5 Contoh Soal Tekanan Hidrostatis pada Bejana Berisi Gabungan Fluida

Perhatikan 5 contoh soal tekanan hidrostatis pada bejana berisi gabungan fluida berikut ini. Contoh soal tekanan hidrostatis ini merupakan soal essay yang telah dilengkapi dengan pembahasannya.

Soal No. 1

Perhatikan gambar berikut!

Sebuah pipa U diisi dengan minyak dan raksa. Jika ketinggian raksa h₁ adalah 1,6 cm, maka tentukanlah ketinggian minyak h₂. Diketahui massa jenis raksa dan minyak berturut – turut adalah 13,6 g/cm³ dan 0,8 g/cm³.

Pembahasan:

Diketahui:

h₁ = 1,6 cm

ρ₁ = 13,6 g/cm³

ρ₂ = 0,8 g/cm³

Ditanyakan: h₂ = …?

Jawaban:

p₁ = p₂

ρ₁ . g . h₁ = ρ₂ . g . h₂

13,6 g/cm³ . 1,6 cm = 0,8 g/cm³ . h₂

h₂ = 21,76 cm/0,8 = 27,2 cm

Soal No. 2

Ke dalam sebuah pipa U dimasukkan air dan minyak sehingga dicapai keadaan stabil seperti pada gambar di bawah ini.

Massa jenis air dan minyak berturut – turut 1000 kg/m³ dan 800 kg/m³. Tentukanlah perbedaan ketinggian air dan minyak!

Pembahasan:

Diketahui:

h₁ = 8 cm

ρ₁ = 1000 kg/m³

ρ₂ = 800 kg/m³

Ditanyakan: ∆h = …?

Jawaban:

p₁ = p₂

ρ₁ . g . h₁ = ρ₂ . g . h₂

1000 kg/m³ . 8 cm = 800 kg/m³ . h₂

h₂ = 8000 cm/800 = 10 cm

∆h = h₂ – h₁

∆h = 10 cm – 8 cm = 2 cm

Soal No. 3

Perhatikanlah gambar bejana berikut!

Jika diketahui massa jenis minyak 0,8 g/cm³, massa jenis raksa 13,6 g/cm³, dan massa jenis air 1 g/cm³, tentukanlah perbedaan tinggi permukaan antara minyak dan air.

Pembahasan:

Diketahui:

ρ_air = 1 g/cm³

ρ_minyak = 0,8 g/cm³

ρ_raksa = 13,6 g/cm³

h_minyak = 15 cm

Ditanyakan: ∆h _{minyak dan air} = …?

Jawaban:

ρ_air . h_air = ρ_minyak . h_minyak

1 g/cm³ . h_air = 0,8 g/cm³ . 15 cm

h_air = 12 cm

∆h _{minyak dan air} = h_minyak – h_air

∆h _{minyak dan air} = 15 cm – 12 cm = 3 cm

Soal No. 4

Ke dalam pipa U dimasukkan air lalu diisi minyak setinggi 10 cm sehingga terjadi selisih ketinggian sebanyak 4 cm. Jika massa jenis air 1000 kg/m³, tentukanlah massa jenis minyak!

Pembahasan:

Diketahui:

h_minyak  = 10 cm

∆h = 4 cm

h_air = h_minyak – ∆h

h_air = 10 cm – 4 cm = 6 cm

ρ_air = 1000 kg/m³

Ditanyakan: ρ_minyak = …?

Jawaban:

ρ_minyak . h_minyak = ρ_air . h_air

ρ_minyak . 10 cm = 1000 kg/m³ . 6 cm

ρ_minyak = 600 kg/m³

Soal No. 5

Sebuah pipa U yang diisi alkohol dan air dalam keadaan stabil tampak seperti gambar.

Jika massa jenis air = 1000 kg/m³ dan massa jenis alkohol 800 kg/m³, tentukanlah perbedaan ketinggian permukaan antara alkohol dan air!

Pembahasan:

Diketahui:

ρ_air = 1000 kg/m³

ρ_alkohol = 800 kg/m³

h_alkohol = 20 cm

Ditanyakan: ∆h = …?

Jawaban:

ρ_alkohol . h­_alkohol = ρ_air . h_air

800 kg/m³ . 20 cm = 1000 kg/m³ . h_air

h_air = 16 cm

∆h = h_alkohol – h_air

∆h = 20 cm – 16 cm = 4 cm