Bab-6 Fluida Statis | Fisika Kelas X | Marthen Kanginan | Erlangga | Kurtilas


BAB VI

FLUIDA STATIS

Pilihan Ganda

  1. Sebuah balok kayu mempunyai rapat massa 800 kg/m3 dan berukuran (30 cm x 40 cm x 50 cm). Tekanan maksimum yang dapat diberikan balok pada permukaan tempat balok berdiri adalah..
    1. 1200 Pa
    2. 2400 Pa
    3. 3200 Pa
    4. 4000 Pa
    5. 4800 Pa

Jawaban :

Jawaban : D

Diketahui :

ρ = 800 kg/m3

V = 30 x 40 x 50 cm3

V = 6 x 102 m3

g = 10 m/s2

Ditanyakan :

Pmaks = …?

Jawaban :

P = ρ.g.h

P = 800.10.0,5

P = 4000 Pa

  1. Besar tekanan hidrostatika pada dasar bejana
    1. Sebanding dengan berat zat cair
    2. Sebanding dengan tinggi permukaan zat cair dari dasar bejana
    3. Sebanding dengan luas dasar bejana
    4. Sebanding dengan berat jenis zat cairnya

Pernyataan yang benar adalah..

    1. (1), (2), dan (3)
    2. (1) dan (3)
    3. (2) dan (4)
    4. (4) saja
    5. Semuanya benar

Jawaban :

Jawaban : C

Diketahui :

Besar tekanan hidrostatika pada dasar bejana

Ditanyakan :

Pernyataan yang benar =..?

Jawaban :

Berdasarkan rumus: P = ρ.g.h, maka yang mempengaruhi tekanan adalah massa jenis benda, percepatan gravitasi dan tinggi permukaan. Maka hanya pernyataan (2) dan (4) saja yang sesuai.

  1. Sebuah kubus kayu dengan panjang rusuk 10 cm mengapung pada perbatasan antara minyak dan air dengan sisi paling bawahnya berada 2 cm di bawah bidang batas minyak-air, seperti pada gambar. Ketinggian kolom minyak dan air masing-masing adalah 10 cm. Massa jenis minyak adalah 0,8 g/cm3. Tekanan hidrostatis yang bekerja pada sisi paling bawah balok adalah …

    1. 800 Pa
    2. 840 Pa
    3. 900 Pa
    4. 1020 Pa
    5. 9600 Pa

Jawaban :

Jawaban : B

Diketahui :

ρm = 800 kg/m3

ρa = 1000 kg/m3

ha = 0, 0,02 m

hm = 0,08 cm

Ditanyakan :

P = …?

Jawaban :

P = ρa.g.ha + ρm.g.hm

P = 800.10.0,08 + 1000.10.0,02

P = 840 Pa

  1. Sebuah wadah berisi dua macam zat cair, yaitu minyak dengan massa jenis 0,8 g/cm3 setinggi 10 cm dan air dengan massa jenis 1 g/cm3 setinggi 50 cm. Tekanan udara di permukaan minyak adalah 1 atm (1 atm = 1 x 105 Pa). Besar tekanan di dasar wadah adalah .
    1. ​94,2 kPa
    2. ​105,8 kPa
    3. ​108 kPa​
    4. ​128,5 kPa​
    5. ​​​158 kPa

Jawaban :

Jawaban : B

Diketahui :

ρm = 800 kg/m3

h = 0,1 m

ρa = 1000 kg/m3

ha = 0,5 m

P0 = 105 Pa

Ditanyakan :

P = ..?

Jawaban :

P = P0 + Pa + Pm

P = 105 + 1000.10.0,5 + 800.10.0,1

P = 105,8 kPa

  1. Penghisap P mempunyai luas penampang 0,75 cm2 yang bergerak bebas tanpa gesekan hingga dapat menekan pegas sejauh x. Jika konstanta pegas 75 N/m dan massa jenis zat cair 500 kg/m3, maka x (dalam cm) adalah …

    1. 0,4
    2. 0,5
    3. 0,6
    4. 0,7
    5. 1

Jawaban :

Jawaban : B

Diketahui :

A = 0,75 cm2

A = 0,75.10-4 m2

k = 75 N/m

ρ = 500 kg/m3

Ditanyakan :

∆x = …?

Jawaban :

\( P=\frac { F }{ A } \\ \rho \cdot g\cdot h\cdot A=k\cdot \Delta x\\ \Delta x=\frac { 500\cdot 10\cdot 1\cdot 0,75\cdot { 10 }^{ -4 } }{ 75 } \\ \Delta x=0,5\quad cm \)

  1. Bendungan diperlukan untuk membentuk sebuah danau. Terdapat dua bendungan pada dua lokasi berbeda. Bendungan #2 ketinggiannya dua kali dan lebarnya juga dua kali bendungan #1. Ketika danau buatan ini diisi, permukaan air akan sama tinggi dengan puncak bendungan. Berapa kali lebih bersarkah gaya pada bendungan #2 dibandingkan gaya pada bendungan #1? (abaikan tekanan atmosfer; ia menekan pada kedu sisi bendungan)..
    1. 2
    2. ​4
    3. 8
    4. 16
    5. 32

Jawaban :

Jawaban : C

Diketahui :

Tinggi dan lebar Bendungan 2 = 2 kali Bendungan 1

Ditanyakan :

Gaya pada bendungan #2 dibandingkan gaya pada bendungan #1?

Jawaban :

F1 : F2 = h1 l12 : h2 l22

F1 : F2 = 1.12 : 2.22

F1 : F2 = 1 : 8

F2 : F1 = 8 : 1

  1. Tiga jenis cairan di dalam pipa-U dalam keadaan setimbang seperti pada gambar. Rapat massa cairan 1 dan cairan 2 berturut-turut 2,5 g/cm3 dan 4 g/cm3. Jika tekanan udara luar 1 atm = 76 cmHg dan rapat massa Hg (raksa) 13,5 g/cm3. Tekanan hidrostatis di titik A sebesar ..

    1. 90 cmHg
    2. 70 cmHg
    3. 50 cmHg
    4. 40 cmHg
    5. 20 cmHg

Jawaban :

Jawaban : D

Diketahui :

Rapat massa cairan 1 dan cairan 2 =  2,5 g/cm3 dan 4 g/cm3

Tekanan udara luar 1 atm = 76 cmHg

Rapat massa Hg (raksa) = 13,5 g/cm3

Ditanyakan :

Tekanan hidrostatis di titik A =..?

Jawaban :

PA = P0 – P3

PA = 76000 – 4000.10.0,6

PA = 40000 Pa

PA = 40 cmHg

  1. Sebuah pompa hidrolik membuat massa-massa besar bisa diangkat dengan gaya-gaya kecil sebagai hasil dari prinsip ..
    1. ​Pascal
    2. Bernoulli
    3. Archimedes
    4. Joule
    5. Newton

Jawaban :

Jawaban : A

Diketahui :

Pompa hidrolik membuat massa-massa besar bisa diangkat dengan gaya-gaya kecil

Ditanyakan :

Prinsip =..?

