PEMBAHASAN SOAL SELEKSI OLIMPIADE SAINS TINGKAT KABUPATEN/KOTA 2013 CALON TIM OLIMPIADE ASTRONOMI INDONESIA 2014 Bidang Astronomi
Waktu : 150 menit
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN MENENGAH DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH ATAS TAHUN 2013
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN MENENGAH DIREKTORAT PEMBINAAN SMA Tes Seleksi Olimpiade Astronomi Tingkat Kabupaten/Kota 2013 Waktu 150 menit Provinsi Tanggal Lahir
Nama
Sekolah & Kelas (saat ini)
Kabupaten/Kota
Tanda tangan
Petunjuk pengerjaan: Gunakanlah kalkulator! 1. A star is located at a distance of 5,1 parsec. 1 parsec is equal to 3,26 light years. One
light year is the distance travelled by light in a year. If the light speed is 300.000 km/seconds, what is the distance of the-star? 11 a. 1,7 x 10 km 12 b. 1,5 x 10 km 14 c. 1,6 x 10 km 15 d. 1,1 x 10 km 17 e. 1,3 x 10 km Jawab : C Diketahui jarak 1 parsec = 3,26 tahun cahaya. Dalam 1 detik, cahaya aan menempuh jarak sejauh 300.000 km. Jadi selama 1 tahun, cahaya akan menempuh jarak : Maka selama 3,26 tahun, cahaya akan menempuh jarak : Jadi, bintang yang berjarak
2. Number of leap years between 1 January 10000 BC until 31 December 2100 AD is a. 3020 b. c. d. e.
2934 3178 2873 2980
Jawab : A Sebelumnya, perlu diketahui perbedaan antara kalender Julian dan kalender Gregorian. Satu tahun dalam Kalender Julian berlangsung selama 365 hari 6 jam. Tetapi karena revolusi Bumi hanya berlangsung selama 365 hari 5 jam 48 menit 46 detik, maka setiap 1 milenium, Kalender Julian kelebihan 7 sampai 8 hari (11 menit 14 detik per tahun). Masalah ini dipecahkan dengan hari-hari kabisat yang agak berbeda pada kalender Gregorian. Pada kalender Julian, setiap tahun yang bisa dibagi
dengan 4 merupakan tahun kabisat. Tetapi pada kalender Gregoian, tahun yang bisa dibagi dengan 100 hanya dianggap sebagai tahun kabisat jika tahun ini juga bisa dibagi dengan 400. Misalkan tahun 1700, 1800, dan 1900 bukan tahun kabisat. Tetapi tahun 1600 dan 2000 merupakan tahun kabisat. Menurut kalender Julian selama tahun 10000 BC sampai 2100 AD, jumlah tahun kabisat adalah (10000 + 2100)/ 4 = 3025. Namun setelah muncul kalender Gregorian, tahun 0, 1700, 1800, 1900, dan 2100 bukanlah tahun kabisat karena tidak habis dibagi 400. Jadi selama 10000 BC – 2100 AD jumlah tahun kabisat adalah 3025 – 5 = 3020 3.
Venus achieves its half phase at a. Superior cunjunction b. Inferior conjunction c. Maximum West elongation and maximum East elongation d. Retrograde e. Toward superior conjunction Jawab : C Untuk menjawab soal tersebut, bisa dipahami terlebih dahulu gambar berikut.
Terlihat jelas pada gambar, bahwa venus mengalami fase setengah pada saat ia berelongasi barat atau timur maksimum. 4.
In December 2012, Voyager 2 Space Craft is at a distance of 15 billion km from the Earth or 100 times distance of Earth and Sun. Which law of Physics that explains why the space craft has travelled that distance? a. Newton's law I about motion b. Newton's law III about motion c. Bernouli's law about fluid mechanics d. Kepler's law II about planetary motion e. Thermodynamics law about the conservation of energy Jawab : A
Selama mengarungi tata surya kita, pesawat voyager terbang dengan kecepatan konstan. Jadi, tidak ada percepatan atau perlambatan yang dialami oleh pesawat voyager. Karena percepatan yang dialami voyager sama dengan nol. Maka, akan memenuhi hukum Newton I. ∑ 5. At the moment of mid penumbral lunar eclipse, phase angle of Moon is about a. 180 degree b. 90 degree c. 0 degree d. 270 degree e. Any value between 0 to 360 degree Jawab : A
Gerha na bulan, baik umbra maupun penumbra terjadi saat bulan berada pada saat oposisi, yakni ketika matahari-bumi-bulan berada pada satu garis lurus. Pada gambar nomer 3, terlihat bahwa pada saat keadaan oposisi sudut antara matahari dan bulan adalah 180o. 6.
