SOAL ESAY OAP-IAO 2004
Bobot nilai masing-masing soal : 3
1. [DND] Sudah lebih dari 300 tahun, bintik merah diketahui keberadaannya di Jupiter. Apa yang diyakini oleh para astronom penyebab bintik merah ini?
Jawab :
Para astronom percaya bahwa bintik merah besar yang tampak di Jupiter adalah badai besar yang abadi yang terjadi di atmosfer Jupiter.
2. [DND] Apa yang menyebabkan Matahari bersinar?
Jawab :
Di bagian inti Matahari (pusat Matahari) terjadi reaksi nuklir yang terus menerus. Reaksi nuklir ini mengubah empat inti hidrogen menjadi satu inti helium. Reaksi nuklir ini menghasilkan energi yang sangat besar. Energi yang dihasilkan selanjutnya dibawa ke permukaan Matahari melalui suatu proses yang disebut radiasi dan konveksi. Selanjutnya energi ini dilepaskan dalam bentuk cahaya dan panas.
3. [SDW] Jelaskan dengan diagram bagaimana planet Venus tampak sebagai “bintang pagi” atau sebagai “bintang sore” !
Jawab :
4. [SDW] Berapa perbedaan sudut yang terjadi antara Mars dan Saturnus perharinya dalam revolusi mereka mengelilingi Matahari ? Periode Mars = 687 hari. Periode Saturnus = 29,5 tahun. Andaikan orbitnya berupa lingkaran.
Jawab :
Dalam satu hari Mars menempuh 360 / 687 hari = 0.52 / hari
Dalam satu hari Jupiter menempuh 360 / 29,5 365 hari = 0.03 / hari
Perbedaan = 0.52 – 0.03
= 0.49
5. [YS] Dalam beberapa film diceritakan bahwa Bumi bertabrakan dengan Asteroid yang berkecepatan tinggi. Apakah hal ini bisa terjadi atau hanya rekayasa ? Kalau benar, kondisi apa yang menyebabkan hal ini terjadi ?
Jawab :
Asteroid bisa bertabrakan dengan bumi walaupun sangat kecil kemungkinannya. Hal ini terjadi jika orbit Asteroid memotong atau menyilang orbit Bumi.
6. [YS] Mengapa langit berwarna biru pada siang hari ?
Jawab :
Pada siang hari lapisan atmosfer Bumi yang dilalui cahaya Matahari lebih tipis, sehingga yang lebih banyak mengalami pembiasan adalah panjang gelombang biru. Akibatnya langit tampak biru.
7. [YS] Mengapa untuk menentukan tanggal satu pada Kalender Hijriyah harus dilakukan petang hari ?
Jawab :
1.Karena pergantian hari dalam Kalender Hijriyah dimulai sore hari
2.Karena sudah melewati konjungsi.
8. [YS] Jika Alam Semesta dianggap berbentuk bola dan radius yang bisa diamati adalah 15 milyar tahun cahaya. Apabila jarak rata-rata antar Galaksi adalah 2 juta tahun cahaya, berapa jumlah Galaksi yang mengisi Alam Semesta yang diamati tersebut?
Jawab :
Asumsi Alam Semesta bola. ralam = 7,5 milyar tahun cahaya dan ruang alam semesta Valam = (ralam)3. Satu galaksi menempati ruang Vgal = (rgal)3. Maka jumlah Galaksi Ngal = = (7,5 x 103)3 galaksi.
9. [MR] Apabila Bulan diletakkan pada jarak 10 kali lebih jauh dari jarak rata-rata sekarang (384.000 km) apakah gerhana Bulan dan gerhana Matahari yang berlangsung selama ini masih akan terjadi?
Jawab :
Gerhana Bulan
10. [Ap] Mengapa misi Apollo ke Bulan selalu mendarat pada sisi Bulan yang sama ?
Jawab :
Permukaan Bulan yang menghadap ke Bumi selalu sama. Hal ini disebabkan pada setiap periode orbitnya (sekali mengelilingi Bumi), Bulan hanya berotasi sekali (periode rotasi Bulan sama dengan periode orbitnya).
