Download - soal fluida fisika

Transcript
Page 1: 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/s2 dan tekanan udara luar 105 N/m, tentukan :a) tekanan hidrostatis yang dialami ikanb) tekanan total yang dialami ikan

Pembahasana) tekanan hidrostatis yang dialami ikan 

 

b) tekanan total yang dialami ikan 

 

Soal No. 2 Seorang 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 Pascal Data :F1 = FF2 = Wbatu = (1000)(10) = 10000 NA1 : A2 = 1 : 250 

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

Page 2: soal fluida fisika

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 h2 adalah 27,2 cm, massa jenis minyak 0,8 gr/cm3 dan 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/cm3 seperti ditunjukkan oleh gambar berikut! 

Page 3: soal fluida fisika

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/s2 tentukan 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

Page 4: soal fluida fisika

Soal No. 8

Sebuah pipa U diisi dengan 3 buah zat cair berbeda hingga seperti gambar berikut

Jika ρ1, ρ2 dan ρ3 berturut-turut adalah massa jenis zat cair 1, 2 dan 3 dan h1, h2, h3 adalah tinggi masing-masing zat cair seperti nampak pada gambar di atas, tentukan persamaan untuk menentukan massa jenis zat cair 1.

PembahasanPA = PB

P1 = P2 + P3

ρ1 g h1 = ρ2 g h2 + ρ3 g h3

dengan demikian

ρ1 h1 = ρ2 h2 + ρ3 h3

Sehingga

ρ1 = (ρ2 h2 + ρ3 h3) : 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 1

Pembahasan

PA = PB

P1 + P4 = P2 + P3

ρ1 g h1 + ρ4 g h4 = ρ2 g h2 + ρ3 g h3

g bisa dicoret sehingga didapatkan

ρ1 h1 + ρ4 h4 = ρ2 h2 + ρ3 h3

ρ1 h1 = ρ2 h2 + ρ3 h3 - ρ4 h4

Sehingga

ρ1 = ( ρ2 h2 + ρ3 h3 - ρ4 h4) : h1

Soal 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. 

Page 5: soal fluida fisika

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

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

Berat benda   w = mg Karena massa benda belum diketahui, masukkan m = ρ vB sehingga w = ρ v g dengan vB adalah volum balok.

Gaya ke atas yang bekerja pada balok oleh airFair = ρa va g dengan va adalah volume air yang dipindahkan atau didesak oleh balok (50%v = 0,5 vB).

Gaya ke atas yang bekerja pada balok oleh minyakFm = ρm vm g dengan vm adalah 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 θ. 

Page 6: soal fluida fisika

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

PembahasanData soal:r = 0,8 mm = 0,8 × 10−3 mcos θ = 0,55γ = 0,072 N/mg = 10 m/s2

ρair = 1000 kg/m3

h = ....

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/m3 kemudian 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 

Page 7: soal fluida fisika

Dengan demikian h = 50 cm − 44 cm = 6 cm

Soal No. 13Sebuah kelereng dengan jari-jari 0,5 cm jatuh ke dalam bak berisi oli yang memiliki koefisien viskositas 110 × 10−3N.s/m2. Tentukan besar gesekan yang dialami kelereng jika bergerak dengan kelajuan 5 m/s!

PembahasanData:r = 0,5 cm = 5 × 10−3 mη = 110 × 10−3 N.s/m2

ν = 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 fluidaη = koefisien viskositas fluidar = jari-jari bendaν = kecepatan gerak benda

sehingga besarnya gesekan 

Soal No. 14Sebuah gotri yang berjari-jari 5,5 × 10−3 m terjatuh ke dalam oli yang memiliki massa jenis 800 kg/m3 dan koefisien viskositasnya 110 × 10−3 N.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 × 10−3

ρb = 2700 kg/m3

Fluidanya oli.ρf = 800 kg/m3

η = 110 × 10−3 N.s/m2

νT =.....?

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

sehingga: 

Page 8: soal fluida fisika

Soal No. 15Sebuah balok yang memiliki massa 4 kg dan volume 5 × 10−4 m3 berada di dalam air digantung menggunakan sebuah pegas seperti gambar berikut. 

Jika massa jenis air 1000 kg/m3 dan 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 = ρagVa arahnya ke atas, dan gaya pegas Fp = kΔx 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 ρa =1000 kg/m3 dan g = 10 m/s2 diperoleh 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. 

Page 9: soal fluida fisika

Massa jenis air = 1000 kg.m– 3, dan massa jenis minyak 800 kg.m– 3, maka perbedaan ketinggian (Δ 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 200mm2 dan 100mm2. Bila air mengalir dari panampang besar

dengan kecepatan adalah 2 m/s, maka kecepatan air pada penampang kecil

adalah ….PembahasanDiketahui:A1 = 200 mm2= 2.10-4m2

A2 = 100mm2= 10-4m2

v1= 2 m/sditanyakan v2 = …. ?jawab:Q1 = Q2

A1v1 = A2V2

v2 = 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 1.000 W 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 = 103watt

Page 10: soal fluida fisika

ρg = 80% ρair = 0,8 ρair

h = 10 m

Ditanya Q = …. ?

Pg = η.ρ.V.g.h

1000 = 0,8.103.V.10.10

V = 12,5.103m3 = 12,5L

Q = V/t = 12,5 L/s

4. Suatu fluida ideal mengalir di dlaam pipa yang diameternya 5 cm, maka

kecepatan aliran fluida adalah ….

jawaban:

Pembahasan:

Diketahui:

d = 5 cm = 5.10-2 m

r = 2,5 cm = 2,5.10-2 m

v = 32 m/s

Ditanya: v = …?

Jawab:

Karena memiliki besar diameter yang sama, maka kecepatan aliran fluida

besarnya sama, yaitu 32 m/s.

5. Sebuah selang karet menyemprotkan air vertikal ke atas sejauh 4,05 meter.

Bila luas ujung selang adalah 0,8 cm2, maka volume air yang keluar dari selang

selama 1 menit adalah … liter

jawaban

Diketahui:

h = 4,05 m

A = 0,8cm2 = 8.10-5m2

t = 1menit = 60 sekon

ditanya: V = ….?

Jawab

Ep = m.g.h = ½ mv2

v = √2.g.h = √2.10.4,05 = 9 m/s

Q = A.v = 8.10-3.9 = 7,2.10-4 m3/s

V = Q.t = 7,2.10-4.60 = 432.10-4m3 = 43,2 L

6. Minyak mengalir melalui sebuah pipa bergaris tengah 8 cm dengan

kecepatan rata-rata 3 m/s. Cepat aliran dalam pipa sebesar ….

jawaban:

Q = π.R2.v = 3,14.16.10-4.3 = 0,151 m3/s = 151 liter/s

7. Debit air yang keluar dari pipa yang luas penampangnya 4cm2 sebesar

100 cm3/s. Kecepatan air yang keluar dari pipa tersebut adalah ….

jawaban: c

v = Q/A = 100/4 = 25 cm/s = 0,25 m/s

Page 11: soal fluida fisika

8.Air mengalir kedalam sebuah bak dengan debit tetap 0,5 liter/s. Jika bak

tersebut berukuran 1x1x1 m3, maka bak tersebut akan penuh dalam waktu …

menit. 

10. jawaban:

Diketahui

Q = 0,5 liter/s = 5.10-4 m3/s

V = 1m3

A = 1m2

Ditanyakan: t = …. ?

Jawab:

t = V/Q = 1/5.10-4 = 2000 s = 33,3 menit

uraian

1. v1 = √2gh = √2.10.8 = 12,65 m/s

A = Q/v1 = 5.10-5 /12,65 = 3,95.10-6 m2

Q2 = A.v2 = 55,85.10-6 m3/s = 55,85 cm3/s

2. Diktetahui

Wu = 95N; Wcair = 87 N

Ditanya Fa = …. ?

Jawab:

Fa = Wu – Wcair = (95-87) = 8 N

3. Alat-alat yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum Bernoulli

a. pipa pitot

b. pipa venturi

c. pesawat terbang

d. karburator motor

4. Diketahui:

A = 25 cm2 = 25.10-4 ; v = 10 m/s

Ditanya: Q = ….?

Penyelesaian

Q = A.v = 25.10-4.10= 0,025 m3/s

Rumus Minimal

Debit

Q = V/t

Q = Av

Keterangan :

Page 12: soal fluida fisika

Q = debit (m3/s)

V = volume (m3)

t = waktu (s)

A = luas penampang (m2)

v = kecepatan aliran (m/s)

1 liter = 1 dm3 = 10−3 m3

Persamaan Kontinuitas

Q1 = Q2 

A1v1 = A2v2 

Persamaan Bernoulli

P + 1/2 ρv2 + ρgh = Konstant

P1 + 1/2 ρv12 + ρgh1 = P2 + 1/2 ρv22 + ρgh2

Keterangan :

P = tekanan (Pascal = Pa = N/m2)

ρ = massa jenis cairan (kg/m3)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

Tangki Bocor Mendatar

v = √(2gh)

X = 2√(hH)

t = √(2H/g)

Keterangan :

v = kecepatan keluar cairan dari lubang

X = jarak mendatar jatuhnya cairan

h = jarak permukaan cairan ke lubang bocor

H = jarak tempat jatuh cairan (tanah) ke lubang bocor

t = waktu yang diperlukan cairan menyentuh tanah

Soal No. 1

Ahmad mengisi ember yang memiliki kapasitas 20 liter dengan air dari sebuah

kran seperti gambar berikut! 

