MATERI FLUIDA
FLUIDA STATIS
Tekanan
Tekanan adalah salah satu besaran fisika yang menyatakan gaya persatuan luas permukaan.
Keterangan:P = tekanan (N/m2 atau Pascal).
F = gaya (N).
A = luas permukaan (m2).
Tekanan Hidrostatis
Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang terjadi didalam zat cair.P = ρ .g .h
Keterangan:
P = tekanan hidostatis (Pa).
ρ = massa jenis zat cair (kg/m3).
g = percepatan gravitasi (10 m/s2).
h = kedalaman (m).
Prinsip Pascal
Jika suatu zat cair dikenakan tekanan maka tekanan itu akan merambat ke segala arah dengan tidak bertambah atau berkurang kekuatannya.
Keterangan:
F1 = gaya pada pipa 1 (N).
F2 = gaya pada pipa 2 (N).
A1 = luas penampang 1 (m2).
A2 = luas penampang 2 (m2).
Hukum Archimedes
Sebuah benda yang sebagian atau keseluruhan dicelupkan ke dalam zat cair akan mendapat gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan zat benda tersebut.FA = ρ .g .V
Keterangan:
FA = gaya ke atas atau gaya apung (N).
ρ = massa jenis zat cair (kg/m3).
g = percepatan gravitasi (m/s2).
V = volume benda tercelup (m3).
Benda yang tercelup ke dalam zat cair.
Gambar diatas menunjukkan gaya-gaya yang bekerja pada benda yang tercelup sebagian ke dalam zat cair. Untuk keadaan seperti gambar berlaku:
Keterangan:
ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)
ρb = massa jenis benda (kg/m3).
V = volume benda tercelup (m3).
Vb = volume benda (m3).
FLUIDA DINAMIS
Persamaan Kontinuitas
Keterangan:
A1 = luas penampang pipa 1 (m2).
A2 = luas penampang pipa 2 (m2).
v1 = laju fluida pipa 1 (m/s).
v2 = laju fluida pipa 2 (m/s).
Asas Bernoulli
Penerapan Asas Bernoulli
Kecepatan zat cair yang keluar dari wadah yang bocor.
Keterangan:
v = laju zat cair yang keluar dari lubang bocor (m/s).
h1 = jarak lubang ke permukaan zat cair (m).
h2 = jarak lubang ke dasar zat cair (m).
x = jarak pancaran.
Pipa venturimeter.
Contoh soal fluida dan pembahasan
Contoh soal tekanan dan pembahasan
Nomor 1
Didalam tabung gelas terdapat minyak setinggi 20 cm. Dengan mengabaikan tekanan udara luar, tekanan yang terjadi pada dasar tabung adalah 1600 N/m2. Jika g = 10 m/s2 maka massa jenis minyak adalah...
A.8 . 102 kg/m3
B.8 . 103 kg/m3
C.8 . 104 kg/m3
D.8 . 105 kg/m3
E.8 . 106 kg/m3
Didalam tabung gelas terdapat minyak setinggi 20 cm. Dengan mengabaikan tekanan udara luar, tekanan yang terjadi pada dasar tabung adalah 1600 N/m2. Jika g = 10 m/s2 maka massa jenis minyak adalah...
A.8 . 102 kg/m3
B.8 . 103 kg/m3
C.8 . 104 kg/m3
D.8 . 105 kg/m3
E.8 . 106 kg/m3
Nomor 2
Raksa pada bejana berhubungan mempunyai selisih permukaan 2 cm (massa jenis raksa = 13,6 gr/cm3).
Kaki sebelah kiri berisi zat cair setinggi 25 cm, berarti massa jenis zat cair tersebut adalah...
A.800 kg/m3
B.1030 kg/m3
C.1088 kg/m3
D.1300 kg/m3
E.1360 kg/m3
Pembahasan:
Diketahui:
h1 = 25 cm = 0,25 m
h2 = 2 cm = 0,02 m
ρRaksa = 13,6 gr /m3
Ditanya: ρzat cair
Jawab:
Tekanan hidrostatis dipengaruhi kedalaman sehingga pada kedalaman yang sama tekanan sama.
Sebuah batu volume 0,5 m3 tercelup seluruhnya kedalam zat cair yang massa jenisnya 1,5 gr/cm3. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s2 maka batu akan mendapat gaya ke atas sebesar...
A.1.500 N
B.3.000 N
C.4.500 N
D.7.500 N
E.9.000 N
Nomor 2
Gambar dibawah menunjukkan sebuah benda yang terapung pada zat cair yang massa jenisnya 1200 kg/m3.
Bila diketahui bagian (A) adalah 1 /5 dari benda, maka massa jenis benda tersebut adalah...
A. 600 kg/m3
B. 960 kg/m3
C. 1000 kg/m3
D. 1200 kg/m3
E. 1500 kg/m3
Nomor 3
Sebuah benda terapung pada suatu zat cair dengan 2/3 bagian benda itu tercelup. Bila massa jenis benda 0,6 gr/cm3 maka massa jenis zat cair adalah...
