6 Soal dan Pembahasan Fluida Statis Kelas 10

Perhatikan soal dan pembahasan fluida statis berikut ini!

Soal No. 1

Tabung setinggi 30 cm diisi penuh dengan fluida. Tentukan tekanan hidrostatis pada dasar tabung, jika g = 10 m/s² dan tabung berisi:

1. Air (ρ = 1000 kg/m³)
2. Raksa (ρ = 13.600 kg/m³)
3. Gliserin (ρ = 1.260 kg/m³)

Pembahasan:

Diketahui:

h = 30 cm = 0,3 m

g = 10 m/s²

ρ_Air = 1000 kg/m³

ρ_Raksa = 13.600 kg/m³

ρ_Gliserin = 1.260 kg/m³

Ditanyakan: P_h = …?

Jawaban:

1. Tekanan hidrostatis air

P_{h air} = ρ . g . h

P_{h air} = 1000 . 10 . 0,3 = 3.000 N/m²

2. Tekanan hidrostatis raksa

P_{h raksa} = ρ . g . h

P_{h raksa} = 13.600 . 10 . 0,3 = 40.800 N/m²

3. Tekanan hidrostatis gliserin

P_{h gliserin} = ρ . g .h

P_{h gliserin} = 1.260 . 10 . 0,3 = 3.780 N/m²

Soal No. 2

Jika diketahui tekanan udara luar 1 atm dan g = 10 m/s², tentukanlah tekanan total di bawah permukaan danau pada ke dalaman:

1. 10 cm,
2. 20 cm, dan
3. 30 cm

Pembahasan:

Diketahui:

P₀ = 1 atm = 1,013 x 10⁵ N/m²

h₁ = 10 cm = 0,1 m

h₂ = 20 cm = 0,2 m

h₃ = 30 cm = 0,3 m

g = 10 m/s²

ρ = 1000 kg/m³

Ditanyakan: Tekanan total di bawah permukaan danau pada kedalaman 0,1 m; 0,2 m; 0,3 m = …?

Jawaban:

1. Tekanan total di bawah permukaan danau pada kedalaman 0,1 m

P = P₀ + ρ . g . h

P = 1,013 x 10⁵ + 1000 . 10 . 0,1 = 1,023 x 10⁵ N/m²

2. Tekanan total di bawah permukaan danau pada kedalaman 0,2 m

P = P₀ + ρ . g . h

P = 1,013 x 10⁵ + 1000 . 10 . 0,2 = 1,033 x 10⁵ N/m²

3. Tekanan total di bawah permukaan danau pada kedalaman 0,3 m

P = P₀ + ρ . g . h

P = 1,013 x 10⁵ + 1000 . 10 . 0,3 = 1,043 x 10⁵ N/m²

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_minyak = 0,8 g/cm³

ρ_raksa = 13,6 g/cm³

ρ_air = 1 g/cm³

h_air = 15 cm

Ditanyakan: Perbedaan tinggi permukaan antara minyak dan air = …?

Jawaban:

Perbedaan tinggi permukaan antara minyak dan air = h_air – h_minyak = 15 cm – 12 cm = 3 cm

Soal No. 4

Alat pengangkat mobil yang memiliki luas pengisap masing – masing sebesar 0,1 m² dan 4 x 10^-4 m² digunakan untuk mengangkat mobil seberat 2 x 10⁴ N. Berapakah besar gaya yang harus diberikan pada pengisap yang kecil?

Pembahasan:

Diketahui:

A₁ = 4 x 10^-4 m²

A₂ = 0,1 m²

F₂ = 2 x 10⁴ N

Ditanyakan: F₁ = …?

Jawaban:

Soal No. 5

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. 6

Suatu tabung berdiameter 0,4 cm jika dimasukkan secara vertikal ke dalam air, sudut kontaknya 60⁰. Jika tegangan permukaan air 0,5 N/m dan g = 10 m/s², tentukanlah kenaikan air pada tabung.

Pembahasan:

Diketahui:

d = 0,4 cm

ϴ = 60⁰

ϒ = 0,5 N/m

g = 10 m/s²

Ditanyakan: h = …?

Jawaban: