Soal Dan Pembahasan FLUIDA STATIS [PDF]

Citation preview

soal dan pembahasan FLUIDA STATIS (sub bab: hukum Archimedes, hukum pascal dan tekanan hidrostatis) 1.   Gaya Archimedes yang bekerja pada benda saat dimasukkan ke dalam fluida ditentukan oleh …. a. massa benda dan keadaan benda di cairan b. volume benda dan keadaan benda di cairan c. volume benda dan massa jenis cairan d. massa benda dan massa jenis e. 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            e. 40 N b. 15 N                  d. 35 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. 1,5. 10³ kg/m³ b. 2,5. 10³ kg/m³ c. 3,5. 10³ kg/m³ d. 4,5. 10³ kg/m³ e. 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. kapal laut b. galangan kapal c. balon udara d. hidrometer e. 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 E.   1,3 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



Soal fisika kelas 11 materi fluida statis dan pembahasannya Hakim alhamidy | Selasa, 19 November 2019



Berikut adalah contoh soal fisika kelas 11 untuk materi fluida statis lengkap beserta jawabannya ala saya, hehehe, dalam latihan soal ini ada 15 soal pilihan ganda. Beberapa sub soal latihan tentang fluida statis meliputi : contoh soal tekanan hidrostatis dan contoh soal tentang gaya Archimedes, contoh soal tentang hukum Pascal  yang disajikan dalam beberapa jenis soal seperti grafik, soal cerita, dan data percobaan. Soal-soal di bawah ini di ambil dari beberapa sumber yakni : soal ujian nasional (UN), soal SBMPTN, serta dari buku-buku soal yang relevan. Oh ia, sebelum mengerjakan soal latihan ini ada baiknya untuk membaca dulu artikel saya lain materi fluida statis. Selamat menikmati. Soal nomor 1  (soal UN 2018) (contoh soal Gaya Archimedes – aplikasi) Sebuah patung emas yang massanya 9,65 kg dan massa jenisnya 5,15 x 10 3 kg.m-3 berada di dalam kapal yang karam di dasar laut. Patung tersebut akan diangkat ke permukaan laut dengan menggunakan tali kawat baja yang dihubungkan dengan alat penarik. Massa jenis air laut 1,03 x 103 kg.m-3, maka gaya minimal yang diperlukan untuk mengangkat patung emas tersebut ke permukaan adalah .... A. 5,15 N B. 20,60 N C. 48,25 N D. 77,20 N E. 96,50 N Kunci jawaban : “D” Pembahasan : Ilustrasi soal



Gaya minimal tali mengangkat patung adalah ketika ΣF = 0, sehingga FA + T = w T = w – FA T = m . g – ρf . V . g T = ρp . V . g - ρf . V . g T = (ρp – ρf) . V . g T = (ρp – ρf) . (mp/ρp) . g T = (5,15 x 10-3 – 1,03 x 10-3) (9,65/(5,15 x 10-3) 10 T = 4,12 x 10-3 (9,65/(5,15 x 10-3) 10 T = 77,20 N Soal nomor 2  (soal UN 2018) (massa jenis – grafik) Berikut ini adalah grafik hubungan antara ρ (massa jenis) dan V (volume) berbagai jenis fluida Grafik hubungan massa jenis terhadap volume beberapa fluida



Fluida yang memiliki massa yang sama adalah .... A. air dan minyak B. air dan alkohol C. alkohol dan soda D. alkohol dan bensin E. bensin dan soda Kunci jawaban : “C” Pembahasan : m = ρ . V perhatikan koordinatnya Benda V(m3) m (kg) ρ(kg.m-3) Minyak 0,8 10 8 Air 1 15 15 Alkohol 0,9 20 18 Bensin 0,8 25 20 Soda 0,6 30 18



Soal nomor 3  (soal UN 2017) (tekanan hidrostatis – gambar data) Sebuah benda berbentuk balok dicelupkan dalam cairan A yang massa jenisnya 900 kg.m-3 ternyata 1/3 bagian muncul di atas permukaan. Berapa bagian dari balok tersebut yang muncul jika cairan diganti dengan cairan B yang massa jenisnya 1.200 kg.m-3?



A. ¼ bagian B. 4/9 bagian C. ½ bagian D. 5/9 bagian E. ¾ bagian Kunci jawaban : “C” Pembahasan : Untuk benda terapung berlaku sifat w = FA w = ρz VT g Jurus jitu : Soal tentang perbandingan antara massa jenis zat cair dengan volume benda tercelup (berbanding terbalik). Berdasarkan persamaan di atas maka dapat dituliskan persamaan perbandingnnya sebagai berikut.



Soal nomor 4  (soal UN 2016) (gaya Archimedes – data gambar) Perhatikan gambar!



