Soal Olimpiade Fisika Tingkat kabupaten/Kota bagi Pemula beserta Pembahasannya

Berikut 5 soal olimpiade fisika tingkat kabupaten beserta jawabannya:

Soal 1: Energi Kinetik dan Potensial

Sebuah bola bermassa 0,5 kg dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Abaikan hambatan udara. Hitunglah ketinggian maksimum yang dicapai bola.

Jawaban: Gunakan hukum kekekalan energi mekanik. Energi kinetik awal akan berubah sepenuhnya menjadi energi potensial saat bola mencapai ketinggian maksimum.

$$\text{Energi kinetik awal} = \frac{1}{2} mv^2 = \frac{1}{2} \times 0,5 \times (20)^2 = 100 \, \text{J}$$

Energi potensial saat ketinggian maksimum:

$$\text{Energi potensial} = mgh$$

Dengan persamaan kekekalan energi mekanik $E_k = E_p$:

$$100 = 0,5 \times 9,8 \times h$$
$$h = \frac{100}{0,5 \times 9,8} = \frac{100}{4,9} = 20,4 \, \text{m}$$

Jadi, ketinggian maksimum yang dicapai bola adalah 20,4 meter.

---

Soal 2: Gaya Sentripetal

Sebuah mobil bermassa 1000 kg melaju di tikungan berbentuk lingkaran dengan jari-jari 50 meter pada kecepatan 20 m/s. Hitunglah besar gaya sentripetal yang dialami mobil.

Jawaban:

Gaya sentripetal dihitung menggunakan rumus:

$$F_s = \frac{mv^2}{r}$$ $$F_s = \frac{1000 \times (20)^2}{50} = \frac{1000 \times 400}{50} = 8000 \, \text{N}$$

Jadi, gaya sentripetal yang dialami mobil adalah 8000 N.

---

Soal 3: Induksi Elektromagnetik

Sebuah kumparan memiliki 500 lilitan dan berada dalam medan magnet homogen dengan kuat medan magnet 0,2 T. Jika luas penampang kumparan adalah 0,1 m², hitunglah gaya gerak listrik (ggl) induksi yang dihasilkan jika medan magnet berubah dari 0,2 T menjadi 0 dalam waktu 0,05 detik.

Jawaban:

GGL induksi dapat dihitung menggunakan hukum Faraday:

$$\text{GGL} = -N \frac{\Delta B \cdot A}{\Delta t}$$$$\text{GGL} = -500 \times \frac{(0 - 0,2) \times 0,1}{0,05}$$$$\text{GGL} = -500 \times \frac{-0,02}{0,05} = 200 \, \text{V}$$

Jadi, GGL induksi yang dihasilkan adalah 200 V.

---

Soal 4: Fluida Statis

Sebuah balok kayu terapung di air dengan setengah volumenya berada di bawah permukaan air. Jika massa jenis air adalah 1000 kg/m³, hitung massa jenis kayu tersebut.

Jawaban:

Massa jenis benda yang terapung dapat dihitung dengan prinsip Archimedes:

$$\frac{\rho_{\text{kayu}}}{\rho_{\text{air}}} = \frac{V_{\text{terendam}}}{V_{\text{total}}}$$

Karena setengah volume balok terendam, maka:

$$\frac{\rho_{\text{kayu}}}{1000} = \frac{1}{2}$$ $$\rho_{\text{kayu}} = 500 \, \text{kg/m}^3$$

Jadi, massa jenis kayu tersebut adalah 500 kg/m³.

---

Soal 5: Hukum Newton

Sebuah benda bermassa 10 kg berada di atas bidang miring dengan sudut kemiringan 30°. Koefisien gesekan antara benda dan bidang adalah 0,2. Hitung percepatan benda jika dilepaskan dari keadaan diam.

Jawaban:

Gaya yang bekerja pada benda:

• Gaya berat di sepanjang bidang miring: $mg \sin \theta$
• Gaya gesekan: $\mu mg \cos \theta$

Resultan gaya:

$$F_{\text{net}} = mg \sin \theta - \mu mg \cos \theta$$

Percepatan:

$$a = \frac{F_{\text{net}}}{m} = g (\sin \theta - \mu \cos \theta)$$
$$a = 9,8 \times (\sin 30° - 0,2 \times \cos 30°)$$
$$a = 9,8 \times (0,5 - 0,2 \times 0,866) = 9,8 \times (0,5 - 0,173) = 9,8 \times 0,327 = 3,2 \, \text{m/s}^2$$

Jadi, percepatan benda adalah 3,2 m/s².

---

Semoga soal-soal ini membantu persiapan olimpiade!