Contoh Soal Fluida Statis Lengkap beserta Pembahasannya

Hai Quipperian, pernahkah kamu merasakan gendang telingamu sakit saat berenang di kolam yang cukup dalam? Jadi, mengapa telinga Anda tidak sakit saat berenang di kolam yang dangkal? Ternyata, hal itu disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatis, Kamu tahu. Semakin dalam Anda berenang, semakin besar tekanan hidrostatiknya. Tekanan ini adalah salah satu besaran yang akan Anda temui dalam fluida statis. Apa itu fluida statis? Yuk, lihat selengkapnya!

Definisi Fluida Statis

Fluida statis adalah fluida yang berada dalam keadaan statis atau stasioner. Saat mempelajari fluida statis, Anda akan mengetahui beberapa hukum yang terkait dengan fluida ini. Pada artikel sebelumnya Quipper Blog telah membahas tentang fluida statis lengkap dengan besaran dan hukum yang digunakan di dalamnya. Untuk materi selengkapnya silahkan buka link berikut.

Setelah membaca materi, mari kita pelajari bersama contoh soal.

Contoh Soal Fluida Statis

Berikut adalah 10 contoh soal tentang fluida statis yang dapat Anda gunakan sebagai referensi belajar.

Contoh soal 1

Abel menyelam hingga kedalaman 150 cm di bawah permukaan laut. Jika massa jenis air 1,03 gr/cm³tekanan hidrostatis yang dirasakan Abel adalah….

1. 15,45 kPa
2. 1545 Pa
3. 1,45 kPa
4. 3,25 kPa
5. 2.500 Pa

Diskusi:

Dikenal:

H = 150 cm = 1,5 m

ρ = 1,03 gr/cm³ = 1,030 kg/m³

diminta: P =…?

Diskusi:

Untuk mencari tekanan hidrostatis yang dirasakan oleh Abel, gunakan persamaan berikut.

Jadi, tekanan hidrostatis yang Abel rasakan adalah 15,45 kPa.

Jawaban: A

Contoh soal 2

Dalam salah satu percobaannya, Pak Heri memasukkan tabung secara vertikal ke dalam air, sehingga dihasilkan sudut kontak 60^Hai. Akibatnya, terjadi kenaikan air di dalam tabung setinggi 4 cm. Jika jari-jari tabung 0,1 cm dan massa jenis air 1000 kg/m³Tegangan permukaan yang dialami air adalah…

1. 0,8N/m
2. 4 N/m
3. 0,4N/m
4. 0,5N/m
5. 2N/m

Diskusi:

Dikenal:

Ditanya: γ =…?

Diskusi:

Tegangan permukaan adalah gaya tarik ke bawah yang menyebabkan permukaan zat cair meregang dengan membentuk lapisan tipis. Untuk menemukan tegangan permukaan dalam masalah, Anda dapat menggunakan persamaan berikut.

Jadi, tegangan permukaan yang dialami air adalah 0,4 N/m.

Jawaban: C

Contoh soal 3

Dua buah piston A dan B dihubungkan seperti gambar di bawah ini.

Piston B memiliki luas penampang 2.000 cm2²sedangkan piston A memiliki luas penampang 10 cm². Fluida yang digunakan dalam piston adalah oli dengan densitas 0,8 g/cm2³. Nio ingin menggunakan piston B untuk mengangkat benda bermassa 500 kg dan 200 kg, dengan syarat benda tersebut harus diangkat secara bergantian. Berdasarkan kasus tersebut, pernyataan yang benar adalah….

1. Perbandingan gaya angkat beban 500 kg dan 200 kg adalah 7:2.
2. Perbandingan gaya angkat beban 500 kg dan 200 kg adalah 8:5.
3. Gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban 200 adalah 8 N.
4. Gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda bermassa 500 kg sama dengan gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda bermassa 200 kg.
5. Tekanan antara kedua ujung piston berbeda, sehingga gaya angkat benda bermassa 200 kg dan 500 kg juga berbeda.

Diskusi:

Dikenal:

A_B = 2.000 cm-1² = 0,2m²

A_A = 10 cm² = 0,001m²

M_B1 = 500 kg

M_B2 = 200 kg

H = 50 cm = 0,5 m

ρ = 0,8 g/cm3³ = 800 kg/m³

Ditanya: pernyataan benar =…?

Diskusi:

Tekanan di titik P dan Q sama. Itu didasarkan pada hukum utama hidrostatika. Secara matematis, diformulasikan sebagai berikut.

Persamaan untuk gaya yang dibutuhkan pada piston A diperoleh sebagai berikut.

Gunakan persamaan di atas untuk mencari gaya tekan piston A akibat beban yang diberikan Nio, yaitu 500 kg dan 200 kg.

beban massa 500 kg:

beban massa 200 kg:

Perbandingan gaya:

Jadi, pernyataan yang benar adalah perbandingan gaya untuk mengangkat beban 500 kg dan 200 kg adalah 7:2.

Jawaban: A

Contoh soal 4

Sepotong besi dengan massa jenis 7,8 g/cm2³ sepenuhnya tenggelam dalam cairan yang massa jenisnya 0,8 g/cm3³. Jika massa besi 234 g, gaya ke atas yang dialami besi adalah…

1. 12 N
2. 4,8N
3. 5,6 N
4. 0,48N
5. 0,24 N

Diskusi:

Dikenal:

diminta: F_A =…?

