SOAL DAN JAWABAN FLUIDA KELAS XI SEMETER 1

CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN TENTANG FLUIDA

1.       Seekor ikan berada pada pada kedalaman 115 meter di  bawah permukaan air, Jika masa jenis air 10000 kg/m³  dan tekanan udara luar 10⁵ N/m, Tentukan:

a.       Tekanan hidrostatis yang dialami ikan

b.      Tekanan total yang dialami ikan

Pembahasan:

a)      Tekanan hodrostatis yang dialami ikan

P_h - pgh

P_h - ( 1000)(10)(15)

P_h – 150000 – 1.5 x 10⁵ N/m²

b)      Tekanan total yang dialami ikan

P = P_h + P_O

P = (1.5 x 10⁵) + (10⁵) = 2.5 x 105 N/m²

2.       Seorang anak hendak menaikkan batu bermassa 1 ton dengan alat seperti gambar berikut, Jika luas penampang pipa besar adalah 250 kali lebih luas penampang pipa kecil dan tekanan cairan pengisi pipa diabaikan, tentukan gaya minimal yang harus diberikan anak agar batu bisa terangkat!

Pembahasan

Hukum Pascal

Diketahui :

F₁ = F

F₂ = Wbatu = (1000)(10) = 10000 N

A₁ : A₂ = 1 : 250

3.       Sebuah dongkrak hidrolik digunakan untuk mengangkat beban , jika jari-jari pipa kecil adalah 2cm dan jari-jari piapa besar adalah 18cm, tentukan besar gaya minimal yang diperlukan untuk mengangkat beban 81 kg!

Pembahasan :

Diketahui :

m =250 kg

r₁ = 2 cm

r₂ =18 cm

w = mg =810 N

 Ditanya : F…?

Jika Diketahui jari-jari (r) atau diameter (D) pipa  digunakan rumus :

                  

  

     Jawaban =

 

 

4.       Pipa U diisi dengan air raksa dan cairan minyak , jika ketinggian minyak h₂ adalah 27,2 cm, massa jenis minyak 0,8 gr/cm³ dan massa jenis Hg adalah 13,6 gr/cm⁵  tentukan ketinggian air raksa (h₁)!

Pembahasan :         

Tekanan titik-titik pada cairan yang berada pada garis vertical seperti ditunjukan gambar diatas adalah sama.

 

                                                                                   

5.       Seorang anak  memasukkan benda M bermassa 500 gram ke dalam sebuah gelas berpancuran berisi air, air yang tumpah ditampung dengan sebuah gelas ukur , jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s²  tentukan berat semu benda didalam air!

Pembahasan :’

Diketahui :

M_b = 500 g – 0,5 kg

m_f  = 200 g – 0,2 kg

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 /cm³).

W_f = W - F_A

W_f  = m_bg = m_fg

W_f = (0,5)(10) – (0.2)(10) = 3 N

6.       Perbandingan diameter pipa kecil dan pipa besar dari sebuah alat berdasarkan hokum Pascal adalah 1:25, JIka alat/benda dipergunakan untuk mengangkat beban seberat 12000 Newton, tentukan besar gaya yang harus diberikan pada pipa kecil!

Pembahasan :

Diketahui :

D₁ = 1

D₂ =25

F₂ =12000 N

 

7.       Air brada dalam sebuah  pipa kapiler dengan sudut sebesarᶿ jika jari-jari kapiler 0.8 mm, tegangan permukaan air 0,072 N/m dan cos ᶿ = 0,55 tentukan ketinggiann air dalam pipa kapiler !

Pembahasan :

Diketahui :

R = 0,8 mm = 0,8 x 10^-3 m

Cos ᶿ =0,55

Y = 0,072 N/m

g = 10 m/s²

p_{air =} 1000 kg/m³

h =….

Rumus kenaikan zat cair pada suatu pipa kapiler

 

 

 

8.       Sebuah  kelereng dengan jari jari 0,5 cm jatuh kedalam bak berisi oli yang memiliki koefesian viskositas 110 x 10^-3 N, s/m² . Tentukan besar gesekan yang dialami kelereng jika bergerak dengan kelajuan 5 m.s!

Pembahasan

Diketahui :

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

 

9.       Sebuah gotri yang berjari jari 5,5 x 10^-3 m terjatuh kedalam oli yang memiliki massa jenis  800 kg/m³ dan koefisein  viskositasnya 110 x 10^-3 N.s/m² . jika massa jenis gotri 2700 kg/m ³ . tentukan kecepatan terbesar yang ada dicapai gotri dalam fluida!

Pembahasan :

Diketahui

Bendanya gotri,berbentuk bola.

r = 5,5 x 10^-3

p_{b =} 2700 kg/m³

 Sehingga :

                                                                                       

10.   Ahmad mengisi ember yang memiliki kapasitas 20 liter dengan air dalam sebuah kran.

Jika luas penampang kran dengan diameter D₂  adalah 2 cm² dan kecepatan aliran air dikran adalah 10 m/s tentukan debit air !

Pembahasan

Diketahui :

A₂ = 2sm ² =2x10^-4m²

V₂ = 10 m/s

Q =A₂v₂ = (2 x 10-4) ( 10)

Q = 2 x 10^-3 m/s

11.  Air kran dengan luas penampang 2 cm^2 mengisi bak mandi dengan volume 10 liter dengan kecepatan 10 cm/s. Berapakah, waktu yang dibutuhkan untuk mengisi penuh bak mandi?

