Latihan Soal UH FLUIDA STATIS [PDF]

Citation preview

Latihan soal UH FLUIDA STATIS by Zain “Study House” A. TEKANAN 1. Sebuah kursi bermassa 8 kg memiliki empat kaki. Luas penampang tiap kaki 3 x 10-3 m2. Berapakah tekanan kursi terhadap lantai? 2. 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) 3. Seorang wanita bermassa 45 kg memakai sepatu hak tinggi dengan luas permukaan bawah hak sepatunya adalah 1 cm2. Berapa tekanan yang dialami lantai apabila wanita itu bertumpu pada salah satu kakinya saja? 4. Besarnya gaya yang harus dilakukan oleh seorang perawat kepada penghisap sebuah semprot suntik yang diameternya 2 cm supaya tekanan zat cair di dalamnya bertambah dengan 105 Pa adalah …



5.



Perhatikan gambar berikut !



Bejana berisi alokohol dengan massa jenis 800 kg/m3 hingga penuh. Jika percepatan gravitasi 9,8 m/s2, maka gaya yang diberikan alkohol terhadap dasar bejana adalah ... N



B. TEKANAN HIDROSTATIS 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 2.



3.



4.



5.



Sebuah 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/s2 tentukan nilai h! Tekanan udara pada permukaan air laut besarnya sekitar 101 kPa. Jika massa jenis air laut 1,01 g/cm3, maka suatu titik yang tekanannya dua kali tekanan pada permukaan laut berada pada kedalaman … Gambar menunjukkan sebatang pipa kaca yang berisi udara. Ujung atas pipa tertutup sedangkan ujung bawah tertutup oleh raksa yang tingginya 10 cm. Jika tekanan udara di luar 76 cmHg, maka tekanan udara di dalam pipa kaca adalah ...



Seperti pada gambar di bawah ini, tekanan udara luar 105 pascal, massa jenis raksa = 13,6 gr/cm3 dan h = 5 cm (g = 10 m/s2)



6.



7.



Kapal selam berada pada kedalaman 50 m dibawah permukaan laut. Bila diketahui massa jenis air laut 1,03 x 103 kg/m3 dan tekanan udara di atas permukaan laut 105 Pa, berapa tekanan hidrostatis yang dialami kapal selam tsb. ( g = 10 m/s2) Cairan yang ada dalam bejana = oli. Dari gambar tersebut diketahui luas penampang kecil adalah 100 cm2 dan luas penampang besar 250 cm2 . Jika massa beban 200 kg dan massa jenis oli 780 kg/m3 serta ketinggian kolom oli 2 meter. Anggap g = 10 m/s2 . Berapakah gaya minimum (F) agar beban berada dalam keadaan seimbang (beban tidak bergerak)?



No8.



No. 9.



C. PIPA U 1. Sebuah pipa U yang diisi minyak dan air dalam keadaan stabil tampak seperti gambar.



a)



persamaan untuk menentukan massa jenis zat cair 1 b) massa jenis zat cair 1 (ρ1), jika ρ2 dan ρ3 berturut-turut adalah 1,3 gr/cm3 dan 0,8 gr/cm3 dan h1, h2, h3 adalah 1 cm, 2 cm, dan 1 cm. 4.



2.



3.



Massa jenis air = 1000 kg.m– 3, dan massa jenis minyak 800 kg.m– 3, maka perbedaan ketinggian (Δ h) adalah…. 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)! Sebuah pipa U diisi dengan 3 buah zat cair berbeda hingga seperti gambar berikut



Sebuah pipa U diisi dengan 4 buah zat cair berbeda hingga seperti gambar. Tentukan a) persamaan untuk menentukan besarnya massa jenis zat cair 1 b) massa jenis zat cair 1 (ρ1), jika ρ2 , ρ3 dan ρ4 berturut-turut adalah 1,3 gr/cm3, 0,8 gr/cm3 dan 0,9 gr/cm3 dan h1, h2, h3, h4 adalah 1 cm, 2 cm, 1 cm, dan 1,5 cm. 5.



Sebuah pipa U mulamula diisi dengan air yang massa jenisnya 1000 kg.m-3 kemudian pada salah satu pipa dituangkan minyak goreng sehingga posisi stabil tampak seperti gambar. Jika tinggi kolom minyak 8 cm dan kolom air 5 cm, besarnya massa jenis minyak goreng adalah….



5.



Gambar di bawah merupakan diagram dari bagian rem hidrolik mobil , silinder besar dan kecil dilengkapi penghisap yang keduanya dihubungkan dengan cairan. Luas penampang penghisap besar berbanding luas penghisap kecil 30 : 1. Jika dorongan pada penghisap kecil 500 N, maka dorongan pada penghisap silinder besar adalah ... N.



6.



Sebuah bejana berhubungan diisi dengan minyak yang massa jenisnya 0,8 gr/cm3.Luas penampang A=10 cm2 dan luas penampang B 50 cm2. Jika berat kedua penghisap diabaikan. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2 dan pada penghisap di B diberi beban sebesar 400 kg sehingga beda tinggi minyak dalam tabung 2 m, maka besarnya gaya yang harus diberikan pada penghisap A agar seimbang adalah ... N.



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 D. HUKUM PASCAL/POMPA HIDROLIK 1. 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! 2. 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 ! 3.



4.