From the Earth, the full phase of Venus: a. Can be observed any time' b. Impossible to be observed c. Can be observed if Venus has already been at the maximum East elongation d. Can be observed if Venus has already been at the maximum West elongation e. Sometimes can be observed as a bright celestial object
Jawab : B Lihat lagi gambar pada nomer 3. Seperti fase bulan, fase penuh hanya bisa teramati saat seluruh piringan bulan tersinari oleh sinar matahari. Hal, ini juga berlaku untuk planet venus. Seluruh piringan venus akan tersinari seluruhnya hanya pada saat konjungsi superior. Karena pada saat konjungsi superior venus berada di balik matahari, maka fase penuh venus tidak bisa diamati. 7. Which part of electromagnetic spectrum radiated by stars that can reach telescopes on the surface of the Earth? a. Ultraviolet b. Radio wave
c. d. e.
8.
Gamma ray X-ray Micro wave
Jawab : B Bintang meradiasikan hampir pada semua jenis gelombang elektromagnetik (gelombang radio, inframerah, cahaya tampak, sinar UV, sinar-x, dan sinar gamma). Namun oleh atmosfer bumi, jenis gelombang elektromagnetik yang bisa mencapai permukaan adalah cahaya tampak dan gelombang radio. Suppose that Potentially Hazardous Asteroids (PHAs)are uniformly distributed so that its relative collision rates are constant. If all of these asteroids will be vanished due to collision with Earth within 25 million years from now, and there are 1364 PHAs knows until now (data updated until 30 September 2012), what is the frequency between two collisions? a. Once in 8000 years b. Once in 13.000 years c. Once in 18.000 years d. Once in 23.000 years e. Once in 28.000 years Jawab : C Menghitung frekuensi gunakan rumus frekuensi biasa
9.
Choose the CORRECT statement about Gregorian calendar a. One mean year in Gregorian calendar consists of 365,2422 days b. The years 1700, 2000, and 2100 are common years c. Number of leap years in Gregorian Calendar is less than number of leap years in Julian calendar system d. The years 2000, 2004, and 2100 are leap years e. The years 2000, 2004, and 2100 are common years
Jawab : C Opsi A salah, karena jumlah hari 365,2422 hari adalah jumlah hari rata-rata dalam satu tahun tropis. Opsi B salah, karena tahun 2000 adalah tahun kabisat Opsi C benar, karena pada kalender Gregorian terdapat tambahan aturan untuk tahun abad kabisat harus habis dibagi 400 (mis 1600, 2000, dll). Jadi jumlah tahun kabisatnya lebih sedikit disbanding tahun kabisat pada kalender Julian. Opsi D salah, karena tahun 2100 bukan tahun kabisat. (INGAT! Untuk tahun abad kabisat harus habis dibagi 400) Opsi E salah, karena tahun 2000 adalah tahun kabisat. 10. Gambar di bawah adalah diagram Hertzsprung-Russell (HR) yang menggambarkan tempat kedudukan perjalanan hidup (evolusi) bintang.