11. [Ap] Mengapa gerhana (Matahari dan Bulan) total tidak selalu terjadi setiap bulan ?
Jawab :
Gerhana Matahari terjadi apabila posisi Bumi, Bulan, Matahari segaris. Hal ini tidak terjadi setiap bulan karena bidang orbit Bulan tidak berimpit dengan bidang ekliptika.
12. [Ap] Selama gerhana bulan total, ada penampakan yang menarik, yaitu Bulan tampak berwarna kemerah-merahan. Mengapa hal ini dapat terjadi ?
Jawab :
Gerhana bulan total terjadi apabila posisi Bulan, Bumi, Matahari tepat segaris. Pada saat ini, Bulan tepat berada di daerah umbra :
Bulan tampak berwarna kemerah-merahan pada saat gerhana bulan total. Ini berarti ada cahaya Matahari yang sampai ke Bulan, walaupun sebenarnya Bulan berada di daerah umbra. Hal ini disebabkan cahaya Matahari mengalami pembiasan pada saat melewati atmosfer Bumi. Partikel-partikel di atmosfer menghamburkan cahaya pada warna biru sehingga warna merah yang sampai ke Bulan.
13. [Ap] Salah satu satelit alam planet Jupiter, yaitu Io, mempunyai massa yang sama dengan Bulan (satelit alam Bumi). Io juga mengorbit Jupiter pada jarak yang hampir sama dengan jarak Bulan mengorbit Bumi. Tetapi Io hanya membutuhkan 1,8 hari untuk sekali mengorbit Jupiter, sedangkan Bulan membutuhkan 27,3 hari untuk sekali mengorbit Bumi. Jelaskanlah mengapa hal ini bisa terjadi
Jawab :
Objek yang bergerak mengelilingi suatu objek lain dalam suatu jarak tertentu, agar tetap berada dalam orbitnya (jaraknya tetap), dipengaruhi oleh gaya sentripetal. Pada orbit satelit mengelilingi planetnya, gaya sentripetal ini dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Andaikan orbit berbentuk lingkaran, dengan menggunakan persamaan untuk gaya gravitasi dan kecepatan sentripetal, dapat diperoleh massa suatu planet ( M ):
Ini menunjukkan bahwa satelit akan bergerak lebih cepat jika massa objek pusat lebih besar.
Massa Jupiter (1,9 × 1027 kg) lebih besar daripada massa Bumi (5,977 × 1024 kg). Dengan demikian, walaupun Io mempunyai massa dan jarak orbit yang sama dengan Bulan, Io akan mengorbit Jupiter lebih cepat daripada Bulan mengorbit Bumi.
14. [ES] Jika anda berdiri tepat di kutub utara, harus menghadap ke arah manakah bila anda hendak melihat arah selatan?
Jawab :
Bagi kita yang berada di kutub utara, semua arah adalah arah selatan.
15. [ES] Mengapa planet Venus tidak pernah tampak purnama dilihat dari Bumi?
Jawab :
Karena Venus berada di antara bumi dan matahari , sehingga tidak pernah berada pada kedudukan oposisi, dengan demikian Venus tak pernah tampak purnama.
16. [ES] Jelaskan mengapa hari Natal selalu jatuh pada musim panas di Australia? (Usulan Natal diganti dg tgl 1 Januari)
Jawab :
Kemiringan sumbu orbit Bumi terhadap bidang orbitnya sebesar +23°26', menyebabkan deklinasi Matahari bervariasi antara +23°26' dan -23°26', dan bagian ini kemudian dikenal sebagai ekliptika. Titik node dimana Matahari melintas di ekuator dari selatan ke utara (the ascending node, atau titik simpul tanjak) dinamakan titik vernal equinox (titik musim semi). Titik ini adalah titik asal pengukuran asensiorekta , sehingga di titik ini RA = 0h. Pada RA = 12h, titik simpul turun (the descending node) atau titik autumnal equinox (titik musim gugur). Pada kedua titik ini, Matahari berada di ekuator, dan terpisah sejauh 12 jam di atas horison dan 12 jam di bawah horison. ("Equinox" berarti "malam yang sama", malam sama dengan siang hari)
Titik paling utara dari ekliptika ini (di belahan bumi utara) dinamakan titik musim panas (RA = 6h), dan titik paling selatan adalah titik musim dingin (RA = 18h). Saat Bumi belahan utara musim panas, berarti belahan bumi bagian utara menghadap langsung Matahari, menyebabkan panjang siang hari lebih panjang dari malam hari, dan cuaca panas (jatuh pada sekitar bulan Juli) . Posisi Australia yang berada di belahan bumi selatan, menyebabkan panjang siang hari lebih pendek dari malam hari, dan Bumi belahan selatan mengalami musim dingin. 6 bulan kemudian (bulan Desember), Bumi belahan selatan mengalami musim panas. Itu sebabnya Natal selalu jatuh pada musim panas di Australia.
