5 Contoh Soal Fluida Statis Benda Terapung, Melayang, dan Tenggelam

Yuk dipelajari contoh soal fluida statis berikut ini. Contoh soal ini mencakup benda dalam keadaan terapung, melayang, dan tenggelam. Langsung saja….

Soal No. 1

Sebuah benda dimasukkan ke dalam air. Ternyata 25% dari volume benda terapung di atas permukaan air. Berapakah massa jenis benda tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

V_{benda terapung} = 25 %

V_{benda tercelup} = 100% – 25% = 75%

ρ_air = 1 g/cm³

Ditanyakan: ρ_benda = …?

Jawaban

w ­_benda = F_A

m . g = ρ_{air .} V_{benda tercelup} . g

ρ_benda . V_benda . g = ρ_air . V_{benda tercelup} . g

ρ_benda = ρ_air . V_{benda tercelup} / V_benda

ρ_benda = 1 . 75/100 = 0,75 g/cm³

Soal No. 2

Sebuah batu memiliki berat 30 N jika ditimbang di udara. Jika batu tersebut ditimbang di dalam air beratnya sebesar 21 N. Jika massa jenis air adalah 1 g/cm³, tentukanlah:

a. Gaya ke atas yang diterima batu

b. Volume batu

c. Massa jenis batu tersebut

Pembahasan:

Diketahui:

w = 30 N

w_bf = 21 N

ρ_air = 1 g/cm³

Ditanyakan: F_A; V_batu; ρ_batu = …?

Jawaban:

Soal No. 3

Sebongkah batu 50 kg mempunyai volume 0,03 m³ berada di dasar kolam yang berisi air dengan massa jenis 1000 kg/m³. Hitunglah gaya yang diperlukan untuk mengangkat batu tersebut? (g = 10 m/s²)

Pembahasan:

Diketahui:

m = 50 kg

V = 0,03 m³

ρ_air = 1000 kg/m³

Ditanyakan: T = …?

Jawaban:

w = T + F_A

T = w – F_A

T = m . g – ρ . g . V

T = (50 . 10) – (1000 . 10 . 0,03)

T = 500 N – 300 N = 200 N

Soal No. 4

Sebuah bola logam padat seberat 20 N diikatkan pada seutas kawat dan dicelupkan ke dalam minyak (ρ_minyak = 0,8 g/cm³). Jika massa jenis logam 5 g/cm³, berapakah tegangan kawat?

Pembahasan:

Diketahui:

w = 20 N

ρ_minyak = 0,8 g/cm³ = 800 kg/m³

ρ_logam = 5 g/cm³ = 5000 kg/m³

g = 10 m/s²

Ditanyakan: T = …?

Jawaban:

w = m .g

m = 20/10 = 2 kg

T = w – F_A

T = w – ρ_minyak (m_bola / ρ_bola) . g

T = 20 – 800 (2/5000) . 10 = 16,8 N

Soal No. 5

Sebuah benda memiliki volume 20 m³ dan massa jenisnya = 800 kg/m³. Jika benda tersebut dimasukkan ke dalam air yang massa jenisnya 1.000 kg/m³, tentukanlah volume benda yang berada di atas permukaan air.

Pembahasan:

Diketahui:

V_benda = 20 m³

ρ_benda = 800 kg/m³

ρ_air = 1000 kg/m³

Ditanyakan: V _terapung = …?

Jawaban:

w ­_benda = F_A

m . g = ρ_{air .} V_{benda tercelup} . g

ρ_benda . V_benda . g = ρ_air . V_{benda tercelup} . g

V_{benda tercelup} = ρ_benda . V_benda / ρ_air 

V_{benda tercelup} = 800 . 20 / 1000 = 16 m³

V _terapung = V_benda – V_{benda tercelup} = 20 – 16 = 4 m³