Materi OSN IPA 4. Gerak dan Gaya

Bagian 1: Besaran Fisika pada Gerak Benda

Gerak adalah perubahan posisi suatu benda terhadap titik acuan. Besaran-besaran yang digunakan untuk mendeskripsikan gerak:

A. Besaran Skalar (hanya nilai)

Besaran	Simbol	Satuan (SI)	Definisi
Jarak	s	meter (m)	Panjang total lintasan yang ditempuh.
Kelajuan	v	m/s	Jarak per satuan waktu (v = s/t).
Percepatan	a	m/s²	Perubahan kelajuan per satuan waktu.

B. Besaran Vektor (nilai + arah)

Besaran	Simbol	Satuan	Definisi
Posisi	$\vec{r}$	m	Letak benda terhadap titik acuan.
Perpindahan	$Δ \vec{r}$	m	Perubahan posisi (jarak lurus dari awal ke akhir + arah).
Kecepatan	$\vec{v}$	m/s	Perpindahan per satuan waktu (vektor).
Percepatan	$\vec{a}$	m/s²	Perubahan kecepatan per satuan waktu (vektor).

Catatan: Kelajuan = besar dari kecepatan; jarak = besar dari perpindahan hanya jika lintasan lurus tanpa balik.

Bagian 2: Gerak Lurus

A. Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Ciri: Kecepatan konstan (percepatan = 0). Lintasan lurus.
Rumus: $s = v \times t$
- $s$ = jarak (m), $v$ = kecepatan (m/s), $t$ = waktu (s)
Grafik: v-t (garis horizontal), s-t (garis lurus miring).

B. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Ciri: Percepatan konstan. Kecepatan berubah secara teratur.
Rumus:
1. $v_{t} = v_{0} + a \cdot t$
2. $s = v_{0} t + \frac{1}{2} a t^{2}$
3. $v_{t}^{2} = v_{0}^{2} + 2 a s$
- $v_{0}$ = kecepatan awal, $v_{t}$ = kecepatan akhir, $a$ = percepatan (positif jika dipercepat, negatif jika diperlambat/percepatan deselerasi).

C. Gerak Jatuh Bebas (GJB)

Kasus khusus GLBB dengan $v_{0} = 0$ , $a = g = 9, 8 {m/s}^{2}$ (percepatan gravitasi).
Rumus: $v_{t} = g t$ , $h = \frac{1}{2} g t^{2}$ , $v_{t}^{2} = 2 g h$ .

D. Gerak Vertikal ke Atas

$v_{0} \neq 0$ , $a = - g$ . Titik tertinggi saat $v_{t} = 0$ . Waktu naik = $v_{0} / g$ , tinggi maks = $v_{0}^{2} / (2 g)$ .

Bagian 3: Gerak Melingkar

Gerak benda pada lintasan lingkaran dengan jari-jari tetap.

A. Besaran Sudut

Besaran	Simbol	Satuan	Hubungan dengan linear
Sudut tempuh (rad)	$θ$	rad	$θ = s / r$ (s = panjang busur)
Kecepatan sudut	$ω$	rad/s	$ω = Δ θ / Δ t = v / r$
Percepatan sudut	$α$	rad/s²	$α = Δ ω / Δ t = a_{t} / r$

B. Percepatan pada Gerak Melingkar

Percepatan sentripetal (menuju pusat) – mengubah arah kecepatan.
$a_{s} = \frac{v^{2}}{r} = ω^{2} r$
Percepatan tangensial (searah garis singgung) – mengubah besar kecepatan (hanya jika gerak melingkar berubah beraturan).
$a_{t} = α \cdot r$
Percepatan total: $a = \sqrt{a_{s}^{2} + a_{t}^{2}}$ .

C. Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

Kelajuan linear dan kecepatan sudut konstan, $α = 0$ , hanya ada $a_{s}$ .
Periode (T): waktu satu putaran; frekuensi (f) = 1/T. Hubungan: $ω = 2 π f = 2 π / T$ .

D. Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB)

Kecepatan sudut berubah karena percepatan sudut konstan. Rumus analog GLBB dengan mengganti $v \to ω$ , $s \to θ$ , $a \to α$ .

Contoh aplikasi biologi: Pergerakan sendi putar (kepala, lengan), gerak rotasi flagela bakteri, gerak mengitari (burung terbang melingkar).

Bagian 4: Gerak Parabolik (Gerak Peluru)

Gerak dua dimensi dengan lintasan parabola akibat gravitasi. Perpaduan GLB pada sumbu x dan GLBB pada sumbu y.

A. Asumsi:

Hambatan udara diabaikan.
Percepatan gravitasi ke bawah ( $g$ ) hanya pada sumbu y.

B. Komponen Kecepatan Awal

v_{0 x} = v_{0} \cos θ, v_{0 y} = v_{0} \sin θ

C. Persamaan pada Sembarang Waktu $t$

Sumbu x (GLB): $x = v_{0 x} \cdot t$ , $v_{x} = v_{0 x}$
Sumbu y (GLBB): $y = v_{0 y} t - \frac{1}{2} g t^{2}$ , $v_{y} = v_{0 y} - g t$

D. Titik Tertinggi (maks)

$v_{y} = 0$ → $t_{puncak} = \frac{v_{0} \sin θ}{g}$
Tinggi maks: $H = \frac{v_{0}^{2} \sin^{2} θ}{2 g}$

E. Jarak Terjauh (mendatar)

Waktu terbang total: $t_{total} = \frac{2 v_{0} \sin θ}{g}$
Jarak mendatar: $R = v_{0 x} \cdot t_{total} = \frac{v_{0}^{2} \sin 2 θ}{g}$
Jarak terjauh maksimum saat $θ = 45^{\circ}$ .