Perbandingan 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! 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 ....



E. HUKUM ARCHIMEDES 1. Sebuah gabus dimasukkan dalam air ternyata 75 % volume gabus tercelup dalam air, maka massa jenis gabus adalah …. 2. Sebongkah es terapung di laut terlihat seperti gambar. Jika massa jenis air laut 1,2 gr.cm-3 dan massa jenis sebongkah es 0,9 gr.cm-3 maka volume sebongkah es yang tercelup (masuk) dalam air laut sama dengan…..volum yang muncul. 3. Diketahui berat sebuah benda di udara 100 newton, sedangkan bila ditimbang dalam air beratnya 50 Newton. Massa jenis benda tersebut adalah … 4. Sebuah benda tercelup sebagian dalam cairan yang memiliki massa jenis 0,75 gr/cm3 seperti ditunjukkan oleh gambar berikut!



5.



6.



7.



8.



Jika volume benda yang tercelup adalah 0,8 dari volume totalnya, tentukan massa jenis benda tersebut! 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 …. Sebuah benda mengapung di 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. 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:



9.



Tentukan massa jenis balok tersebut! Diketahui massa jenis air adalah 1 g/cm3 dan massa jenis minyak 0,8 g/cm3 Sebuah gabus terapung di atas air dengan bagian gabus yang berada dalam air sebesar 40% dari volumenya. Di atas air kemudian dituang minyak dengan massa jenis 0,8 g/cm3 sehingga 30% dari volume benda terendam dalam minyak. Hitunglah massa jenis benda tersebut.



10. Sebuah 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.... 11. Balok kayu sedang terapung di permukan 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 !



Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan berat semu benda di dalam air! 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.



F. TEGANGAN PERMUKAAN DAN KAPILARITAS 1. Perhatikan gambar berikut, air berada dalam sebuah pipa kapiler dengan sudut kontak sebesar θ. 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) 2. Sebuah jarum terapung di atas air, panjang jarum 5 cm dan memilki massa 5 gr. Tentukan tegangan permukaan air tersebut! 3. Gambar disamping melukiskan suatu kawat berbentuk U yang ditutup degan kawat AB yang dapat bergerak bebas yang kemudian dimasukkan ke dalam larutan sabun. Setelah kawat diangkat dari larutan tersebut ternyata kawat dapat setimbang setelah pada kawat digantungkan beban seberat 10-3 N, jika panjang kawat AB = 10 cm dan



4.



5.



6.



berat kawat AB = 5.10-4 N, berapakah beras tegangan permukaan selaput sabun tersebut? Sebuah pipa kapiler yang diameternyan 2/3 mm dimasukan secara tegak lurus ke dalam sebuah bejana berisi zat cair yang massa jenisnya 1,92x103 kg/m3, sehingga zat cair di dalam pipa kapiler naik 1,5 cm. Jika tegangan permukaan zat cair adalah 0,06 N/m dan percepatan gravitasi 10 m/s2, maka besar sudut kontak antara zat cair dengan dinding pipa adalah ... o. Seutas kawat yang berbentuk U pada kaki-kakinya dipasang kawat geser yang panjangnya 10 cm dan massanya 0,4 gr, kemudian dicelupkan ke dalam larutan sabun dan diangkat sehingga terbentuk selaput sabun pada kawat tersebut. Jika kawat digantung, maka kawat gesernya akan tertarik ke atas oleh tegangan permukaan selaput sabut. Agar kawat geser tidak lentur ke atas maka pada kawat geser dipasang beban bermassa 0,2 gr. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, maka tegangan permukaan lapisan sabun adalah ... N/m. Sebuah pipa kapiler yang jari-jarinya 0,5 mm dimasukan secara tegak lurus ke dalam sebuah bejana yang berisi zat



cair dengan massa jenis 1,2 g/cm3. sudut kontak zat cair dengan dinding pipa adalah 60o. Jika tegangan permukaan zat cair adalah 6x10-4 N/m dan percepatan gravitasi 10 m/s2, maka kenaikan permukaan zat cair dalam pipa kapiler adalah ... mm.



G. VISKOSITAS FLUIDA DAN HUKUM STOKES 1. Sebuah kelereng dengan jari-jari 0,5 cm jatuh ke dalam bak berisi oli yang memiliki koefisien viskositas 0,11 poise. Tentukan besar gesekan yang dialami kelereng jika bergerak dengan kelajuan 5 m/s! 2. Sebuah 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! 3. Tentukanlah koefisien viskositas udara apabila kecepatan terminal satu tetes air hujan berdiameter 0,5 mm yang jatuh adalah 7,5 m/s. (Diketahui massa jenis udara = 1,3 kg/m3 dan percepatan gravitasi Bumi = 10 m/s2). 4. Sebuah kelereng berdiameter 1 cm dijatuhkan secara bebas dalam oli yang massa jenisnya = 0,8 g/cm3. Jika koefisien kekentalan oli 0,03 Pas, massa jenis kelereng 2,6 g/cm3 dan g = 10 m/s2, berapakah kecepatan terbesar yang dicapai kelereng? 5. Kecepatan dari tetes air terjun yang memiliki jari-jari 0,3 mm jatuh di udara (ρ udara = 1,29 kg m-3) dan dengan koefisien viskositas = 1,8 x 10-5 kg/ms dan g = 9,8 m/s2 adalah ...