Temperatur permukaan (Kelvin)
O B A F G K M menyatakan kelas spektrum bintang. Diantara kelas spektrum bintang tersebut terdapat sub-kelas 0 s.d. 9 (contoh: 02, F8). Daerah di garis diagonal (daerah (2)) menyatakan posisi bintang di Deret Utama. Hubungan antara besaran luminositas (L) dan temperatur efektif (Teff) dinyatakan oleh: dimana R adalah jejari (radius) bintang dan a adalah konstanta Stefan-Boltzmann. Berdasarkan diagram HR di atas, pilihlah jawaban yang BENAR: a. Daerah (1) adalah tempat bintang-bintang berukuran besar (dibandingkan bintang di daerah (3)) dengan luminositas rendahdan temperatur tinggi, disebut daerah Bintang Raksasa b. Daerah (3) adalah tempat bintang-bintang berukuran besar (dibandingkan bintang di daerah (1)) dengan luminositas rendah dan temperatur tinggi, disebut daerah Bintang Raksasa c. Daerah (1) adalah tempat bintang-bintang berukuran kecil (dibandingkan bintang di daerah (3)) dengan luminositas rendah dan temperatur tinggi, disebut daerah bintang Katai Putih d. Daerah (3) adalah tempat bintang-bintang berukuran kecil (dibandingkan bintang di daerah (1)) dengan luminositas tinggi dan temperatur rendah, disebut daerah Bintang Katai Putih e. Daerah (1) dan (3) adalah tempat bintang yang ukurannya sama, hanya berbeda di besaran luminositas dan temperatur Jawab : C Pada diagram Hertzsprung-Russell (HR), daerah di kiri- bawah diagram (daerah 1) adalah daerah bintang-bintang berukuran kecil, dengan luminositas rendah dan temperatur permukaan yang tinggi. Disebut sebagai bintang katai putih (white dwarf). Di daerah kanan- atas diagram (daerah 3) adalah daerah bintang-bintang berukuran raksasa (besar), dengan luminositas tinggi namun memiliki temperatur permukaan yang rendah. Disebut dengan bintang raksasa merah (red giant). Sedangkan daerah yang memanjang dari kiri-atas ke kanan-bawah (daerah 2) adalah daerah bintang deret utama (main sequence). Berdasarkan pernyataan di atas, opsi C yang benar. 11. Berdasarkan diagram HR di nomor (10), pilihlah jawaban yang BENAR a. Daerah (1) adalah tempat bintang-bintang berukuran besar (dibandingkan bintang di daerah (3)) dengan luminositas rendah dan temperatur tinggi, disebut daerah Bintang Raksasa
b.
c.
d.
e.
Daerah (3) adalah tempat bintang-bintang berukuran besar (dibandingkan bintang di daerah (1)) dengan luminositas tinggi dan temperatur rendah, disebut daerah Bintang Raksasa Daerah (1) adalah tempat bintang-bintang berukuran kecil (dibandingkan bintang di daerah (3)) dengan luminositas tinggi dan temperatur rendah, disebut daerah Bintang Katai Putih Daerah (3) adalah tempat bintang-bintang berukuran kecil (dibandingkan bintang di daerah (1)) dengan luminositas tinggi dan temperatur rendah, disebut daerah Bintang Katai Putih Daerah (1) dan (3) adalah tempat bintang yang ukurannya sama, hanya berbeda di besaran luminositas dan temperatur
Jawab : B Penjelasan lihat nomer 10. 12. Lihat kembali diagram HR di nomor (10). Dua bintang dengan tipe spektrum O5 dan K2 terletak di Deret Utama. Dibandingkan dengan bintang tipe K2, maka bintang tipe O5 a. lebih dingin dan redup b. lebih dingin dan terang c. lebih panas dan redup d. lebih panas dan terang e. lebih panas dan sama terangnya Jawab : D Bintang O5 dan K2 adalah bintang deret utama, artinya letaknya di tengah diagram HR atau pada no. 2. Magnitudo berbanding terbalik dengan kecerlangan. Maka bintang K2 lebih rendah suhunya dari bintang O5 dan bintang K2 lebih terang dari bintang O5. Untuk lebih jelasnya lihat gambar.
O5
K2
13.
Lihat kembali diagram HR di nomor (10). Dua bintang, masing-masing tipe K5 dan B5, terletak di daerah bintang Raksasa dan Katai Putih. Dibandingkan dengan bintang tipe B5, maka bintang tipe K5 a. lebih dingin dan redup b. lebih dingin dan terang c. lebih panas dan redup d. lebih panas dan terang
e. lebih dingin dan sama terangnya
Jawab : B Bintang K5 adalah bintang raksasa, artinya letaknya di kanan atas diagram HR, bintang B5 adalah bintang katai putih, artinya letaknya di kiri bawah diagram HR, maka bintang K5 lebih rendah suhunya dari bintang B5 dan bintang K5 lebih terang dari bintang K5. Untuk lebih jelasnya lihat gambar.