Contoh biologi: Lompatan katak, ikan terbang, gerak melompat belalang, proyektil pada lomba lempar lembing.

Bagian 5: Jenis Gaya

Gaya adalah tarikan atau dorongan yang menyebabkan perubahan gerak (percepatan).

A. Gaya Kontak dan Gaya Non-kontak

Gaya	Penjelasan	Contoh
Gaya normal (N)	Tegak lurus permukaan bidang sentuh	Buku di meja, N ke atas melawan berat
Gaya gesek (f)	Melawan kecenderungan gerak	Gesek statis (diam), kinetis (bergerak)
Gaya tegangan tali (T)	Melalui tali/kabel	Gantung beban
Gaya pegas (F_pegas)	Hukum Hooke: $F = - k Δ x$	Pegas diregangkan
Gaya berat (w)	$w = m g$ , ke bawah menuju pusat bumi	Semua benda di permukaan bumi
Gaya gravitasi	Tarik-menarik antar massa	$F = G \frac{m_{1} m_{2}}{r^{2}}$
Gaya listrik	Muatan listrik	Elektrostatik, Coulomb
Gaya magnet	Kutub magnet	Tarik besi

B. Gaya Gesek

Statis ( $f_{s}$ ): $f_{s} \leq μ_{s} N$ (maksimum saat akan bergerak)
Kinetis ( $f_{k}$ ): $f_{k} = μ_{k} N$ (saat bergerak)
$μ_{s} > μ_{k}$ ; koefisien bergantung pada permukaan.

C. Resultan Gaya

Gaya adalah vektor. Resultan diperoleh dengan penjumlahan vektor (segitisa, jajar genjang, atau komponen x dan y).
${\vec{F}}_{net} = \sum \vec{F} = m \vec{a}$ .

Bagian 6: Hukum-hukum Newton tentang Gerak

A. Hukum I Newton (Kelembaman / Inersia)

Bunyi: Setiap benda akan tetap diam atau bergerak lurus beraturan kecuali dikenai gaya resultan yang tidak nol.
Konsep: Kelembaman = kecenderungan mempertahankan keadaan gerak. Massa sebagai ukuran inersia.
Contoh biologi: Penumpang tersentak ke depan saat bus direm; darah cenderung tetap mengalir saat tubuh diputar (sentrifugasi).

B. Hukum II Newton (Percepatan)

Bunyi: Percepatan suatu benda sebanding dengan gaya resultan dan berbanding terbalik dengan massanya.
Rumus: $\vec{a} = \frac{\sum \vec{F}}{m}$ atau $\sum \vec{F} = m \vec{a}$
Contoh biologi: Gaya otot yang lebih besar menghasilkan percepatan lebih besar pada massa yang sama. Gaya yang diperlukan untuk menghentikan hewan lari terkait massa dan perlambatan.

C. Hukum III Newton (Aksi-Reaksi)

Bunyi: Jika benda A mengerjakan gaya pada benda B, maka benda B juga mengerjakan gaya pada A yang besarnya sama, berlawanan arah, dan bekerja pada benda berbeda.
Rumus: ${\vec{F}}_{A \to B} = - {\vec{F}}_{B \to A}$
Contoh biologi: Saat berenang, tangan mendorong air ke belakang (aksi), air mendorong tangan ke depan (reaksi). Ikan bergerak maju dengan cara yang sama.

D. Aplikasi Hukum Newton dalam Sistem Biologi

Gaya otot dan gaya dalam tulang (pengungkit). Perhitungan gaya pada persendian (misal: sendi pinggul saat berdiri satu kaki).
Tegangan tali pada organ (lendon).
Gaya gesek pada aliran darah (viskositas).
Gerak hewan di darat, air, dan udara memerlukan gaya untuk melawan gravitasi dan gesekan fluida.

Bagian 7: Pesawat Sederhana

Pesawat sederhana adalah alat yang dapat mengubah besar dan/atau arah gaya untuk memudahkan kerja. Keuntungan mekanis (KM) = beban / kuasa (atau lengan kuasa / lengan beban).

A. Tuas (Pengungkit)

Titik tumpu (T), beban (B), kuasa (K). KM = lengan kuasa / lengan beban.
Jenis:
- Jenis 1: T di antara B dan K (gunting, linggis, jungkat-jungkit).
- Jenis 2: B di antara T dan K (pembuka tutup botol, gerobak dorong).
- Jenis 3: K di antara T dan B (penjepit, pinset, lengan manusia (otot bisep-tulang pangkal lengan-tulang pengumpil)). KM < 1, tetapi menguntungkan dalam kecepatan/jangkauan.
Contoh biologi: Tulang dan otot membentuk tuas kelas 3 (paling umum di tubuh: angkat lengan bawah).

B. Katrol

Tetap: KM = 1, mengubah arah gaya.
Bergerak: KM = 2 (mengurangi gaya setengah).
Majemuk (tali banyak): KM = jumlah tali penahan beban.
Contoh: Pada kerekan sumur, forklift, sistem katrol di gym.

