SOAL DAN PEMBAHSAN FLUIDA STATIS 1. Gaya Archimedes yang bekerja pada benda saat dimasukkan ke dalam fluida ditentukan oleh …. a. b. c. d. e. massa benda dan keadaan benda di cairan volume benda dan keadaan benda di cairan volume benda dan massa jenis cairan massa benda dan massa jenis massa cairan dan kedalaman benda di cairan JAWAB: C Pembahasan: sesuai dengan rumus gaya archimedes: F = ρ.g.Vbenda yang tercelup F = gaya archimedes ρ = massa jenis benda Vbenda yang tercelup = volume banda yang tercelup di dalam fluida/ cairan 2. Sepotong besi bermassa 4 kg dan massa jenisnya 8 gr/cm³ dimasukkan ke dalam air yang massa jenisnya 1 gr/ cm³. Di dalam air berat besi tersebut seolah-olah akan hilang sebesar .... a. 5 N c. 20 N b. 15 N d. 35 N e. 40 N JAWAB: D berat yang seakan-akan hilang = berat benda - gaya archimedes = m.g - ρ.g.Vbenda yang tercelup = 4.10 - 1000.10.(4/8000) = 40 - 5 = 35 N 3. Sepotong kaca di udara memiliki berat 25 N. Jika dimasukkan ke dalam air beratnya menjadi 15 N. Bila massa jenis air adalah 10³ kg/m³ dan percepatan gravitasinya 10 m/s² maka massa jenis kaca adalah .... a. b. c. d. e. 1,5. 10³ kg/m³ 2,5. 10³ kg/m³ 3,5. 10³ kg/m³ 4,5. 10³ kg/m³ 5,5. 10³ kg/m³ JAWAB: B Pembahasan: Gaya Archimedes = berat di udara - berat di air FA = Wdiudara – W di fluida ρ.g.Vbenda yang tercelup = 25 - 15 1000.10.V = 10 V = 10-3 ρ = m/v ρ = 2,5/10-3 ρ = 2,5.103 kg/m³ 4. Sebuah gabus dimasukkan dalam air ternyata 75 % volume gabus tercelup dalam air, maka massa jenis gabus adalah …. a. 1,75 gr/c³ d. 0,50 gr/ cm³ b. 1,00 gr/c³ e. 0,25 gr/ cm³ c. 0,75 gr/cm³ JAWAB: C ρ(air).g.V(benda yang tercelup) = ρ (benda).g.V (benda) 1000 . 10 . 0,75 V = ρ . 10 . V ρ = 750 kg/m³ = 0,75 gr/cm³ 5. Sebuah ban mobil berisi udara digunakan sebagai pengapung di dalam air, volume ban 0,1 m³ dan massanya 1 kg. jika massa jenis air 1 gr/cm³ dan percepatan gravitasi g = 10 m/s², maka ban dapat menahan dan mengapungkan beban maksimum sebesar …. a. 1001 kg d. 100 kg b. 1000 kg e. 99 kg c. 101 kg JAWAB : E gaya achimedes air = berat ban + berat beban ρ.g.V = m.g + m.g 1000 . 0,1 = 1 + m m = 99 kg 6. Alat yang bukan merupakan penerapan hukum Archimedes adalah … a. b. c. d. e. kapal laut galangan kapal balon udara Hidrometer semprot obat nyamuk JAWAB : E Pembahasan: Semprot obat nyamuk menggunakan prinsip Bernaulli 7. Balok yang tingginya 20 cm dan memiliki massa jenis 0,75 gram/cm3 mengapung di atas zat cair yang memiliki massa jenis 1,5 gram/cm3. Tinggi balok yang berada di permukaan zat cair adalah …. a. 5 cm b. 10 cm c. 12 cm d. 15 cm e. 20 cm Jawaban: B Pembahasan: Diketahui Ditanyakan: hmuncul Jawab: Tinggi balok yang muncul: Jadi, tinggi balok yang muncul adalah 10 cm. 8. Sebuah benda mengapungdi atas air dengan massa jenis air 1 gram/cm3. Jika 7/10 bagian dari benda berada di bawah permukaan air, maka massa jenis benda adalah … gram/cm3. a. 0,5 b. 0,6 c. 0,7 d. 0,8 Jawaban: C Diketahui: Ditanyakan: ρB Jawab: Jadi, massa jenis benda adalah 0,7 gram/cm3. 9. Balok yang tingginya 40 cm dan massa jenisnya 0,75 gram cm-3 mengapung di atas zat cair yang massa jenisnya 1,5 gram cm-3, maka tinggi balok yang muncul di permukaan zat cair adalah …. a. 10 cm b. 20 cm c. 40 cm d. 60 cm e. 80 cm Jawaban: B Diketahui: Ditanyakan: hmuncul ? Jawab: Ketinggian balok yang tercelup di dalam zat cair dapat ditentukan dengan perhitungan berikut. Tinggi balok yang muncul di atas permukaan zat cair dapat ditentukan dengan perhitungan: Jadi, tinggi balok yang muncul di permukaan zat cair adalah 20 cm. 10. Gambar di bawah ini menunjukkan sebuah tabung U yang berisi zat cair dan diberi pengisap (berat dan gesekan diabaikan). Agar pengisap tetap seimbang , maka beban F2 yang harus diberikan adalah..... a. 150 N b. 400 N c. 600 N d. 1200 N e. 2400 N jawab: C pembahasan: dengan hukum pascal F1/F2 = A1 / A2 20/F2 = 30/900 F2 = 600 N 11. Sebuah kolam renang dalamnya 5,2 m berisi penuh air. Jika massa jenis air 1 gr/cm 3 dan percepatan gravitasi g = 10 m/s2, 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 Pembahasan: Tekanan Hidrostatis Ph = ρ g h Dengan h = (5,2 – 0,4) = 4,8 m ρ = 1 gr/cm3 = 1000 kg/m3 Ph = 1000. 10. 4,8 Ph = 48.000 N/m2 = 48.000 Pa = 48 kPa 12. Sebuah benda di udara beratnya 100 N, volume benda adalah 2000 cm3. Jika massa jenis minyak 0,8 gr/ cm3 dan g = 10 m/s2, maka berat benda itu dalam minyak adalah... N a.16 b.64 c.80 d. 84 e.100 Pembahasan: Berat dalam fluida (berat semu) Wf = Wu - Fa Fa = ρf Vc g = 800. 10. 2. 10-3 = 16 N Wf = Wu - Fa Wf = 100 - 16 = 84 N 13. Apakah hukum Archimedes dapat digunakan untuk benda yang sedang jatuh bebas? Pembahasan: 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. 14. 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 Pembahasan: Penerapan hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari adalah dongkrak hidrolik dan pompa hidrolik. 15. Besarnya tekanan hidrostatik ditentukan oleh .... a. volume dan kedalaman zat cair b. massa jenis zat cair dan kedalaman zat cair c. massa jenis zat cair, volume dan kedalaman zat cair d. massa jenis zat cair, percepatan gravitasi dan kedalaman zat cair Pembahasan : Ph = ⍴ . g . h ⍴ = massa jenis zat cair g = percepatan gravitasi h =kedalaman zat cair Jawaban : d 16. Gaya ke atas yang bekerja pada sebuah benda di dalam zat cair sebanding dengan .... a. berat benda b. massa jenis zat cair dan berat benda c. massa jenis zat cair dan volume benda yang tercelup d. massa jenis benda dan volume benda seluruhnya Pembahasan : Gaya ke atas besarnya adalah hasil kali massa jenis fluida, percepatan gravitasi dan volume benda yang tercelup dalam fluid Fa = = ⍴. g. V Jawaban : c 17. Sebuah bejana berisi air setinggi 100 cm. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², maka besar tekanan hidrostatis pada dasar bejana adalah.... a. 10³ N/m² b. 10⁴ N/m² c. 10⁵ N/m² d. 10⁶ N/m² Pembahasan : Diketahui : ⍴air = 1000 kg/m³ g = 10 m/s² h = 100 cm = 1 m Ditanya = Ph ? Jawab : Ph = ⍴ . g. h Ph = 1000. 10. 1 = 10⁴ N/m² Jawaban : b 18. Bongkahan es terapung di atas permukaan laut dengan setengah bagian yang muncul di permukaan. Jika massa jenis air laut 1,03 g/cm³ dan volume seluruh es adalah 1 m³, besar gaya ke atas es tersebut adalah.... a. 2.575 N b. 5.150 N c. 7.725 N d. 10.300 N Pembahasan : Diketahui : ⍴ = 1,03 g/cm³ = 1.030 kg/m³ g = 10 m/s² (jika dalam soal tidak diketahui maka gunakan nilai ini) V = ½ x 1 m³ (volum benda yang tercelup) = 0,5 m³ Ditanya Fa? Jawab : Fa = ⍴. g. V = 1.030 . 