10 Contoh Soal Essay Fisika (Fluida Statis) dan Jawaban

Di bawah ini admin akan menyajikan 10 Contoh Soal Essay Fisika (Fluida Statis) dan Jawaban. Mudah-mudahan 10 Contoh Soal Essay Fisika (Fluida Statis) dan Jawaban ini bermanfaat banyak.

Soal No. 1). Sebuah benda tercelup sebagian dalam cairan yang memiliki massa jenis 0,75 gr/cm3 seperti ditunjukkan oleh gambar berikut!

Jika volume benda yang tercelup adalah 0,8 dari volume totalnya, tentukan massa jenis benda tersebut!

Jawaban
Gaya-gaya yang bekerja pada benda diatas adalah gaya berat yang berarah ke bawah dan gaya apung / gaya Archimides dengan arah ke atas. Kedua gaya dalam kondisi seimbang.

Soal No. 2). 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!

Jawaban
Hukum Pascal
Data :
F1 = F
F2 = Wbatu = (1000)(10) = 10000 N
A1 : A2 = 1 : 250

Soal No. 3). 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)!

Jawaban
Tekanan titik-titik pada cairan yang berada pada garis vertikal seperti ditunjukkan gambar diatas adalah sama.

Soal No. 4). 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:

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

Jawaban
Data :
mb = 500 g = 0,5 kg
mf = 200 g = 0,2 kg

Berat benda di fluida (berat semu) adalah berat benda di udara dikurangi gaya apung (Archimides) yang diterima benda. Besarnya gaya apung sama besar dengan berat fluida yang dipindahkan yaitu berat dari 200 ml air = berat dari 200 gram air (ingat massa jenis air = 1 gr/cm3 = 1000 kg/m3).

Soal No. 5). 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

Jawaban
a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan

b) tekanan total yang dialami ikan

Soal No. 6). 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!

Jawaban
D1 = 1
D2 = 25
F2 = 12000 N

Soal No. 7). Sebuah benda dicelupkan ke dalam minyak dengan massa jenis 0,8 gr/cm³. Ternyata, 25% dari volume benda tersebut terapung di permukaan minyak. Tentukan massa jenis benda tersebut!

Diketahui:
ρ_m = 0,8 gr/cm³
V_b = 100%
V_bf = 100% – 25% = 75%
Ditanya: ρ_b =…?

Jawaban
Gunakan perbandingan antara volume benda tercelup dalam fluida dan volume benda di udara.

Jadi, massa jenis benda tersebut adalah 0,6 gr/cm³.

Soal No. 8). Berapa besar balon yang diisi dengan gas mulia helium yang dibutuhkan untuk mengangkat seorang lelaki yang bermassa 100 kg? Massa jenis helium sebesar $\rho_{he} = 0,164 kg/m^3$ dan massa jenis udara sebesar $\rho_u = 1,29 kg/m^3$ . Massa balon diabaikan.

Pembahasan:
Agar balon dapat mengangkat orang tersebut, maka massa (balon+orang) harus lebih rendah dari massa udara.

$m_{lk} + m_{he} = m_u$

Diketahui bahwa $m = \rho V$

$m_{lk} + \rho_{he} V < \rho_u V$

$\rho _{he} - \rho_u V < - m_{lk}$

$\rho_u V - \rho_{he} V > m_{lk}$

$(\rho_u - \rho_{he} V > m_{lk}$

$V > \frac{m_{lk}}{(\rho_u - \rho_{he})}$

$V > \frac{100 kg}{(1,29 - 0,164)kg/m^3}$

$V > 88,8 m^3$

Sehingga dapat diketahui besar volume balon yang harus diisi dengan helium yakni harus lebih besar dari 88,8 m^3 agar laki-laki tersebut dapat terangkat (massa jenisnya menjadi lebih ringan dari massa jenis udara).

Soal No. 9). Sebuah bola besi yang bermassa 220 kg dan volume 0,2 m³ masuk ke dalam kolam. Apakah bola tersebut akan tenggelam atau mengapung ke permukaan air?

Pembahasan:

$\rho_{bola} = \frac{m_{bola}}{V_{bola}}$

$\rho_{bola} = \frac{220 kg}{0,2 m^3} = 1100 kg/m^3$

Diketahui bahwa $\rho_{air} = 1000 kg/m^3$

Oleh karena $\rho_{bola} > \rho_{air}$ maka bola akan tenggelam.

Soal No. 10). 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 ….

Jawaban

berat yang seakan-akan hilang = berat benda – gaya archimedes
= m.g – ρ.g.V_{benda yang tercelup}
= 4.10 – 1000.10.(4/8000)
= 40 – 5
= 35 N