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

Transkripsi

1 Fluida Statis Fisikastudycenter.com- Contoh Soal dan 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. 1 Seekor ikan berada pada kedalaman 15 meter di bawah permukaan air. Jika massa jenis air 1000 kg/m 3, percepatan gravitasi bumi 10 m/s 2 dan tekanan udara luar 10 5 N/m, tentukan : a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan b) tekanan total yang dialami ikan a) 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! Hukum Pascal Data :

2 F 1 = F F 2 = W batu = (1000)(10) = N A 1 : A 2 = 1 : 250 Soal No. 3 Sebuah 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! Data: m = 250 kg r 1 = 2 cm r 2 = 18 cm w = mg = 810 N F =. Jika diketahui jari-jari (r) atau diameter (D) pipa gunakan rumus: Diperoleh

3 Soal No. 4 Pipa U diisi dengan air raksa dan cairan minyak seperti terlihat pada gambar! Jika ketinggian minyak h 2 adalah 27,2 cm, massa jenis minyak 0,8 gr/cm 3 dan massa jenis Hg adalah 13,6 gr/cm 3 tentukan ketinggian air raksa (h 1)! Tekanan titik-titik pada cairan yang berada pada garis vertikal seperti ditunjukkan gambar diatas adalah sama. Soal No. 5 Sebuah benda tercelup sebagian dalam cairan yang memiliki massa jenis 0,75 gr/cm 3 seperti ditunjukkan oleh gambar berikut! Jika volume benda yang tercelup adalah 0,8 dari volume totalnya, tentukan massa jenis benda tersebut!

4 Gaya-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. 6 Seorang 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/s 2 tentukan berat semu benda di dalam air! Data : mb = 500 g = 0,5 kg mf = 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/cm 3 = 1000 kg/m 3 ).

5 Soal No. 7 Perbandingan diameter pipa kecil dan pipa besar dari sebuah alat berdasarkan hukum Pascal adalah 1 : 25. Jika alat hendak dipergunakan untuk mengangkat beban seberat Newton, tentukan besar gaya yang harus diberikan pada pipa kecil! D 1 = 1 D 2 = 25 F 2 = N Soal No. 8 Sebuah pipa U diisi dengan 3 buah zat cair berbeda hingga seperti gambar berikut Jika ρ 1, ρ 2 dan ρ 3 berturut-turut adalah massa jenis zat cair 1, 2 dan 3 dan h 1, h 2, h 3 adalah tinggi masingmasing zat cair seperti nampak pada gambar di atas, tentukan persamaan untuk menentukan massa jenis zat cair 1. P A = P B P 1 = P 2 + P 3 ρ 1 g h 1 = ρ 2 g h 2 + ρ 3 g h 3 dengan demikian ρ 1 h 1 = ρ 2 h 2 + ρ 3 h 3 Sehingga ρ 1 = (ρ 2 h 2 + ρ 3 h 3) : h 1 Soal No. 9

6 Sebuah pipa U diisi dengan 4 buah zat cair berbeda hingga seperti gambar. Tentukan persamaan untuk menentukan besarnya massa jenis zat cair 1 P A = P B P 1 + P 4 = P 2 + P 3 ρ 1 g h 1 + ρ 4 g h 4 = ρ 2 g h 2 + ρ 3 g h 3 g bisa dicoret sehingga didapatkan ρ 1 h 1 + ρ 4 h 4 = ρ 2 h 2 + ρ 3 h 3 ρ 1 h 1 = ρ 2 h 2 + ρ 3 h 3 - ρ 4 h 4 Sehingga ρ 1 = ( ρ 2 h 2 + ρ 3 h 3 - ρ 4 h 4) : h 1 Soal No. 10 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/cm 3 dan massa jenis minyak 0,8 g/cm 3 a) Gaya-gaya yang bekerja pada balok adalah sebagai berikut:

7 Berat benda w = mg Karena massa benda belum diketahui, masukkan m = ρ v B sehingga w = ρ v g dengan v B adalah volum balok. Gaya ke atas yang bekerja pada balok oleh air Fair = ρ a v a g dengan v a adalah volume air yang dipindahkan atau didesak oleh balok (50%v = 0,5 v B). Gaya ke atas yang bekerja pada balok oleh minyak F m = ρ m v m g dengan v m adalah volume minyak yang dipindahkan atau didesak oleh balok (30% v B = 0,3 v B). Gaya yang arahnya ke atas sama dengan gaya yang arahnya ke bawah: Soal No. 11 Perhatikan gambar berikut, air berada dalam sebuah pipa kapiler dengan sudut kontak sebesar θ.