Jawaban:
 

kita rubah liter menjadi m^3 yaitu 0,01 m^3 serta merubah cm^2 ke m^2

Q = V/t

A . v = V/t

t = V/ A. v

t = 0,01/0,0002 . 0,1

t = 1/2 . 10^-3

t = 1000/2 = 250 sekon

12.  Air dikeluarkan dari botol aqua dengan luas penampang besar 5 cm^2 dan luas penampang kecil 2,5 cm^2. Berapakah kecepatan aliran air pada penampang kecil jika kcepatan air pada luas penampang besar 2 cm/s?

Jawab

Q1= Q2

A1 v1 = A2 v2

5 . 2 = 2,5 .v2

v2 = 4 cm/s

13.   Sebuah pipa panjang memilki penampang berbeda pada empat bagian (lihat gambar). Luas penampang pipa pada bagian 1, bagian 2, bagian 3 berturut-turut adalah 150 cm², 100 cm² dan 50 cm². Kecepatan aliran air pada bagian 1 adalah 8,0 m/s, sedangkan pada bagian 4 adalah 4,8 m/s. hitunglah;

1. Debit air pada tiap-tiap penampang tersebut;
2. Luas penampang pipa pada bagian 4;
3. Kecepatan aliran pada bagian 2 dan bagian 3.

Penyelesaian

A₁ = 150 cm²

V₄ = 4,8 m/s

A₃ = 50 cm²

A ₂ = 100 cm ²

V₁ = 8,0 m/s

A₁. V₁ = A₂. V₂ = A₃. V₃ = A₄. V₄

Q₁ = Q₂ = Q₃ = Q₄ Ditanya :

Q = ? _{tiap penampang}

A₄ = ?

V₂ dan V₃ = ?

Jawab :

1. Q₁ = A₁. V₁

= 150 . 10^-4 m². 8 m/s

= 1200 . 10^-2 m³/s

= 0,12 m³/s

Q₁ = Q₂ = Q₃ = Q₄ = 0,12 m³/s

2. Q₄ = Q₁

A₄. V₄ = 1200 . 10^-2 m³/s

A₄  = 2,5 . 10^-2 m²

3. V₂=  12 m/s

V₃ =  24m/s

14.  Jika massa jenis air 100 kg/m3 dan percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2, tentukan tekanan hidrostatis yang dialami ikan?
Diketahui:
h = 14 cm – 4 cm = 10 cm = 0,1 meter
ρ = 100 kg/m3
g = 10 m/s2

Ditanya:
P……………..?
Jawab :
P  = ρ . g . h
P  = 100 . 10 . 0,1
P = 100 N/m2 (Pa)

15.  Hiu  berenang pada kedalaman 15 m di bawah permukaan air laut . Tentukan tekanan hidrostatis ikan jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 dan ika massa jenis air laut adalah 1.000 kg/m3 !
Diketahui:
h = 15 m
g = 10 m/s2
ρ = 1000 k g/m3
Ditanyakan:
ph ….?
Jawab:
P=  ρ. g . h

P = 1000 . 10 . 15
P= 150000 N/m2

16.  Sebuah botol di isi air sampai dengan ketinggian 50 cm dari dasar botol. jika botol dilubangi 10cm dari dasar botol, tentukan tekanan hidrostatis pada lubang jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s² dan dan massa jenis air 4200 kg/m3 !
Diketahui :
h : 50 cm – 10 cm = 40 cm = 0.4 m
ρ air = 4200 kg/m3

 g = 10 m/s2
 ditanya :
P . . . . ?
Jawab :
P = ρ × g × h
P = 4200 × 10 × 0.4
P = 16.800 Pa

17.   Sebuah drum di isi bensin hingga penuh. Tentukan tekanan hidrostatis pada dasar drum jika massa jenis bensin 7,35×103 kg/m3 dan tinggi drum 1 m.
Diketahui :
Ρ bensin = 7,35×103 kg/m3
h = 1 m
g = 10 m/s2
ditanya :
P . . . . ?
Jawab :
P = ρ × g × h
P = 7,35×103 x 10 x 1
P = 7,35 x 10 4 Pa

18.   Di dalam sebuah tabung gelas terdapat zat cair setinggi 10 cm. Tekanan air pada dasar tabung adalah 1200 N/m². Jika g = 10 m/s². Abaikan tekanan udara. Berapa massa jenis zat cair?

Diketahui :
Ketinggian zat cair (h) = 10 cm = 0,1 meter
Tekanan (P) air pada dasar tabung = 1200 N/m²
Percepatan Gravitasi (g) = 10 m/s²

Ditanya :
Massa Jenis zat cair ?
Jawab :
 

19.  Raksa pada bejana berhubungan mempunyai selisih permukaan 3 cm. Massa jenis raksa = 13,6 gr/cm³. Ketinggian zat cair pada tabung di sebelah kiri adalah 10 cm. Berapa massa jenis zat cair tersebut ?

Pembahasan:

Diketahui :
Ketinggian (h) Raksa = 3 cm = 0,03 m
Massa jenis raksa = 13,6 gr/cm³ = 13600 kg/m³
Ketinggian (h) zat cair = 10 cm = 0,1 m
Ditanya :
Massa Jenis zat cair ?
Jawab :
Sistem berada dalam keadaan setimbang statis karenanya tekanan zat cair (tabung kiri) = tekanan raksa (tabung kanan)
P_udara + P_zatcair = P_udara + P_raksa
Tekanan udara sama sehingga dilenyapkan dari persamaan
P_zatcair = P_udara
 

20.  Suatu fluida ideal mengalir di dlaam pipa yang diameternya 5 cm, maka kecepatan aliran fluida adalah ….

Pembahasan:

Diketahui:

d = 5 cm = 5.10-2 m

Ditanya: v = …?

r = 2,5 cm = 2,5.10-2 m

v = 32 m/s

Karena memiliki besar diameter yang sama, maka kecepatan aliran fluida besarnya sama, yaitu 32 m/s.