C. Bidang Miring

Rumus: $K M = \frac{panjang bidang}{tinggi} = \frac{l}{h}$ .
Gaya kuasa = $w \times \frac{h}{l} + gesekan$ .
Contoh biologi: Jalan setapak di bukit, cakar hewan di permukaan miring.

D. Roda dan Poros

KM = jari-jari roda / jari-jari poros.
Contoh: setir mobil, obeng besar.

Penting dalam biologi: Prinsip pengungkit dan bidang miring digunakan oleh makhluk hidup – misalnya gigi seri (tuas), lengan bawah, kelopak mata (katrol), cangkang siput (bidang miring spiral).

Bagian 8: Sistem Gerak pada Makhluk Hidup

A. Prinsip Fisika pada Gerak Hewan

Hewan darat: melawan gravitasi (kaki menopang), gesekan dengan tanah (traksi). Berjalan, lari, melompat menggunakan prinsip gaya aksi-reaksi.
Hewan air: gaya hambat fluida (viskositas) dan gaya apung (Archimedes). Gerak menggunakan sirip, ekor, tubuh berosilasi, atau jet propulsi (cumi, ubur-ubur).
Hewan udara: gaya angkat (lift) melawan berat, gaya dorong (thrust) melawan hambatan udara (drag). Sayap bentuk aerofoil menghasilkan perbedaan tekanan.

B. Gerak pada Tumbuhan

Gerak tumbuhan lebih lambat dan umumnya berupa pertumbuhan (tropisme) atau perubahan tekanan turgor (nasti).
Tropisme: Fototropisme (cahaya), gravitropisme (gravitasi), hidrotropisme (air), tigmotropisme (sentuhan). Merupakan respons pertumbuhan (gerak lambat).
Nasti: Gerak cepat karena perubahan turgor, misal putri malu (seismonasti), bunga pukul empat (fotonasti).
Gerak endonom (otonom): Gerak spontan sel atau protoplasma (misal gerak sirkulasi sitoplasma).

C. Gaya Otot dan Sistem Kerangka (Biomekanika)

Tubuh manusia memiliki ±600 otot rangka yang bekerja berpasangan (agonis-antagonis).
Prinsip tuas di tubuh:
- Tuas kelas 1: persendian leher (tumpu antara beban kepala dan kuasa otot leher).
- Tuas kelas 2: berdiri jinjit (tumpu di jari kaki, beban berat badan, kuasa otot betis di tumit).
- Tuas kelas 3 (paling umum): mengangkat lengan bawah (tumpu siku, kuasa otot bisep pada lengan atas, beban di tangan). KM < 1 menguntungkan dalam kecepatan dan jangkauan gerak.
Gaya pada sendi sering lebih besar dari berat beban karena efek tuas.

D. Mekanisme Kontraksi Otot (Tinjauan Fisika)

Teori "sliding filament" (filamen aktin dan miosin saling meluncur). Memendekkan sarkomer.
Gaya kontraksi tergantung pada jumlah jembatan silang, panjang awal otot (hubungan panjang-tegangan), dan kecepatan kontraksi (hubungan gaya-kecepatan – Hill).
Energi untuk kontraksi dari ATP yang dihidrolisis. Daya otot: $P = F \times v$ . Otot dapat menghasilkan daya hingga beberapa ratus watt untuk waktu singkat.

E. Keselarasan Gerak: Sistem Saraf dan Koordinasi

Sinyal saraf dari otak → neuron motorik → otot → kontraksi.
Proprioseptor (spindle otot, organ tendon Golgi) memberikan umpan balik untuk menyesuaikan gaya dan posisi.

F. Penerapan Ilmu Gerak pada Kesehatan dan Olahraga

Analisis gerak untuk mencegah cedera (misal teknik angkat beban).
Desain prostesis dan ortosis (kaki palsu, penyangga lutut) menggunakan prinsip gaya dan sendi.
Biomekanika lari, renang, loncat untuk meningkatkan prestasi olahraga.

Soal HOTS

Soal Nomor 1

Kontraksi otot polos diperintah oleh . . .

A. sistem saraf pusat
B. sistem saraf simpatik
C. sistem saraf otonom
D. sistem saraf tangga tali

(Sumber: soal nomor 11, halaman 4)

Soal Nomor 2

Gerak tumbuh tanaman yang mendekati sumber cahaya disebut . . .

A. fototropisme
B. foto nasti
C. fototaksis positif
D. fotoperiodisme

(Sumber: soal nomor 12, halaman 4)

Soal Nomor 3

Perhatikan gambar! Dua buah benda yang berada di lantai licin saling dihubungkan oleh seutas tali. Masing-masing benda memiliki massa m₁ = 7 kg dan m₂ = 3 kg. Benda kedua ditarik ke kanan oleh gaya F = 50 N. Besar gaya tegangan tali T adalah … N.

( Gambar dua balok terhubung tali )

A. 15
B. 20
C. 25
D. 35

(Sumber: soal nomor 35, halaman 9)

Soal Nomor 4

Sebuah peluru ditembakan dengan kecepatan awal 20 m/s dan sudut elevasi 30° (sin 30° = ½, cos 30° = ½√3). Jika besar percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s², ketinggian maksimum yang dicapai peluru adalah … m.

