Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten/kota – Getaran harmonis, bandul sederhana

Getaran harmonis sederhana
1. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.18
Sebuah benda bergetar dengan frekuensi 5 Hz dalam arah kanan kiri. Benda mulai bergerak dari posisi setimbang ke arah kanan. Waktu yang diperlukan untuk mencapai titik paling kanan sebelas kali adalah….

1. 2,05
2. 2,20
3. 2,25
4. 2,50

Pembahasan
Diketahui :
Frekuensi (f) = jumlah getaran selama 1 sekon = 5 Hz
Periode (T) = waktu untuk melakukan satu getaran = 1/f = 1/5 = 0,2 sekon
Ditanya : Waktu yang diperlukan untuk mencapai titik paling kanan sebelas kali adalah….
Jawab :Pola gerakan benda (1 getaran) : B → C → B → A → B
Selama 1 getaran, benda melakukan 4 gerakan yakni B ke C, C ke B, B ke A, A ke B.
Waktu yang diperlukan untuk melakukan satu gerakan adalah 0,2 sekon / 4 = 0,05 sekon.

Jadi waktu yang diperlukan untuk mencapai titik paling kanan (C) sebelas kali = (10 x 0,2 sekon) + 0,05 sekon = 2 sekon + 0,05 sekon = 2,05 sekon.
Jawaban yang benar adalah A.

2. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.23
Sebuah pegas digantungi beban dan digetarkan. Agar frekuensi getarannya menjadi dua kali lipat frekuensi getar semula, maka massa beban diubah menjadi….

1. dua kali massa beban semula
2. empat kali massa beban semula
3. setengah kali massa beban semula
4. seperempat kali massa beban semula

Pembahasan
Rumus frekuensi getaran pegas :Keterangan :
f = frekuensi, k = konstanta pegas, m = massa beban
Frekuensi (f) getaran pegas jika k = 1 kali, m = 1 kali :Agar frekuensi (f) getaran pegas menjadi 2 kali maka massa (m) diubah menjadi 0,25 kali atau 1/4 kali:Jawaban yang benar adalah D.

Bandul sederhana
3. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.23
Dua bandul sederhana berada di dua tempat yang berbeda. Panjang tali bandul ke dua adalah 0,4 kali panjang tali bandul pertama, dan percepatan gravitasi di tempat bandul kedua adalah 0,9 kali percepatan gravitasi di tempat bandul pertama. Perbandingan frekuensi bandul pertama dengan frekuensi bandul kedua adalah….

1. 2/3
2. 3/2
3. 4/9
4. 9/4

Pembahasan
Diketahui :
Panjang tali bandul pertama (l₁) = 1
Panjang tali bandul kedua (l₂) = 0,4 (l₁) = 0,4 (1) = 0,4
Percepatan gravitasi di tempat bandul pertama (g₁) = 1
Percepatan gravitasi di tempat bandul kedua (g₂) = 0,9 (1) = 0,9
Ditanya : Perbandingan frekuensi bandul pertama (f₁) dengan frekuensi bandul kedua (f₂)
Jawab :
Frekuensi bandul pertama (f₁) :Frekuensi bandul kedua (f₂) :Perbandingan frekuensi bandul pertama (f₁) dengan frekuensi bandul kedua (f₂) :

Jawaban yang benar adalah A.

4. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.25
Sebuah beban digantung pada seutas tali dan diberi simpangan sehingga melakukan gerak harmonik sederhana dengan frekuensi 0,5 Hz. Bila tali diperpanjang menjadi 4 kali panjang semula maka periodenya adalah….

1. ¼ detik
2. ½ detik
3. 2 detik
4. 4 detik

Pembahasan
Diketahui :
Frekuensi bandul (f) = 0,5 hz
Ditanya : Berapa periode (T) bandul jika panjang tali (l) menjadi 4 kali panjang semula
Jawab :
Periode bandul mula-mula :Panjang tali mula-mula :Jika tali diperpanjang menjadi 4 kali panjang semula :Maka periode bandul adalah :Periode bandul adalah 4 detik.
Jawaban yang benar adalah D.