Catatan Studi Lengkap Physics Training Camp (PHYSTRAC) AYS Academy

Petunjuk Umum Pengerjaan PHYSTRAC

Berikut adalah aturan dan parameter standar yang harus diikuti selama pengerjaan latihan Physics Training Camp (PHYSTRAC) dari AYS Academy:

• Jumlah dan Tipe Soal: Terdiri dari 7 soal dalam bentuk isian singkat.
• Sistem Penilaian:
  • Jawaban Benar: +1 poin.
  • Jawaban Salah: 0 poin.
  • Tidak Menjawab: 0 poin.
• Durasi Waktu: Total waktu pengerjaan adalah 60 menit.
• Format Penulisan Jawaban:
  • Gunakan bilangan desimal dengan 1 angka di belakang koma (kecuali ada instruksi spesifik yang berbeda pada nomor soal tertentu).
  • Secara umum, gunakan tanda koma (,) sebagai pemisah desimal (contoh: $1,2$ atau $1,0$).
  • Namun, perhatikan instruksi pada setiap soal karena beberapa soal meminta penggunaan titik (.) sebagai pemisah desimal.
  • Jika jawaban berupa akar kuadrat, ubah terlebih dahulu ke bentuk bilangan bulat atau desimal sesuai instruksi (contoh: $2\sqrt{2}$ menjadi $2,82$ yang kemudian dibulatkan).

Soal 1: Gerak Parabola dan Koordinat Partikel

Sebuah partikel bergerak mengikuti lintasan parabola pada bidang-xy dengan kondisi sebagai berikut:

• Posisi Awal:
  • Secara horizontal berada di titik $0$ ($x_0 = 0$).
  • Memiliki ketinggian awal $y_0 = 5\,m$.
• Fungsi Kecepatan (v):
  • Kecepatan dinyatakan sebagai fungsi waktu $t$ dengan persamaan: $\mathbf{v} = 7\mathbf{\hat{x}} + 10(t - 2)\mathbf{\hat{y}}\,m/s$.
  • $\mathbf{\hat{x}}$ adalah vektor satuan arah horizontal.
  • $\mathbf{\hat{y}}$ adalah vektor satuan arah vertikal.
  • $t$ diukur dalam satuan sekon.
• Tujuan: Menentukan lokasi horizontal partikel (dalam meter) saat ia mencapai ketinggian yang sama dengan ketinggian awal untuk kedua kalinya.
• Catatan Jawaban:
  • Jawab hanya dengan angka.
  • Gunakan tanda titik (.) sebagai pemisah desimal.
  • Bulatkan hingga satu angka di belakang koma (contoh: $8.9$).

Soal 2: Kinematika Alat Transportasi (Kereta Api)

Kasus ini melibatkan pergerakan kereta api yang terbagi menjadi tiga fase gerakan utama:

• Fase 1 (Gerak Dipercepat):
  • Kereta mulai dari keadaan diam ($v_0 = 0$).
  • Percepatan ($a_1$) sebesar $0,2\,m/s^2$ selama jangka waktu tertentu ($t_1$).
• Fase 2 (Kecepatan Konstan):
  • Kereta bergerak dengan kecepatan konstan ($v_{max}$) selama waktu $t_2$.
• Fase 3 (Gerak Diperlambat):
  • Kereta diperlambat dengan perlambatan ($a_3$) sebesar $0,4\,m/s^2$ sampai benar-benar berhenti.
• Data Kumulatif:
  • Total waktu perjalanan ($t_{total} = t_1 + t_2 + t_3$) adalah $13,5$ detik.
  • Total jarak tempuh ($S_{total}$) adalah $9,75\,m$.
• Tujuan: Menghitung besar kecepatan tertinggi ($v_{max}$) yang berhasil dicapai oleh kereta tersebut.

Soal 3: Proyektil di Atas Lereng Gunung Parabolis

Seorang anak melempar bola di lereng gunung dengan pemodelan dua dimensi (bidang-xy):

• Sistem Koordinat:
  • Arah $x$ melambangkan horizontal dan arah $y$ melambangkan vertikal.
  • Titik awal pelemparan berada pada koordinat $(0, 0)$.
• Konstanta Gravitasi:
  • $g = 10\,m/s^2$ ke arah vertikal bawah.
• Model Lereng Gunung:
  • Lereng dimodelkan sebagai kurva fungsi kuadrat: $y_g = Dx^2$.
  • Diketahui nilai konstanta $D = 2$, sehingga persamaan lereng adalah $y_g = 2x^2$.
• Parameter Lemparan:
  • Sudut elevasi ($\alpha$) adalah $60^\circ$ terhadap kemiringan lereng di titik awal pelemparan.
  • Kecepatan awal dinyatakan sebagai $v_0$.
• Kondisi Khusus: Bola harus menyentuh lereng dalam kondisi tidak memiliki komponen kecepatan arah vertikal ($v_y = 0$).
• Tujuan: Mencari besar kecepatan awal ($v_0$) dalam satuan $meter/detik$.
• Format Jawaban: Angka saja, desimal 1 angka, menggunakan pemisah titik (.).

Soal 4: Dinamika Sistem Massa dan Katrol

Analisis sistem mekanika yang melibatkan massa $M$ dan $m$ dengan kondisi sebagai berikut:

• Parameter Massa:
  • Massa benda besar ($M$) = $18\,kg$.
  • Massa benda kecil ($m$) = $3\,kg$.
• Lingkungan:
  • Semua permukaan bersifat licin (tidak ada gaya gesek).
  • Percepatan gravitasi yang digunakan adalah $g = 9,8\,m/s^2$.
• Tujuan: Menentukan besar percepatan yang dialami oleh benda bermassa $M$.

Soal 5: Dinamika dengan Gaya Variabel Waktu

Sebuah benda titik berada di atas bidang datar licin dan diberikan gaya yang besarnya berubah seiring waktu:

• Kondisi Awal: Pada saat $t = 0$, benda diam dengan massa $m = 5\,kg$.
• Persamaan Gaya (F):
  • Gaya diberikan sebesar $F = 7t\,N$ (di mana $t$ dalam sekon).
• Geometri Gaya:
  • Gaya membentuk sudut tetap $\alpha = 26^\circ$ relatif terhadap garis horizontal.
• Konstanta Gravitasi: $g = 9,8\,m/s^2$.
• Tujuan: Menentukan kelajuan sesaat benda tepat pada saat benda mulai terangkat dari lantai (saat gaya normal $N = 0$).

Soal 6: Usaha dan Energi pada Lintasan Majemuk

Analisis pergerakan benda pada lintasan yang memiliki variasi koefisien gesek:

• Kondisi Awal: Benda dilepaskan dari keadaan diam di titik awal.
• Karakteristik Lintasan:
  • Lintasan dari titik A ke titik B (AB) adalah lintasan kasar.
  • Koefisien gesek ($\mu$) pada lintasan AB adalah $0,5$.
  • Selain lintasan AB, jalan dianggap licin.

Soal 7: Daya dan Gaya Variabel Posisi

Analisis terhadap benda bermassa $m$ yang dipengaruhi oleh gaya yang bergantung pada posisi $x$:

• Data Benda:
  • Massa $m = 1\,kg$.
  • Keadaan mula-mula adalah diam ($v_0 = 0$).
  • Posisi awal benda berada pada koordinat $x = 5\,m$.
• Persamaan Gaya (F):
  • Gaya selalu diarahkan ke sumbu $x$ positif.
  • Besarnya gaya mengikuti fungsi posisi: $F = 7x$.
• Tujuan: Menentukan nilai daya ($P$) yang diberikan ke benda tersebut saat posisi benda mencapai $x = 9\,m$.