17. [ES] Apakah hukum-hukum Kepler berlaku untuk orbit berbentuk lingkaran? Jelaskan!
Jawab :
Berlaku. Pada prinsipnya, lingkaran adalah bentuk lain dari elips, yang membedakan adalah eksentrisitasnya = 0, jadi hukum-hukum Kepler juga berlaku untuk lintasan lingkaran.
18. [CK] Superman yang berada di permukaan matahari memperhatikan sebuah asteroid berbentuk bola yang mengelilingi matahari dengan lintasan elips dimana jarak aphelium 200 juta km dan jarak perihelium 100 juta km dari matahari. Berapa magnitudo perbedaan terang maksimum dan minimum astroid tersebut menurut superman ?
Jawab :
Catatan : log 2 = 0.3 ; log 2,5 =0.4 ; log 3 =0,5 ; log 4= 0,6 ; log 5=0.7
Sumbu panjang orbit astroid :
juta km
Jarak aphehion asteroid : Ra = a (1+e)=300 juta km
Misalkan
Ep energi yang diterima oleh asteroid di perihelion dari matahari tiap satuan luas,
A albedo asteroid,
ras radius asteroid
Rp jarak perihelion asteroid
maka energi yang dipantulkan oleh satu satuan luas permukaan asteroid EpA
Fluks yang diterima oleh Superman dari asteroid ketika asteroid di Perihelion :
Fluks energi matahari yang diterima oleh asteroid di Aphelion :
Fluks yang diterima oleh Superman dari astroid ketika asteroid di Aphelion :
Perbandingan fluks yang diterima Superman antara ketika asteroid di aphelion dan perihelion :
Perbedaan magnitudonya :
=10 log 3=5 mag
19. [CK] Pada tanggal 8 Juni 2004 akan terjadi peristiwa transit planet Venus. Periode orbit bumi adalah 365 hari dan periode orbit Venus adalah 225 hari. Jika orbit Bumi dan Orbit Venus tepat sebidang dan berbentuk lingkaran sempurna, maka peristiwa transit Venus akan terjadi secara tepat periodik. Berdasarkan asumsi diatas turunkanlah rumus umum untuk menentukan periode terjadinya transit Venus, kemudian hitunglah kapan terjadi transit yang berikutnya.
Jawab :
Transit Venus terjadi jika matahari, Venus dan Bumi berada pada satu garis lurus. Mari kita sebut periode orbit Bumi dan Venus masing-masing TB dan TV. Jika periode terjadinya transit adalah T, dan dalam waktu T Bumi sudah menempuh jarak sudut Δθ dan Venus sudah menempuh jarak sudut Δθ+2π, sehingga berlaku:
Δθ = ωB T
Δθ+2π = ωV T
dengan ωB dan ωV masing-masing kecepatan sudut orbit Bumi dan Venus
Dari kedua persamaan tersebut diperoleh 2π = ωB T + ωV T dan
T = 586 hari
Transit Venus berikutnya = 15 Januari 2006.
20. [IR]. Sebuah planet berada pada jarak 130 milyar km. Kedudukan pada tahun ini (tahun 2004) adalah di aphelium orbitnya. Planet itu mengorbit dengan periode 10.500 tahun. Pada tahun berapakah planet berada pada periheliumnya ?
Jawab :
Pada tahun : (10.500 /2 )+2.004 = 5.250 + 2.004 = 7.254.
Bobot nilai masing-masing soal : 3
1. [DND] Sudah lebih dari 300 tahun, bintik merah diketahui keberadaannya di Jupiter. Apa yang diyakini oleh para astronom penyebab bintik merah ini?
Jawab :
Para astronom percaya bahwa bintik merah besar yang tampak di Jupiter adalah badai besar yang abadi yang terjadi di atmosfer Jupiter.
2. [DND] Apa yang menyebabkan Matahari bersinar?
Jawab :
Di bagian inti Matahari (pusat Matahari) terjadi reaksi nuklir yang terus menerus. Reaksi nuklir ini mengubah empat inti hidrogen menjadi satu inti helium. Reaksi nuklir ini menghasilkan energi yang sangat besar. Energi yang dihasilkan selanjutnya dibawa ke permukaan Matahari melalui suatu proses yang disebut radiasi dan konveksi. Selanjutnya energi ini dilepaskan dalam bentuk cahaya dan panas.
3. [SDW] Jelaskan dengan diagram bagaimana planet Venus tampak sebagai “bintang pagi” atau sebagai “bintang sore” !
Jawab :
4. [SDW] Berapa perbedaan sudut yang terjadi antara Mars dan Saturnus perharinya dalam revolusi mereka mengelilingi Matahari ? Periode Mars = 687 hari. Periode Saturnus = 29,5 tahun. Andaikan orbitnya berupa lingkaran.
Jawab :
Dalam satu hari Mars menempuh 360 / 687 hari = 0.52 / hari
Dalam satu hari Jupiter menempuh 360 / 29,5 365 hari = 0.03 / hari
Perbedaan = 0.52 – 0.03
= 0.49
5. [YS] Dalam beberapa film diceritakan bahwa Bumi bertabrakan dengan Asteroid yang berkecepatan tinggi. Apakah hal ini bisa terjadi atau hanya rekayasa ? Kalau benar, kondisi apa yang menyebabkan hal ini terjadi ?
Jawab :
Asteroid bisa bertabrakan dengan bumi walaupun sangat kecil kemungkinannya. Hal ini terjadi jika orbit Asteroid memotong atau menyilang orbit Bumi.
6. [YS] Mengapa langit berwarna biru pada siang hari ?
Jawab :
Pada siang hari lapisan atmosfer Bumi yang dilalui cahaya Matahari lebih tipis, sehingga yang lebih banyak mengalami pembiasan adalah panjang gelombang biru. Akibatnya langit tampak biru.
7. [YS] Mengapa untuk menentukan tanggal satu pada Kalender Hijriyah harus dilakukan petang hari ?
Jawab :
1.Karena pergantian hari dalam Kalender Hijriyah dimulai sore hari
2.Karena sudah melewati konjungsi.
8. [YS] Jika Alam Semesta dianggap berbentuk bola dan radius yang bisa diamati adalah 15 milyar tahun cahaya. Apabila jarak rata-rata antar Galaksi adalah 2 juta tahun cahaya, berapa jumlah Galaksi yang mengisi Alam Semesta yang diamati tersebut?
Jawab :
Asumsi Alam Semesta bola. ralam = 7,5 milyar tahun cahaya dan ruang alam semesta Valam = (ralam)3. Satu galaksi menempati ruang Vgal = (rgal)3. Maka jumlah Galaksi Ngal = = (7,5 x 103)3 galaksi.
9. [MR] Apabila Bulan diletakkan pada jarak 10 kali lebih jauh dari jarak rata-rata sekarang (384.000 km) apakah gerhana Bulan dan gerhana Matahari yang berlangsung selama ini masih akan terjadi?
Jawab :
Gerhana Bulan
10. [Ap] Mengapa misi Apollo ke Bulan selalu mendarat pada sisi Bulan yang sama ?
Jawab :
Permukaan Bulan yang menghadap ke Bumi selalu sama. Hal ini disebabkan pada setiap periode orbitnya (sekali mengelilingi Bumi), Bulan hanya berotasi sekali (periode rotasi Bulan sama dengan periode orbitnya).