A. 2,5
B. 5
C. 7,5
D. 10

(Sumber: soal nomor 36, halaman 9)

Soal Nomor 5

Perbandingan kecepatan sudut jarum penunjuk menit dan jarum penunjuk detik pada jam dinding adalah ….

A. 1 : 60
B. 60 : 1
C. 1 : 360
D. 360 : 1

(Sumber: soal nomor 37, halaman 9)

Soal Nomor 6

Seorang anak mengendarai sepeda dengan kecepatan konstan. Di satu titik pada permukaan ban belakang sepeda disempotkan cat berwarna terang. Dilihat dari belakang, titik cat berwarna terang itu bergerak naik turun sebanyak 5 kali dalam 2 detik. Jika radius roda belakang 32 cm, besar kecepatan sepeda itu adalah .... ....

(Sumber: soal nomor 56, halaman 15)

Soal Nomor 7

Sebuah balok A dengan massa 2 kg mulai bergerak ke arah kanan pada t = 0 detik dari keadaan diam oleh gaya sebesar 10 N. Balok B ditempatkan pada jarak 20 meter di kanan balok A. Pada t = 2 detik dikerjakan sebuah gaya konstan F pada balok A, sehingga balok A tepat berhenti sebelum menabrak balok B. Besar dan arah gaya F tersebut adalah .......

(Sumber: soal nomor 59, halaman 15)

Soal Nomor 8

Gambar berikut menunjukkan percepatan benda A, B, dan C yang bergerak pada sumbu-x.

( Grafik percepatan terhadap waktu )

Kecepatan awal benda A, B, dan C berturut-turut adalah –2 m/s, 0 m/s, dan +1 m/s. Urutan benda berdasarkan kecepatan akhirnya dari kecepatan terbesar ke kecepatan terkecil adalah ….

A. A, B, C
B. B, C, A
C. C, B, A
D. A, C, B

(Sumber: soal nomor 1, halaman 32, PAKETA FISIKA)

Soal Nomor 9

Seseorang tampak sedang mendorong sebuah peti di suatu lantai datar. Peti bergerak dengan kecepatan konstan. Pernyataan yang benar di bawah ini adalah ....

A. Orang itu tidak mengerjakan gaya pada peti.
B. Jika lantai itu licin, usaha yang dilakukan orang itu sama dengan nol.
C. Jika lantai itu kasar, orang itu mengerjakan gaya pada peti sebesar 1,5 kali berat peti.
D. Usaha orang itu sebanding dengan berat peti.

(Sumber: soal nomor 24, halaman 60, Kumpulan Soal OSN)

Soal Nomor 10

Sebuah bola ditarik vertikal ke atas dengan tali pada kecepatan tetap 1 m/s. Ketika posisi bola 4 m di atas lantai tali putus. Bola menyentuh lantai setelah ... detik sejak tali putus. Anggaplah percepatan gravitasi 10 m/s².

A. 1,2
B. 1,0
C. 0,8
D. 0,5

(Sumber: soal nomor 27, halaman 61, Kumpulan Soal OSN)

Soal MOTS

1. Sebuah mobil yang sedang bergerak dengan laju 36 km/jam direm hingga berhenti. Selama pengereman mobil mengalami percepatan tetap. Jika mobil berhenti setelah direm selama 5 detik, maka panjang lintasan selama pengereman adalah ....
A. 12,5 m
B. 25 m
C. 37,5 m
D. 50 m
Jawaban: B. 25 m

2. Sebuah gerobak yang mula-mula diam diisi dengan sejumlah batu-batu besar identik. Massa gerobak sama dengan massa dua buah batu. Gerobak kemudian ditarik dengan gaya tetap sebesar 100 N mendatar sehingga gerobak dipercepat 1 m/s². Dalam perjalanannya dua buah batu besar terjatuh dari gerobak dan ternyata percepatan gerobak sekarang sebesar 1,5 m/s². Berapakah jumlah batu besar mula-mula di dalam gerobak?
A. 2
B. 4
C. 6
D. 8
Jawaban: B. 4

3. Sebuah benda bergerak lurus dengan persamaan gerak x = 3t² + 5t + 10 dengan x dalam meter dan t dalam detik. Jika benda bergerak dari t₁ = 2 detik sampai t₂ = 5 detik, maka besar kecepatan rata-ratanya selama selang waktu itu adalah ....
A. 10 m/detik
B. 14 m/detik
C. 26 m/detik
D. 30,67 m/detik
Jawaban: C. 26 m/detik

4. Sebuah benda bermassa 4 kg di permukaan datar kasar mengalami gaya dorong sebesar 8 N sejajar permukaan kasar dan gaya gesek yang besarnya tetap. Pada saat t = 0 s benda dalam keadaan diam dan pada t = 1 s kelajuan benda 1,5 m/s. Besar gaya gesek yang dialami benda adalah ....
(Tidak ada pilihan, jawaban: 2 N)

5. Sebuah benda bergerak lurus pada sumbu X mulai dari titik pusat koordinat dengan kecepatan berubah terhadap waktu sesuai dengan grafik di samping ini. Posisi benda itu pada saat t = 15 sekon adalah .... (Grafik tidak disertakan, asumsi dari pilihan)
A. 75 m di sebelah kanan titik pusat koordinat
B. 75 m di sebelah kiri titik pusat koordinat
C. 375 m di sebelah kanan titik pusat koordinat
D. 375 m di sebelah kiri titik pusat koordinat
Jawaban: A. 75 m di sebelah kanan titik pusat koordinat (contoh)