Jika luas penampang kran dengan diameter D2 adalah 2 cm2 dan kecepatan

aliran air di kran adalah 10 m/s tentukan:

a) Debit air

b) Waktu yang diperlukan untuk mengisi ember

Pembahasan

Data :

Page 13: soal fluida fisika

A2 = 2 cm2 = 2 x 10−4 m2

v2 = 10 m/s

a) Debit air

Q = A2v2 = (2 x 10−4)(10) 

Q = 2 x 10−3 m3/s 

b) Waktu yang diperlukan untuk mengisi ember

Data :

V = 20 liter = 20 x 10−3 m3

Q = 2 x 10−3 m3/s 

t = V / Q 

t = ( 20 x 10−3 m3)/(2 x 10−3 m3/s )

t = 10 sekon

Soal No. 2

Pipa saluran air bawah tanah memiliki bentuk seperti gambar berikut! 

Jika luas penampang pipa besar adalah 5 m2 , luas penampang pipa kecil

adalah 2 m2 dan kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 15 m/s, tentukan

kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil!

Pembahasan

Persamaan kontinuitas

A1v1 = A2v2 

(5)(15) = (2)v2 

v2 = 37,5 m/s

Soal No. 3

Tangki air dengan lubang kebocoran diperlihatkan gambar berikut! 

Jarak lubang ke tanah adalah 10 m dan jarak lubang ke permukaan air adalah

3,2 m. Tentukan :

a) Kecepatan keluarnya air 

b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air

c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah

Pembahasan

a) Kecepatan keluarnya air 

v = √(2gh)

v = √(2 x 10 x 3,2) = 8 m/s

Page 14: soal fluida fisika

b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air

X = 2√(hH)

X = 2√(3,2 x 10) = 8√2 m

c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah

t = √(2H/g)

t = √(2(10)/(10)) = √2 sekon

Soal No. 4

Untuk mengukur kecepatan aliran air pada sebuah pipa horizontal digunakan

alat seperti diperlihatkan gambar berikut ini! 

Jika luas penampang pipa besar adalah 5 cm2 dan luas penampang pipa kecil

adalah 3 cm2 serta perbedaan ketinggian air pada dua pipa vertikal adalah 20

cm tentukan :

a) kecepatan air saat mengalir pada pipa besar

b) kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil

Pembahasan

a) kecepatan air saat mengalir pada pipa besar

v1 = A2√ [(2gh) : (A12 − A22) ]

v1 = (3) √ [ (2 x 10 x 0,2) : (52 − 32) ]

v1 = 3 √ [ (4) : (16) ]

v1 = 1,5 m/s

Tips :

Satuan A biarkan dalam cm2 , g dan h harus dalam m/s2 dan m. v akan memiliki

satuan m/s.

b) kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil

A1v1 = A2v2 

(3 / 2)(5) = (v2)(3)

v2 = 2,5 m/s

Soal No. 5

Pipa untuk menyalurkan air menempel pada sebuah dinding rumah seperti

terlihat pada gambar berikut! Perbandingan luas penampang pipa besar dan

pipa kecil adalah 4 : 1. 

Posisi pipa besar adalah 5 m diatas tanah dan pipa kecil 1 m diatas tanah.