Diskusi:

Pertama, Anda harus mencari volume besi yang terendam dalam cairan.

Ingat, menurut hukum Archimedes, volume benda yang terendam sama dengan volume fluida yang dipindahkan.

Jadi, gaya ke atas yang dialami besi adalah 0,24 N.

Jawaban:E

Contoh soal 5

Ani memasukkan sebuah benda yang volumenya 0,5 m³ ke dalam air. Ternyata, benda itu tenggelam. Jika massa jenis benda 1750 kg/m³perbandingan berat benda di udara dan di air adalah ….

1. 3 : 7
2. 7 : 5
3. 8 : 3
4. 7 : 3
5. 4 : 5

Diskusi:

Dikenal:

diminta: _=…?

Diskusi:

Pertama, Anda harus mencari berat benda di udara.

Selanjutnya, tentukan berat benda di dalam air.

Dengan demikian, perbandingannya adalah sebagai berikut.

Jadi, perbandingan berat suatu benda di udara dan di air adalah 7 : 3.

Jawaban: D

Contoh soal 6

Dalam sebuah percobaan, seorang siswa menjatuhkan bola padat dengan jari-jari 2,5 cm ke dalam minyak. Bola yang dijatuhkan bergerak dengan kecepatan 2 m/s. Jika koefisien viskositas minyak adalah 2 x 10^-1 ns/m²tentukan besarnya gaya gesek yang dialami bola!

Diskusi:

Dikenal:

diminta: F_S =…?

Diskusi:

Untuk mencari gaya gesek yang dialami bola, gunakan persamaan hukum Stokes berikut.

Jadi, gaya gesek yang dialami bola adalah 0,06 N.

Contoh soal 7

Perhatikan pipa U berikut.

Jika massa jenis minyak 0,8 gr/cm³berapa massa jenis cairan X?

Diskusi:

Dikenal:

Tekanan hidrostatik di ujung pipa minyak sama dengan tekanan hidrostatik di ujung minyak. Karena itu:

Jadi, massa jenis zat cair X adalah 1,28 gr/cm³.

Contoh soal 8

Di sebuah bengkel terdapat dongkrak yang terdiri dari dua buah piston yaitu piston dengan penampang A₁ Dan A₂. Pada piston penampang A₂ diberi beban mobil yang beratnya 8.000 N. Jika luas A₂ = 10A₁ berapakah gaya yang diperlukan untuk mengangkat mobil tersebut?

Diskusi:

Dikenal:

diminta: F₁ = …?

Diskusi:

Gaya yang diperlukan untuk mengangkat mobil didefinisikan sebagai:

Jadi, besarnya gaya untuk mengangkat mobil tersebut adalah 800 N.

Contoh soal 9

sebuah benda dicelupkan ke dalam air. Ternyata, 30% volume benda mengapung di permukaan air. Berapa massa benda ini?

Diskusi:

Dikenal:

Dicari: ρ_B =…?

Diskusi:

Untuk menentukan massa jenis suatu objek, gunakan “Quipper Solution” SUPER berikut ini.

Jadi, massa jenis benda tersebut adalah 700 kg/m³.

Contoh soal 10

Imelda membersihkan air yang menetes di atas meja menggunakan lembaran plastik halus dengan kecepatan 25 cm/s dan gaya 0,03 N. Di antara cairan dan meja terdapat lapisan setebal 0,2 mm. Di meja lain ada tumpahan gliserin yang bentuk dan ukurannya sama dengan tetesan air sebelumnya. Viskositas gliserin adalah 1,5 Ns/m². Jika Imelda ingin membersihkan tumpahan gliserin dengan lembaran plastik lunak yang sama seperti sebelumnya, buatlah kesimpulan mengenai gaya yang diperlukan Imelda untuk membersihkan tetesan gliserin! (viskositas air = 0,00089 Ns/m²)

Diskusi:

Dikenal:

ay_A = ay_G = 25 cm/s = 0,25 m/s

F_A = 0,03N

L = 0,2mm = 0,0002m

ῃ_G = 1,5 Ns/m²

ῃ_A = 0,00089 Ns/m²

diminta: F_G =…?

Diskusi:

Pertama, Quipperian harus mencari luas penampang fluida, dalam hal ini tetesan air yang dibersihkan Imelda.

Karena bentuk dan ukuran droplet gliserin sama dengan air, maka luas fluida diasumsikan sama yaitu 0,027 m².

Selanjutnya, tentukan gaya pembersihan tetesan gliserin menggunakan rumus yang sama seperti di atas.

Jadi, kesimpulannya Imelda membutuhkan gaya sebesar 50,625 N untuk membersihkan tetesan gliserin.

Ternyata, mempelajari contoh soal fluida statis itu menyenangkan, bukan?

Itulah pembahasan Quipper Blog kali ini. Semoga bermanfaat. Untuk mendapatkan materi lengkapnya, silahkan bergabung dengan Quipper Video. Dengan Quipper Video, belajar menjadi lebih mudah dan menyenangkan. Salam Quippers!