1. Butiran es
Fenomena cuaca yang menarik dapat terjadi ketika profil suhu di atmosfer menunjukkan inversi. Garis biru pekat pada gambar 1 menunjukkan profil suhu tersebut. Inversi terjadi pada ketinggian antara 1 km dan 2 km.
Dalam kondisi ini salju yang jatuh melalui atmosfer (sebagian) mencair di lapisan yang lebih hangat dan (sebagian) membeku lagi sebelum mencapai tanah dalam bentuk “butiran es”
Misalkan tetesan es berbentuk bulat kecil hampir seluruhnya mencair saat jatuh melalui lapisan atmosfer antara \( h_A \) dan \( h_B \) yang suhunya di atas titik beku.
Gunakan \( c_{water} \) = 4.2 kJ kg-1 K-1 untuk kalor jenis air dan \( c_{ice} \) = 2,1 kJ kg-1 K-1 untuk kalor jenis es. Kalor laten jenis untuk pencairan es adalah \( L \) = 334 kJ kg-1.
2. Gerak Bola Bermuatan
Bola bulat padat dan homogen dengan massa \( m \) dan jari-jari \( R \) terbuat dari bahan isolasi dan memiliki muatan \( Q \) yang terdistribusi secara merata di seluruh volumenya. Bola tersebut diletakkan pada permukaan horizontal yang besar, dan digerakkan menggelinding tanpa tergelincir sedemikian rupa sehingga bagian tengahnya mulai bergerak dengan kecepatan horizontal awal \( v_0 \). Terdapat medan magnet seragam (kerapatan fluks) dengan besaran \( B \) yang tegak lurus terhadap permukaan. Koefisien gesekan statis cukup besar untuk mencegah bola tergelincir di permukaan. Momen inersia bola terhadap sumbu yang melalui bagian tengahnya adalah \( \frac{2}{5} mR^2 \).
Jelaskan gerak pusat bola dan bentuk lintasannya.
Petunjuk: Bergantung pada pendekatan Anda, Anda dapat menggunakan identitas berikut:
\( \vec{a} \) x ( \( \vec{b} \) x \( \vec{c} \) ) = \( \vec{b} \)(\( \vec{a} \).\( \vec{c} \)) - \( \vec{c} \)(\( \vec{a} \).\( \vec{b} \))
berlaku untuk tiga vektor \( \vec{a} \), \( \vec{b} \), dan \( \vec{c} \).
3 Selang air
Aliran air keluar dari nosel selang dengan kecepatan konstan yang tidak diketahui \( v \). Seorang anak bermain dengan selang dengan memutarnya secara acak pada bidang vertikal \( x-y \) yang tetap. Nosel dijaga pada \( x \) = \( y \) = 0 m, dan sudut antara sumbu nosel dan cakrawala tidak pernah kurang dari 45°. Pada setiap saat, aliran di udara memiliki bentuk yang tidak teratur. Bentuk pada satu saat ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Dengan menggunakan gambar ini, tentukan kecepatan keluar \( v \) jika percepatan jatuh bebas adalah \( g \) = 9,8 m/s².
Olimpiade: 3rd European Physics Olympiad
Tahun: Riga, Latvia, May 31 – June 4 2019
Tipe Soal: Theory problems
Fenomena cuaca yang menarik dapat terjadi ketika profil suhu di atmosfer menunjukkan inversi. Garis biru pekat pada gambar 1 menunjukkan profil suhu tersebut. Inversi terjadi pada ketinggian antara 1 km dan 2 km.
Dalam kondisi ini salju yang jatuh melalui atmosfer (sebagian) mencair di lapisan yang lebih hangat dan (sebagian) membeku lagi sebelum mencapai tanah dalam bentuk “butiran es”
- Tentukan fraksi massa tetesan yang membeku sebelum mencapai tanah.
- Temukan, setepat mungkin, suhu tetesan di permukaan tanah jika tidak ada inversi dan profil suhu.
Gunakan \( c_{water} \) = 4.2 kJ kg-1 K-1 untuk kalor jenis air dan \( c_{ice} \) = 2,1 kJ kg-1 K-1 untuk kalor jenis es. Kalor laten jenis untuk pencairan es adalah \( L \) = 334 kJ kg-1.
2. Gerak Bola Bermuatan
Bola bulat padat dan homogen dengan massa \( m \) dan jari-jari \( R \) terbuat dari bahan isolasi dan memiliki muatan \( Q \) yang terdistribusi secara merata di seluruh volumenya. Bola tersebut diletakkan pada permukaan horizontal yang besar, dan digerakkan menggelinding tanpa tergelincir sedemikian rupa sehingga bagian tengahnya mulai bergerak dengan kecepatan horizontal awal \( v_0 \). Terdapat medan magnet seragam (kerapatan fluks) dengan besaran \( B \) yang tegak lurus terhadap permukaan. Koefisien gesekan statis cukup besar untuk mencegah bola tergelincir di permukaan. Momen inersia bola terhadap sumbu yang melalui bagian tengahnya adalah \( \frac{2}{5} mR^2 \).
Jelaskan gerak pusat bola dan bentuk lintasannya.
Petunjuk: Bergantung pada pendekatan Anda, Anda dapat menggunakan identitas berikut:
\( \vec{a} \) x ( \( \vec{b} \) x \( \vec{c} \) ) = \( \vec{b} \)(\( \vec{a} \).\( \vec{c} \)) - \( \vec{c} \)(\( \vec{a} \).\( \vec{b} \))
berlaku untuk tiga vektor \( \vec{a} \), \( \vec{b} \), dan \( \vec{c} \).
3 Selang air
Aliran air keluar dari nosel selang dengan kecepatan konstan yang tidak diketahui \( v \). Seorang anak bermain dengan selang dengan memutarnya secara acak pada bidang vertikal \( x-y \) yang tetap. Nosel dijaga pada \( x \) = \( y \) = 0 m, dan sudut antara sumbu nosel dan cakrawala tidak pernah kurang dari 45°. Pada setiap saat, aliran di udara memiliki bentuk yang tidak teratur. Bentuk pada satu saat ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Olimpiade: 3rd European Physics Olympiad
Tahun: Riga, Latvia, May 31 – June 4 2019
Tipe Soal: Theory problems
Komentar
Posting Komentar