Page 15: soal fluida fisika

Kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 36 km/jam dengan tekanan 9,1 x

105 Pa. Tentukan :

a) Kecepatan air pada pipa kecil

b) Selisih tekanan pada kedua pipa 

c) Tekanan pada pipa kecil

(ρair = 1000 kg/m3)

Pembahasan

Data :

h1 = 5 m

h2 = 1 m

v1 = 36 km/jam = 10 m/s

P1 = 9,1 x 105 Pa

A1 : A2 = 4 : 1

a) Kecepatan air pada pipa kecil

Persamaan Kontinuitas :

A1v1 = A2v2 

(4)(10) = (1)(v2)

v2 = 40 m/s

b) Selisih tekanan pada kedua pipa 

Dari Persamaan Bernoulli :

P1 + 1/2 ρv12 + ρgh1 = P2 + 1/2 ρv22 + ρgh2

P1 − P2 = 1/2 ρ(v22 − v12) + ρg(h2 − h1)

P1 − P2 = 1/2(1000)(402 − 102) + (1000)(10)(1 − 5) 

P1 − P2 = (500)(1500) − 40000 = 750000 − 40000

P1 − P2 = 710000 Pa = 7,1 x 105 Pa

c) Tekanan pada pipa kecil

P1 − P2 = 7,1 x 105

9,1 x 105 − P2 = 7,1 x 105

P2 = 2,0 x 105 Pa  

Untuk latihan soal lihat di bawah ini :

1. Seorang siswa melakukan percobaan dengan menggunakan alat dan bahan

sebagai berikut.

Page 16: soal fluida fisika

 Dari hasil pengukuran seperti pada gambar dimana satuannya adalah

cm3 sedangkan massa batu adalah 60 gram, massa jenis batu tersebut adalah

….

pembahasan :

V = 80 -60 = 20 cm3

m = 60 gram

ρ = m/V = 60 / 20 = 3 g/cm3

 2.Perhatikanlah gambar bejana di samping Jika diketahui massa jenis minyak

0,8 g/cm3, massa jenis raksa 13,6 g/cm3, dan massa jenis air 1 g/cm3,

tentukanlah perbedaan tinggi permukaan antara minyak dan air.

Jawab

Diketahui: ρ m = 0,8 g/cm3, ρ r = 13,6, dan ρ air = 1 g/cm3.

Air dan minyak batas terendahnya sama sehingga diperoleh persamaan berikut

ρaha = ρmhm

Jadi, perbedaan tinggi permukaan minyak dan air = 15 cm – 12 cm = 3 cm.

3. Sebuah benda terapung pada zat cair yang massa jenisnya 800 kg/m3. Jika ¼

bagian benda tidak tercelup dalam zat cair tersebut maka massa jenis benda

adalah…

Pembahasan :

Diketahui :

Massa Jenis zat cair = 800 kg/m3

Volume benda yang tidak tercelup dalam zat cair = ¼

Volume benda yang tercelup dalam zat cair = ¾

Volume benda secara keseluruhan = 1

Ditanya :

Massa Jenis benda ?

Jawab :

Rumus hubungan antara massa jenis benda, massa jenis zat cair dan bagian

benda yang tercelup dan tidak tercelup dalam zat cair, dibahas di

artikel mengapa benda padat terapung :

4. Berat sebuah benda di udara 5 N. Apabila benda ditimbang di dalam air

Page 17: soal fluida fisika

(massa jenis air = 1000 kg/m3) beratnya menjadi 3,2 N. Jika percepatan gravitasi

g = 10 m/s2 maka massa jenis benda adalah …

Berat benda di udara = Berat benda (w) = 5 Newton

Berat benda di dalam air = 3,2 Newton

Massa Jenis air = 1000 kg/m3

Percepatan Gravitasi = 10 m/s2

Massa benda : w = m g —> m = w : g = 5 N : 10 m/s2 = 0,5 kg

Ditanya :

Massa Jenis benda ?

Jawab :

Berat benda di dalam air lebih kecil karena adanya Gaya Apung.

Gaya Apung = Berat benda di udara – Berat benda di dalam zat cair

Gaya Apung = 5 Newton – 3,2 Newton = 1,8 Newton

Massa jenis Benda :

Massa Jenis = Massa : Volume = 0,5 kg : 0,00018 m3 = 2780 kg/m3

5. Sebuah 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 tersebut

Diketahui massa jenis air adalah 1 g/cm3 dan massa jenis minyak 0,8 g/cm3

Pembahasan

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

Page 18: soal fluida fisika

Berat benda

w = mg

Karena massa benda belum diketahui, masukkan m = ρ vB sehingga w = ρ v g

dengan vB adalah volum balok.

Gaya ke atas yang bekerja pada balok oleh air

Fair = ρa va g

dengan va adalah volume air yang dipindahkan atau didesak oleh balok (50%v =

0,5 vB).

Gaya ke atas yang bekerja pada balok oleh minyak

Fm = ρm vm g

dengan vm adalah 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 DAN PEMBAHASAN FLUIDA STATIS1.    Sebuah kursi bermassa 8 kg memiliki empat kaki. Luas penampang tiap kaki 3 x 10-3 m2.