11. [Ap] Mengapa gerhana (Matahari dan Bulan) total tidak selalu terjadi setiap bulan ?
Jawab :
Gerhana Matahari terjadi apabila posisi Bumi, Bulan, Matahari segaris. Hal ini tidak terjadi setiap bulan karena bidang orbit Bulan tidak berimpit dengan bidang ekliptika.
12. [Ap] Selama gerhana bulan total, ada penampakan yang menarik, yaitu Bulan tampak berwarna kemerah-merahan. Mengapa hal ini dapat terjadi ?
Jawab :
Gerhana bulan total terjadi apabila posisi Bulan, Bumi, Matahari tepat segaris. Pada saat ini, Bulan tepat berada di daerah umbra :
Bulan tampak berwarna kemerah-merahan pada saat gerhana bulan total. Ini berarti ada cahaya Matahari yang sampai ke Bulan, walaupun sebenarnya Bulan berada di daerah umbra. Hal ini disebabkan cahaya Matahari mengalami pembiasan pada saat melewati atmosfer Bumi. Partikel-partikel di atmosfer menghamburkan cahaya pada warna biru sehingga warna merah yang sampai ke Bulan.
13. [Ap] Salah satu satelit alam planet Jupiter, yaitu Io, mempunyai massa yang sama dengan Bulan (satelit alam Bumi). Io juga mengorbit Jupiter pada jarak yang hampir sama dengan jarak Bulan mengorbit Bumi. Tetapi Io hanya membutuhkan 1,8 hari untuk sekali mengorbit Jupiter, sedangkan Bulan membutuhkan 27,3 hari untuk sekali mengorbit Bumi. Jelaskanlah mengapa hal ini bisa terjadi
Jawab :
Objek yang bergerak mengelilingi suatu objek lain dalam suatu jarak tertentu, agar tetap berada dalam orbitnya (jaraknya tetap), dipengaruhi oleh gaya sentripetal. Pada orbit satelit mengelilingi planetnya, gaya sentripetal ini dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Andaikan orbit berbentuk lingkaran, dengan menggunakan persamaan untuk gaya gravitasi dan kecepatan sentripetal, dapat diperoleh massa suatu planet ( M ):
Ini menunjukkan bahwa satelit akan bergerak lebih cepat jika massa objek pusat lebih besar.
Massa Jupiter (1,9 × 1027 kg) lebih besar daripada massa Bumi (5,977 × 1024 kg). Dengan demikian, walaupun Io mempunyai massa dan jarak orbit yang sama dengan Bulan, Io akan mengorbit Jupiter lebih cepat daripada Bulan mengorbit Bumi.
14. [ES] Jika anda berdiri tepat di kutub utara, harus menghadap ke arah manakah bila anda hendak melihat arah selatan?
Jawab :
Bagi kita yang berada di kutub utara, semua arah adalah arah selatan.
15. [ES] Mengapa planet Venus tidak pernah tampak purnama dilihat dari Bumi?
Jawab :
Karena Venus berada di antara bumi dan matahari , sehingga tidak pernah berada pada kedudukan oposisi, dengan demikian Venus tak pernah tampak purnama.
16. [ES] Jelaskan mengapa hari Natal selalu jatuh pada musim panas di Australia? (Usulan Natal diganti dg tgl 1 Januari)
Jawab :
Kemiringan sumbu orbit Bumi terhadap bidang orbitnya sebesar +23°26', menyebabkan deklinasi Matahari bervariasi antara +23°26' dan -23°26', dan bagian ini kemudian dikenal sebagai ekliptika. Titik node dimana Matahari melintas di ekuator dari selatan ke utara (the ascending node, atau titik simpul tanjak) dinamakan titik vernal equinox (titik musim semi). Titik ini adalah titik asal pengukuran asensiorekta , sehingga di titik ini RA = 0h. Pada RA = 12h, titik simpul turun (the descending node) atau titik autumnal equinox (titik musim gugur). Pada kedua titik ini, Matahari berada di ekuator, dan terpisah sejauh 12 jam di atas horison dan 12 jam di bawah horison. ("Equinox" berarti "malam yang sama", malam sama dengan siang hari)
Titik paling utara dari ekliptika ini (di belahan bumi utara) dinamakan titik musim panas (RA = 6h), dan titik paling selatan adalah titik musim dingin (RA = 18h). Saat Bumi belahan utara musim panas, berarti belahan bumi bagian utara menghadap langsung Matahari, menyebabkan panjang siang hari lebih panjang dari malam hari, dan cuaca panas (jatuh pada sekitar bulan Juli) . Posisi Australia yang berada di belahan bumi selatan, menyebabkan panjang siang hari lebih pendek dari malam hari, dan Bumi belahan selatan mengalami musim dingin. 6 bulan kemudian (bulan Desember), Bumi belahan selatan mengalami musim panas. Itu sebabnya Natal selalu jatuh pada musim panas di Australia.