Jawaban :

Pompa hidrolik menggunakan asas kekekalann tekanan. Hukum yang sesuai ialah hukum Pascal

  1. Sebuah pompa hidrolik memiliki penghisap input dengan diameter 10 mm dan penghisap output dengan diameter 40 mm. Suatu gaya input 50 N akan memberikan gaya output …
    1. 12,5 N
    2. 50 N
    3. 200 N
    4. 800 N
    5. 3200 N

Jawaban :

Jawaban : D

Diketahui :

L1 = 10 mm

L2 = 40 mm

F1 = 50 N

Ditanyakan :

F2 = …?

Jawaban :

\( { F }_{ 2 }={ \left( \frac { { L }_{ 2 } }{ { L }_{ 1 } } \right) }^{ 2 }\cdot { F }_{ 1 }\\ { F }_{ 2 }={ \left( \frac { { 40 } }{ { 10 } } \right) }^{ 2 }\cdot { 50 }\\ { F }_{ 2 }=800\quad N \)

  1. Sebuah benda yang massa jenisnya sama dengan massa jenis air ρ berada di dasar kolam air yang dalamnya h. Jika percepatan gravitasi g, massa benda m, dan volume benda V, besar gaya normal dari dasar kolam pada benda adalah..
    1. Nol
    2. mg
    3. ​ρgh
    4. ​ρgV​
    5. mg – ρgh

Jawaban :

Jawaban : E

Diketahui :

Massa jenis air = ρ

Dalam =  h

Percepatan gravitasi = g

Massa benda = m

Volume benda = V

Ditanyakan :

Gaya normal dari dasar kolam pada benda =…?

Jawaban :

N = W – FA

N = m.g – ρ.g.h

  1. Sebuah kayu memiliki berat mg dan massa jenis 20% massa jenis air. Seutas benang dikaitkan mengitari kayu dan benang tersebut ditahan di dasar wadah berisi air. Kayu tercelup seluruhnya dalam air, seperti pada gambar. Tegangan dalam tali dinyatakan dalam berat kayu mg  adalah..

    1. 0
    2. mg
    3. 2mg
    4. 3mg
    5. 4mg

Jawaban :

Jawaban : E

Diketahui :

w = mg

ρf = 5ρb

Ditanyakan :

T = ..?

Jawaban :

T = (FA – W)

T = 5mg – mg

T = 4mg

  1. Sepotong aluminium dengan massa jenis 2,70 g/cm3 dan massa 774 g dicelupkan seluruhnya ke dalam sebuah wadah berisi minyak yang massa jenisnya 0,600 g/cm3. Sebuah neraca pegas dihubungkan dengan kawat ke potongan aluminium tersebut. Hasil becaan yang ditunjukkan oleh neraca pegas adalah..
    1. 960 g
    2. 825 g
    3. ​774 g
    4. 602 g
    5. ​540 g

Jawaban :

Jawaban : D

Diketahui :

ρb = 2700 kg/m3

ρf = 600 kg/m3

m = 0,774 kg

Ditanyakan :

ms = …?

Jawaban :

\( { M }_{ s }=\frac { \left( W-{ F }_{ A } \right) }{ g } \\ { M }_{ s }=\frac { \left( 0,774\cdot 10-\cfrac { 600\cdot 0,774\cdot 10 }{ 2700 } \right) }{ 10 } \\ { M }_{ s }=602\quad g \)

  1. Sebuah pegas dengan tetapan gaya k = 160 N/m diam vertikal pada dasar sebuah bejana besar berisi air (Gambar a). Sebuah balok kayu massa 5 kg (massa jenis = 650 kg/m3) dihubungkan ke pegas dan sistem balok-pegas diperbolehkan mencapai keseimbangan statis (Gambar b). Pertambahan panjang pegas ΔL adalah

    1. 16,8 cm
    2. 13,7 cm
    3. 12,9 cm
    4. 10,5 cm
    5. 9,6 cm

Jawaban :

Jawaban : A

Diketahui :

k = 160 N/m

M = 5 kg

ρ1= 650 kg/m3

Ditanyakan :

∆ L = ..?

Jawaban :

\( \Delta L=\frac { \left( { F }_{ A }-W \right) }{ k } \\ \Delta L=\frac { \left( 1000\cdot \cfrac { 5 }{ 650 } \cdot 10-5\cdot 10 \right) }{ 160 } \\ \Delta L=16,8\quad cm \)

  1. Sebuah balok kayu massanya 10 kg dan massa jenisnya 0,8 g/cm3 tepat tercelup seluruhnya di bawah permukaan air jika diatas balok kayu diletakkan sebuah pemberat P. Jika massa jenis air dianggap 1  g/cm3 dan g= m/s2 , massa pemberat P adalah ..

    1. 0,5 kg
    2. 1 kg
    3. 1,5 kg
    4. 2,0 kg
    5. 2,5 kg

Jawaban :

Jawaban : E

Diketahui :

M1 = 10 kg

ρ = 800 kg/m3

M2 = P

Ditanyakan :

P = ..?

Jawaban :

\( { W }_{ 1 }{ +W }_{ 2 }{ =F }_{ A }\\ 10\cdot 10+P\cdot 10=1000\cdot 10\cdot \cfrac { 10 }{ 800 } \\ P=2,5\quad kg \)

  1. Sepotong kayu terapung dengan ​\( \frac { 3 }{ 5 } \)​  bagian tercelup di dalam air. Jika massa jenis air 1 x 103 kg/m3, massa jenis kayu adalah . .
    1. 2 x 102 kg/m3
    2. 4 x 102 kg/m3
    3. 6 x 102 kg/m3
    4. 8 x 102 kg/m3
    5. 10 x 102 kg/m3

Jawaban :

Jawaban : C

Diketahui :

Vf = 3/5 Vb

ρf = 1000 kg/m3

Ditanyakan :

ρb = …?

Jawaban :

\( { \rho }_{ b }={ \rho }_{ f }\frac { { v }_{ f } }{ { v }_{ b } } \\ { \rho }_{ b }={ 1000\cdot }\left( \cfrac { 3 }{ 5 } \right) \\ { \rho }_{ b }=600\quad { kg }/{ { m }^{ 3 } } \)

  1. Suatu benda terapung di atas permukaan air yang berlapiskan minyak dengan 60% volume benda berada di dalam air, 30% di dalam minyak, dan sisanya berada di atas permukaan minyak. Jika massa jenis minyak = 0,8 g/cm3, massa jenis benda tersebut adalah … g/cm3.
    1. 0,10
    2. 0,20
    3. 0,30
    4. 0,84
    5. 0,90

Jawaban :

Jawaban : D

Diketahui :

Vm = 0,3 Vb

Vf = 0,6 V­b

ρf = 1 g/cm3

ρm = 0,8 g/cm3

Ditanyakan :

ρb = …?