Dua kubus yang identik dimasukkan dalam dua zat cair (B dan C) yang massa jenisnya berbeda. Bagian kubus yang masuk ke dalam zat cair B 50% dan zat cair C 30%. Perbandingan massa jenis zat B dan C adalah .... A. 3 : 5 B. 4 : 5 C. 5 : 4



D. 5 : 3 E.5:2 Kunci jawaban : “A” Pembahasan : Untuk benda terapung berlaku sifat w = FA w = ρz VT g Jurus jitu : Soal tentang perbandingan antara massa jenis zat cair dengan volume benda tercelup (berbanding terbalik). Berdasarkan persamaan di atas maka dapat dituliskan persamaan perbandingnnya sebagai berikut.



baca juga :  materi fisika kelas 10 materi kinematika gerak lurus (bagian 1) materi fisika kelas 10 materi kinematika gerak lurus (bagian 2)



Soal nomor 5  (soal UN 2015) (Gaya Archimedes – aplikasi) 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 Kunci jawaban : “B” Pembahasan : Berlaku hukum Archimedes untuk benda terapung w = FA m . g = ρz VT g ρb VTot = ρz VT  (m = ρ . V) 0,75 . A . hTot = 1,5 . A . hT 0,5  hTot = hT (setengah dari ketinggian total terendam di dalam air, sehingga setengahnya lagi berada di atas permukaan zat cair) Soal nomor 6 (Gaya Archimedes – data gambar) Benda dengan berat w dicelupkan ke dalam cairan X dan Y secara bergantian.



Pada  saat dicelupkan ke dalam cairan X ada 0,8 bagian berada di atas permukaan cairan, sedangkan pada saat di cairan Y ada 0,5 bagian. Jika massa jenis cairan X = 2000 kg.m-3, maka massa jenis cairan Y adalah .... A. 1600 kg.m-3 B. 1250 kg.m-3 C. 1000 kg.m-3 D. 800 kg.m-3 E. 125 kg.m-3 Kunci jawaban : “D” Pembahasan : Untuk benda terapung berlaku sifat w = FA w = ρz VT g Jurus jitu : Soal tentang perbandingan antara massa jenis zat cair dengan volume benda tercelup (berbanding terbalik). Berdasarkan persamaan di atas maka dapat dituliskan persamaan perbandingnnya sebagai berikut.



Soal nomor 7 (gaya Archimedes – data gambar) Balok kayu terapung di atas permukaan dari dua cairan yang berbeda yakni bensin (ρbensin = 700 kg.m-3) dan air (ρair = 1000 kg.m-3) seperti pada gambar di bawah ....



 Massa jenis balok adalah .... A. 190 kg.m-3 B. 300 kg.m-3 C. 350 kg.m-3 D. 610 kg.m-3 E. 700 kg.m-3 Kunci jawaban : “D” Pembahasan : Balok akan mendapat gaya ke atas dari kedua fluida seperti ilustrasi berikut ini



 Seperti pada soal-sal sebelumnya, untuk benda terapung berlaku w = Fb + Fa m . g = ρb VTb  g + ρa VTa  g ρben VTot = ρb VTb   + ρa VTa ρben VTot = 700 0,3VTot   + 1000 0,4VTot ρben  = 210   + 400 ρben  = 610 kg/m3 



baca juga :  soal UN Fisika SMA tahun 2018 dan pembahasannya soal UN Fisika SMA tahun 2019 dan pembahasannya



Soal nomor 8  (soal SBMPTN 2018 kode 418) (gaya Archimedes – aplikasi) Sebuah balok kayu bermassa 7,5 kg dan bervolume 0,01 m 3 dimasukkan ke dalam air (ρair = 1,0 x 103 kg/m3). Besar gaya untuk menahan balok agar terbenam seluruhnya di dalam air adalah .... A. 10 N B. 12,5 N C. 25 N D. 50 N



E. 100 N Kunci jawaban : “C” Pembahasan : ilustrasi soal



 Karna benda dalam keadaan seimbang maka berlaku F + w = FA F = FA - w F = ρf . VT . g – m . g F = 1000 . 0,01 . 10 – 7,5 . 10 F = 100 – 75 F = 25 N



Soal nomor 9  (soal SBMPTN 2018 kode 419) (gaya Archimedes – aplikasi) Sebuah balok kayu bernassa 7,5 kg dan bervolume V diikatkan ke dasar sebuah tanki yang berisi air (ρair = 1,0 x 103 kg.m3 sehingga balok terbenam seluruhnya. Jika besar tegangan tali 25 N. Nilai V adalah .... A. 0,05 m3 B. 0,04 m3 C. 0,03 m3 D. 0,02 m3 E. 0,01 m3 Kunci jawaban : “E” Pembahasan : Ilustrasi soal 



 Karena dalam keadaan seimbang maka berlaku T + w = FA T + m . g = ρf . VT . g 25 + 7,5 . 10 = 1000 . V . 10 25 + 75 = 10000 V 100 = 10000 V 0,01 m3 = V



Soal nomor 10  (soal SBMPTN 2018 kode 420) (tekanan hidrostatis – aplikasi)