A. 1800 kg/m3
B. 1500 kg/m3
C. 1200 kg/m3
D. 900 kg/m3
E. 600 kg/m3
Nomor 4
Berat sebuah benda diudara adalah 5 N. Apabila ditimbang dalam minyak (massa jenis 0,8 gr/cm3) beratnya 3,4 N. Jika g = 9,8 m/s2 maka massa jenis benda adalah...
A.800 kg/m3
B.1000 kg/m3
C.1500 kg/m3
D.1800 kg/m3
E.2500 kg/m3
Kecepatan fluida ideal pada penampang A1 = 20 m/s. Jika luas penampang A1 = 20 cm2 dan A2 = 5 cm2 maka kecepatan fluida pada penampang A2 adalah...
A. 1 m/s
B. 5 m/s
C. 20 m/s
D. 80 m/s
E. 100 m/s
Sebuah bak yang besar berisi air dan terdapat sebuah kran seperti gambar. Maka kecepatan semburan air yang keluar adalah...
A. 3 m/s
B. 8 m/s
C. 9 m/s
D. 30 m/s
Kaki sebelah kiri berisi zat cair setinggi 25 cm, berarti massa jenis zat cair tersebut adalah...
A.800 kg/m3
B.1030 kg/m3
C.1088 kg/m3
D.1300 kg/m3
E.1360 kg/m3
Pembahasan:
Diketahui:
h1 = 25 cm = 0,25 m
h2 = 2 cm = 0,02 m
ρRaksa = 13,6 gr /m3
Ditanya: ρzat cair
Jawab:
Tekanan hidrostatis dipengaruhi kedalaman sehingga pada kedalaman yang sama tekanan sama.
Contoh soal hukum Archimedes dan pembahasan
Nomor 1Sebuah batu volume 0,5 m3 tercelup seluruhnya kedalam zat cair yang massa jenisnya 1,5 gr/cm3. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s2 maka batu akan mendapat gaya ke atas sebesar...
A.1.500 N
B.3.000 N
C.4.500 N
D.7.500 N
E.9.000 N
Nomor 2
Gambar dibawah menunjukkan sebuah benda yang terapung pada zat cair yang massa jenisnya 1200 kg/m3.
Bila diketahui bagian (A) adalah 1 /5 dari benda, maka massa jenis benda tersebut adalah...
A. 600 kg/m3
B. 960 kg/m3
C. 1000 kg/m3
D. 1200 kg/m3
E. 1500 kg/m3
Nomor 3
Sebuah benda terapung pada suatu zat cair dengan 2/3 bagian benda itu tercelup. Bila massa jenis benda 0,6 gr/cm3 maka massa jenis zat cair adalah...
A. 1800 kg/m3
B. 1500 kg/m3
C. 1200 kg/m3
D. 900 kg/m3
E. 600 kg/m3
Nomor 4
Berat sebuah benda diudara adalah 5 N. Apabila ditimbang dalam minyak (massa jenis 0,8 gr/cm3) beratnya 3,4 N. Jika g = 9,8 m/s2 maka massa jenis benda adalah...
A.800 kg/m3
B.1000 kg/m3
C.1500 kg/m3
D.1800 kg/m3
E.2500 kg/m3
Contoh soal persamaan kontinuitas
Kecepatan fluida ideal pada penampang A1 = 20 m/s. Jika luas penampang A1 = 20 cm2 dan A2 = 5 cm2 maka kecepatan fluida pada penampang A2 adalah...
A. 1 m/s
B. 5 m/s
C. 20 m/s
D. 80 m/s
E. 100 m/s
Contoh soal asas Bernoulli dan pembahasan
Nomor 1Sebuah bak yang besar berisi air dan terdapat sebuah kran seperti gambar. Maka kecepatan semburan air yang keluar adalah...
A. 3 m/s
B. 8 m/s
C. 9 m/s
D. 30 m/s
E. 900 m/s
Pembahasan:
Diketahui:
h = 85 cm
h2 = 40 cm
Ditanya: v = ...
Jawab:
a. Terlebih dahulu hitung (h1).
h1 = 85 cm – 40 cm = 45 cm = 0,45 m
b. Menghitung (v)
v = √2 . g . h1= √2 . 10 . 0,45
v = √9 = 3 m/s
Jawaban: A
Nomor 2
Gambar di bawah ini menunjukkan peristiwa kebocoran pada tangki air.
Kecepatan (v) air yang keluar dari lubang adalah....
A. √2 m/s
B. √10 m/s
C. √5 m/s
D. 2√5 m/s
E. 2√10 m/s
Pembahasan
Terlebih dahulu hitung (h1).
x = 2 √h1 . h2
h1 = x2 / (4h2 =(1 m)2 / 4 . 0,5 m = 1/2 m
Menghitung (v).
v = √(2 .g . h1) = √(2 .10 m/s .1/2 m)
v = √(10 m2 / s2 = √10 m/s
Jawaban: B
Nomor 3
Pada gambar di bawah, air mengalir melewati pipa venturimeter. Jika luas penampang A1 dan A2 masing-masing 5 cm2 dan 4 cm2 dan g = 10 m/s2, maka kecepatan air yang memasuki pipa venturimeter adalah...
A.3 m/s
B.4 m/s
C.5 m/s
D.9 m/s
E.25 m/s
Pembahasan:
Diketahui:
h = 85 cm
h2 = 40 cm
Ditanya: v = ...
Jawab:
a. Terlebih dahulu hitung (h1).
h1 = 85 cm – 40 cm = 45 cm = 0,45 m
b. Menghitung (v)
v = √2 . g . h1= √2 . 10 . 0,45
v = √9 = 3 m/s
Jawaban: A
Nomor 2
Gambar di bawah ini menunjukkan peristiwa kebocoran pada tangki air.
Kecepatan (v) air yang keluar dari lubang adalah....
A. √2 m/s
B. √10 m/s
C. √5 m/s
D. 2√5 m/s
E. 2√10 m/s
Pembahasan
Terlebih dahulu hitung (h1).
x = 2 √h1 . h2
h1 = x2 / (4h2 =(1 m)2 / 4 . 0,5 m = 1/2 m
Menghitung (v).
v = √(2 .g . h1) = √(2 .10 m/s .1/2 m)
v = √(10 m2 / s2 = √10 m/s
Jawaban: B
Nomor 3
Pada gambar di bawah, air mengalir melewati pipa venturimeter. Jika luas penampang A1 dan A2 masing-masing 5 cm2 dan 4 cm2 dan g = 10 m/s2, maka kecepatan air yang memasuki pipa venturimeter adalah...
A.3 m/s
B.4 m/s
C.5 m/s
D.9 m/s
E.25 m/s
Soal latihan fluida
Nomor 1
Sebuah benda terapung pada suatu zat cair dengan 1/3 bagian benda itu tercelup. Bila massa jenis benda 0,6 gr/cm3 , maka massa jenis zat cair tersebut adalah...
A. 1800 kg/m3
B. 1500 kg/m3
C. 1200 kg/m3
D. 900 kg/m3
E. 600 kg/m3
Nomor 2
Sebuah benda terapung pada suatu zat cair dengan 1/3 bagian benda itu tercelup. Bila massa jenis benda 0,6 gr/cm3 , maka massa jenis zat cair tersebut adalah...
A. 1800 kg/m3
B. 1500 kg/m3
C. 1200 kg/m3
D. 900 kg/m3
E. 600 kg/m3
Nomor 2
Didalam bejana yang berisia air mengapung segumpal es yang massa jenisnya 0,9 gr/cm3. Volume es yang tercelup ke dalam air 0,18 m3. Volume seluruh es adalah..(massa jenis air 1 gr/cm3)
A. 0,2 m3
B. 0,25 m3
C. 0,3 m3
D. 0,41 m3
E. 0,5 m3
A. 0,2 m3
B. 0,25 m3
C. 0,3 m3
D. 0,41 m3
E. 0,5 m3
Nomor 3
Air mengalir melalui pipa yang bentuknya seperti gambar.
Bila diketahui luas penampang A1 dua kali luas penampang A2, maka vA : vB adalah...
A. 1 : 4
B. 1 : 2
C. 1 : 1
D. 2 : 1
E. 4 : 1
Nomor 4
Bila diketahui luas penampang A1 dua kali luas penampang A2, maka vA : vB adalah...
A. 1 : 4
B. 1 : 2
C. 1 : 1
D. 2 : 1
E. 4 : 1
Nomor 4
Dari sebuah tangki terbuka berisi air dari kran berada pada ketinggian air seperti pada gambar!
Kecepatan air keluar jika kran terbuka adalah...
A. 6,3 m/s
B. 10,0 m/s
C. 11,8 m/s
D. 12,0 m/s
E. 15,5 m/s
Nomor 5
Pada gambar diatas air mengalir dalam venturimeter.
Jika g = 10 m/s2, luas penampang A1 dan A2 masing-masing 5 cm2 dan 3 cm2, maka kecepatan air yang masuk venturimeter adalah...
A.3 m/s
B.4 m/s
C.5 m/s
D.9 m/s
E.25 m/s
Kecepatan air keluar jika kran terbuka adalah...
A. 6,3 m/s
B. 10,0 m/s
C. 11,8 m/s
D. 12,0 m/s
E. 15,5 m/s
Nomor 5
Pada gambar diatas air mengalir dalam venturimeter.
Jika g = 10 m/s2, luas penampang A1 dan A2 masing-masing 5 cm2 dan 3 cm2, maka kecepatan air yang masuk venturimeter adalah...
A.3 m/s
B.4 m/s
C.5 m/s
D.9 m/s
E.25 m/s
Tidak ada komentar:
Posting Komentar