8 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/s 2, ρ air= 1000 kg/m 3 ) Data soal: r = 0,8 mm = 0, m cos θ = 0,55 γ = 0,072 N/m g = 10 m/s 2 ρ air = 1000 kg/m 3 h =... Rumus kenaikan zat cair pada suatu pipa kapiler Masuk datanya Soal No. 12 Sebuah pipa vertikal terpasang di dalamnya sebuah pegas dan sebuah penampang lingkaran dari karet berjari-jari 10 cm seperti terlihat pada gambar berikut.

9 Suatu zat cair dengan massa jenis 800 kg/m 3 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/s 2 tentukan nilai h! Tentukan dulu perubahan panjang pegas akibat diisinya pipa dengan cairan: Gaya dari pegas = Gaya dari zat cair Dengan demikian h = 50 cm 44 cm = 6 cm Soal No. 13 Sebuah kelereng dengan jari-jari 0,5 cm jatuh ke dalam bak berisi oli yang memiliki koefisien viskositas N.s/m 2. Tentukan besar gesekan yang dialami kelereng jika bergerak dengan kelajuan 5 m/s! Data: r = 0,5 cm = m η = N.s/m 2 ν = 5 m/s F f =... Benda yang bergerak dalam fluida akan mengalami gesekan. Besar gesekan yang terjadi jika benda bentuknya BOLA dirumuskan: dimana F f = gaya gesekan di dalam fluida η = koefisien viskositas fluida r = jari-jari benda ν = kecepatan gerak benda sehingga besarnya gesekan

10 Soal No. 14 Sebuah gotri yang berjari-jari 5, m terjatuh ke dalam oli yang memiliki massa jenis 800 kg/m 3 dan koefisien viskositasnya N.s/m 2. Jika massa jenis gotri 2700 kg/m 3, tentukan kecepatan terbesar yang dapat dicapai gotri dalam fluida! Data: Bendanya gotri, berbentuk bola. r = 5, ρ b = 2700 kg/m 3 Fluidanya oli. ρ f = 800 kg/m 3 η = N.s/m 2 ν T =...? Kecepatan terbesar yang dicapai gotri dalam fluida dinamakan kecepatan terminal atau ν T. Rumus kecepatan terminal untuk benda berbentuk bola: sehingga: Soal No. 15 Sebuah balok yang memiliki massa 4 kg dan volume m 3 berada di dalam air digantung menggunakan sebuah pegas seperti gambar berikut.

11 Jika massa jenis air 1000 kg/m 3 dan konstanta pegasnya 140 N/m maka pertambahan panjang pegas ditinjau dari saat pegas tanpa beban adalah... A. 15 cm B. 20 cm C. 25 cm D. 30 cm E. 35 cm Gaya-gaya yang bekerja pada balok yaitu gaya berat balok w = m bg arahnya ke bawah, gaya angkat yang berasal dari air F a = ρ agv a arahnya ke atas, dan gaya pegas F p = 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 ρ a =1000 kg/m 3 dan g = 10 m/s 2 diperoleh hasil: Berikut sample soal un 2014 lalu tentang fluida dinamis:

12 Soal No. 16 Sebuah 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 (Δ h) adalah.. A. 8 cm B. 6 cm C. 5 cm D. 4 cm E. 2 cm Tekanan hidrostatis di titik A sama dengan tekanan hidrostatis di titik B. Cari ketinggian air, kemudian selisihnya dengan tinggi minyak: 10 soal dan pembahasan fisika kelas 10 tentang fluida statis 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 Data : A2 = 2 cm2 = 2 x 10∠4 m2 v2 = 10 m/s

13 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! 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 a) Kecepatan keluarnya air v = √(2gh) v = √(2 x 10 x 3,2) = 8 m/s 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!

14 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 Rumus kecepatan fluida memasuki pipa venturimetar pada soal di atas v1 = A2√ [(2gh) : (A12 ∠A22) ] 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/stips : Satuan A biarkan dalam cm2, g dan h harus dalam m/s2 dan m. v akan memiliki satuan m/s. Bisa juga dengan format rumus berikut: dimana a = luas penampang pipa kecil A = luas penampang pipa besar b) kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil A1v1 = A2v2 (3 / 2)(5) = (v2)(3) v2 = 2,5 m/s Soal No. 5 Pada gambar di bawah air mengalir melewati pipa venturimeter. Jika luas penampang A1 dan A2 masing-masing 5 cm2 dan 4 cm2 maka kecepatan air memasuki pipa venturimeter adalahâ. 3 m/s B. 4 m/s C. 5 m/s D. 9 m/s E. 25 m/s Seperti soal sebelumnya, silakan dicoba, jawabannya 4 m/s. Soal No. 6 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. 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

15 c) Tekanan pada pipa kecil (Ïair = 1000 kg/m3) 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 Ïv12 + Ïgh1 = P2 + 1/2 Ïv22 + Ïgh2 P1 ∠P2 = 1/2 Ï (v22 ∠v12) + Ïg(h2 ∠h1) P1 ∠P2 = 1/2(1000)(402 ∠102) + (1000)(10)(1 ∠5) P1 ∠P2 = (500)(1500) ∠= ∠P1 ∠P2 = 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 Soal No. 7 Sebuah pipa dengan diameter 12 cm ujungnya menyempit dengan diameter 8 cm. Jika kecepatan aliran di bagian pipa berdiameter besar adalah 10 cm/s, maka kecepatan aliran di ujung yang kecil adalahâ. A. 22,5 cm/s B. 4,4 cm/s C. 2,25 cm/s D. 0,44 cm/s E. 0,225 cm/s (Soal UAN Fisika 2004) Rumus menentukan kecepatan diketahui diameter pipa Dari persamaan kontinuitas Pipanya memiliki diameter, jadi asumsinya luas penampangnya berupa lingkaran. Luasnya diganti luas lingkaran menjadi

16 Baris yang terkahir bisa ditulis jadi Jika diketahui jari-jari pipa (r), dengan jalan yang sama D tinggal diganti dengan r menjadi: Kembali ke soal, masukkan datanya: Data soal: D1 = 12 cm D2 = 8 cm v1 = 10 cm/s v2 = â â.. Soal No. 8 Perhatikan gambar! Jika diameter penampang besar dua kali diameter penampang kecil, kecepatan aliran fluida pada pipa kecil adalahâ. A. 1 m.s∠1 B. 4 m.s∠1 C. 8 m.s∠1 D. 16 m.s∠1 E. 20 m.s∠1 (UN Fisika SMA 2012 A86) Persamaan kontinuitas Data soal: V1 = 4 D1 = 2 D2 = 1 V2 =â? Soal No. 9 Sebuah pesawat dilengkapi dengan dua buah sayap masing-masing seluas 40 m2. Jika kelajuan aliran udara di atas sayap adalah 250 m/s dan kelajuan udara di bawah sayap adalah 200 m/s tentukan gaya angkat pada pesawat tersebut, anggap kerapatan udara adalah 1,2 kg/m3! Gaya angkat pada sayap pesawat: dimana: A = luas total penampang sayap Ï = massa jenis udara νa = kelajuan aliran udara di atas sayap νb = kelajuan aliran udara di bawah sayap F = gaya angkat pada kedua sayap Data soal: Luas total kedua sayap A = 2 x 40 = 80 m2

17 Kecepatan udara di atas dan di bawah sayap: νa = 250 m/s νb = 200 m/s Massa jenis udara Ï = 1,2 kg/m3 F =â.. Soal No. 10 Gaya angkat yang terjadi pada sebuah pesawat diketahui sebesar 1100 kn. Pesawat tersebut memiliki luas penampang sayap sebesar 80 m2. Jika kecepatan aliran udara di bawah sayap adalah 250 m/s dan massa jenis udara luar adalah 1,0 kg/m3 tentukan kecepatan aliran udara di bagian atas sayap pesawat! Data soal: A = 80 m2 νb = 250 m/s Ï = 1,0 kg/m3 F = 1100 kn = N νa =â â oal Fluida Statis adalah kumpulan beberapa soal yang menyangkut konsep dasar dari fluida statis. Soal fluida statis meliputi sub topik: tekanan hidrostatis, hukum Pascal dan hukum Archimedes. Fluida statis dipelajari di SMA kelas X pada semester 1 ( Kurikulum 2013). Soal Fluida Statis untuk persiapan UH, US, UN dan SBMPTN Soal No 1 Sebuah kolam renang dalamnya 5,2 m berisi penuh air. Jika massa jenis air 1 gr/cm 3 dan percepatan gravitasi g = 10 m/s 2, maka tekanan hidrostatis suatu titik yang berada 40 cm di atas dasar bak adalah... a.3,5 kpa b.4,0 kpa c.5,6 kpa d.48 kpa e.52 kpa

18 : Tekanan Hidrostatis Ph = ρ g h Dengan h = (5,2 0,4) = 4,8 m ρ = 1 gr/cm 3 = 1000 kg/m 3 Ph = ,8 Ph = N/m 2 = Pa = 48 kpa Soal No 2 Pada bejana U terdapat air dan minyak yang ditunjukan oleh gambar. Prediksi Soal UN Fisika tentang Fluida Jika massa jenis air 1 gr/cm 3,maka massa jenis minyak adalah...gr/cm 3 a.1,67 b.1,6 c.0,75 d.0,6 e.0,4 : Ph (1) = Ph (2) ρ air g h 1 = ρ m g h = ρ m ρ m = 0,75 gr/cm 3 Soal No 3 Perhatikan gambar berikut ini!

19 Sebuah Dongkrak Hidrolik dengan sebuah beban Jika sebuah dongkrak hidrolik memiliki luas penampang A cm 2 dan luas penampang A cm 2. Jika berat benda adalah 120 N, maka gaya F yang dibutuhkan adalah... a.12 N b.24 N c.48 N d.60 N e.100 N : Soal No 4 Gaya apung yang bekerja pada suatu benda dalam fluida adalah 1). sebanding dengan kerapatan zat cair 2). sebanding dengan kerapatan benda 3). sebanding dengan volume benda yang masuk pada zat cair 4). sebanding dengan massa benda Dari empat pernyataan di atas yang benar adalah a. 1, 2, 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 saja e. 1,2,3,4 : F A = ρ f. V c. g

20 F A = Gaya Apung (Gaya Archimedes) ρ f = Kerapatan zat cair/ massa jenis zat cair V c = Volume benda yang tercelup (masuk) ke dalam air Jadi, dari pilihan jawaban yang benar ada pada 1 dan 3. Soal No 5 Sebuah benda di udara beratnya 100 N, volume benda adalah 2000 cm 3. Jika massa jenis minyak 0,8 gr/ cm 3 dan g = 10 m/s 2, maka berat benda itu dalam minyak adalah... N a.16 b.64 c.80 d. 84 e.100 : Berat dalam fluida (berat semu) Wf = Wu - Fa Fa = ρf Vc g = = 16 N Wf = Wu - Fa Wf = = 84 N Soal No 6 Apakah hukum Archimedes dapat digunakan untuk benda yang sedang jatuh bebas? : Tidak. Karena benda yang jatuh bebas akan kehilangan seluruh beratnya. Resultan gaya antara gaya berat benda dan gaya ke atas menjadi nol. Hal ini menyebabkan hukum Archimedes tidak berarti. Soal No 7 Perhatikan peralatan berikut! 1. Dongkrak hidrolik 2. Balon Udara 3. Pompa hidrolik 4. Kapal Selam Penerapan hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari adalah... a. 1, 2, 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 saja e. Semua benar : Penerapan hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari adalah dongkrak hidrolik dan

21 pompa hidrolik. Soal No 8 (Soal Fluida Statis, SPMB 2006) Sebuah pompa air dengan luas penampang pipa sebesar 75 cm2 ingin digunakan untuk memompa air dari kedalaman 8 m (perhatikan gambar). Jika percepatan gravitasi 10 m/s2 dan pada saat memompa timbul gaya gesekan pada penghisap sebesar 20 N sedangkan gesekan-gesekan lain diabaikan, maka gaya minimum yang diperlukan untuk memompa adalah... a. 124 N b. 120 N c. 116 N d. 100 N e. 40 N Diketahui: Gaya gesek f = 20 N Luas penampang pipa A = 75 cm2 g = 10 m/s2 p air = 1000 kg/m3 Ditanya: F? Jawab:

22 Ringkasan materi dan soal UN tentang fluida statis dan dinamis Ringkasan materi dan pembahasan soal-soal ujian nasional fisika sma tentang fluida ini mencakup fluida statis dan fluida dinamis. Bahasan fluida statis meliputi tekanan hidrostatis, prinsip Pascal dan hukum Archimedes,. Pada bahasanfluida dinamis meliputi persamaan kontinuitas, asas Bernoulli dan venturimeter. Ringkasan ini dilengkapi dengan soal-soal latihan untuk mengukur tingkap pemahaan sehingga pas buat menghadapi ujian nasional, ulangan harian atau ujian lainnya. Soal-soal yang diambil adalah soal-soal ujian nasional dari berbagai tahun agar bervariasi. Berikut ini pembahasan soal UN mengenai fluida statis dan fluida dinamis.

23 FLUIDA STATIS Tekanan Tekanan adalah salah satu besaran fisika yang menyatakan gaya persatuan luas permukaan. Keterangan: P = tekanan (N/m 2 atau Pascal). F = gaya (N). A = luas permukaan (m 2 ). Tekanan Hidrostatis Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang terjadi didalam zat cair. Keterangan: P = tekanan hidostatis (Pa). ρ = massa jenis zat cair (kg/m 3 ). g = percepatan gravitasi (10 m/s 2 ). h = kedalaman (m). Prinsip Pascal Jika suatu zat cair dikenakan tekanan maka tekanan itu akan merambat ke segala arah dengan tidak bertambah atau berkurang kekuatannya.

24 Keterangan: F 1 = gaya pada pipa 1 (N). F 2 = gaya pada pipa 2 (N). A 1 = luas penampang 1 (m 2 ). A 2 = luas penampang 2 (m 2 ). Hukum Archimedes Sebuah benda yang sebagian atau keseluruhan dicelupkan ke dalam zat cair akan mendapat gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan zat benda tersebut. Keterangan: F A = gaya ke atas atau gaya apung (N). ρ = massa jenis zat cair (kg/m 3 ). g = percepatan gravitasi (m/s 2 ). V = volume benda tercelup (m 3 ). Benda yang tercelup ke dalam zat cair. Gambar diatas menunjukkan gaya-gaya yang bekerja pada benda yang tercelup sebagian ke dalam zat cair. Untuk keadaan seperti gambar berlaku: Atau,

25 Atau, Keterangan: ρ = massa jenis zat cair (kg/m 3 ) ρ b = massa jenis benda (kg/m 3 ). V = volume benda tercelup (m 3 ). V b = volume benda (m 3 ). FLUIDA DINAMIS Persamaan Kontinuitas Keterangan: A 1 = luas penampang pipa 1 (m 2 ). A 2 = luas penampang pipa 2 (m 2 ). v 1 = laju fluida pipa 1 (m/s). v 2 = laju fluida pipa 2 (m/s). Asas Bernoulli

26 Penerapan Asas Bernoulli 1) Kecepatan zat cair yang keluar dari wadah yang bocor. dan Keterangan: v = laju zat cair yang keluar dari lubang bocor (m/s). h 1 = jarak lubang ke permukaan zat cair (m). h 2 = jarak lubang ke dasar zat cair (m). x = jarak pancaran. 2) Pipa venturimeter.

27 CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN Nomor 1 (UN 2013) Sebuah bak penampungan berisi air setinggi 1 meter (g = 10 m/s2) dan pada dinding terdapat lubang kebocoran (lihat gambar). Kelajuan air yang keluar dari lubang tersebut adalah...a. 1 m/s B. 2 m/s C. 4 m/s D. 8 m/s E. 10 m/s v = 2gh = m/s2. (1-0,2) m v = 20 m/s2. 0,8 m = 16 m2/s2 v = 4 m/s Jawaban: C Nomor 2 (UN 2013) Perhatikan alat-alat berikut: 1) gaya angkat pesawat 2) semprotan obat nyamuk 3) kapal laut tidak tenggelam di laut 4) pengukuran suhu dengan termometer Yang berkaitan dengan penerapan asas Bernoulli adalah... A. 1, 2, 3, dan 4 B. 1, 2, dan 3 C. 1 dan 2

28 D. 3 dan 4 E. 4 saja Jawaban: C Nomor 3 (UN 2012) Sayap pesawat terbang dirancang dirancang agar memiliki gaya ke atas maksimal seperti gambar. Jika v adalah kecepatan aliran udara dan P tekanan udara, maka sesuai asas Bernoulli rangcangan tersebut dibuat agar... A. va > vb sehingga PA > PB B. va > vb sehingga PA < PB C. va < vb sehingga PA > PB D. va < vb sehingga PA < PB E. va < vb sehingga PA = PB Tekanan berbanding terbalik dengan kecepatan fluida. Sehingga jika kecepatan fluida besar maka tekanan kecil dan sebaliknya. Jawaban: B Nomor 4 Perhatikan gambar di bawah! Kaki kanan diisi dengan raksa (massa jenis 13,6 gr/cm 3 ). Kaki kiri diisi dengan zat cair yang tidak tercampur dengan raksa. Masssa jenis cairan tersebut adalah...

29 A. 11,7 gr/cm 3 B. 9,4 gr/cm 3 C. 2,6 gr/cm 3 D. 1,9 gr/cm 3 E. 1,6 gr/cm 3 Untuk menghitung massa jenis cairan: ρ 1. h 1 = ρ 2. h 2 13,6 gr/cm cm = ρ cm ρ 2 = 11,7 gr/cm 3 Jawaban: A Nomor 5 Sebuah benda terapung pada suatu zat cair dengan bagian benda itu tercelup. Bila massa jenis benda 0,6 gr/cm 3, maka massa jenis zat cair tersebut adalah... A kg/m 3 B kg/m 3 C kg/m 3 D. 900 kg/m 3 E. 600 kg/m 3 Untuk menghitung massa jenis cairan: ρ. V = ρ b. V b ρ. 1/3 V b = 0,6 gr/cm 3. V b ρ 2 = 1,2 gr/cm 3 = 1200 kg/m 3 Jawaban: C

30 Nomor 6 Didalam bejana yang berisia air mengapung segumpal es yang massa jenisnya 0,9 gr/cm 3. Volume es yang tercelup ke dalam air 0,18 m 3. Volume seluruh es adalah..(massa jenis air 1 gr/cm 3 ) A. 0,2 m 3 B. 0,25 m 3 C. 0,3 m 3 D. 0,41 m 3 E. 0,5 m 3 Untuk menghitung volume es: ρ. V = ρ b. V b 1 gr/cm 3. 0,18 m 3 = 0,9 gr/cm 3. V b V b = 0,2 m 3 Jawaban: A Nomor 7 Air mengalir melalui pipa yang bentuknya seperti gambar. Bila diketahui luas penampang A 1 dua kali luas penampang A 2, maka v A : v Badalah... A. 1 : 4 B. 1 : 2 C. 1 : 1 D. 2 : 1 E. 4 : 1 Gunakan persamaan kontinuitas A 1. v 1 = A 2. v 2 2A B. v A = A B. v B

31 v A : v B = 1 : 2 Jawaban: B Nomor 8 Dari sebuah tangki terbuka berisi air dari kran berada pada ketinggian air seperti pada gambar! Kecepatan air keluar jika kran terbuka adalah... A. 6,3 m/s B. 10,0 m/s C. 11,8 m/s D. 12,0 m/s E. 15,5 m/s Untuk menghitung kecepatan v gunakan: Jawaban: B Nomor 9 Sebuah bak penampungan air setinggi 200 cm (g = 10 m/s2) dan pada dinding terdapat lubang kebocoran (lihat gambar). Kelajuan air yang keluar dari lubang kebocoran adalah... A. 4,0 m/s B. 6,0 m/s C. 20 m/s D. 36 m/s E. 40 m/s

32 Untuk menghitung kecepatan v gunakan: Jawaban: B Nomor 10 Sebuah tangki berisi zat cair ideal. Pada dindingnya terdapat dua lubang kecil sehingga zat cair memancar seperti gambar. Perbandingan x1 dengan x2 adalah... A. 2 : 3 B. 3 : 5 C. 2 : 5 D. 4 : 5 E. 3 : 4 Untuk menghitung perbandingan x1 dan x2, maka hitung terlebih dahulu: x1 = 2 h. h2 = 2 0,2. 0,8 = 2. 0,4 = 0,8 m x2 = 2 h. h2 = 2 0,5. 0,5 = 2. 0,5 = 1 m Maka perbandingan x1 : x2 = 0,8 : 1 = 8 : 10 = 4 : 5 Jawaban: D Nomor 11 Gambar dibawah merupakan penampang melintang sebuah sayap pesawat terbang yang sedang bergerak dilandasan pacu dengan laju v m/s. Garis di atas dan di bawah sayap menggambarkan aliran udara.

