan selama 3 detik pertama sama dengan . . . .  J 

Pembahasan:

soal selengkapnya .pdf

Download