Soal 1
Sebuah kasur air memiliki ukuran panjang 2 m, lebar 2 m, dan tebal 30 cm. (a) Jika massa bahan kasur (tanpa air) adalah 20 kg, hitung berat kasur itu. (b) Hitung tekanan yang dikerjakan kasur pada lantai. (massa jenis air = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2)
Jawab:
Volume kasur, V = 2 x 2 x 0,3 = 1,2 m3,
Berat kasur tanpa air, W = 200 N,
Berat air Wa = ρgV = 1000 x 10 x 1,2 = 12000 N
(a) Berat kasur WK = 200 N + 12000 N = 12200 N = 12,2 kN
(b) tekanan yang dikerjakan pada kasur dengan luas permukaan kasur, A = 2 x 2 = 4 m2, adalah
P = F/A = 12,2 kN/4 m2 = 3,05 kPa
Soal 2
Paru-paru manusia biasanya dapat bekerja melawan beda tekanan yang kurang dari seperdua puluh tekana atmosfer standar. Jika andi menyelam menggunakan sebuah pipa napas sehingga dia dapat bernapas di dalam laut, berapa dalamkah dia dapat menyelam dibawah permukaan air?
Jawab:
Tekanan udara luar, P0 = 1,01 x 105 Pa
Massa jenis air laut, ρ = 1030 kg/m3
ΔP = P0 – P0/20 = ρgh
1,01 x 105(1 – 0,05) = 1030 x 9,8h
h = 9,5 meter
Setiap turun 10 meter dari permukaan air laut volume udara di paru-paru Anda meningkat sebesar 100%, menarik oksigen keluar dari aliran darah. Jika Anda pingsan, Anda perlu bersikap positif agar memudahkan teman Anda untuk menyelamatkan Anda.
Soal 3
Alat ukur tekanan pada gambar memiliki sebuah pegas dengan tetapan k = 60 N/m dan luas penampang pengisap adalah 0,50 cm2. Ujung kanannya dihubungkan ke suatu wadah gas pada tekanan gauge 30 kPa. (a) Berapa jauh pegas tertekan jika ruang yang berisi pegas adalah vakum dan (b) berapa jauh pegas tertekan jika bagian yang terbuka ke atmosfer (tekanan atmosfer 100 kPa)
Jawab:
Tetapan pegas k = 60 N/m,
Luas penampang, A = 0,50 cm2 = 0,50 x 10-4 m2
Tekanan gauge ΔP = 30 kPa
(a) vakum
Fatas = Fpegas
ΔPA = kΔx
30 x 103 x 0,5 x 10-4 = 60x
Δx = 0,025 m = 2,5 cm
(b) terbuka ke atmosfer, maka
Fpegas + F0 = Fatas
kx = ΔPA + P0A
60Δx = 30 x 103 x 0,5 x 10-4 + 100000 x 5 x 10-5
60Δx = 6,5
Δx = 10,83 cm
Soal 4
Perkirakan selisih tekanan hidrostatis darah di antara otak dan kaki di dalam tubuh seseorang yang tingginya 165 cm. Anggap massa jenis darah 1,06 x 103 kg/m3 dan g = 9,8 m/s2.
Jawab:
ΔP = ρgh = 1,06 x 103 x 9,8 x 1,65 = 17,14 kPa
Soal 5
Sebuah tong mengandung lapisan minyak 0,150 m yang mengapung diatas air yang ke dalamanya 0,300 m, massa jenis minyak 600 kg/m3. (a) Berapakah tekanan gauge pada bidang batas minyak dan air? dan (b) berapa tekanan gauge pada dasar tabung?
Jawab:
P0 = tekanan atmosfer = 105 Pa,
Massa jenis minyak, ρminyak = 600 kg/m3
Tebal minyak, hminyak = 0,150 m
(a) Tekanan gauge pada batas minyak-air
Pgauge = P – P0 = ρminyakghminyak
= (600)(10)(0,15)
Pgauge = 900 Pa
(b) tekanan gauge pada dasar tong
Pgauge = P – P0
= ρminyakgh + ρairghair
= (600)(10)(0,15) + 1000 x 10 x 0,30
Pgauge = 3900 Pa = 3,9 kPa
Soal 6
Tiga jenis cairan yang tidak dapat bercampur dituangkan ke dalam sebuah wadah yang penampangnya berbentuk silinder dengan luas 50 cm2. volume dengan massa jenis masing-masing cairan adalah 0,50 L, 2,6 g/cm3; 0,25 L, 1,0 g/cm3; dan 0,40 L, 0,80 g/cm3. Berapakah tekanan mutlak pada alas wadah?
Jawab:
Diketahui: ρ1 = 2,6 g/cm3, volume V1 = 0,50 L = 500 cm3
ρ2 = 1,0 g/cm3, volume V2 = 0,25 L = 250 cm3
ρ3 = 0,8 g/cm3, volume V3 = 0,40 L = 400 cm3
Cari dahulu tinggi untuk masing-masing cairan:
h1 = V1/A = 500/50 = 10 cm
h2 = V2/A = 250/50 = 5 cm
h3 = V3/A = 400/50 = 8 cm
Tekanan mutlak adalah tekanan atmosfer + tekanan akibat berat fluida, maka
P = P0 + ρgh
= P0 + ρ1gh1 + ρ2gh2 + ρ2gh2
P = 105 + (2600 x 0,1 + 1000 x 0,05 + 800 x 0,08) x 10
P = 103740 Pa = 103,74 kPa
Sebuah kasur air memiliki ukuran panjang 2 m, lebar 2 m, dan tebal 30 cm. (a) Jika massa bahan kasur (tanpa air) adalah 20 kg, hitung berat kasur itu. (b) Hitung tekanan yang dikerjakan kasur pada lantai. (massa jenis air = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2)
Jawab:
Volume kasur, V = 2 x 2 x 0,3 = 1,2 m3,
Berat kasur tanpa air, W = 200 N,
Berat air Wa = ρgV = 1000 x 10 x 1,2 = 12000 N
(a) Berat kasur WK = 200 N + 12000 N = 12200 N = 12,2 kN
(b) tekanan yang dikerjakan pada kasur dengan luas permukaan kasur, A = 2 x 2 = 4 m2, adalah
P = F/A = 12,2 kN/4 m2 = 3,05 kPa
Soal 2
Paru-paru manusia biasanya dapat bekerja melawan beda tekanan yang kurang dari seperdua puluh tekana atmosfer standar. Jika andi menyelam menggunakan sebuah pipa napas sehingga dia dapat bernapas di dalam laut, berapa dalamkah dia dapat menyelam dibawah permukaan air?
Jawab:
Tekanan udara luar, P0 = 1,01 x 105 Pa
Massa jenis air laut, ρ = 1030 kg/m3
ΔP = P0 – P0/20 = ρgh
1,01 x 105(1 – 0,05) = 1030 x 9,8h
h = 9,5 meter
Setiap turun 10 meter dari permukaan air laut volume udara di paru-paru Anda meningkat sebesar 100%, menarik oksigen keluar dari aliran darah. Jika Anda pingsan, Anda perlu bersikap positif agar memudahkan teman Anda untuk menyelamatkan Anda.
Soal 3
Alat ukur tekanan pada gambar memiliki sebuah pegas dengan tetapan k = 60 N/m dan luas penampang pengisap adalah 0,50 cm2. Ujung kanannya dihubungkan ke suatu wadah gas pada tekanan gauge 30 kPa. (a) Berapa jauh pegas tertekan jika ruang yang berisi pegas adalah vakum dan (b) berapa jauh pegas tertekan jika bagian yang terbuka ke atmosfer (tekanan atmosfer 100 kPa)
Tetapan pegas k = 60 N/m,
Luas penampang, A = 0,50 cm2 = 0,50 x 10-4 m2
Tekanan gauge ΔP = 30 kPa
(a) vakum
Fatas = Fpegas
ΔPA = kΔx
30 x 103 x 0,5 x 10-4 = 60x
Δx = 0,025 m = 2,5 cm
(b) terbuka ke atmosfer, maka
Fpegas + F0 = Fatas
kx = ΔPA + P0A
60Δx = 30 x 103 x 0,5 x 10-4 + 100000 x 5 x 10-5
60Δx = 6,5
Δx = 10,83 cm
Soal 4
Perkirakan selisih tekanan hidrostatis darah di antara otak dan kaki di dalam tubuh seseorang yang tingginya 165 cm. Anggap massa jenis darah 1,06 x 103 kg/m3 dan g = 9,8 m/s2.
Jawab:
ΔP = ρgh = 1,06 x 103 x 9,8 x 1,65 = 17,14 kPa
Soal 5
Sebuah tong mengandung lapisan minyak 0,150 m yang mengapung diatas air yang ke dalamanya 0,300 m, massa jenis minyak 600 kg/m3. (a) Berapakah tekanan gauge pada bidang batas minyak dan air? dan (b) berapa tekanan gauge pada dasar tabung?
Jawab:
P0 = tekanan atmosfer = 105 Pa,
Massa jenis minyak, ρminyak = 600 kg/m3
Tebal minyak, hminyak = 0,150 m
(a) Tekanan gauge pada batas minyak-air
Pgauge = P – P0 = ρminyakghminyak
= (600)(10)(0,15)
Pgauge = 900 Pa
(b) tekanan gauge pada dasar tong
Pgauge = P – P0
= ρminyakgh + ρairghair
= (600)(10)(0,15) + 1000 x 10 x 0,30
Pgauge = 3900 Pa = 3,9 kPa
Soal 6
Tiga jenis cairan yang tidak dapat bercampur dituangkan ke dalam sebuah wadah yang penampangnya berbentuk silinder dengan luas 50 cm2. volume dengan massa jenis masing-masing cairan adalah 0,50 L, 2,6 g/cm3; 0,25 L, 1,0 g/cm3; dan 0,40 L, 0,80 g/cm3. Berapakah tekanan mutlak pada alas wadah?
Jawab:
Diketahui: ρ1 = 2,6 g/cm3, volume V1 = 0,50 L = 500 cm3
ρ2 = 1,0 g/cm3, volume V2 = 0,25 L = 250 cm3
ρ3 = 0,8 g/cm3, volume V3 = 0,40 L = 400 cm3
Cari dahulu tinggi untuk masing-masing cairan:
h1 = V1/A = 500/50 = 10 cm
h2 = V2/A = 250/50 = 5 cm
h3 = V3/A = 400/50 = 8 cm
Tekanan mutlak adalah tekanan atmosfer + tekanan akibat berat fluida, maka
P = P0 + ρgh
= P0 + ρ1gh1 + ρ2gh2 + ρ2gh2
P = 105 + (2600 x 0,1 + 1000 x 0,05 + 800 x 0,08) x 10
P = 103740 Pa = 103,74 kPa
Post a Comment for "Soal Hukum-hukum pada Fluida Statis dan Pembahasan"
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!