Sebuah bejana berisi fluida ideal dengan massa jenis  ρ. Bejana tersebut di dalam lift laboratorium yang sedang bergerak ke atas dengan perlambatan a. perbedaan tekanan antara dua titik dalam fluida tersebut, yang terpisah pada arah vertikal sejauh Δh adalah .... A. 0 B. ρgΔh C. ρ(g + a)Δh D. ρ(g – a)Δh E. ρaΔh Kunci jawaban : “D” Pembahasan : Ilustrasi soal



Untuk tekanan pada satu titik



Soal nomor 11 (tekanan hidrostatis – data tabel) Informasi mengenai tekanan di beberapa posisi adalah sebagai berikut. Posisi Tekanan 5.000 m di atas permukaan laut 0,5 Tepat di permukaan laut 1 20 m di bawah permukaan laut 3 Berdasarkan informasi tersebut, simpulan manakah yang tepat? A. tekanan pada kedalaman 10 m di bawah permukaan laut adalah 2 atm. B. tekanan pada kedalaman 50 m di bawah permukaan laut adalah 5 atm C. pada kedalaman tertentu di bawah laut, tekanan mendekati nol D. pada ketinggian 25.000 m di atas permukaan laut tekanan adalah 0,75 atm E. pada ketinggian 20.000 m di atas permukaan laut tekanan adalah nol Kunci jawaban : “A” Pembahasan : Perhatikan pernyataan 3, tiap kedalaman bertambah 10 m, tekanan hidrostatisnya akan berkurang sebesar 1 atm. Tekanan di bawah permukaan laut dapat ditentukan dengan persamaan Ptot = Ph + Po Ptot = 1 + 1 (turun 10 m tekanan hidrostatisnya 1 atm) Ptot = 2 atm Soal nomor 12 (hukum Pascal – data percobaan) Diketahui massa jenis berbagai macam fluida dalam tabel Fluida Massa jenis



(kg/m3) Air 1.000 Minyak 800 Air garam 1.030 Alkohol 790 Bensin 680 Prosedur pengukuran massa jenis fluida dilakukan dengan rangkaian alat sebagai berikut.



Pegas ternyata memampat sejauh 0,4 cm. berdasarkan percobaan di atas, fluida yang diuji adalah .... A. air B. minyak C. air garam D. alkohol E. bensin Kunci jawaban : “A” Pembahasan : Pegas akan tertekan akibat adanya tekanan hidrostatis dari air Fpeg = P . A k . Δx = ρf . g . h . A 100 . 4 . 10-3 .= ρf . 10 . 0,2 . 2 .10-4 4 . 10-1 = ρf . 4 . 10-4 1000 kg/m3 = ρf Soal nomor 13  (soal UTBK 2019) (tekanan – aplikasi) Sebuah gelas ukur diisi dengan suatu cairan. Sebuah bola pingpong yang sangat ringan dibenamkan sepenuhnya ke dalam cairan itu. Perubahan tekanan hidrostatik di suatu titik dalam cairan akibat pembenaman bola pingpong itu TIDAK bergantung pada ..... A. rapat massa cairan dan volume pingpong B. tekanan udara luar dan luas penampang gelas ukur C. rapat massa cairan dan luas penampang gelas ukur D. tekanan udara luar dan ketinggian titik itu dari dasar gelas ukur E. ketinggian titik itu dari dasar gelas ukur dan percepatan gravitasi Kunci jawaban : “B” Pembahasan : Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang disebabkan oleh berat fluida di atasnya. Secara matematis dapat ditulis Ph = ρf . g . h ρf : massa jenis fluida h : kedalaman (m) (kedalaman : jarak antara titik dengan dasar tabung) g : percepatan gravitasi



Soal nomor 14  (soal UM UGM 2018 kode 576) (gaya Archimedes – aplikasi) Sebuah kapal mengambang di permukaan air laut dengan sebagian volume kapal tadi berada di bawah permukaan air. Massa total kapal adalah 100 ton, maka volume kapal yang berada di bawah permukaan air adalah .... m3 (anggap massa jenis air laut 1,0 g/cm3) A. 100 B. 1000 C. 10.000 D. 100.000 E. 1.000.000 Kunci jawaban : “A” Pembahasan : Kapal dalam keadaan terapung, sehingga berlaku w = FA m . g = ρf . VT . g 100.000 = 1.000 VT 100 = VT Soal nomor 15  (soal SBMPTN 2015 kode 502) (gaya Archimedes – aplikasi) Sebuah balok plastik homogen mengapung di suatu bejana air. Seperlima bagian balok berada di atas permukaan air. Jika volume balok V dan massa air sebanyak V tersebut adalah 12 g, maka massa balok adalah .... g A. 9,2 B. 9,4 C. 9,6 D. 9,8 E. 10,0 Kunci jawaban : “C” Pembahasan : Bagian benda yang tercelup di bawah air adalah VT = 1 – 1/5V VT = 4/5 V Berdasarkan hukum Archimedes, bahwa besar gaya apung sama dengan berat zat cair yang di FA = w ρf . VT . g = mb . g (ma/Va) . 4/5 V = mb (12/V) . 4/5 V = mb 12 . 4/5 = mb 9,6 g = mb