K5 B5
14.
Lihat kembali diagram HR di nomor (10). Bintang manakah yang paling panas dan bintang manakah yang paling dingin? a. Bintang Katai Putih B5, bintang Katai Putih G2 b. Bintang Raksasa K8, bintang Katai Putih B5 c. Bintang Maharaksasa F5, bintang Deret Utama A0 d. Bintang Katai Putih G2, bintang MahaRaksasa F5 e. Bintang Deret Utama A0, bintang Raksasa K8 Jawab : (ada dua jawaban, mungkin E yang paling tepat)
15.
Panas dan dinginnya suatu bintang hanya ditentukan oleh kelas spektrumnya saja (OBAFGKM). Perhatikan spektrum yang ada di setiap option. Yang benar adalah option a dan option e (ada dua jawaban). Karena diminta jawaban yang paling tepat, manakah di antara dua jawaban itu yang paling tepat? Kemungkinan besar kita lihat rentang spektrumnya saja yang paling jauh. Dari option a, kelas B5 ke G2 harus 'melompati' sekitar 28 sub kelas, sementara dari option e, kelas A0 ke K8 harus 'melompati' sekitar 38 sub kelas. Jadi kemungkinan besar jawabannya E. Pesawat antariksa Chang E adalah pesawat yang diluncurkan oleh badan antariksa Cina untuk mengekplorasi Bulan pada tahun 2007. Saat manakah diantara fase penerbangan berikut ini yang TIDAK memenuhi hukum kekekalan energi mekanik? a. Saat pesawat mulai terbang dari permukaan Bumi ke atmosfer b. Saat pesawat mengorbit Bumi dalam orbit hampir lingkaran c. Saat pesawat melambung keluar dari orbit Bumi hingga akan mengorbit Bulan d. Saat pesawat mengorbit Bulan dalam lintasan elips e. Sejak diluncurkan hingga kembali ke Bumi, pesawat selalu memenuhi hukum kekekalan energi mekanik Jawab : A Hukum Kekekalan Energi Mekanik (EM1 = EM2) tidak bisa digunakan jika bekerja gaya non konservatif pada benda. Gaya non konservatif contohnya adalah gaya gesekan. Pada
16.
17.
kasus seperti ini harus dipakai perumusan Wf = EM2 - EM1. Jadi sejak pesawat antariksa Chang E berangkat dari Bumi dan kembali ke Bumi, maka gaya gesekan hanya timbul ketika pesawat menyentuh atmosfir Bumi (di luar angkasa gaya gesekan boleh diabaikan, juga gesekan atmosfer Bulan boleh diabaikan), yaitu pada saat lepas landas sampai keluar dari atmosfir Bumi atau pada saat kembali memasuki atmosfir Bumi sampai menyentuh permukaan Bumi. Pada dua kondisi tersebut tidak berlaku hukum Kekekalan Energi Mekanik. The length of one tropical year is s a. 5,260 x 10 minutes s b. 8,765 x 10 minutes 6 c. 1,436 x 10 minutes 4 d. 5,9 20 x 10 minutes 6 e. 6,070 x 10 minutes Jawab : A Panjang 1 tahun tropik adalah 365,2422 hari. Tinggal konversikan saja ke menit 365,2422 hari x 24 Jam x 60 Menit = 5,25948 x 105 menit. If the inertia moment of a solid body with spherical shape is given by
, what is the
angular momentum of Earth's rotation? Earth's mass is 5,97 x 1024 kg, and Earth's radius is 6.378 km. a. 8,39 x 1042 kg m2/seconds b. 7,06 x 1033 kg m2/seconds c. 5,97 x I024 kg m2/seconds 35 2 d. 7,37 x 10 kg m /seconds 38 2 e. 6,23 x I0 kg m /seconds Jawab : B untuk Inersia. L = I. ω untuk momentum sudut (angular) dan
untuk kecepatan angular
. Kita gunakan T = 24 Jam x 3600 detik karena ini bicara pergerakan dari fasa ke fasa.
18.
Bukti alam semesta mengembang adalah a. pergeseran merah pada spektrum ekstragalaksi b. pergeseran merah dan pergeseran biru pada spektrum galaksi lokal c. adanya fenomena pergeseran merah di semua titik ruang alam semesta d. adanya ruang dan waktu yang mengembang secara relativistik e. adanya pergeseran merah dan pergeseran biru di semua titik ruang di alam semesta Jawab : A Buktinya adalah pergeseran merah pada spektrum ekstragalaksi. Karena apabila kita melihat bintang atau galaksi atau benda langit lainnya yang jaraknya jauh dan dia bergerak menjauh, maka kita akan melihat pergeseran panjang gelombang ke arah panjang gelombang merah. Bila kita kaitkan dengan Hukum Wien,
apabila mengalami pergeseran merah, maka suhunya semakin dingin. Nah, kalau bintang itu suhunya itu turun maka menjauh. Karena R kuadrat berbanding terbalik dengan T pangkat 4.
19.
Sebuah teropong bintang memiliki panjang fokus lensa okuler 15 mm. Saat meneropong objek langit, citranya nampak paling jelas ketika jarak antara lensa objektif dan okuler sebesar 945 mm. Jika diinginkan perbesaran menjadi 310 kali, maka lensa okuler tersebut harus diganti dengan lensa okuler lain dengan panjang fokus: a. 3 mm b. 5 mm c. 10 mm d. 20 mm e. 25 mm Jawab : A Panjang Teleskop :
Perbesaran :
20.
Andaikan kita berdiri di ekuator bintang Neutron (jejari 10 km, periode rotasi 0,001 detik). Berapakah kecepatan kita bergerak dinyatakan dalam kecepatan cahaya c (=300.000 km/s)? a. 0,11 c b. 0,16 c c. 0,21 c d. 0,26 c e. 0,31 c Jawab : C
21.
Bagi pengamat di lintang Utara 23° 30', kedudukan titik Aries paling tinggi adalah: a. 66° 30' b. 23° 30' c. 60° d. 90° e. tidak dapat ditentukan
Z
Jawab : A Aries ɤ Q
KLU B
Φ lintang pengamat
S
U T
KLS A N AQ adalah Ekuator. SBUT adalah Horizon SZUN adalah meridian Jadi.. Menghitungnya 90-23°30’ = 66°30’ 22.
Diketahui massa Matahari sebesar 1,989 x 1030 kg, dan jejari Bumi sebesar 6.378 km. Suatu bintang Katai Putih berbentuk bola sempurna, mempunyai massa 1 massa Matahari dan jejarinya 1,5 jejari Bumi. Berapakah percepatan gravitasi pada bintang ini? a. 0,145 x 1010 m/detik2 b. 0,150 x 1010 m/detik2 c. 0,155 x 1010 m/detik2 d. 0,160 x 1010 m/detik2 e. 0,165 x 1010 m/detik2 Jawab : A
23.
Suatu bintang Katai Putih berbentuk bola sempurna, mempunyai massa 0,5 massa Matahari dan jejarinya 1,5 jejari Bumi. Kecepatan lepas bintang ini adalah: a. 2.500 km/detik b. 3.000 km/detik c. 3.500 km/detik d. 3.700 km/detik e. 3.900 km/detik Jawab : D √ √
√
24.
Sebuah kawasan langit dipotret dengan bantuan teropong pemantul (reflector) berdiameter 75 cm. Waktu yang dibutuhkan agar bayangan dapat terbentuk adalah 1 jam. Jika kawasan itu ingin dipotret dengan teropong pemantul berdiameter 150 cm, berapakah waktu yang dibutuhkan? a. 5 menit b. 10 menit c. 15 menit d. 20 menit e. 25 menit Jawab : C
25.
Jarak rata-rata Bumi-Matahari adalah 1,496 x 106 km. Apabila dilihat dari sebuah bintang yang berjarak 4,5 tahun cahaya dari Matahari, maka jarak sudut Bumi-Matahari adalah: a. 0,75 detik busur b. 4,5 detik busur c. 1,5 detik busur d. 0,30 detik busur e. 14,9 detik busur Jawab : A 1 SA *
4,5 ly Jarak Bumi-Matahari seharusnya 1,496 x 108 km = 1 SA Jadi
26.
