Home » Mapel » Fisika » Contoh Soal Fluida Statis Lengkap dengan Pembahasannya

Contoh Soal Fluida Statis Lengkap dengan Pembahasannya

Hai Quipperian, pernahkah kamu merasa gendang telingamu sakit saat berenang di kolam yang cukup dalam? Lantas, mengapa saat berenang di kolam yang dangkal telingamu tidak terasa sakit? Ternyata, hal itu disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatis, lho. Semakin dalam kamu berenang, semakin besar tekanan hidrostatisnya. Tekanan ini merupakan salah satu besaran yang akan kamu jumpai pada fluida statis. Apa itu fluida statis? Yuk, simak selengkapnya!

Pengertian Fluida Statis

Fluida statis adalah fluida yang berada pada kondisi statis atau diam. Saat mempelajari fluida statis, kamu akan mengenal beberapa hukum yang terkait fluida ini. Di artikel sebelumnya, Quipper Blog sudah pernah membahas fluida statis lengkap dengan besaran dan hukum-hukum yang digunakan di dalamnya. Untuk materi lengkapnya, silahkah buka di link berikut ini.

Setelah membaca materinya, yuk belajar contoh soal bersama-sama.

Contoh Soal Fluida Statis

Berikut ini 10 contoh soal tentang fluida statis yang bisa kamu jadikan referensi belajar.

Contoh soal 1

Abel menyelam di kedalaman 150 cm di bawah permukaan air laut. Jika massa jenis air 1,03 gr/cm3, tekanan hidrostatis yang dirasakan oleh Abel adalah ….

  1. 15,45 kPa
  2. 1.545 Pa
  3. 1,45 kPa
  4. 3,25 kPa
  5. 2.500 Pa

Pembahasan:

Diketahui:

h = 150 cm = 1,5 m

ρ = 1,03 gr/cm3 = 1.030 kg/m3

Ditanya: P =…?

Pembahasan:

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

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

Jawaban: A

Contoh soal 2

Pada suatu percobaan, Pak Heri memasukkan tabung secara vertikal ke dalam air, sehingga dihasilkan sudut kontak 60o. Akibatnya, terjadi kenaikan air pada tabung setinggi 4 cm. Jika jari-jari tabung 0,1 cm dan massa jenis air 1.000 kg/m3, tegangan permukaan yang dialami oleh air adalah ….

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

Pembahasan:

Diketahui:

Ditanya: γ =…?

Pembahasan:

Tegangan permukaan adalah suatu gaya tarik ke bawah yang mengakibatkan permukaan suatu cairan menengan dengan membentuk lapisan tipis. Untuk mencari tegangan permukaan pada soal, kamu bisa menggunakan persamaan berikut.

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

Jawaban: C

Contoh soal 3

Dua buah piston, A dan B, saling terhubung seperti gambar berikut.

Piston B memiliki luas penampang 2.000 cm2, sedangkan piston A memiliki luas penampang 10 cm2. Fluida yang digunakan di dalam piston tersebut adalah oli dengan massa jenis 0,8 g/cm3. Nio ingin menggunakan piston B untuk mengangkat beban bermassa 500 kg dan 200 kg, dengan syarat benda harus diangkat secara bergantian. Berdasarkan kasus tersebut, pernyataan yang benar adalah ….

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

Pembahasan:

Diketahui:

AB = 2.000 cm2 = 0,2 m2

AA = 10 cm2 = 0,001 m2

mB1 = 500 kg

mB2 = 200 kg

h = 50 cm = 0,5 m

ρ = 0,8 g/cm3 = 800 kg/m3

Ditanya: pernyataan yang benar =…?

Pembahasan:

Tekanan pada titik P dan Q bernilai sama. Hal itu didasarkan pada hukum utama hidrostatis. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.

Diperoleh persamaan gaya yang dibutuhkan di piston A adalah sebagai berikut.

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

Beban bermassa 500 kg:

Beban bermassa 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 yang massa jenisnya 7,8 gr/cm3 dicelupkan seluruhnya ke dalam zat cair yang massa jenisnya 0,8 gr/cm3. Jika massa besi tersebut 234 gr, gaya ke atas yang dialami besi adalah ….

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

Pembahasan:

Diketahui:

Ditanya: FA =…?

Pembahasan:

Mula-mula, kamu harus mencari volume besi yang dicelupkan ke dalam zat cair.

Ingat, berdasarkan hukum Archimedes, volume benda tercelup sama dengan volume fluida yang dipindahkan.

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

Jawaban: E

Contoh soal 5

Ani memasukkan benda bervolume 0,5 m3 ke dalam air. Ternyata, benda tersebut tenggelam. Jika massa jenis bendanya 1.750 kg/m3, perbandingan berat benda di udara dan di air adalah ….

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

Pembahasan:

Diketahui:

Ditanya: =…?

Pembahasan:

Mula-mula, kamu harus mencari berat benda di udara.

Selanjutnya, tentukan berat benda di dalam air.

Dengan demikian, perbandingannya adalah sebagai berikut.

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

Jawaban: D

Contoh soal 6

Pada suatu percobaan, seorang siswa menjatuhkan bola padat berjari-jari 2,5 cm ke dalam oli. Bola yang dijatuhkan tersebut bergerak dengan kecepatan 2 m/s. Jika koefisien viskositas olinya 2 x 10-1 Ns/m2, tentukan besarnya gaya gesek yang dialami bola!

Pembahasan:

Diketahui:

Ditanya: Fs =…?

Pembahasan:

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/cm3, berapakah massa jenis cairan X?

Pembahasan:

Diketahui:

Tekanan hidrostatis di ujung pipa minyak sama dengan tekanan hidrostatis di ujung minyak. Dengan demikian:

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

Contoh soal 8

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

Pembahasan:

Diketahui:

Ditanya: F1 = …?

Pembahasan:

Gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat mobil tersebut dirumuskan sebagai:

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

Contoh soal 9

sebuah benda dicelupkan ke dalam air. Ternyata, 30% dari volume benda mengapung di permukaan air. Berapakah massa jenis benda tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

Ditanya: ρb =…?

Pembahasan:

Untuk menentukan massa jenis benda, gunakan SUPER “Solusi Quipper” berikut.

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

Contoh soal 10

Imelda membersihkan air yang menetes di 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 terdapat tumpahan gliserin yang bentuk dan ukurannya sama dengan tetesan air sebelumnya. Viskositas gliserin tersebut adalah 1,5 Ns/m2. Jika Imelda ingin membersihkan tumpahan gliserin dengan lembaran plastik halus yang sama dengan sebelumnya, buatlah kesimpulan terkait gaya yang dibutuhkan Imelda untuk membersihkan tetesan gliserin tersebut! (viskositas air = 0,00089 Ns/m2)

Pembahasan:

Diketahui:

va = vg =  25 cm/s = 0,25 m/s

Fa = 0,03 N

L = 0,2 mm = 0,0002 m

g = 1,5 Ns/m2

a = 0,00089 Ns/m2

Ditanya: Fg =…?

Pembahasan:

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

Oleh karena bentuk dan ukuran tetesan gliserin sama dengan air, maka luas fluidanya dianggap sama, yaitu 0,027 m2.

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

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

Ternyata, belajar contoh soal fluida statis itu menyenangkan ya?

Itulah pembahasan Quipper Blog kali ini. Semoga bermanfaat ya. Untuk mendapatkan materi lengkapnya, silahkan gabung bareng Quipper Video. Bersama Quipper Video, belajar jadi lebih mudah dan menyenangkan. Salam Quipper!

Lainya untuk Anda