6. Sebuah sampan bambu bermassa 20 kg ketika terdorong arus deras air sungai, mengalami percepatan 1 m/s². Jika pak Edi mendorong sampan di sungai tersebut dengan gaya 20 N tepat ke arah seberang sungai, maka sampan mengalami percepatan sebesar ....
A. 1 m/s²
B. 1,1 m/s²
C. 1,15 m/s²
D. 1,41 m/s²
Jawaban: D. 1,41 m/s²

7. Sebuah batang tegar homogen yang massanya diabaikan dan panjangnya 30 cm dipasang pada sebuah penumpu dengan 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 horizontal 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
Jawaban: D. 300.000 dyne, ke atas, 5 cm di sebelah kiri titik tumpu

8. Kumpulan besaran di bawah ini yang semuanya merupakan besaran turunan dan bukan vektor adalah ....
A. usaha, tekanan, laju, energi
B. impuls, momentum, arus, massa
C. panjang, potensial, medan, energi
D. gaya, usaha, massa, temperatur
Jawaban: A. usaha, tekanan, laju, energi

9. Ahmad membawa ember berkapasitas 10 liter yang terisi air sungai sebanyak setengahnya. Ember yang sama kemudian digunakan oleh Budi untuk membawa pasir sebanyak 2 kg. Manakah dari pernyataan-pernyataan berikut yang benar?
A. Beban yang dibawa oleh Ahmad sama berat dengan yang dibawa oleh Budi.
B. Beban yang dibawa oleh Ahmad lebih berat dibanding yang dibawa oleh Budi.
C. Volume air yang dibawa oleh Ahmad lebih kecil dibanding volume pasir yang dibawa oleh Budi.
D. Volume air yang dibawa oleh Ahmad sama dengan volume pasir yang dibawa oleh Budi.
Jawaban: B. Beban yang dibawa oleh Ahmad lebih berat dibanding yang dibawa oleh Budi

10. Pada suhu berapakah temperatur Reamur dan Fahrenheit menunjukkan angka yang sama?
A. 0°
B. -40°
C. -6,4°
D. -25,6°
Jawaban: D. -25,6°

11. Sebuah bola dilontarkan dari tepi sebuah sungai untuk sampai di seberang sungai. Lebar sungai itu 30 m dan percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s². Jika bola dilontarkan dengan kecepatan 20 m/s dan sudut elevasi 15°, bola jatuh di ...
A. air, 5 m sebelum tepi sungai
B. air, 10 m sebelum tepi sungai
C. tanah, 5 m setelah tepi sungai
D. tanah, 10 m setelah tepi sungai
Jawaban: B. air, 10 m sebelum tepi sungai

12. Sebuah balok kecil bermassa 100 g berada di dasar sebuah mangkuk besar berbentuk setengah bola. Balok digeser hingga titik A pada ketinggian 15 cm dari dasar mangkuk, lalu dilepas. Balok bergerak turun, melewati dasar mangkuk, kemudian naik sampai titik B pada ketinggian d. Apabila percepatan gravitasi 10 m/s² serta usaha gaya gesek antara mangkuk dan balok dalam gerakan balok dari titik A ke titik B adalah 0,05 J, nilai d sama dengan ... cm.
A. 20
B. 15
C. 12
D. 10
Jawaban: D. 10

13. Sebuah benda dilemparkan ke atas dari permukaan bumi, dengan kecepatan awal tertentu. Manakah dari grafik berikut yang tepat menggambarkan kecepatan benda terhadap waktu? (Gambar tidak disertakan)
(Tidak ada pilihan, grafik v-t berupa garis lurus menurun)

14. Apa yang menyebabkan roda mobil dapat menggelinding di jalan?
A. Gaya gesek statik antara roda dengan jalanan
B. Gaya gesek dinamik antara roda dengan jalanan
C. Gaya dorong oleh mesin mobil
D. Gaya gravitasi yang dialami oleh mobil
Jawaban: A. Gaya gesek statik antara roda dengan jalanan

15. Hal yang menyebabkan pesawat terbang dapat terangkat naik adalah ....
A. gaya dorong ke atas akibat jumlah udara yang dipindahkan badan pesawat
B. hambatan udara akibat luas permukaan pesawat
C. perbedaan tekanan udara di sisi atas dan bawah sayap pesawat
D. gaya aksi-reaksi dengan tanah
Jawaban: C. perbedaan tekanan udara di sisi atas dan bawah sayap pesawat

16. Sebuah kendaraan bergerak ke kanan selama 2 jam, kemudian ke kiri selama 1 jam. Jika kelajuan kendaraan itu tetap 80 km/jam, perpindahannya adalah ....
A. 0 km
B. 80 km ke kanan
C. 80 km ke kiri
D. 240 km ke kanan
Jawaban: B. 80 km ke kanan

17. Sebuah benda bermassa 250 g meluncur di bidang datar licin dengan kecepatan v. Kemudian, benda ditahan oleh gaya tetap 0,5 N selama 3 sekon, sehingga benda berhenti. Nilai v adalah ... m/s.
A. 3,5
B. 4,5
C. 5,0
D. 6,0
Jawaban: D. 6,0