33 Pesawat terangkat jika... A. v 2 > v 1 sehingga p 1 < p 2 B. v 2 > v 1 sehingga p 1 > p 2 C. v 1 > v 2 sehingga p 1 < p 2 D. v 1 > v 2 sehingga p 1 > p 2 E. v 1 < v 2 sehingga p 1 < p 2 Tekanan fluida bertambah jika kelajuan berkurang. Jawaban: C Nomor 12 Gambar berikut menunjukkan penampang sayap pesawat. Ketika pesawat akan mendarat, pilot harus mengatur posisi sayap agar... A. F 1 = F 2 B. v 1 > v 2 C. v 1 < v 2 D. v 1 = v 2 E. F 1 > F 2 Tekanan fluida bertambah jika kelajuan berkurang.

34 Jawaban: B Nomor 13 Pada gambar dibawah air mengalir dalam venturimeter. Jika g = 10 m/s 2, luas penampang A 1 dan A 2 masing-masing 5 cm 2 dan 3 cm 2, maka kecepatan air yang masuk venturimeter adalah... A. 3 m/s B. 4 m/s C. 5 m/s D. 9 m/s E. 25 m/s Untuk menghitung kelajuan air yang masuk pipa: v = 5 m/s Jawaban: C Soal latihan fluida Nomor 1 Sebuah balok es terapung di dalam bejana berisi air. Jika diketahui massa jenis es dan air masing-masing adalah 0,90 gram/cm3 dan 1 gram/cm3 maka bagian es yang terendam dalam air adalah...

35 A. 90 % B. 75 % C. 65 % D. 25 % E. 10 % Nomor 2 Rapat massa air tawar 1,0 g/cm3 dan rapat massa air laut adalah 1,03 g/cm3. Sebuah perahu akan... A. lebih tinggi di air tawar B. sama tinggi dikedua macam air C. lebih tinggi di air laut. D. di air mana lebih tinggi tergantung bentuk perahu. E. di air mana lebih tinggi tergantung luas permukaan perahu. Nomor 3 Balok kayu berukuran 4 x 10 x 20 cm3 dimasukkan ke dalam gelas ukur berisi air. Ternyata kayu itu terapung dengan bagian yang tercelup kedalam air memiliki volume 720 cm3. Dengan rapat air 1 gr/cm3, rapat kayu itu adalah... A. 1,125 g/cm3 B. 0,9 g/cm3 C. 0,8 g/cm3 D. 8/9 g/cm3 E. 1/9 g/cm3 Berikut adalah Soal dan Fluida Statis yang sudah dilengkapi dengan pembahasan. Bab Fluida Statis ini sendiri masuk di kelas XI SMA. Soal Dan Fluida Statis Soal Dan Jawaban Fluida Statis Contoh Soal Fluida Statis Soal Soal Fluida Statis Soal No. 1 Seekor 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 ikan b) tekanan total yang dialami ikan a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan b) tekanan total yang dialami ikan

36 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! Hukum Pascal Data : F1 = F F2 = Wbatu = (1000)(10) = N A1 : A2 = 1 : 250 Soal No. 3 Pipa 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/cm3 tentukan ketinggian air raksa (h1)! Tekanan titik-titik pada cairan yang berada pada garis vertikal seperti ditunjukkan gambar diatas adalah sama.

37 Soal No. 4 Sebuah benda tercelup sebagian dalam cairan yang memiliki massa jenis 0,75 gr/cm3 seperti ditunjukkan oleh gambar berikut! Jika volume benda yang tercelup adalah 0,8 dari volume totalnya, tentukan massa jenis benda tersebut! Gaya-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. 5 Seorang 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:

38 Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan berat semu benda di dalam air! Data : mb = 500 g = 0,5 kg mf = 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). Sekian artikel kami mengenai Soal dan Fluida Statis. Semoga dapat dijadikan referensi sebagai bahan belajar.