Jawaban :

\( { \rho }_{ b }=\frac { { v }_{ m }{ \rho }_{ m }+{ v }_{ f }{ \rho }_{ b } }{ { v }_{ b } } \\ { \rho }_{ b }=\frac { 0,8\cdot 0,3+0,6\cdot 1 }{ 1 } \\ { \rho }_{ b }=0,84\quad { g }/{ { cm }^{ 3 } } \)

  1. Sebuah balon yang sangat ringan (massa karet balon diabaikan) diisi udara dan dilepaskan dari dasar sebuah kolam. Jika kerapatan udara di dalam balon 1 kg/m3, kerapatan air dalam kolam 1000 kg/m3, volume balon 0,1 m3, kedalaman kolam 2 m, dan percepatan gravitasi g=10 m/s2 , kecepatan balon tepat saat mencapai permukaan air adalah mendekati …
    1. 400 m/s
    2. 200 m/s
    3. 100 m/s
    4. 40 m/s
    5. 20 m/s

Jawaban :

Jawaban : B

Diketahui :

ρu = 1 kg/m3

ρf = 1000 kg/m3

Vb = 0,1 m3

h = 2 m

g = 10 m/s2

Ditanyakan :

v = …?

Jawaban :

\( a=\frac { { F }_{ A }-W }{ W\cdot m } \\ a=\frac { \left( 1000\cdot 10\cdot 0,1 \right) -\left( 1\cdot 10\cdot 0,1 \right) }{ 1\cdot 0,1 } \\ a=9990\quad m/{ s }^{ 2 } \)

\( { V }_{ t }=\sqrt { 2\cdot a\cdot h } \\ { V }_{ t }=\sqrt { 2\cdot 9990\cdot 2 } \\ { V }_{ t }=200\quad { m }/{ s } \)

  1. Balon gas dapat naik karena . .
    1. Berat sistem balon gas lebih kecil daripada berat udara.
    2. Massa jenis sistem balon gas lebih kecil daripada massa jenis udara.
    3. Massa sistem balon gas lebih kecil dari massa udara.
    4. Berat jenis udara lebih kecil dari pada berat jenis sistem balon gas.
    5. Volume sistem balon gas lebih kecil dari volume udara.

Jawaban :

Jawaban : B

Diketahui :

Balon gas dapat naik.

Ditanyakan :

Penyebab balon gas dapat naik =…?

Jawaban :

Balon gas dapat naik, maka massa jenis gas lebih ringan daripada massa jenis udara. Hal ini sesuai dengan hukum archimedes

  1. Naiknya suatu cairan dalam pipa kapiler bergantung pada :
    1. Sudut kontak
    2. Massa Jenis Cairan
    3. Jari-jari pipa kapiler
    4. Tekanan atmosfer

Pernyataan yang benar adalah ..

    1. (1), (2), dan (3)
    2. (1) dan (3)
    3. (2) dan (4)
    4. (4) saja
    5. (1), (2), (3), dan (4)

Jawaban :

Jawaban : A

Diketahui :

Naiknya suatu cairan dalam pipa kapiler

Ditanyakan :

Pernyataan yang benar =..?

Jawaban :

Yang mempengaruhi naiknya suatu cairan dalam pipa kapiler adalah :

  1. Sudut kontak
  2. Massa jenis zat
  3. Percepatan gravitasi
  4. Jari-jari pipa
  5. Besarnya tegangan permukaan
  1. Tetes hujan berbentuk bola karena..
    1. Kapilaritas
    2. Tegangan permukaan
    3. Gerakan ke bawah
    4. Percepatan gravitasi
    5. Viskositas

Jawaban :

Jawaban : B

Diketahui :

Tetes hujan berbentuk bola.

Ditanyakan :

Penyebab tetes hujan berbentuk bola =…?

Jawaban :

Adanya tegangan permukaan akan membuat zat cair yang jatuh dari ketinggian memiliki bentuk sesuai dengan massa jenis zat tersebut.

  1. Air naik sampai ketinggian h1 dalam pipa kapiler yang jari-jarinya r dan massa air yang diangkat dalam pipa kapiler adalah M. Jika jari-jarinya 2r maka massa air yang naik dala pipa kapiler adalah..
    1. ¼M
    2. ½M
    3. M
    4. 2M
    5. 4M

Jawaban :

Jawaban : D

Diketahui :

R2 = 2R1

M1 = M

Ditanyakan :

M2­ ­= …?

Jawaban :

M1 : M2 = R1 : R2

M : M2 = R1 : 2R1

M2 = 2M

  1. Air naik melalui ketinggian h dalam sebuah pipa kapiler dengan jari-jari dalam r jika γ adalah tegangan permukaan air, beda tekanan antara permukaan cairan dalam wadah dan titik terendah dari meniskus cekung adalah..
    1. \( \cfrac { \gamma }{ r } \)
    2. \( \cfrac { r }{ \gamma } \)
    3. \( \cfrac { 2\gamma }{ r } \)
    4. \( \cfrac { r }{ 2\gamma } \)
    5. \( \cfrac { \gamma }{ 2r } \)

Jawaban :

Jawaban : C

Diketahui :

Ketinggian pipa kapiler = h

Jari-jari dalam = r

γ = tegangan permukaan air

Ditanyakan :

Beda tekanan antara permukaan cairan dalam wadah dan titik terendah dari meniskus cekung =…?

Jawaban :

\( P\cdot R=2\gamma \cos { \theta } \\ \Delta P=\frac { 2\gamma \cos { 0 } }{ R } -\frac { 2\gamma \cos { 90 } }{ R } \\ \Delta P=\frac { 2\gamma }{ R } \)

  1. Permukaan air (ρ=1 g/cm3) di dalam pipa kapiler berdiameter dalam 1 mm adalah 4 cm di atas permukaan air di luar pipa itu. Jika sudut kontak air dalam pipa kapiler 60°, besar tegangan permukaan air adalah..
    1. 0,2 N/m
    2. 0,4 N/m
    3. 0,6 N/m
    4. 0,8 N/m
    5. 1,0 N/m

Jawaban :

Jawaban : A

Diketahui :

ρ = 1000 kg/m3

r = 0,5.10-3 m

θ = 60°

h = 0,04 m

Ditanyakan :

γ = ..?

Jawaban :

\( \gamma =h\cdot \rho \cdot g\cdot \cfrac { r }{ 2\cos { \theta } } \\ \gamma =\cfrac { 0,04\cdot 1000\cdot 10\cdot 0,5\cdot { 10 }^{ -3 } }{ \cfrac { 2,1 }{ 2 } } \\ \gamma =0,2\quad { N }/{ m } \)

  1. Dimensi dari koefisien viskositas suatu cairan kental dinyatakan dalam dimensi pokok L, M, dan T adalah..
    1. MLT-1
    2. ML-1T-1
    3. ML-1T-2
    4. ML-2T-1
    5. ML-2T

Jawaban :

Jawaban : B

Diketahui :

Viskositas suatu cairan kental.

Ditanyakan :

Dimensi dari koefisien viskositas =…?