18. Grafik posisi terhadap waktu untuk setiap benda yang bergerak dengan kecepatan tetap berupa kurva ....
A. linier
B. kuadratis
C. konstan
D. tidak tentu
Jawaban: A. linier

19. Sebuah kereta bergerak mendaki dengan percepatan tetap 2 m/s² di jalur lurus miring dengan sudut elevasi 30°. Sebuah kotak kayu bermassa 800 g berada di lantai kereta yang licin. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², gaya yang diperlukan untuk menahan kotak tetap di posisinya adalah ... N.
A. 2,40
B. 5,33
C. 5,60
D. 8,53
Jawaban: C. 5,60

20. Dua benda A dan B bergerak dengan kelajuan seperti pada grafik di samping ini. Pada saat t = 0 kedua benda pada posisi sama. B menyusul A setelah menempuh jarak .... (Grafik tidak disertakan)
a. 32 m
b. 24 m
c. 16 m
d. 8 m
Jawaban: a. 32 m (asumsi)

21. Pada sistem yang digambarkan di samping ini, m₁ = 10 kg, m₂ = 2 kg, m₃ = 3 kg, dan percepatan gravitasi g = 10 m/s². Besar tegangan T₂ adalah ....
a. 66,7 newton
b. 60 newton
c. 33,3 newton
d. 20 newton
Jawaban: a. 66,7 newton

22. Sebuah drum terbuka berdiameter 56 cm diisi 246,4 liter minyak tanah yang massa jenisnya 0,8 gram/cm³. Jika tekanan udara 0,92 atm, 1 atm = 101325 newton/m² dan gravitasi 10 m/s², maka tekanan pada bagian atas dasar drum itu adalah ....
a. 8000 newton/m²
b. 9219 newton/m²
c. 101219 newton/m²
d. 101325 newton/m²
Jawaban: c. 101219 newton/m²

23. Perhatikan gambar di samping ini. Benda bergerak dari kedudukan 1 sampai ke kedudukan 7. Kelajuan benda tersebut .... (Gambar tidak disertakan)
a. bertambah kemudian berkurang
b. berkurang kemudian bertambah
c. nol
d. tetap tidak nol
Jawaban: a. bertambah kemudian berkurang (asumsi)

24. Grafik berikut yang paling tepat menggambarkan gerak benda dengan resultan gaya nol adalah .... (Gambar tidak disertakan)
(Tidak ada pilihan, grafik kecepatan konstan)

25. Sebuah benda seberat 200 N diungkit seperti pada gambar di samping. Perbandingan a dengan b dan besar gaya F agar batu terangkat adalah ....
a. 1:3 dan F > 65 N
b. 1:4 dan F > 50 N
c. 2:6 dan F > 80 N
d. 3:2 dan F > 65 N
Jawaban: a. 1:3 dan F > 65 N (asumsi)

26. Sebuah benda yang massa jenisnya ρ sama dengan massa jenis air berada di dasar kolam air yang dalamnya h. Jika percepatan gravitasi g, massa benda m dan volume benda V, maka besar gaya normal dari dasar kolam ke benda adalah ....
a. ρgV
b. ρgh
c. mg
d. nol
Jawaban: d. nol

27. Sebuah benda dilepaskan dari ketinggian 30 m di atas tanah. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s², maka ketinggian benda ketika lajunya 10 m/s adalah ....
a. 1 m
b. 5 m
c. 25 m
d. 29 m
Jawaban: c. 25 m

28. Di bawah ini adalah grafik kecepatan terhadap waktu untuk benda P dan Q yang bergerak di sepanjang garis lurus. Jika P dan Q bergerak mulai dari posisi yang sama, maka ... (Gambar tidak disertakan)
A. Q tepat menyusul P pada t = 20 detik
B. Q tepat menyusul P pada t = 40 detik
C. P tepat menyusul Q pada t = 20 detik
D. Selama t=0 sampai dengan t=40 detik Q tidak pernah menyusul P
Jawaban: A. Q tepat menyusul P pada t = 20 detik (asumsi)

29. Sebuah benda mula-mula bergerak lurus ke kiri sejauh 5 m kemudian ke kanan sejauh 10 m. Jarak tempuh dan perpindahan benda tersebut adalah ...
A. 15 m dan 5 m ke kanan
B. 5 m dan 5 m ke kanan
C. 15 m dan 15 m ke kanan
D. 15 m dan 5 m ke kiri
Jawaban: A. 15 m dan 5 m ke kanan

30. Di bawah ini adalah gambar suatu neraca lengan sederhana. Massa benda P, Q dan R berturut-turut adalah 2000 gram, 800 gram dan 1000 gram. Jarak A-O adalah 40 cm dan O-B adalah 80 cm. Agar sistem setimbang maka benda R harus diletakkan pada garis O-B sejauh . . .
A. 10 cm dari O
B. 20 cm dari O
C. 25 cm dari B
D. 40 cm dari B
Jawaban: A. 10 cm dari O (asumsi)

