10 Soal Essay Fluida Statis dan Dinamis, beserta jawaban pembahasan

Hai teman-teman, di bawah ini akan disajikan 10 Soal Essay Fluida Statis dan Dinamis, beserta jawaban pembahasan. Semoga saja 10 Soal Essay Fluida Statis dan Dinamis, beserta jawaban pembahasan ini memberikan banyak manfaat untuk kita semua.

Soal No. 1)  Sebuah pipa berbentuk seperti gambar dibawah ini:

Jika luas penampang besar 10 cm2 dan luas penampang kecil 5 cm2. Apabila kecepatan aliran air pada pipa besar 2 m/s dengan tekanan 40 kPa, tekanan pada pipa kecil sebesar? (UN 2013/2014)
Jawaban
Diketahui:
A1 = 10 cm2
A2 = 5 cm2
v1 = 2 m/s
P1 = 40 kPa = 40.000 Pa
Rho air = 1000 kg/m3
g = 10 m/s2
h1 = 0 cm
h2 = 60 cm = 0,6 m
Ditanyakan:
P2 = …?
Pembahasan:
Kecepatan aliran air pada pipa kecil (v2) dapat dicari menggunakan asas kontinuitas.
A1v1 = A2v2
(10)(2) = (5)(v2)
20 = 5v2
v2 = 4 m/s
Persamaan Bernoulli pada fluida dinamis adalah:
40.000 + (1.000)(10)(0) + 1/2(1.000)(2)^2 = P2 + (1.000)(10(0,6) + 1/2(1.000)(4)^2
40.000 + 0 + 2000 = P2 + 6.000 + 8.000
42.000 = P2 + 14.000
P2 = 28.000 Pa.
Jadi tekanan pada pipa kecil adalah 28.000 Pa atau 28 kPa.
Soal No. 2)  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 ….
Jawaban:
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 = 2,5.10kg/m³
Soal No. 3) Tangki air dengan lubang kebocoran diperlihatkan gambar berikut!

Jarak lubang ke tanah adalah 10 m dan jarak lubang ke permukaan air adalah 3,2 m. Tentukan:
a) Kecepatan keluarnya air
b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air
c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah

Jawaban
a) Kecepatan keluarnya air
v = √(2gh)
v = √(2 x 10 x 3,2) = 8 m/s

b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air
X = 2√(hH)
X = 2√(3,2 x 10) = 8√2 m

c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah
t = √(2H/g)
t = √(2(10)/(10)) = √2 sekon

Soal No. 4) Perhatikan Gambar dibawah ini:

Sebuah pipa U berisi air dan minyak dalam keadaan stabil seperti gambar diatas. Jika massa jenis air 1 g/cm3 tinggi minyak 9 cm dan tinggi air 7 cm. Massa jenis minyak adalah? (UN 2013/2014)
Jawaban:
Diketahui:
Rho air = 1 g/cm3
h air = 7 cm
h minyak = 9 cm
g = 10 m/s2
Ditanyakan:
Rho minyak = …?
Tekanan hidrostatis memiliki nilai yang sama pada kedalaman yang sama.
P air = P minyak
(Rho air) x (g) x (h air) = (Rho minyak) x (g) x (h minyak)
(Rho air) x (h air) = (Rho minyak) x (h minyak)
(1 g/cm3)(7 cm) = (Rho minyak)(9 cm)
Rho minyak = 7/9
Rho minyak = 0,78 g/cm3
Jadi Rho minyak adalah 0,78 g/cm3.
Soal No. 5)  Gaya Archimedes yang bekerja pada benda saat dimasukkan ke dalam fluida ditentukan oleh
Jawaban:
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
Soal No. 6) Perhatikan Gambar dibawah ini:
Sebuah bak besar berisi air, terdapat sebuah lubang seperti gambar diatas. Jika g = 10 m/s2, h2 = 40 cm dan Tinggi Bak 85 cm, maka berakah kecepatan semburan air dari lubang tersebut?
Jawaban:
Diketahui:
h = 85 cm
h2 = 40 cm
g = 10 m/s2
Ditanyakan:
v = …?
Pembahasan
v = √ 2 g h
v = √ 2 g (h – h2)
v = √ (2)(10)(85 – 40)
v = √ 900
v = 30 cm/s.
Jadi kecepatan semburan air adalah 30 cm/s.
Soal No. 7) 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. 8) 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 …
Jawaban:
gaya achimedes air = berat ban + berat beban
 ρ.g.V =  m.g + m.g
1000 . 0,1 = 1 + m
m = 99 kg

Soal No. 9) Sebuah gabus dimasukkan dalam air ternyata 75 % volume gabus tercelup dalam air, maka massa jenis gabus adalah ….

Jawaban:

 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
Soal No. 10) Perhatikan Gambar berikut ini:
Sayap pesawat terbang dirancang agar memiliki gaya angkat ke atas maksimal seperti gambar diatas. Jika v adalah kecepatan aliran udara dan p adalah tekanan udara, sesuai dengan asas bernoulli rancangan tersebut dibuat agar?
Jawaban:
Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan udara yang melalui sayap pesawat bagian atas (Va) lebih besar dari pada Sisi bagian bawah sayap (Vb). Oleh karena itu tekana bagia atas (Pa) lebih kecil dari pada tekanan bagian bawah (Pb). Inilah yang dikatakan oleh asas Bernoulli.
Va > Vb sehingga Pa < Pb

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:
ρm = 0,8 gr/cm3
Vb = 100%
Vbf = 100% – 25% = 75%
Ditanya: ρb =…?

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.Vbenda yang tercelup
= 4.10 – 1000.10.(4/8000)
= 40 – 5
= 35 N

Contoh Soal Essay Fisika dan Jawaban Fluida Statis

Hai kawan-kawan, berikut ini ada beberapa contoh soal essay fisika dan jawaban tentang fluida statis. Semoga contoh soal essay fisika dan jawaban tentang fluida statis ini memberikan manfaat yang banyak.

Pengertian Fluida statis atau hidrostatika adalah salah satu cabang ilmu sains yang membahas karakteristik fluida saat diam, biasanya membahas mengenai tekanan pada fluida ataupun yang diberikan oleh fluida (gas atau cair) pada objek yang tenggelam didalamnya.

Soal No. 1). Sebuah dongkrak hidrolik digunakan untuk mengangkat beban.

Jika jari-jari pada pipa kecil adalah 2 cm dan jari-jari pipa besar adalah 18 cm, tentukan besar gaya minimal yang diperlukan untuk mengangkat beban 81 kg!

Jawaban:
Data:
m = 250 kg
r1 = 2 cm
r2 = 18 cm
w = mg = 810 N
F =….

Jika diketahui jari-jari (r) atau diameter (D) pipa gunakan rumus:

Diperoleh

Soal No. 2). 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. 3). 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. 4). 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. 5). 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. 6). 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).