17. [ES] Apakah hukum-hukum Kepler berlaku untuk orbit berbentuk lingkaran? Jelaskan!
Jawab :
Berlaku. Pada prinsipnya, lingkaran adalah bentuk lain dari elips, yang membedakan adalah eksentrisitasnya = 0, jadi hukum-hukum Kepler juga berlaku untuk lintasan lingkaran.
18. [CK] Superman yang berada di permukaan matahari memperhatikan sebuah asteroid berbentuk bola yang mengelilingi matahari dengan lintasan elips dimana jarak aphelium 200 juta km dan jarak perihelium 100 juta km dari matahari. Berapa magnitudo perbedaan terang maksimum dan minimum astroid tersebut menurut superman ?
Jawab :
Catatan : log 2 = 0.3 ; log 2,5 =0.4 ; log 3 =0,5 ; log 4= 0,6 ; log 5=0.7
Sumbu panjang orbit astroid :
juta km
Jarak aphehion asteroid : Ra = a (1+e)=300 juta km
Misalkan
Ep energi yang diterima oleh asteroid di perihelion dari matahari tiap satuan luas,
A albedo asteroid,
ras radius asteroid
Rp jarak perihelion asteroid
maka energi yang dipantulkan oleh satu satuan luas permukaan asteroid EpA
Fluks yang diterima oleh Superman dari asteroid ketika asteroid di Perihelion :
Fluks energi matahari yang diterima oleh asteroid di Aphelion :
Fluks yang diterima oleh Superman dari astroid ketika asteroid di Aphelion :
Perbandingan fluks yang diterima Superman antara ketika asteroid di aphelion dan perihelion :
Perbedaan magnitudonya :
=10 log 3=5 mag
19. [CK] Pada tanggal 8 Juni 2004 akan terjadi peristiwa transit planet Venus. Periode orbit bumi adalah 365 hari dan periode orbit Venus adalah 225 hari. Jika orbit Bumi dan Orbit Venus tepat sebidang dan berbentuk lingkaran sempurna, maka peristiwa transit Venus akan terjadi secara tepat periodik. Berdasarkan asumsi diatas turunkanlah rumus umum untuk menentukan periode terjadinya transit Venus, kemudian hitunglah kapan terjadi transit yang berikutnya.
Jawab :
Transit Venus terjadi jika matahari, Venus dan Bumi berada pada satu garis lurus. Mari kita sebut periode orbit Bumi dan Venus masing-masing TB dan TV. Jika periode terjadinya transit adalah T, dan dalam waktu T Bumi sudah menempuh jarak sudut Δθ dan Venus sudah menempuh jarak sudut Δθ+2π, sehingga berlaku:
Δθ = ωB T
Δθ+2π = ωV T
dengan ωB dan ωV masing-masing kecepatan sudut orbit Bumi dan Venus
Dari kedua persamaan tersebut diperoleh 2π = ωB T + ωV T dan
T = 586 hari
Transit Venus berikutnya = 15 Januari 2006.
20. [IR]. Sebuah planet berada pada jarak 130 milyar km. Kedudukan pada tahun ini (tahun 2004) adalah di aphelium orbitnya. Planet itu mengorbit dengan periode 10.500 tahun. Pada tahun berapakah planet berada pada periheliumnya ?
Jawab :
Pada tahun : (10.500 /2 )+2.004 = 5.250 + 2.004 = 7.254.
Komentar