Jawaban :

\( \eta =\frac { F }{ 6\pi \cdot r\cdot v } \\ dimensi=\frac { ML{ T }^{ -2 } }{ LL{ T }^{ -1 } } \\ dimensi=M{ L }^{ -1 }{ T }^{ -1 } \)

  1. Bola x dan y dengan bahan yang sejenis jatuh pada kecepatan terminal ketika melalui suatu cairan. Jika jari-jari y tiga kali jari-jari x, nilai perbandingan kecepatan terminal y terhadap x adalah..
    1. 1 : 1
    2. 3 : 1
    3. 9 : 1
    4. 27 : 1
    5. 81 : 1

Jawaban :

Jawaban : Tidak Ada

Diketahui :

Ry = 3Rx

Ditanyakan :

vy : vx = …?

Jawaban :

\( { v }_{ y }{ \div v }_{ x }=\frac { { F }_{ y } }{ 6\eta \pi { R }_{ y } } \div \frac { { F }_{ x } }{ 6\eta \pi { R }_{ x } } \\ { v }_{ y }{ \div v }_{ x }=\frac { 1 }{ 3{ R }_{ x } } \div \frac { 1 }{ { R }_{ x } } \\ { v }_{ y }{ \div v }_{ x }=1\div 3 \)

 

Esai

Hukum-hukum pada fluida statis

  1. Sebuah kasur air memiliki ukuran panjang 2 m, lebar 2 m, dan tebal 30 cm.
    1. Jika massa bahan kasur (tanpa air) adalah 20 kg, hitung berat kasur itu
    2. Hitung tekanan yang dikerjakan kasur pada lantai
      (massa jenis air = 1000 kg/m3, g = 9,8 m/s2)

Diketahui :

V = 2 x 2 x 0,3

V = 1,2 m3

M0 = 20 kg

ρf = 1000 kg/m3

g = 9,8 m/s2

Ditanyakan :

  1. W =…?
  2. P = ..?

Jawaban :

  1. \( M={ \rho }_{ f }\cdot V+{ M }_{ 0 }\\ M=1000\cdot 1,2+20\\ M=1220\quad kg \)​​
    \( W=M\cdot g\\ W=1220\cdot 9,8\\ W=11956\quad N \)
  2. \( P=\frac { F }{ A } \\ P=\frac { W }{ 2.2 } \\ P=\frac { 11956 }{ 4 } \\ P=\quad 2989\quad Pa \)
  1. Tekanan atmosfer kira-kira 100 kPa. Berapa besar gaya yang dikerjakan udara dalam ruangan pada sisi dalam jendela kaca berukuran 40 cmx 80 cm? Mengapa kaca tidak pecah?

Diketahui :

P0 = 100 kPa

A = 40 x 80 = 32.10-2 m2

Ditanyakan :

F = ..?

Jawaban :

\( P=\frac { F }{ A } \\ F=100\cdot { 10 }^{ 3 }\cdot 32\cdot { 10 }^{ -2 }\\ F=3200\quad N \)

  1. Alat ukur tekanan pada gambar memiliki sebuah pegas dengan tetapan k = 60 N/m dan luas penampang pengisap adalah 0,50 cm2. Ujung kanannya dihubungkan ke suatu wadah gas pada tekanan gauge 30 kPa. Berapa jauh pegas tertekan jika ruang yang berisi pegas adalah:
    1. Vakum, dan
    2. Terbuka ke atmosfer? (tekanan atmosfer adalah 100 kPa)

Diketahui :

k = 60 N/m

A = 0,50 cm2 = 5.10-5 m2

P = 30.103 Pa

Ditanyakan :

  1. x = …? Jika di ruang vakum
  2. x = …? Jika di ruang terbuka dengan P0 = 1.105 Pa

Jawaban :

  1. \( P=\frac { F }{ A } \\ 30\cdot { 10 }^{ 3 }=\frac { k\cdot \Delta x }{ 0,5\cdot { 10 }^{ -4 } } \\ \Delta x=\frac { 1,5 }{ 60 } \\ \Delta x=2,5\quad cm \)
  2. \( P+{ P }_{ 0 }=\frac { F }{ A } \\ 30\cdot { 10 }^{ 3 }+1\cdot { 10 }^{ 5 }=\frac { k\cdot \Delta x }{ 0,5\cdot { 10 }^{ -4 } } \\ \Delta x=\frac { \left( 30\cdot { 10 }^{ 3 }+1\cdot { 10 }^{ 5 } \right) \cdot 0,5\cdot { 10 }^{ -4 } }{ 60 } \\ \Delta x=10,83\quad cm \)
  1. Soal :
    1. Hitung tekanan hidrostatis pada kedalaman 150 m di bawah permukaan laut.
    2. Hitung tekanan mutlak pada kedalamn itu

(massa jenis relatif air laut 1,03, tekanan atmosfer = 1,01 x 105 Pa, percepatan gravitasi g = 9,8 m/s2)

Diketahui :

ρf = 1030 kg/m3

P0 = 101000 Pa

g = 9,8 m/s2

h = 150 m

Ditanyakan :

  1. Ph = …?
  2. P = …?

Jawaban :

  1. Ph = ρf.g.h
    Ph = 1030.9,8.150
    P= 1,5141.106 Pa
  2. P = Ph + P0
    P = 1,5141.106 + 101000
    P = 1,615.106 Pa
  1. Perkirakan selisih tekanan hidrostatis darah di antara otak dan kaki di dalam tubuh seseorang yang tingginya 165 cm. Anggap massa jenis darah 1,06 x 103 kg/m3 dan g = 9,8 m/s2.

Diketahui :

ρd = 1060 kg/m3

g = 9,8 m/s2

∆h = 1,65 m

Ditanyakan :

∆Ph = …?

Jawaban :

∆Ph = ρd.g.∆h

∆Ph = 1060.9,8.1,65

∆Ph = 17140,2 Pa

  1. Paru-paru manusia bisanya dapat bekerja melawan beda tekanan yang kurang dari seperduapuluh tekanan atmosfer standar. Jika Andi menyelam menggunakan sebuah pipa napas sehingga dia dapat bernapas di dalam laut, berapa dalamkah dia dapat menyelam di bawah permukaan air?

Diketahui :

Pm = 20 P0

Ditanyakan :

hmaks = …?

Jawaban :

Pm =  20 P0

20.105 = ρ.g.hmaks

2.106 = 1000.10.hmaks

hmaks = 200 m

  1. Sebuah tong mengandung lapisan minyak 0,150 m yang mengapung di atas air yang kedalamannya 0,300 m. Massa jenis minyak 600 kg/m3.
    1. Berapakah tekanan gauge pada bidang batas minyak-air?
    2. Berapakah tekanan gauge pada dasar tabung?

Diketahui :

ρm = 600 kg/m3

h = 0,300 m

hm = 0,150 m

Ditanyakan :

  1. Pbatas = …?
  2. Pdasar = …?

Jawaban :

  1. Pbatas = ρm.g.hm
    Pbatas = 600.10.0,150
    Pbatas = 900 Pa
  2. Pdasar = Pbatas + Pf
    Pdasar = 900 + ρf.g.h
    Pdasar = 900 + 1000.10.0,300
    Pdasar = 3900 Pa
  1. Tiga jenis cairan yang tidak dapat bercampur dituangkan ke dalam sebuah wadah yang penampangnya berbentuk silinder dengan luas 50 cm2. Volume dan massa jenis masing-masing cairan adalah 0,50 L, 2,6 g/cm3; 0,25 L, 1,0 g/cm3; dan 0,40 L, 0,80g/cm3. Berapakah tekanan mutlak pada alas wadah?

Diketahui :

V1 = 0,50 L = 0,5.10-3 m3

ρ1 = 2600 kg/m3

V2 = 0,25 L = 0,25.10-3 m3

ρ2 = 1000 kg/m3

V3 = 0,40 L = 0,4.10-3 m3

ρ3 = 800 kg/m3

Ditanyakan :

Pdasar = …?

Jawaban :​

\( { h }_{ 1 }=\frac { { V }_{ 1 } }{ { A }_{ 1 } } =\frac { 0,5\cdot { 10 }^{ -3 } }{ 5\cdot { 10 }^{ -3 } } =0,1\quad m \)

\( { h }_{ 2 }=\frac { { V }_{ 2 } }{ { A }_{ 2 } } =\frac { 0,25\cdot { 10 }^{ -3 } }{ 5\cdot { 10 }^{ -3 } } =0,05\quad m \)

\( { h }_{ 3 }=\frac { { V }_{ 3 } }{ { A }_{ 3 } } =\frac { 0,4\cdot { 10 }^{ -3 } }{ 5\cdot { 10 }^{ -3 } } =0,08\quad m \)

\( { P }_{ dasar }={ P }_{ 1 }{ +P }_{ 2 }{ +P }_{ 3 }\\ { P }_{ dasar }=g\left( { \rho }_{ 1 }{ h }_{ 1 }+{ \rho }_{ 2 }{ h }_{ 2 }+{ \rho }_{ 3 }{ h }_{ 3 } \right) \\ { P }_{ dasar }=10\left( 2600\cdot 0,1+1000\cdot 0,05+800\cdot 0,08 \right) \\ { P }_{ dasar }=3,74\cdot { 10 }^{ 3 }\quad Pa \)

  1. Tunjukkan bahwa tekanan pada kedalaman h di bawah permukaan suatu cairan dalam suatu wadah yang sedang bergerak veertikal ke atas dengan percepatan a adalah p=ρh(g+a) , dengan ρ adalah massa jenis cairan. Berapakah tekanan pada kedalaman h jika wadah bergerak vertikal ke bawah dengan percepatan a? Apa yang terjadi jika wadah jatuh bebas?

Diketahui :

p = ρh(g+a)

Ditanyakan :

Tekanan pada kedalaman h jika wadah bergerak vertikal ke bawah dengan percepatan a? Apa yang terjadi jika wadah jatuh bebas?

Jawaban :

  • Ketika bergerak keatas :
    \( \Sigma F=m\cdot a\\ -w+{ F }_{ a }=m\cdot a\\ -m\cdot g+\rho \cdot g\cdot V=m\cdot a\\ \rho \cdot g\cdot A\cdot h=m\left( g+a \right) \\ P\cdot A=m\left( g+a \right) \\ P=\frac { \rho \cdot V\cdot \left( g+a \right) }{ \cfrac { V }{ h } } \\ P=h\cdot \rho \cdot \left( a+g \right) \)
  • Ketika gerak vertikal kebawah :
    \( \Sigma F=m\cdot a\\ W-{ F }_{ a }=m\cdot a\\ m\cdot g-\rho \cdot g\cdot V=m\cdot a\\ \rho \cdot g\cdot A\cdot h=m\left( g-a \right) \\ P\cdot A=m\left( g-a \right) \\ P=\frac { \rho \cdot V\cdot \left( g-a \right) }{ \cfrac { V }{ h } } \\ P=h\cdot \rho \cdot \left( a-g \right) \)
  • Ketika gerak jatuh bebas :
    \( W-{ F }_{ a }=m\cdot g\\ m\cdot g-\rho \cdot g\cdot V=m\cdot g\\ \rho \cdot g\cdot A\cdot h=m\left( g-g \right) \\ P\cdot A=0\\ P=0 \)
  1. Sebuah pipa vertikal U dengan penampang dalam seragam mengandung raksa (massa jenis = 13,6 g/cm3) pada kedua kakinya. Gliserin (massa jenis = 1,3 g/cm3) setinggi 10 cm dituang ke salah satu kakinya. Kemudian, minyak (massa jenis = 0,8 g/cm3) dituang ke kaki lainnya sampai permukaan atasnya sejajar dengan permukaan atas gliserin. Tentukan panjang kolom minyak itu?

Diketahui :

ρr = 13600kg/m3

ρm = 800 kg/m3

ρg = 1300 kg/m3

hg = 10 cm = 0,1 m

hm + hb = hg

Ditanyakan :

hm = ..?

Jawaban :

Pada titik B :
\( { P }_{ g }{ \cdot g\cdot h }_{ g }={ \rho }_{ m }{ \cdot g\cdot h }_{ m }+{ \rho }_{ r }{ \cdot g\cdot h }_{ r }\\ 1300\cdot 10\cdot 0,1=800\cdot 10\cdot { h }_{ m }+13600\cdot 10\cdot { h }_{ r }\\ 1,3=8{ h }_{ m }+136{ h }_{ g } \)

\( 8{ \quad h }_{ m }+8{ \quad h }_{ g }=0,8\\ \underline { 8{ \quad h }_{ m }+136\quad { h }_{ g }=1,3 } \\ 128\quad { h }_{ g }=0,5 \)

hg = 3,9 mm

hm = 9,6 cm

  1. Sebuah manometer U yang berisi raksa digunakan untuk mengukur tekanan gas. Tinggi raksa dalam tabung yang terbuka adalah 600 mm lebih tinggi dari tabung U yang dihubungkan ke tangki gas. Berapa besar tekanan gas itu (dalam pascal)? Massa jenis raksa = 1,36 x 104 kg/m3. Tekanan atmosfer = 1,01 x 105 Pa, g = 9,8 m/s2.

Diketahui :

hr = 600 mm

hr = 0,6m

ρr = 1360 kg/m3

P0 = 1,01.105 Pa

g = 9,8 m/s2

Ditanyakan :

Pg = …?

Jawaban :

Pg = P0 + Ph

Pg = 1,01.105 + ρ.g.h

Pg = 1,01.105 + 1360.9,8.0,6

Pg = 108,9 kPa

  1. Untuk mencuci bagian bawah (kolong) mobil yang beratnya 12 000 N, mobil dinaikkan dengan sebuah mesin hidrolik. Berapa gaya yang harus dikerjakan pada penghisap kecil supaya dapat menaikkan mobil? Jari-jari pengisap kecil dan besar berturut-turut 5,5 cm dan 2,2 cm.

Diketahui :

Rk = 5,5 cm

Rb = 22 cm

Fb = 12000 N

Ditanyakan :

Fk = …?

Jawaban :

\( \frac { { F }_{ B } }{ { F }_{ K } } ={ \left( \frac { { R }_{ B } }{ { R }_{ K } } \right) }^{ 2 }\\ \frac { 12000 }{ { F }_{ K } } ={ \left( \frac { 22 }{ 5,5 } \right) }^{ 2 }\\ { F }_{ K }=750\quad N \)

  1. Sebuah pegas dengan konstanta pegas 3,00 x 104 N/m berada diantara balok keras dan pengisap keluaran dari tuas hidrolik. Sebuah wadah kosong yang massanya dapat diabaikan diletakkan pada pegisap masukan. Pegisap masukan memiliki luas A, sedangkan pengisap keluaran memiliki luas 18,0A. Awalnya, pegas berada pada panjang diamnya. Berapa kilogram pasir harus (secara perlahan) dituangkan ke dalam wadah untuk menekan pegas sejauh 5,00 cm?

Diketahui :

k = 3,00.104 N/m

Ain = A

Aout = 18,0 A

x = 5 cm = 5.10-2 m

Ditanyakan :

Min = …?

Jawaban :

\( { F }_{ out }=k\cdot \Delta x\\ { F }_{ out }=3,0\cdot { 10 }^{ 4 }\cdot 5\cdot { 10 }^{ -2 }\\ { F }_{ out }=1500\quad N \)

\( \frac { { F }_{ in } }{ { F }_{ out } } =\frac { { A }_{ in } }{ { A }_{ out } } \\ \frac { { m }_{ in }\cdot g }{ 1500 } =\frac { A }{ 18A } \\ { m }_{ in }\cdot \frac { 10 }{ 1500 } =\frac { 1 }{ 18 } \\ { m }_{ in }=8,33\quad kg \)

  1. Sebuah dongkrak hidrolik yang mengandung minyak (massa jenis 800 kg/m3) memiliki luas silinder besar dan kecil masing-masing 0,5 m2 dan 10-4 m2. Massa pengisap besar adalah M1 = 51 kg, sedangkan massa pengisap kecil m  tidak diketahui. Jika massa tambahan M=150 kg diletakkan di atas pengisap besar, dongkrak berada dalam keseimbangan dengan pengisap kecil berada setinggi  h = 1 m diatas pengisap besar (lihat gambar). Tentukan massa m.

Diketahui :

ρm = 800 kg/m3

h = 1 m

Ab = 0,5 m2

Ak = 10-4 m2

Mb = 51 kg

M2 = 510 kg

Ditanyakan :

m = ..?

Jawaban :

\( \frac { { F }_{ b } }{ { A }_{ b } } =\frac { { F }_{ k } }{ { A }_{ k } } +{ \rho }_{ m }\cdot g\cdot h\\ \frac { \left( 510+51 \right) \cdot 10 }{ 0,5 } =\frac { m\cdot 10 }{ { 10 }^{ -4 } } +800\cdot 10\cdot 1\\ m=32\quad g \)

  1. Sebuah tangki berbentuk kubus ditutup rapat dengan sebuah tutup yang bisa bergerak bebas, yang berisi penuh air dan tangki ini dipasang kuat (tidak dapat bergeser) pada sebuah gerobak. Gerobak bergerak dengan percepatan tetap 20 cm/s2. Tentukan tekanan pada suatu titik yang memiliki kedalaman 10 cm dari tutup dan berjarak 10 cm dari dinding tangki.

Diketahui :

a = 0,2 m/s2

hy = 0,1 m

hx = 0,1 m

ρf = 1000 kg/m3

Ditanyakan :

P = ..?

Jawaban :

P = ρf.g.hy

P = 1000.10.0,1

P = 1000 Pa

  1. Sebuah balok dengan ukuran 0,2 m x 0,1 m x 0,3 m digantung vertikal dari seutas kawat ringan. Tentukan gaya apung pada balok jika balok itu:
    1. Dicelupkan seluruhnya dalam minyak (ρ = 800 kg/m3)
    2. Dicelupkan ¾ bagian dalam air (ρ = 1000 kg/m3)
    3. Dicelupkan ​\( \cfrac { 1 }{ 3 } \)​  bagian dalam raksa (ρ = 13 600 kg/m3)

Diketahui :

Vb = 0,2 x 0,1 x 0,3

Vb = 6.10-3 m3

ρm = 800 kg/m3

ρf = 1000 kg/m3

ρr = 13600 kg/m3

Vcm = Vb = 6.10-3 m3

Vcf = Vb = 4,5.10-3 m3

Vcr =  Vb = 2.10-3 m3

Ditanyakan :

  1. Fam = …?
  2. Faf = …?
  3. Far = …?

Jawaban :

  1. Fam = ρm.Vcm.g
    Fam = 800.6.10-3.10
    Fam = 48 N
  2. Faf = ρf.Vcf.g
    Faf = 1000.4,5.10-3.10
    Faf = 45 N
  3. Far = ρr.Vcr.g
    Far = 13600.2.10-3.10
    Far = 272 N
  1. Archimedes menemukan hukumnya di dalam kamar mandi sewaktu sedang berpikir bagaimana ia dapat menguji apakah mahkota raja yang baru dibuat adalah murni dari emas atau perak. Seperti kita ketahui, massa jenis emas murni adalah 19 300 kg/m3. Untuk itu ia menimbang mahkota ketika berada diudara dan ketika dicelupkan seluruhnya di dalam air. Hasil bacaan yang didapat masing-masing 14,7 N dan 13,4 N. Apakah mahkota itu terbuat dari emas murni atau tidak? Buktikan dengan melakukan perhitungan dan berikan komentar.

Diketahui :

ρe = 19300 kg/m3

Wu = 14,7 N

Wf = 13,4 N

Ditanyakan :

ρb …ρe?

Jawaban :

\( { W }_{ u }=W-{ F }_{ a }\\ 14,7={ \rho }_{ b }\cdot V\cdot g-{ \rho }_{ u }\cdot V\cdot g\\ 14,7={ \rho }_{ b }\cdot V\cdot 10-{ 1 }\cdot V\cdot 10\\ V=\frac { 1,47 }{ { \rho }_{ b }-1 } \)

\( { W }_{ f }=W-{ F }_{ a }\\ 13,4={ \rho }_{ b }\cdot V\cdot g-{ \rho }_{ f }\cdot V\cdot g\\ 13,4={ \rho }_{ b }\cdot \frac { 1,47 }{ { \rho }_{ b }-1 } \cdot 10-{ 1000 }\cdot \frac { 1,47 }{ { \rho }_{ b }-1 } \cdot 10\\ { \rho }_{ b }=11297,4\quad { kg }/{ { m }^{ 3 } } \)

Jadi ρb < ρe, maka dapat dipastikan bahwa mahkota tersebut tidak terbuat dari emas murni.

  1. Sebuah batu karang bermassa 80 kg terletak di dasar sebuah danau. Volume batu 2,5 x 104 cm3. Berapa besar gaya yang diperlukan untuk mengangkat batu karang tersebut?

Diketahui :

Mb = 80 kg

Vb = 2,5.10-2 m3

Ditanyakan :

F = ..?

Jawaban :

F = W – Fa

F = mb.g – ρf.Vb.g

F = 80.10 – 1000.2,5.10-2.10

F = 550 N

  1. Gabus berbentuk kubus (sisi-sisinya = h) dan massa jenis d diikat dengan tali yang lembut dan ringan, lalu dicelupkan ke dalam air (massa jenis = ρ ), seperti pada gambar. Jika tetapan pegas adalah k, tentukan panjang yang dialami pegas. Nyatakan besaran tersebut dalam h, g, ρ dan k.

Diketahui :

s = h

ρb = d

ρf = ρ

k =

Ditanyakan :

x = …?

Jawaban :

\( \Sigma F=k\cdot \Delta x\\ { F }_{ a }-{ W }_{ b }=k\cdot \Delta x\\ \Delta x=\frac { { \rho }_{ f }\cdot V\cdot g-{ \rho }_{ b }\cdot V\cdot g }{ k } \\ \Delta x=\frac { { \rho }\cdot { h }^{ 3 }\cdot g-{ d }\cdot { h }^{ 3 }\cdot g }{ k } \\ \Delta x={ h }^{ 3 }\cdot g\frac { \rho -d }{ k } \)

  1. Sebatang tembaga meiliki rongga didalamnya, beratnya di udara sebesar 264 g dan di air 221 g. Jika massa jenis tembaga 8,8 g/cm3, tentukan volume rongga.

Diketahui :

Wu = 264 g

Wf = 221 g

ρb = 8800 kg/m3

Ditanyakan :

Vr = …?

Jawaban :

Wu = W – FA

264 = ρb.V.g – ρu.V.g

264 = 8800.V.10 – 1.V.10

V = 3.10-3 m3

  1. Sebuah bola dengan volume 32 cm3 mengapung di atas permukaan air, dan setengahnya tepat terbenam di bawah permukaan air. Berapakah massa bola itu?

Diketahui :

Vb = 32cm3 = 3,2.10-5 m3

Vc = Vb = 1,6.10-5 m3

ρf = 1000 kg/m3

Ditanyakan :

Mb = …?

Jawaban :

ρb.Vb = ρf.Vc

ρb.3,2.10-5 = 1000.1,6.10-5

ρb = 500 kg/m3

Mb = ρb.Vb

Mb = 500.3,2.10-5

Mb = 16 gram

  1. Sebuah tangki berisi air yang berada di atas raksa. Sebuah kubus besi dengan rusuk 60 mm berdiri tegak lurus seimbang dalam cairan (lihat gambar). Tentukan tinggi kubus yang tercelup dalam setiap cairan. Massa jenis besi dan raksa berturut-turut adalah 7,7 x 103 kg/m3 dan 13,6 x 103 kg/m3

Diketahui :

R = 60 mm

ρf = 1000 kg/m3

ρb = 7700 kg/m3

ρr = 13600 kg/m3

Ditanyakan :

  1. ha = …?
  2. hr =…?

Jawaban :

\( { \rho }_{ b }\cdot { V }_{ b }={ \rho }_{ a }\cdot { V }_{ a }+{ \rho }_{ r }\cdot { V }_{ r }\\ 7700\cdot { h }_{ b }=1000\cdot { h }_{ a }+13600\cdot { h }_{ r }\\ 7,7{ h }_{ b }=1{ h }_{ a }+13,6{ h }_{ r } \)

hb = ha + hr

Maka :

\( 1{ h }_{ a }+{ 13,6 }{ h }_{ r }=7,7{ h }_{ b }\\ \underline { { h }_{ a }+{ h }_{ r }={ h }_{ b }……….- } \\ 12,6{ h }_{ r }=6,7{ h }_{ b }\\ { h }_{ r }=31,8\quad mm \)

\( { h }_{ b }={ h }_{ a }+{ h }_{ r }\\ 60={ h }_{ a }+31,8\\ { h }_{ a }=28,2\quad mm \)

  1. Sebuah balok kayu kecil dengan massa jenis 0,4 x 103 kg/m3 ditenggelamkan ke dalam air pada kedalaman 2,7 m. Tentukan :
    1. Percepatan balok menuju permukaan air ketika balok dilepaskan, dan
    2. Waktu yang diperlukan balok untuk mencapai permukaan
      Abaikan kekentalan

Diketahui :

ρk = 400 kg/m3

ρf = 1000 kg/m3

h = 2,4 m

Ditanyakan :

  1. α = ..?
  2. t = ..?

Jawaban :

\( \Sigma F={ F }_{ a }-{ F }_{ k }\\ \Sigma F={ \rho }_{ f }\cdot V\cdot g-{ \rho }_{ k }\cdot V\cdot g\\ \Sigma F=1000\cdot V\cdot 10-400\cdot V\cdot 10\\ m\cdot a=600V\\ a=\frac { 600V }{ { \rho }_{ k }\cdot V } \\ a=\frac { 600V }{ 400V } \\ a=1,5\quad { m }/{ { s }^{ 2 } } \)

\( h={ v }_{ 0 }t+\frac { 1 }{ 2 } a{ t }^{ 2 }\\ 2,7=0t+\frac { 1 }{ 2 } \cdot 1,5\cdot { t }^{ 2 }\\ t=1,89\quad s \)

  1. Suatu kepingan es (massa jenis 916 kg/m3) mengapung dalam air laut (massa jenis 1030 kg/m3). Jika luas permukaan es adalah 20 m2 dan tebalnya 0,25 m, berapakah massa beruang kutub paling besar dapat berdiri pada kepingan es tanpa menyebabkan beruang itu menyentuh permukaan air?

Diketahui :

ρes = 916 kg/m3

ρl = 1030kg/m3

Aes = 20 m2

d = 0,25 m

Ditanyakan :

Mb = …?

Jawaban :

\( \rho =\frac { m }{ V } \\ { \rho }_{ l }=\frac { { \rho }_{ es }{ \cdot A }_{ es }\cdot d+{ M }_{ b } }{ { A }_{ es }\cdot d } \\ { 1030=\frac { 916\cdot 20\cdot 0,25+{ M }_{ b } }{ 20\cdot 0,25 } }\\ { M }_{ b }=570\quad kg \)

  1. Sebuah bola memiliki radius 5,00 cm dan massa 100 g. Bola tersebut memiliki lubang kecil di sisi atasnya. Melalui lubang tersebut kita dapat menuangkan cairan timah hitam kedalamnya. Berapa gram cairan timah hitam dapat kita tuang sebelum bola itu tercelup seluruhnya kedalam air (anggap bola tidak bocor)?