31. Dua bak penampungan air dengan kapasitas sama diisi penuh dengan air. Satu diantaranya berbentuk kubus dan lainnya berbentuk silinder. Diameter penampang bentuk silinder sama dengan panjang rusuk bak berbentuk kubus. Perbandingan tekanan hidrostatis pada dasar bejana berbentuk kubus dengan bejana berbentuk silinder adalah . . .
A. 1 : 4
B. 1 : 2
C. 1 : 4 (duplikat)
D. 1 : 2 (duplikat)
Jawaban: B. 1 : 2 (asumsi)

32. Sebuah kendaraan umum membawa barang penumpang dengan cara ditaruh di atas kap mobil. Tiba-tiba kendaraan berhenti mendadak. Barang yang ditaruh di atas kap terlempar ke depan. Peristiwa ini dapat dijelaskan dengan . . .
A. hukum kekekalan energi
B. hukum kekekalan momentum
C. hukum I Newton
D. hukum II Newton
Jawaban: C. hukum I Newton

33. Sebuah benda bermassa 2 kg dipukul hingga bergerak pada lintasan datar yang kasar dengan kecepatan awal 2 m/s. Jika diketahui koefisien gesekan antara benda dengan lantai 0,2 dan percepatan gravitasi g = 10 m/s², maka jarak yang ditempuh hingga benda tersebut berhenti adalah ...
A. 1,0 m
B. 0,6 m
C. 0,1 m
D. 0,2 m
Jawaban: A. 1,0 m

34. Sebuah bola tenis bermassa 160 gr dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s. Bila percepatan gravitasi 10 m/s², maka besar usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi hingga bola mencapai titik tertinggi adalah ...
A. 128 × 10³ joule
B. 128 joule
C. 128 × 10³ erg
D. 128
Jawaban: B. 128 joule

35. Sebuah benda berada pada bidang miring licin seperti yang ditunjukkan oleh gambar berikut ini. Besarnya gaya F yang diperlukan untuk mempertahankan agar benda tidak turun adalah .... (Gambar tidak disertakan)
A. 500 N
B. 750 N
C. 1000 N
D. 1500 N
Jawaban: A. 500 N (asumsi)

36. Saklar lampu bersistem pegas dapat menyalakan lampu jika pegasnya tertekan sejauh 0,6 cm. Dalam pembukaan arena bowling saklar diaktifkan dengan cara ditumbuk bola. Jika konstanta pegas 12,5 N/m dan massa bola 0,5 kg, maka kecepatan bola ketika menumbuk saklar supaya lampu menyala adalah ....
A. 3 m/s
B. 15 m/s
C. 15 cm/s
D. 3 cm/s
Jawaban: D. 3 cm/s

37. Perbandingan luas penampang permukaan yang kecil terhadap permukaan yang besar pada sebuah pompa hidraulik adalah 1 : 80. Jika diberi gaya 20 N pada permukaan yang kecil, maka berat beban yang dapat diangkat dengan pompa hidraulik tersebut adalah ...
A. 16 N
B. 160 N
C. 4 N
D. 1600 N
Jawaban: D. 1600 N

38. Grafik berikut ini menunjukkan kecepatan fungsi waktu dari dua buah benda yang bergerak lurus dari posisi awal yang sama. Setelah bergerak selama t detik kedua benda memiliki perubahan posisi yang sama. Lama gerak dan perubahan posisi tersebut berturut-turut adalah ... (Gambar tidak disertakan)
A. 5 sekon dan 50 meter
B. 5 sekon dan 100 meter
C. 10 sekon dan 50 meter
D. 10 sekon dan 100 meter
Jawaban: A. 5 sekon dan 50 meter (asumsi)

39. Balok dengan massa 20 gram bergerak dengan kecepatan konstan di lantai datar jika padanya bekerja gaya luar sebesar 2 N sejajar lantai. Berapakah besar gaya gesek yang dialami benda tersebut?
A. 0,3 N
B. 1,4 N
C. 2,0 N
D. 3,6 N
Jawaban: C. 2,0 N

40. Sebuah benda X yang beratnya 4 N digantung dengan tali melalui sebuah katrol. Pada benda dikerjakan gaya sebesar 2 N dan pada ujung tali yang lain ditarik dengan gaya sebesar 9 N seperti pada gambar di bawah ini, maka resultan gaya pada benda X adalah... (Gambar tidak disertakan)
A. 3 N ke atas
B. 4 N ke bawah
C. 9 N ke atas
D. 9 N ke bawah
Jawaban: A. 3 N ke atas (asumsi)

41. Dua buah vektor F₁ dan F₂ besarnya masing-masing 20 N dan 30 N, memiliki arah seperti gambar berikut. Resultan komponen-komponen vektor pada sumbu x dan sumbu y adalah ... (Gambar tidak disertakan)
A. 5√3 N dan -25 N
B. -5√3 N dan 25 N
C. 25 N dan 25√3 N
D. 30 N dan 25√3 N
Jawaban: A. 5√3 N dan -25 N (asumsi)

42. Sebuah mobil mengebut dengan kecepatan 90 km/jam melewati sebuah mobil polisi yang sedang berhenti di pinggir jalan. Satu menit setelah dilewati mobil si pengebut, polisi di dalam mobil polisi tersebut mulai menggerakkan mobilnya dengan percepatan 0,8 m/s² untuk mengejar si pengebut. Berapa jauh jarak yang ditempuh mobil polisi hingga mencapai posisi mobil si pengebut?
A. 2,4 km
B. 3,6 km
C. 4 km
D. 6 km
Jawaban: C. 4 km