10. 0,5 = 5.150 N Jawaban : b 19. Sebuah benda terapung di atas zat cair dengan 3/4 bagian benda tercelup ke dalam zat cair. Jika massa jenis benda adalah 0,6 gr/cm³, berapa massa jenis zat cair? a.0,8 g/cm³ b.0,75 g/cm³ c.0,4 g/cm³ d.0,3 g/cm³ Pembahasan : Diketahui : Vc = 3/4 Vb ⍴b = 0,6 gr/cm³ Ditanya ⍴c ? jawab : Benda yang terapung memiliki gaya ke atas sama dengan berat benda Fa = W ⍴c. Vc. g = ⍴b. Vb. g............ (kedua ruas bagi dengan g) ⍴c.3/4 Vb = 0,6 gr/cm³. Vb.....(kedua ruas bagi dengan Vb) ⍴c = 0,6 : 3/4 ⍴c = 0,8 g/cm³ Jawaban : a 20. Sebuah balok kayu yang massa jenisnya 0,75 gr/cm³ terapung di atas air yang massa jeisnya 1 gr/cm³. Jika volume balok 12 cm³, volume balok yang tercelup di dalam air adalah.... a. 1 cm³ b. 3 cm³ c. 5 cm³ d. 9 cm³ Pembahasan : Diketahui : ⍴b = 0,75 gr/cm³ ⍴c = 1 g/cm³ Vb = 12 cm³ Ditanya Vc? Jawab : Fa = W ⍴ c. Vc. g = ⍴ b. Vb. g ⍴ c. Vc = ⍴ b. Vb 1 . Vc = 0,75 . 12 Vc = 9 cm³ Jawaban : d 21. Serangga dapat berjalan pada permukaan air, karena.... a. berat jenis serangga lebih kecil daripada air b. berat jenis serangga lebih besar daripada air c. gaya apung archimedes d. tegangan permukaan air Pembahasan : Adanya gaya atau tarikan ke bawah yang menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan benda dalam keadaan tegang. Gaya ini disebut tegangan permukaan air. Serangga yang hinggap di permukaan air tidak tenggelam karena gaya berat serangga masih lebih kecil dibandingkan dengan tegangan permukaan air, sehingga serangga masih bisa ditahan oleh gaya atau tegangan permukaan air. Jawaban : d 22. Sebuah pipa kapiler berdiameter 0,4 mm dicelupkan ke dalam air yang massa jenisnya 1.000 kg/m³. Tegangan permukaan air yang dialami adalah 10⁻²N/m dan sudut kontak 30⁰. Jika g = 10 m/s², maka kenaikan air dalam pipa kapiler adalah.... a.8,5 mm b.17 mm c.8,5 cm d. 17 cm Pembahasan : Diketahui : r = d/2 = 0,4 mm/2 = 0,2 mm = 0,2 . 10⁻³ m ⍴ = 1.000 kg/m³ θ = 30⁰ Ɣ = 10⁻²N/m g = 10 m/s² Ditanya : y ? Jawab : y = 2 Ɣ cos θ ⍴ gr = 2.10⁻².cos 30⁰ 1.000.10.0,2.10⁻³ = 0,85 .10⁻² m = 8,5 mm Jawaban : a 23. Kubus perak memiliki volume 125 cm³. Saat ditimbang di udara beratnya 10 N. Saat dicelupkan seluruhnya ke dalam minyak, ternyata beratnya menjadi 9 N. Besar massa jenis minyak adalah.... a. 0,8 kg/m³ b. 8 kg/m³ c. 80 kg/m³ d. 800 kg/m³ Pembahasan : Diketahui : V = 125 cm³ = 125 x 10⁻⁶ m³ Wu = 10 N Wf = 9 N Ditanya = ⍴f ? Jawab : Fa = Wu - wf ⍴f. V.g = 10 - 9 ⍴f.125 x 10⁻⁶ .10 = 1 ⍴f.125 x 10⁻⁵ = 1 ⍴f = 10⁵:125 = 800 kg/m³ Jawaban : d 24. Sebuah benda ketika ditimbang di udara beratnya 15 N. Jika volume benda 1.000 cm³ dan benda dicelupkan ke dalam air, maka beratnya di dalam air adalah.... a. 10 N b. 7,5 N c. 6 N d. 5 N Pembahasan : Diketahui : Wu = 15 N V = 1.000 cm³ = 10⁻³ m³ ⍴a = 1.000 kg/m³ Ditanya : Wa ? Jawab : Fa = Wu - Wa ⍴a. V.g = Wu - Wa 1.000 x 10⁻³ x 10 = 15 - Wa 10 = 15 - Wa Wa = 15 - 10 = 5 N Jawaban : d