Diketahui :

R = 5 cm

R= 0,05 cm

M = 0,1 kg

ρf = 1000 kg/m3

Ditanyakan :

Mt = …?

Jawaban :

\( { \rho }_{ f }=\frac { M+{ M }_{ t } }{ V } \\ { 1000=\frac { 0,1+{ M }_{ t } }{ \cfrac { 4 }{ 3 } \cdot \pi { \cdot 0,05 }^{ 3 } } }\\ { M }_{ t }=0,42\quad kg \)​​

  1. Sebuah balon udara yang berisi udara panas memiliki volume 500 m3. Balon itu bergerak ke atas dengan kelajuan tetap di udara yang massa jenisnya 1,2 kg/m3. Massa jenis udara panas yang ada di dalam balon itu adalah 0,80 kg/m3.
    1. Berapakah massa total balon dan udara panas di dalamnya?
    2. Berapakah percepatan ke atas balon ketika suhu udara di dalam balon dinaikkan hingga massa jenisnya menjadi 0,7 kg/m3 ?

Diketahui :

V = 500 m3

a = 0 m/s2

ρu = 1,2 kg/m3

ρp = 0,80 kg/m3

Ditanyakan :

  1. M = ..?
  2. a = …? Jika ρp = 0,70 kg/m3

Jawaban :

  1. ∑ F = Fa – W
    m.a = ρu.g.V – m.g
    m.0      = 1,2.10.500 – m.10
    m = 600 kg
  2. ∑ F = Fa – W
    m.a = ρu.g.V – m.g
    600.a = 1,2.10.500 – 500.10
    a = 4,16 m/s2
  1. Sebuah balon dengan volume total 50 m3 diisi hidrogen dengan massa jenis 0,08 kg/m3. Jika massa jenis udara di sekitar balon adalah 1,3 kg/m3, hitung gaya angkat balon. Percepatan gravitasi g = 9,8 m/s2.
    (gaya angkat balon adalah selisih antara gaya apung dengan berat benda)

Diketahui :

V = 50 m3

ρh = 0,08 kg/m3

ρu = 1,3 kg/m3

g = 9,8 m/s2

Ditanyakan :

∑F = ..?

Jawaban :

∑ F = Fa – W

∑ F = ρu.g.V – ρh.g.V

∑ F = 1,3.9,8.50 – 0,08.9,8.50

∑ F = 597,8 N

 

Tegangan permukaan zat cair dan Visikositas Fluida

  1. Soal :
  1. Ujung sebuah pipa kaca kapiler memiliki diameter dalam 0,6 mm. Dalam keadaan pipa bersih, pipa kapiler itu dicelupkan sebagian ke dalam suatu bejana berisi air, dan tampak air naik dalam pipa kapiler sampai ketinggian vertikal 5,0 cm di atas permukaan air dalam bejana. Hitung tegangan permukaan air (massa jenis air = 1000 kg/m3)
  2. Jika pipa kaca tidak bersih, air tidak membasahi dinding bejana secara sempurna, melainkan membentuk sudut kontak 30° terhadap dinding bejana. Perbedaan apakah yang akan Anda amati.

Diketahui :

R = 0,3.10-3 m

h = 5 cm

h = 0,05 m

ρf = 1000 kg/m3

θ1 = 0°

θ2 = 30°

Ditanyakan :

γ = …?

Perbedaan apa yang akan diamati?

Jawaban :

\( { \gamma }=\frac { { h }\cdot { \rho }\cdot g\cdot { R } }{ 2\cdot \cos { { \theta }_{ 1 } } } \\ { \gamma }=\frac { 0,05\cdot 1000\cdot 10\cdot 0,3\cdot { 10 }^{ -3 } }{ 2\cdot \cos { 0 } } \\ { \gamma }=0,075\quad N \)

\( h=\frac { \gamma \cdot 2\cos { { \theta }_{ 2 } } }{ \rho \cdot g\cdot r } \\ h=\frac { 0,075\cdot 2\cos { 30 } }{ 1000\cdot 10\cdot 0,3\cdot { 10 }^{ -3 } } \\ h=4,3\quad cm \)

Terjadi penurunan ketinggian air ketika pipa kaca kotor yakni 0,7 cm.

  1. Air naik sampai ketinggian 10,0 cm dalam suatu pipa kapiler tertentu. Dalam pipa kapiler yang sama, permukaan raksa turun 3,50 cm. Tentukan perbandingan antara tegangan permukaan raksa dan air. Massa jenis relatif raksa 13,6; sudut kontak air 0° dan untuk raksa 143° (sin 37° = 0,6).

Diketahui :

hf = 10 cm

hf = 0,1 m

hr = 3,50 cm

hr = 0,035 cm

Rf = Rr

θf = 0°

θr = 143°

ρf = 1

ρr = 13,6

Ditanyakan :

γf : γr = …?

Jawaban :

\( { \gamma }_{ f }{ \div \gamma }_{ r }=\frac { { h }_{ f }\cdot { \rho }_{ f }\cdot g\cdot { R }_{ f } }{ 2\cdot \cos { { \theta }_{ f } } } \div \frac { { h }_{ r }\cdot { \rho }_{ r }\cdot g\cdot { R }_{ r } }{ 2\cdot \cos { { \theta }_{ r } } } \\ { \gamma }_{ f }{ \div \gamma }_{ r }=\frac { 0,1\cdot 1 }{ 2\cdot \cos { 0 } } \div \frac { 0,035\cdot 13,6 }{ 2\cdot \cos { 143 } } \\ { \gamma }_{ f }{ \div \gamma }_{ r }=1\div 6 \)

  1. Sebuah benda berbentuk bola dengan diameter 2 cm dijatuhkan bebas dalam suatu cairan tertentu yang massa jenisnya 700 kg/m3. Dari eksperimen didapatkan bahwa kelajuan terbesar yang dicapai benda adalah 4,9 m/s. Jika massa jenis benda 7900 kg/m3 dan percepatan gravitasi 9,8 m/s2, tentukan koefisien kekentalan cairan tersebut.

Diketahui :

R = 1 cm

ρf = 700 kg/m3

v= 4,9 m/s

ρb = 7900 kg/m3

g = 9,8 m/s2

Ditanyakan :

η = …?

Jawaban :

\( { v }_{ m }=\frac { 2 }{ 9 } \cdot \frac { { R }^{ 2 }\cdot g }{ \eta } \cdot \left( { \rho }_{ b }{ -\rho }_{ f } \right) \\ 4,9=\frac { 2 }{ 9 } \cdot \frac { { 0,01 }^{ 2 }\cdot 9,8 }{ \eta } \cdot \left( 7900-700 \right) \\ \eta =0,32 \)

 

 

 

 

, ,

Leave a Reply

Your email address will not be published.

Insert math as
Block
Inline
Additional settings
Formula color
Text color
#333333
Type math using LaTeX
Preview
\({}\)
Nothing to preview
Insert