Tambahan : Konversi satuan 1 SA = 1,496 x 108 km 1 pc = 3,26 ly = 206265 SA 1 ly = 63271,47 SA = 9,465 x 1012 km Periode sinodis Bulan (waktu yg diperlukan dari satu fase ke fase yg sama berikutnya) adalah
27.
29,5 hari. Oleh sebab itu Bulan akan terlambat terbit setiap harinya selama: a. 45 menit b. 47 menit c. 49 menit d. 51 menit e. 53 menit Jawab : C Periode sinodis adalah periode dari fase ke fase yang sama (Purnama-purnama) 360°/29,5 = 12,2° Karena 1° = 4 menit. Maka, 12,2° x 4 = 48,8 menit ~ 49 menit Diketahui: LS = Lintang Seiatan, LU = Lintang Utara, BT = Bujur Timur, BB = Bujur Barat, ZT = Zone Time, GMT = Greenwich Mean Time. Pada tanggal 23 September, waktu sideris lokal Kota Surabaya (7,14° LS, 112,45° BT, ZT= GMT + 7,0 jam) menunjukkan pukul 06:00. Pada waktu yang bersamaan, posisi Matahari di Kota Bandung (6,57° LS, 107,34° BT, ZT = GMT + 7,0 jam) adalah: a. 75° di Barat meridian b. 75° di Timur meridian c. 95° di Barat meridian (Matahari sudah terbenam) d. hampir 0° (Matahari berada dekat meridian) e. 95° di Timur meridian (Matahari baru akan terbit) Jawab : E Pertama, kita cari selisih bujur kedua kota. 112,45° - 107,34° = 5,11° Kedua, kita asumsikan pada LST 6h matahari terbit dan ketika matahari terbit HA -6h. Karena perbedaan bujur sebesar 5,11° maka 6h x 15° + 5,11° = 95,1° di timur meridian. Atau secara logika, Tanggal 23 September adalah waktunya autumnal equinox, artinya lingkaran ekliptika berimpit dengan lingkaran ekuator (atau matahari tepat berada di atas ekuator. Pada posisi ini titik Aries dan Matahari berseberangan (selisih 1800 atau 12 jam). Jadi jika waktu sideris 06.00 LST (artinya titik Aries tepat berada di titik Barat - sedang terbenam) maka Matahari tepat berada di titik Timur (sedang terbit). Karena Bandung ada di sebelah Barat Surabaya, jika Matahari tepat berada di horizon titik Timur di Surabaya, maka tentu saja bagi pengamat di kota Bandung Matahari berada 5 derajat di bawah horizon titik Timur (baru akan terbit) karena selisih bujur geografis Bandung dan Surabaya sekitar 5 derajat.
28.
Sampai saat ini, Matahari diklasifikasikan sebagai a. Bintang Deret Utama b. Lubang Hitam c. Bintang Raksasa d. Bintang Katai Merah e. Bintang Neutron Jawab : A Bintang Deret Utama atau Zero age main sequence adalah bintang yang masih mengalami reaksi fusi Hidrogen dan bintang yang stabil. Dan matahari masih terlihat stabil dan
29.
30.
melakukan reaksi fusi Hidrogen. Apabila hidrogen sudah habis maka matahari akan menyerap benda di sekelilingnya, jari-jarinya semakin besar dan termasuk red giant. Temperatur benda kecil Tata Surya relatif rendah. Oleh sebab itu, untuk mempelajari asteroid orang hanya bisa bekerja dalam rentang a. cahaya merah b. cahaya biru c. cahaya kuning d. cahaya violet e. cahaya ultraviolet Jawab : A
Jadi karena T semakin kecil maka panjang gelombang semakin besar. Bila daya Matahari, L, konstan sebesar 3,9 x 1033 erg s-1, dan M adalah massa Matahari (sebesar 1,989 x 1030 kg), maka setelah 5 milyar tahun (1 tahun = 3,156 x 107 detik) Matahari akan kehilangan massa sebesar a. 1,578x 1017 M b. 1,578 x 101 M c. 1,578x 1027 M 37 e. 1,578x 10 M 10 f. 1,578x 10 M Jawab : menurut kunci jawabannya A Ingat! Satuan.. 3,9 x1033 erg/s = 3,9x1026 J/s