43. Sebuah balok meluncur di bidang datar licin dengan laju tetap sebesar 4 m/s. Balok kemudian menaiki bidang miring 30° yang licin. Panjang lintasan maksimum yang dapat dicapai balok adalah .... (Tidak ada pilihan, jawaban: 1,6 m)

44. Data hasil percobaan untuk menentukan percepatan suatu benda adalah sebagai berikut:
t (detik): 10, 12, 14, 16, 18
Δx (cm): 3, 4, 6, 9, 13
Besar percepatan benda itu adalah .... (Tidak ada pilihan, jawaban sekitar 0,5 cm/s²)

45. Sebuah kereta api bergerak lurus dari keadaan diam dengan percepatan 10 m/s². Setelah menempuh jarak 2 km, tiba-tiba sebuah mobil melintas 10 meter di depan kereta. Secara spontan masinis melakukan pengereman, sehingga kereta berhenti tepat di samping mobil. Persamaan gerak kereta api mulai direm sampai berhenti adalah .... (Tidak ada pilihan, jawaban: v = 200 - 2000t)

46. Sebuah mobil massa total 1,2 ton diderek dengan gaya sebesar 8000 Newton menaiki tanjakan yang sudut kemiringannya 37°. Mobil bergerak dengan kelajuan konstan. Besar gaya gesek ban dengan jalan adalah .... (Tidak ada pilihan, jawaban: 800 N)

47. Dua benda A dan B mulai bergerak bersama-sama menurut grafik di samping ini. Benda A dan B memiliki perpindahan yang sama tepat setelah keduanya bergerak selama .... (Gambar tidak disertakan, tidak ada pilihan)

48. Seseorang mendorong mobil yang mogok sepanjang 15 m dengan gaya yang berkurang secara konstan terhadap jarak dari 210 N menjadi 40 N. Usaha yang dilakukan orang itu adalah .... (Tidak ada pilihan, jawaban: 1875 J)

49. Dua buah benda memiliki perbedaan suhu 20 °C. Tepat setelah 2 menit perbedaan suhu itu menjadi 18 °C. Jika perubahan suhu selalu terjadi secara linear terhadap waktu, maka perbedaan suhu itu akan menjadi 10 °C tepat setelah selang waktu .... (Tidak ada pilihan, jawaban: 10 menit)

50. Dua benda A dan B perbandingan massanya 5 : 3 dan perbandingan kalor jenisnya 2 : 3. Jika A dan B diberi kalor dalam jumlah yang sama dan wujud keduanya tetap, maka perbandingan kenaikan temperatur B dan A adalah .... (Tidak ada pilihan, jawaban: 10 : 9)

51. Sebuah benda bergerak dengan kecepatan awal 6 m/s dan mengalami percepatan yang berubah terhadap waktu menurut persamaan a = (8t - 4) m/s². Kecepatan benda itu pada saat t = 4 s adalah .... (Tidak ada pilihan, jawaban: 54 m/s)

52. Sebuah benda dilontarkan vertikal ke atas dari permukaan tanah. Setelah 8 detik, benda itu kembali ke permukaan tanah. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², maka laju awal dan ketinggian maksimum yang dicapai benda tersebut berturut-turut adalah...
A. 40 m/s dan 160 m
B. 80 m/s dan 40 m
C. 40 m/s dan 80 m
D. 80 m/s dan 160 m
Jawaban: C. 40 m/s dan 80 m

53. Sebuah balok besi memiliki panjang 40 cm, lebar 30 cm, dan tebal 10 cm. Jika massa jenis besi 7,9 gram/cm³ dan percepatan gravitasi 10 m/s², maka tekanan terbesar yang ditimbulkannya adalah...
A. 31600 newton/m²
B. 3160 newton/m²
C. 7900 newton/m²
D. 790 newton/m²
Jawaban: A. 31600 newton/m²

54. Mula-mula Amir berada 20 m di depan pedagang roti. Amir mendekati pedagang roti dengan laju v, dan pedagang roti mendekati Amir dengan laju tetap 2 m/s. Jika 4 detik kemudian mereka berpapasan, maka laju Amir adalah...
A. 7 m/s
B. 5 m/s
C. 3 m/s
D. 2 m/s
Jawaban: C. 3 m/s

55. Pada gambar ditunjukkan posisi benda yang bergerak di sumbu x dalam selang waktu tertentu. Ungkapan berikut yang sesuai dengan grafik tersebut untuk selang waktu dari t = 0 hingga t = 3 adalah: (Gambar tidak disertakan)
A. laju benda semakin besar
B. laju benda semakin kecil
C. benda bergerak ke arah X positif
D. benda bergerak ke arah X negatif
Jawaban: (Tergantung grafik, tidak dapat ditentukan)

56. Sebuah benda mengalami gaya dorong 10 N pada suatu permukaan datar dengan mengalami gesekan, sehingga bergerak dan mencapai laju 5 m/s dalam selang waktu 10 detik. Pada t = 10 detik, gaya dorong dilepas dan ternyata 20 detik kemudian benda berhenti. Massa benda tersebut adalah...
A. 40/3 kg
B. 20/3 kg
C. 10/3 kg
D. 1/3 kg
Jawaban: A. 40/3 kg

BuSet April 24, 2026 Tags : IPA , OSN , SMP