soal fluida fisika

download soal fluida fisika

of 23

  • date post

    31-Jan-2016
  • Category

    Documents

  • view

    408
  • download

    11

Embed Size (px)

description

soal UAS FLUIDA

Transcript of soal fluida fisika

Fisikastudycenter.com- Contoh Soal dan Pembahasan tentang Fluida Statis, Materi Fisika kelas 2 SMA. Cakupan : tekanan hidrostatis, tekanan total, penggunaan hukum Pascal, bejana berhubungan, viskositas, kecepatan terminal dan hukum Archimedes.

Soal No. 1Seekor ikan berada pada kedalaman 15 meter di bawah permukaan air.

Jika massa jenis air 1000 kg/m3, percepatan gravitasi bumi 10 m/s2dan tekanan udara luar 105N/m, tentukan :a) tekanan hidrostatis yang dialami ikanb) tekanan total yang dialami ikanPembahasana) tekanan hidrostatis yang dialami ikan

b) tekanan total yang dialami ikan

Soal No. 2Seorang anak hendak menaikkan batu bermassa 1 ton dengan alat seperti gambar berikut!

Jika luas penampang pipa besar adalah 250 kali luas penampang pipa kecil dan tekanan cairan pengisi pipa diabaikan, tentukan gaya minimal yang harus diberikan anak agar batu bisa terangkat!

PembahasanHukum PascalData :F1= FF2= Wbatu= (1000)(10) = 10000 NA1: A2= 1 : 250

Soal No. 3Sebuah dongkrak hidrolik digunakan untuk mengangkat beban.

Jika jari-jari pada pipa kecil adalah 2 cm dan jari-jari pipa besar adalah 18 cm, tentukan besar gaya minimal yang diperlukan untuk mengangkat beban 81 kg !

PembahasanData:m = 250 kgr1= 2 cmr2= 18 cmw = mg = 810 NF =.

Jika diketahui jari-jari (r) atau diameter (D) pipa gunakan rumus:

Diperoleh

Soal No. 4Pipa U diisi dengan air raksa dan cairan minyak seperti terlihat pada gambar!

Jika ketinggian minyak h2adalah 27,2 cm, massa jenis minyak 0,8 gr/cm3dan massa jenis Hg adalah 13,6 gr/cm3tentukan ketinggian air raksa (h1)!

PembahasanTekanan titik-titik pada cairan yang berada pada garis vertikal seperti ditunjukkan gambar diatas adalah sama.

Soal No. 5Sebuah benda tercelup sebagian dalam cairan yang memiliki massa jenis 0,75 gr/cm3seperti ditunjukkan oleh gambar berikut!

Jika volume benda yang tercelup adalah 0,8 dari volume totalnya, tentukan massa jenis benda tersebut!

PembahasanGaya-gaya yang bekerja pada benda diatas adalah gaya berat yang berarah ke bawah dan gaya apung / gaya Archimides dengan arah ke atas. Kedua gaya dalam kondisi seimbang.

Soal No. 6Seorang anak memasukkan benda M bermassa 500 gram ke dalam sebuah gelas berpancuran berisi air, air yang tumpah ditampung dengan sebuah gelas ukur seperti terlihat pada gambar berikut:

Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2tentukan berat semu benda di dalam air!

PembahasanData :mb= 500 g = 0,5 kgmf= 200 g = 0,2 kg

Berat benda di fluida (berat semu) adalah berat benda di udara dikurangi gaya apung (Archimides) yang diterima benda. Besarnya gaya apung sama besar dengan berat fluida yang dipindahkan yaitu berat dari 200 ml air = berat dari 200 gram air (ingat massa jenis air = 1 gr/cm3= 1000 kg/m3).

Soal No. 7Perbandingan diameter pipa kecil dan pipa besar dari sebuah alat berdasarkan hukum Pascal adalah 1 : 25. Jika alat hendak dipergunakan untuk mengangkat beban seberat 12000 Newton, tentukan besar gaya yang harus diberikan pada pipa kecil!

PembahasanD1= 1D2= 25F2= 12000 N

Soal No. 8Sebuah pipa U diisi dengan 3 buah zat cair berbeda hingga seperti gambar berikut

Jika 1, 2dan 3berturut-turut adalah massa jenis zat cair 1, 2 dan 3 dan h1, h2, h3adalah tinggi masing-masing zat cair seperti nampak pada gambar di atas, tentukan persamaan untuk menentukan massa jenis zat cair 1.PembahasanPA= PBP1= P2+ P31g h1= 2g h2+ 3g h3

dengan demikian

1h1= 2h2+ 3h3

Sehingga1= (2h2+ 3h3) : h1

Soal No. 9

Sebuah pipa U diisi dengan 4 buah zat cair berbeda hingga seperti gambar. Tentukan persamaan untuk menentukan besarnya massa jenis zat cair 1PembahasanPA= PBP1+ P4= P2+ P31g h1+ 4g h4= 2g h2+ 3g h3g bisa dicoret sehingga didapatkan

1h1+ 4h4= 2h2+ 3h31h1= 2h2+ 3h3- 4h4Sehingga1= ( 2h2+ 3h3- 4h4) : h1Soal No. 10Sebuah benda berbentuk balok berada pada bejana yang berisikan air dan minyak. 50% dari volum balok berada di dalam air, 30% berada dalam minyak seperti terlihat pada gambar berikut.

Tentukan massa jenis balok tersebutDiketahui massa jenis air adalah 1 g/cm3dan massa jenis minyak 0,8 g/cm3

Pembahasana) Gaya-gaya yang bekerja pada balok adalah sebagai berikut:

Berat bendaw = mgKarena massa benda belum diketahui, masukkan m = vBsehingga w = v g dengan vBadalah volum balok.

Gaya ke atas yang bekerja pada balok oleh airFair = avagdengan vaadalah volume air yang dipindahkan atau didesak oleh balok (50%v = 0,5 vB).

Gaya ke atas yang bekerja pada balok oleh minyakFm= mvmgdengan vmadalah volume minyak yang dipindahkan atau didesak oleh balok (30% vB= 0,3 vB).

Gaya yang arahnya ke atas sama dengan gaya yang arahnya ke bawah:

Soal No. 11Perhatikan gambar berikut, air berada dalam sebuah pipa kapiler dengan sudut kontak sebesar .

Jika jari-jari pipa kapiler adalah 0,8 mm, tegangan permukaan air 0,072 N/m dan cos = 0,55 tentukan tentukan ketinggian air dalam pipa kapiler! (g = 10 m/s2, air= 1000 kg/m3)

PembahasanData soal:r = 0,8 mm = 0,8 103mcos = 0,55 = 0,072 N/mg = 10 m/s2air= 1000 kg/m3h = ....

Rumus kenaikan zat cair pada suatu pipa kapiler

Masuk datanya

Soal No. 12Sebuah pipa vertikal terpasang di dalamnya sebuah pegas dan sebuah penampang lingkaran dari karet berjari-jari 10 cm seperti terlihat pada gambar berikut.

Suatu zat cair dengan massa jenis 800 kg/m3kemudian dimasukkan ke dalam pipa hingga setinggi 35 cm. Pegas tertekan ke bawah hingga posisinya setinggi h. Jika konstanta pegas adalah 200 N/m dan percepatan gravitasi 10 m/s2tentukan nilai h!

PembahasanTentukan dulu perubahan panjang pegas akibat diisinya pipa dengan cairan:Gaya dari pegas = Gaya dari zat cair

Dengan demikian h = 50 cm 44 cm = 6 cmSoal No. 13Sebuah kelereng dengan jari-jari 0,5 cm jatuh ke dalam bak berisi oli yang memiliki koefisien viskositas 110 103N.s/m2. Tentukan besar gesekan yang dialami kelereng jika bergerak dengan kelajuan 5 m/s!

PembahasanData:r = 0,5 cm = 5 103m = 110 103N.s/m2 = 5 m/sFf=.....

Benda yang bergerak dalam fluida akan mengalami gesekan. Besar gesekan yang terjadi jika benda bentuknya BOLA dirumuskan:

dimanaFf= gaya gesekan di dalam fluida = koefisien viskositas fluidar = jari-jari benda = kecepatan gerak benda

sehingga besarnya gesekan

Soal No. 14Sebuah gotri yang berjari-jari 5,5 103m terjatuh ke dalam oli yang memiliki massa jenis 800 kg/m3dan koefisien viskositasnya 110 103N.s/m2. Jika massa jenis gotri 2700 kg/m3, tentukan kecepatan terbesar yang dapat dicapai gotri dalam fluida!

PembahasanData:Bendanya gotri, berbentuk bola.r = 5,5 103b= 2700 kg/m3

Fluidanya oli.f= 800 kg/m3 = 110 103N.s/m2

T=.....?

Kecepatan terbesar yang dicapai gotri dalam fluida dinamakan kecepatan terminal atau T. Rumus kecepatan terminal untuk benda berbentuk bola:

sehingga:

Soal No. 15Sebuah balok yang memiliki massa 4 kg dan volume 5 104m3berada di dalam air digantung menggunakan sebuah pegas seperti gambar berikut.

Jika massa jenis air 1000 kg/m3dan konstanta pegasnya 140 N/m maka pertambahan panjang pegas ditinjau dari saat pegas tanpa beban adalah....A. 15 cmB. 20 cmC. 25 cmD. 30 cmE. 35 cm

PembahasanGaya-gaya yang bekerja pada balok yaitu gaya berat balok w = mbg arahnya ke bawah, gaya angkat yang berasal dari air Fa= agVaarahnya ke atas, dan gaya pegas Fp= kx arahnya ke atas. Ketiganya dalam kondisi seimbang.

Karena seluruh balok berada di dalam air, maka volume air yang dipindahkan sama dengan volume balok. Dengan massa jenis air a=1000 kg/m3dan g = 10 m/s2diperoleh hasil:

Berikut sample soal un 2014 lalu tentang fluida dinamis:Soal No. 16Sebuah pipa U yang diisi minyak dan air dalam keadaan stabil tampak seperti gambar.

Massa jenis air = 1000 kg.m 3, dan massa jenis minyak 800 kg.m 3, maka perbedaan ketinggian ( h) adalah..A. 8 cmB. 6 cmC. 5 cmD. 4 cmE. 2 cm

PembahasanTekanan hidrostatis di titik A sama dengan tekanan hidrostatis di titik B. Cari ketinggian air, kemudian selisihnya dengan tinggi minyak:

Berikut ini adalah contoh soal dan pembahasan materi FLUIDA.

1. Air mengalir melalui pipa mendatar dengan luas penampang pada masing-masing ujungnya 200mm2dan 100mm2. Bila air mengalir dari panampang besar dengan kecepatan adalah 2m/s, maka kecepatan air pada penampang kecil adalah .PembahasanDiketahui:A1= 200mm2= 2.10-4m2A2= 100mm2= 10-4m2v1= 2m/sditanyakan v2= .?jawab:Q1= Q2A1v1= A2V2v2= A1v1/A2= 2.10-4.2/10-4= 4m/s

2. Azas Bernoulli dalam fluida bergerak menyatakan hubungan antara .jawab:Dalam fluida bergerak, hubungan antara tekanan, kecepatan, dan massa jenis dinyatakan oleh Azas Bernouli.

3.Pada gambar tersebut, G adalah generator 1.000W yang digerakan dengan kincir angin, generator hanya menerima energi sebesar 80% dari air. Bila generator dapat bekerja normal, maka debit air yang sampai kekincir air dalah .

jawaban:Diketahui:Pg= 103wattg= 80% air= 0,8 airh = 10mDitanya Q = .?Pg= ..V.g.h1000 = 0,8.103.V.10.10V = 12,5.103m3= 12,5LQ = V/t = 12,5L/s

4. Suatu fluida ideal mengalir di dlaam pipa yang diameternya 5cm, maka kecepatan aliran fluida adalah .jawaban:Pembahasan:Diketahui:d= 5cm = 5.10-2mr= 2,5cm = 2,5.10-2mv= 32m/sDitanya: v = ?Jawab:Karena memiliki besar diameter yang sama, maka kecepatan aliran fluida besarnya sama, yaitu 32m/s.

5. Sebuah selang karet menyemprotkan air vertikal ke atas sejauh 4,05 meter. Bila luas ujung selang adalah 0,8cm2, maka volume air yang keluar dari selang selama 1 menit adalah literjawabanDiketahui:h = 4,05mA = 0,8cm2= 8.10-5m2t = 1menit = 60 sekonditanya: V = .?JawabEp = m.g.h = mv2v = 2.g.h = 2.10.4,05 = 9m/sQ = A.v = 8.10-3.9 = 7,2.10-4m3/sV = Q.t = 7,2.10-4.60 = 432.10-4m3= 4