ini adalah halaman kelanjutan dari pembahasan fluida statis dari bab sebelumnya. silakan anda cermati lagi soal-soal berikut ini. atau jika belum membaca halaman sebelumnya saya sarankan baca dulu agar lebih paham.
Soal No. 9
Sebuah pipa U diisi dengan 4 buah zat cair berbeda hingga seperti gambar. Tentukan persamaan untuk menentukan besarnya massa jenis zat cair 1
Pembahasan
PA = PB
P1 + P4 = P2 + P3
ρ1 g h1 + ρ4 g h4 = ρ2 g h2 + ρ3 g h3
g bisa dicoret sehingga didapatkan
ρ1 h1 + ρ4 h4 = ρ2 h2 + ρ3 h3
ρ1 h1 = ρ2 h2 + ρ3 h3 - ρ4 h4
Sehingga
ρ1 = ( ρ2 h2 + ρ3 h3 - ρ4 h4) : h1
Soal No. 10
Sebuah benda berbentuk balok berada pada bejana yang berisikan air dan minyak. 50% dari volum balok berada di dalam air, 30% berada dalam minyak seperti terlihat pada gambar berikut.
Tentukan massa jenis balok tersebut
Diketahui massa jenis air adalah 1 g/cm3 dan massa jenis minyak 0,8 g/cm3
Pembahasan
a) Gaya-gaya yang bekerja pada balok adalah sebagai berikut:
Berat benda
w = mg
Karena massa benda belum diketahui, masukkan m = ρ vB sehingga w = ρ v g dengan vB adalah volum balok.
Gaya ke atas yang bekerja pada balok oleh air
Fair = ρa va g
dengan va adalah volume air yang dipindahkan atau didesak oleh balok (50%v = 0,5 vB).
Gaya ke atas yang bekerja pada balok oleh minyak
Fm = ρm vm g
dengan vm adalah volume minyak yang dipindahkan atau didesak oleh balok (30% vB = 0,3 vB).
Gaya yang arahnya ke atas sama dengan gaya yang arahnya ke bawah:
Soal No. 11
Perhatikan gambar berikut, air berada dalam sebuah pipa kapiler dengan sudut kontak sebesar θ.
Jika jari-jari pipa kapiler adalah 0,8 mm, tegangan permukaan air 0,072 N/m dan cos θ = 0,55 tentukan tentukan ketinggian air dalam pipa kapiler! (g = 10 m/s2, ρair= 1000 kg/m3)
Pembahasan
Data soal:
r = 0,8 mm = 0,8 × 10−3 m
cos θ = 0,55
γ = 0,072 N/m
g = 10 m/s2
ρair = 1000 kg/m3
h = ....
Rumus kenaikan zat cair pada suatu pipa kapiler
Masuk datanya
Soal No. 12
Sebuah pipa vertikal terpasang di dalamnya sebuah pegas dan sebuah penampang lingkaran dari karet berjari-jari 10 cm seperti terlihat pada gambar berikut.
Suatu zat cair dengan massa jenis 800 kg/m3 kemudian dimasukkan ke dalam pipa hingga setinggi 35 cm. Pegas tertekan ke bawah hingga posisinya setinggi h. Jika konstanta pegas adalah 200 N/m dan percepatan gravitasi 10 m/s2 tentukan nilai h!
Pembahasan
Tentukan dulu perubahan panjang pegas akibat diisinya pipa dengan cairan:
Gaya dari pegas = Gaya dari zat cair
Dengan demikian h = 50 cm − 44 cm = 6 cm
Soal No. 13
Sebuah kelereng dengan jari-jari 0,5 cm jatuh ke dalam bak berisi oli yang memiliki koefisien viskositas 110 × 10−3 N.s/m2. Tentukan besar gesekan yang dialami kelereng jika bergerak dengan kelajuan 5 m/s!
Pembahasan
Data:
r = 0,5 cm = 5 × 10−3 m
η = 110 × 10−3 N.s/m2
ν = 5 m/s
Ff =.....
Benda yang bergerak dalam fluida akan mengalami gesekan. Besar gesekan yang terjadi jika benda bentuknya BOLA dirumuskan:
dimana
Ff = gaya gesekan di dalam fluida
η = koefisien viskositas fluida
r = jari-jari benda
ν = kecepatan gerak benda
sehingga besarnya gesekan
Soal No. 14
Sebuah gotri yang berjari-jari 5,5 × 10−3 m terjatuh ke dalam oli yang memiliki massa jenis 800 kg/m3 dan koefisien viskositasnya 110 × 10−3 N.s/m2. Jika massa jenis gotri 2700 kg/m3, tentukan kecepatan terbesar yang dapat dicapai gotri dalam fluida!
Pembahasan
Data:
Bendanya gotri, berbentuk bola.
r = 5,5 × 10−3
ρb = 2700 kg/m3
Fluidanya oli.
ρf = 800 kg/m3
η = 110 × 10−3 N.s/m2
νT =.....?
Kecepatan terbesar yang dicapai gotri dalam fluida dinamakan kecepatan terminal atau νT. Rumus kecepatan terminal untuk benda berbentuk bola:
sehingga:
Soal No. 15
Sebuah balok yang memiliki massa 4 kg dan volume 5 × 10−4 m3 berada di dalam air digantung menggunakan sebuah pegas seperti gambar berikut.
Jika massa jenis air 1000 kg/m3 dan konstanta pegasnya 140 N/m maka pertambahan panjang pegas ditinjau dari saat pegas tanpa beban adalah....
A. 15 cm
B. 20 cm
C. 25 cm
D. 30 cm
E. 35 cm
Pembahasan
Gaya-gaya yang bekerja pada balok yaitu gaya berat balok w = mbg arahnya ke bawah, gaya angkat yang berasal dari air Fa = ρagVa arahnya ke atas, dan gaya pegas Fp = kΔx arahnya ke atas. Ketiganya dalam kondisi seimbang.
Karena seluruh balok berada di dalam air, maka volume air yang dipindahkan sama dengan volume balok. Dengan massa jenis air ρa =1000 kg/m3 dan g = 10 m/s2diperoleh hasil:
Berikut sample soal un 2014 lalu tentang fluida dinamis:
Soal No. 16
Sebuah pipa U yang diisi minyak dan air dalam keadaan stabil tampak seperti gambar.
Massa jenis air = 1000 kg.m– 3, dan massa jenis minyak 800 kg.m– 3, maka perbedaan ketinggian (Δ h) adalah…..
A. 8 cm
B. 6 cm
C. 5 cm
D. 4 cm
E. 2 cm
Pembahasan
Tekanan hidrostatis di titik A sama dengan tekanan hidrostatis di titik B. Cari ketinggian air, kemudian selisihnya dengan tinggi minyak:
sekian ya ulasan tentang contoh soal dan pembahasan fluida statis. semoga dapat membantu.