Berapakah tekanan kursi terhadap lantai?Penyelesaian:Dik: m = 8  kgA 1 kaki = 3 x 10-3 m2, maka A 4 kaki = 12 x 10-3 m2

Dit: p = ...?Jawab:F = m . g = 8 . 10 = 80 N

P = F / A = 80 N / 12 x 10-3 m2 = 6,67 x 103 N/m2 = 6,67 x 103 Pa2.    Sebuah botol bermassa 1,2 kg berada di atas meja. Berapa tekanan botol terhadap meja jika

diameter alas botol 8 cm? (g = 10 m/s2)

Penyelesaian:Dik: m = 1,2 kg

d alas botol = 8 cmg = 10 m/s2

Dit: p =…..?

Page 19: soal fluida fisika

Jawab:F = m.gF = (1,2) (10) = 12 NJari-jari r = d / 2 = 8 / 2 = 4 cm = 0,04 m 

3.    Sebuah tabung yang luas dasarnya 25 cm3, dimasukkan 5000 cm3 air ke dalamnya. Berapa besarnya tekanan hidrostatik pada dasar tabung?Penyelesaian:Dik: A = 25 cm3 , V = 5 x 103 cm3

Dit: p =…..?Jawab:

4.     Pipa U diisi dengan air raksa dan cairan minyak seperti terlihat pada gambar!

     Jika ketinggian minyak h2 adalah 27 cm, massa jenis minyak 0,7 gr/cm3 dan massa jenis Hg adalah 13,6 gr/cm3 tentukan ketinggian air raksa (h1)!Penyelesaian:

Page 20: soal fluida fisika

5.        Perhatikan gambar dibawah ini!

Sebuah pipa U mula-mula berisi air (massa jenis air 103 kg/m3), kemudian pada salah satu kakinya diisi minyak setinggi 10 cm hingga selisih permukaan air pada kedua kaki 8 cm. Berapa massa jenis minyak?Penyelesaian:

6.        Perhatikan gambar dibawah ini!

Page 21: soal fluida fisika

Sebuah pipa bejana U berisi air (massa jenis air 1 g/cm3) dan air raksa (massa jenis air raksa 13,6 g/cm3). Berapa tinggi kolam air supaya ketinggian perbedaan tinggi permukaan kedua fluida itu 3,5 cm?Penyelesaian:

7.        Apabila sebuah kapal selam menyelam sedalam 100 m, berapa besar tekanan yang dialami kapal selam tersebut (massa jenis air laut = 1,03 g/cm3).Penyelesaian:Dik: h = 100 mmassa jenis air laut = 1,03 g/cm3 = 1,03 x (10-3/10-6) = 1030 kg/ m3

Dit: Ph = ...?Jawab:

8.      Sebuah penekan hidrolik mempunyai penampang berbentuk lingkaran dengan jari-jari pengisap kecil dan besar masing-masing 5 cm dan 40 cm. Jika pada pengisap kecil dikerjakan gaya 200 N, berapa gaya yang dihasilkan pada pengisap besar?Penyelesaian:Dik: r1 = 5 cmr2 = 20 cmF1 = 200 NDit: F2 =…..?Jawab:

Page 22: soal fluida fisika

9.     Gaya sebesar 5 N pada pegisap yang kecil dari suatu pompa hidrolik dapat mengangkat beban yang beratnya 300 N pada pengisap yang besar. Jika pengisap yang kecil berpenampang 200 cm2, berapakah luas penampang pengisap yang besar?Penyelesaian:Dik: F1 = 5 NF2 = 300 NA1 = 200 cm2

Dit: A2 = ... ?Jawab:

10.  Batang jarum yang panjangnya 5 cm diletakkan perlahan-lahan diatas permukaan air. Apabila tegangan permukaan air 8 x 10-2 N/m, berapa besarnya gaya pada permukaan tersebut?Penyelesaian:

11.   Sebuah batu yang volumenya 0,5 m3 tercelup seluruhnya ke dalam zat cair dengan messa jenis 1,5 g/cm3. Jika percepatan gravitasi 10 ms-2, tentukan gaya ke atas terhadap batu oleh air!Penyelesaian:

12.    Balok kayu sedang terapung di permukaan air dan volume bagian balok yang muncul di atas air sebesar 150 cm3. Jika massa jenis balok kayu adalah 0,6 g/cm3 dan massa jenis air 1 g/cm3. Tentukan massa balok kayu tersebut!Penyelesaian: