Download - Fluida okz
Secara mikroskopis, zat dapat dikelompokan menjadi zat padat dan zat cair
(Fluida). istilah Fluida meliputi zat cair dan gas, karena mempunyai satu kesamaan
sifat yaitu dapat mengalir. Jadi Fluida adalah suatu zat yang dapat mengalir. Fluida
terbagi menjadi 2 yaitu fluida statis dan fluida dinamis.
A. FLUIDA STATIS
Fluida statis adalah fluida yang berada dalam keadaan diam. Fluida statis
memiliki karakteristik tertentu sebagai berikut :
1. Massa Jenis (Kerapatan)
Perbandingan antara suatu benda dengan benda lain yang memiliki volume
yang sama ditentukan oleh kerapatan partikel pada zat benda tersebut. Kerapatan
partikel dalam suatu zat disebut massa jenis atau Densitas. Sedangkan massa jenis itu
sendiri adalah massa zat per satuan volume.
ρ = Massa Jenis (kgm-3)
m = Massa (kg)
V = Volume (m3)
Latihan soal : Sebuah balok berukuran panjang 5 cm, lebar 3,5 cm dan tinggi 2,5 cm
memiliki massa 750 gr, berapakah massa jenisnya ?
2. Tekanan
Tekanan adalah gaya yang bekerja pada suatu bidang per satuan luas bidang
Besar kecilnya tekanan bergantung pada gaya dan luas bidang tekan. Jika gaya
bekerja pada bidang yang luas maka tekanannya kecil, begitu juga sebaliknya.
dengan:
P = Tekanan (Nm-2 atau Pascal)
F = Gaya (N)
A = Luas bidang tekan (m2)
1 Modul Fisika XI, Osa Pauliza |
1. FLUIDA
ρ=mV
P= FA
A
PO
h
Latihan soal : Sebuah lemari dengan berat 10 kg memiliki 4 kaki yang luas
penampangnya masing-masing adalah 20-3m2. tentukan tekanan kursi terhadap
lantai jika percepatan gravitasi 10 ms-2 !
3. Tekanan Hidrostatik
Tekanan Hidrostatik adalah tekanan yang dimiliki oleh fluida yang diam.
Fluida yang dipengaruhi gaya gravitasi akan memiliki berat (W) sehingga
menimbulkan tekanan. Tekanan akibat pengaruh gaya gravitasi bumi ini disebut
Tekanan Hidrostatik (Ph). Tekanan Hidrostatik ditentukan oleh kedalaman fluida yag
diukur dari permukaan dan tidak tergantung pada luas penampang wadah fluida
tersebut.
Ph = Tekanan Hidrostatik (Pascal atau Nm-2)
ρ = Massa Jenis (kgm-3)
g = Percepatan gravitasi (ms-2)
h = Kedalaman air dari permukaan air (m)
Persamaan untuk Tekanan Hidrostatik suatu
titik didalam fluida pada jarak h dari permukaan zat cair
adalah :
Ph = Tekanan Hidrostatik (Pascal atau Nm-2)
Po = Tekanan udara luar / atmosfer (Pa atau Nm-2)
ρ = Massa Jenis (kgm-3)
g = Percepatan gravitasi (ms-2)
h = Kedalaman air dari permukaan air (m)
Contoh Soal : Sebuah bak mandi berbentuk persegi panjang memiliki panjang = 2m,
lebar = 1 m, dan tinggi = 0,5 m. Bak air tersebut berisi 50 liter air (ρair = 103 kgm-3)
jika g = 10 ms-2, tentukan :
a. Tekanan hidrostatik pada dasar bak,
b. Besar gaya hidrostatik pada dasar bak tersebut.
Jawab :
a. Luas alas = panjang x lebar
2 Modul Fisika XI, Osa Pauliza |
Ph=ρ g h
Ph=Po+ρ g h
Air (A)
Minyak (B)
A = p x l
A = 2 m x 1 m = 2 m2
V = 50 liter = 0,05 m3
Jadi, h=VA
=0,05 m3
2 m2 =0 , 025 m
Maka, P= ρ gh=103 kgm−3 10 ms−2 0,025 m
P=250 Pa
b. F = ρ g h A = P A
F = 250 Pa x 2 m2 = 500 N
Latihan soal : Sebuah ember berdiameter 70 cm di isi air sebanyak 12 Liter (ρair =
103 kgm-3) jika g = 10 ms-2, tentukan :
a. Tekanan Hidrostatik pada dasar ember
b. Besar gaya Hidrostatik pada dasar ember tersebut
4. Hukum Hidrostatik
Hukum Hidrostatik berbunyi : “Tekanan Hidrostatik pada sembarang titik
yang terletak pada bidang mendatar didalam zat cair yang sejenis dalam keadaan
seimbang adalah sama”. Penerapan hukum Hidrostatik adalah menentukan massa
jenis suatu zat cair, yaitu degan menggunakan pipa U. menurut Hukum Hidrostatik
berlaku :
ρA = Massa Jenis fluida A (kgm-3)
ρB = Massa Jenis fluida B (kgm-3)
h1 = Ketinggian fluidaA (m)
h1 = Ketinggian fluida B (m)
Latihan soal : Pipa berbentuk U diisi dengan air (ρair = 103 kgm-3) kemudian, pada
salah satu kakinya diisi minyak setinggi 25 cm hingga selisih permukaan zat cair
pada kedua kaki 5 cm. tentukan massa jenis minyak pada pipa tersebut !
3 Modul Fisika XI, Osa Pauliza |
ρB=h1
h2
ρA
5. Hukum Pascal
Bunyi Hukum Pascal adalah “Tekanan yang diberikan kepada fluida dalam
ruang tertutup akan diteruskan kesegala arah dan sama besar.”
Tekanan pada penampang kecil akan diteruskan oleh fluida sehingga menimbulkan
tekanan pada penampang besar. Perhatikan gambar berikut :
F1 = Gaya awal (N)
F2 = Gaya yang ditimbulkan (N)
A1 = Luas penampang 1 (m2)
A2 = Luas penampang 2 (m2)
Gaya yang diberikan pada penampang kecil (F1) yang relatif kecil akan menghasilkan
gaya pada penampang besar (F2) yang lebih besar. Sehingga dapat digunakan untuk
mengangkat beban yang lebih berat pada penampang besar Penerapan Hukum Pascal
diantaranya adalah pada dongkrak Hidrolik, rem Hidrolik, dan pompa Hidrolik.
Latihan soal : Sebuah pompa Hidrolik memiliki jari-jari pada piston kecil 5 cm dan
jari-jari pada piston besar 10 cm. jika piston kecil diberi gaya 140 N, berapa gaya
pada piston besar ?
6. Hukum Archimedes
Gaya Archimedes atau gaya keatas adalah gaya total yang menahan benda
dalam fluida. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut :
FA = Gaya Archimedes / Gaya Keatas (N)
ρf = Massa Jenis Fluida (kgm-3)
g = Percepatan gravitasi (ms-2)
V = Volume benda yang tercelup / yang dipindahkan oleh benda (m3)
Dengan demikian bunyi Hukum Archimedes adalah :
4 Modul Fisika XI, Osa Pauliza |
F1
A1
=F2
A2
F A= ρf gV
“Jika sebuah benda dicelupkan sebagian atau seluruhnya kedalam zat cair maka
akan mengalami gaya keatas yang sama besarnya dengan berat zat cair yang
dipindahkan.”
Terdapat 3 kemungkinan jika suatu benda dimasukan kedalam zat cair, yaitu :
a. Terapung : ρF . VF = ρB . VB
b. Melayang : ρB = ρF
c. Tenggelam : ρF < ρB
Dari persamaan diatas didapat rumus sebagai berikut :
VBF = Volume benda dalam fluida (m3)
VB = Volume benda seluruhnya (m3)
ρB = Massa Jenis benda (kgm-3)
ρF = Massa Jenis Fluida (kgm-3)
Latihan soal : Sebuah bola berdiameter 20 cm, dicelupkan kedalam kolam.
Hitunglah gaya keatas (Archimedes) yang dialami oleh bola tersebut jika ρair = 103
kgm-3 dan g = 10 ms-2 ?
7. Tegangan Permukaan
Tegangan permukaan (γ ) adalah gaya yang bekerja per satuan panjang pada
permukaan dan cenderung menarik permukaan sehingga menutup. Misalnya
serangga yang mengapung di atas air, karena pada permukaan zat cair terdapat
tegangan permukaan. Persamaannya adalah :
γ = Tegangan permukaan (Nm-1)
F = Gaya (N)
ℓ = Panjang (garis) pada permukaan (m)
Gaya Kohesi dan Adhesi
Gaya kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis.
Gaya adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang berbeda jenis.
Latihan : tetesan zat air selalu berbentuk bola hal ini di akibatkan gaya kohesi yang
besar sehingga tetesan air cenderung memperkecil permukaannya.
5 Modul Fisika XI, Osa Pauliza |
V BF=ρB
ρF
V B
γ= Fl
Latihan soal : seekor serangga dengan massa 10 gr mengapung diatas air, jika
panjang garis pada permukaan air 550 cm hitunglah tegangan permukaan diatas air
tersebut !
8. Sudut Kontak
Meniskus adalah permukaan lengkung (cembung atau cekung) di dalam
bejana yang diisi air atau raksa. Apabila suatu bejana diisi air maka air pada bejana
tersebut akan membentuk meniskus cekung dan raksa akan membentuk meniskus
cembung.
Pada air, gaya kohesi lebih kecil dibandingkan gaya adhesi sehingga air
cenderung membasahi dinding dan membuat permukaan cekung, sedangkan pada
raksa gaya kohesi lebih besar dibandingkan gaya adhesi sehingga raksa tidak
membasahi dinding bejana dan membuat permukaan cembung.
Besar kecembungan dan kecekungan permukaan pada dinding bejana
ditentukan oleh sudut kontak.. Sudut kontak adalah sudut yang dibentuk oleh
kelengkungan permukaan. zat cair terhadap garis vertikal. Besar sudut kontak
untuk air, meniskus cekung (0 < 90˚). Untuk raksa, yaitu meniskus cembung (0 >
90˚).
9. Kapilaritas
Kapilaritas adalah fenomena naik atau turunnya permukaan zat cair dalam
suatu pipa kapiler (pipa yang memiliki luas penampang yang sangat sempit).
Latihan gejala kapilaritas :
Kenaikan minyak tanah melalui sumbu kompor.
Naiknya air melalui pembuluh tapis dari akar sampai kedaun pada tumbuhan.
Penghisapan air oleh kain atau kertas.
Peristiwa kapiler disebabkan oleh adanya gaya adhesi dan gaya kohesi yang
menentukan tegangan permukaan zat cair. Tegangan permukaan akan mempengaruhi
besar kenaikan atau penurunan zat cair dalam pipa kapiler.
6 Modul Fisika XI, Osa Pauliza |
h = Kenaikan / penurunan zat cair pada pipa kapiler(m)
γ = Tegangan permukaan (Nm-1)
θ = Sudut kontak (derajat˚)
ρ = Massa Jenis (kgm-3)
g = Percepatan gravitasi (ms-2)
r = Jari-jari pipa kapiler (m)
Untuk raksa cos θ = negatif ( 90˚ < θ < 180˚), tanda negatif menunjukan penurunan
permukaan zat cair.
Latihan soal : sebuah pipa kapiler berdiameter 4 mm. pipa dimasukan ke dalam
bejana berisi air. Tentukan tinggi kenaikan air dalam pipa, jika koefisien tegangan
permukaan air adalah 0,072 Nm-1 , sudut kontak permukaan zat cair sebesar 90 ˚,
ρair = 1g cm-3 dan g = 10 ms-2 !
10. Viskositas
Viskositas adalah ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besarnya gaya
gesekan di dalam fluida. Untuk mencari viskositas, dapat digunakan rumus berikut :
η = Viskositas fluida (Nsm-2)
r = Jari-jari benda (m)
g = Percepatan gravitasi (ms-2)
v = Kecepatan gerak benda dalam fluida (ms-1)
ρB = Massa Jenis benda (kgm-3)
ρF = Massa Jenis Fluida (kgm-3)
Gaya gesek pada suatu fluida dinamakan gaya stoke, yang dirumuskan sebagai
berikut :
Fs = Gaya gesekan fluida (N)
r = Jari-jari benda (m)
v = Kecepatan benda (ms-1)
η = Viskositas fluida (Nsm-2)
7 Modul Fisika XI, Osa Pauliza |
h=2 γcosθρgr
η=2 r2 g (ρB− ρF)
9 v
F s=6 π r η v
Latihan soal : Sebuah bola tembaga (ρ = 6000 kgm-3) dimasukan kedalam suatu
cairan dengan massa jenis 1725 kgm-3. Ketika bola tersebut telah bergerak lurus
baraturan (mencapai kecepatan terminal) tercatat waktu 7 detik untuk jarak 20 cm
jika diameter bola tersebut 4 mm, berapakah viskositas cairan tersebut ?
B. FLUIDA DINAMIS
Fluida Dinamis adalah Fluida yang bergerak secara terus-menerus terhadap
sekitarnya . sifatnya lebih kompleks dari pada Fluida Statis. Latihan Fluida Dinamis
adalah aliran air sungai, aliran air terjun dan asap rokok. Karakteristik Fluida
Dinamis yaitu :
1. Fluida Ideal
Fluida ideal dalam kenyataannya tidak ada. Tetapi untuk menyederhanakan
Fluida Dinamis maka perlu mengambil anggapan fluida ini. Ciri-cirinya yaitu :
Inkompresibel (tidak termampatkan)
Fluida dikatakan memiliki aliran yang inkompresibel, jika fluida diberi tekanan
(dimampatkan) tidak akan mengalami perubahan volume atau massa jenis. Zat cair
pada umumnya bersifat inkompresibel, sedangkan gas termasuk fluida kompresibel.
Non Viscous (tidak kental)
Viskositas Fluida ideal = 0, karena tidak mengalami gaya gesek antar partikel
fluida sehingga Fluida Ideal memiliki aliran yang lancar.
Aliran Irotasional
Aliran Fluida irotasional atau non turbulent terjadi jika aliran fluida tidak diikuti
perputaran partikel-partikel Fluida.
Aliran Stationer
Fluida Ideal memiliki aliran Stationer, yaitu aliran fluida yang melalui suatu titik
tertentu akan memiliki kecepatan yang sama.
Garis alir adalah lintasan yang ditempati oleh partikel-partikel fluida. Terdapat 2
macam garis alir yaitu aliran laminer (streamline) dan aliran Turbulent. Aliran
8 Modul Fisika XI, Osa Pauliza |
v
tx y
A
laminer yaitu aliran yang mengikuti suatu garis (lurus atau pun lengkung) yang jelas
ujung pangkalnya. Adapun aliran turbulent yaitu aliran partikel yang memiliki arah
gerak yang berbeda dan saling berpotongan antar garis alirnya, aliran turbulent
ditandai dengan aliran yang berputar.
2. Debit Aliran Fluida
Volume air yang mengalir pada suatu pipa dengan kecepatan tertentu dan
dalam sekian detik dapat dirumuskan sebagai berikut :
V = Volume Fluida (m3)
v = Kecepatan alir fluida (ms-1)
t = waktu (s)
A = Luas penampang pipa (m2)
Banyaknya Fluida yang mengalir per satuan waktu disebut debit aliran atau laju
aliran.
Q = Debit aliran Fluida (m3s-1)
A = Luas penampang pipa (m2)
v = Kecepatan alir fluida (ms-1)
Latihan soal : sebuah pipa dengan jari-jari 3 cm, dialiri air dengan kecepatan alir
5 ms-1. berapakah volume air yang mengalir dalam 2,5 detik ?
3. Persamaan Kontinuitas
Fluida Ideal tidak akan mengalami pertambahan ataupun pengurangan banyaknya
fluida di suatu tempat. Persamaan yang menghubungkan kecepatan fluida disuatu
tempat dengan tempat lain yang berbeda luas penampang disebut Persamaan
Kontinuitas.
9 Modul Fisika XI, Osa Pauliza |
Q=Vt = A v
V=v t A
Secara matematis ditulis :
Atau
A1 = Luas penampang 1 (m2)
A2 = Luas penampang 2 (m2)
V1 = Kecepatan fluida pada penampang 1 (ms-1)
V2 = Kecepatan fluida pada penampang 1 (ms-1)
Q1 = Debit aliran Fluida 1 (m3s-1)
Q2 = Debit aliran Fluida 2 (m3s-1)
Latihan soal : Berapakah kecepatan aliran air yang mengalir pada pipa A dan pipa
B jika percepatan gravitasi 10 m/s2 ?
4. Asas Bernoulli
Untuk memahami asas bernoulli fluida dalam kaadaan diam, tampak bahwa
zat cair memiliki tinggi permukaan yang sama. Hal ini sesuai dengan hukum utama
hidrostatik bahwa tekanan hanya tergantung pada kedalaman h dari permukaan zat
cair sehingga pada titik-titik yang berbeda memiliki tekanan yang berbeda. Dapat
disimpulkan bahwa tekanan fluida ditempat yang kecepatannya besar lebih kecil dari
pada tekanan fluida ditempat yang kecepatannya kecil. Pernyataan tersebut
dikemukakan oleh Daniel Bernoulli, sehingga dikenal dengan Asas Bernoulli.
5. Persamaan Bernoulli
Persamaan Bernoulli merupakan pernyataan secara kuantitatif secara
matematis dari asas bernoulli. Dengan memperhatikan posisi (ketinggian terhadap
permukaan bumi) dan kecepatan aliran fluida yang berubah, maka berlaku prinsip
teorema usaha\energi. Usaha total yang dilakukan untuk mendorong fluida sama
dengan perubahan energi mekanik.
W = ∆Em = ∆Ep + ∆Ek
W1 + W2 = ∆Ep + ∆Ek
P1V1 – P2V2 = mg(h2 – h1) + ½ m (v22 – v1
2)
10 Modul Fisika XI, Osa Pauliza |
A1 v1=A2 v2 A v=konstan=tetap
Q1=Q2
v2
x
h1 h2
Lubang yang bocor
Fluida dianggap fluida ideal sehingga tidak mengalami pemampatan selama
perpindahan. Dengan demikian, baik volume maupun massa akan konstan (tetap),
sehingga berlaku :
P = Tekanan Fluida (Nm-2 atau Pascal)
P = Tekanan Fluida (Pa)
ρ = Massa Jenis (kgm-3)
g = Percepatan gravitasi (ms-2)
h = Kedalaman air dari permukaan air (m)
v = Kecepatan aliran fluida (ms-1)
Persamaan ini disebut Persamaan Bernoulli yang menyatakan hubungan antara
tekanan, ketinggian, dan kecepatan fluida dalam suatu tabung alir.
6. Penerapan Asas Bernoulli
Penerapan Asas Bernoulli sangatlah beragam baik yang berkaitan dengan teknik
ataupun secara umum. Diantaranya yaitu :
a) Kebocoran pada Dinding Tangki
Jika h1 dan h2 memiliki selisih yang tidak begitu besar maka tekanan zat cair di mana-
mana dapat dianggap sama dengan tekanan zat cair (udara luar/P0).
Jadi, P1 = P2 = P0.
Oleh karena P1 = P2 dan v1 = 0 m/s maka kecepatan aliran diperoleh :
11 Modul Fisika XI, Osa Pauliza |
P1 + ρgh1 + ½ ρv12 = P2 + ρgh2 + ½ ρv2
2 ρv22
v2=√2 g(h1−h2)
Air jatuh sesuai dengan prinsip gerak parabola.Merupakan gabungan gerak jatuh
bebas dan gerak lurus beraturan. Dari gerak jatuh bebas diperoleh :
Dan dari gerak lurus beraturan diperoleh :
Jarak jatuhnya air dari dinding tangki (x) dapat ditentukan dengan mensubstitusikan
kedua persamaan tersebut, sehingga diperoleh :
Latihan soal : Tinggi permukaan air di dalam tangki 1,45 m. Pada tangki, terdapat
lubang kebocoran 0,5 m dari alas tangki. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2 tentukan:
a. Kecepatan aliran kebocoran b. Jarak jatuhnya air
b) Gaya Angkat Pesawat Terbang
Untuk mendapatkan gaya angkat pada pesawat terbang sayap pesawat harus
dirancang sedemikian rupa sehinggga bagian pesawat lebih tajam. Bagian depan
pesawat memilikipermukaan yang melengkung dan lebih tebal sehingga aliran udara
yang mengenai bagian depan sayap membentuk aliran Laminer. Hal ini sesuai asas
bernoulli, jika v2 > v1 maka P2 < P1 dengan demikian pada pesawat akan timbul gaya
angkat akibat perbedaan tekanan udara bagian bawah dan atas sayap pesawat
terbang. Posisi pesawat pada keadaan mendatar adalah h1 = h2 sehingga persamaan
Bernoulli menjadi :
Fa = Gaya angkat pesawat terbang (N)
ρ = Massa Jenis udara (kgm-3)
A = Luas penampang sayap pesawat (m2)
v1 = Kecepatan udara bagian bawah pesawat (ms-1)
v2 = Kecepatan udara bagian atas pesawat (ms-1)
12 Modul Fisika XI, Osa Pauliza |
Fa = F1 – F2 = ρA(v22 – v1
2)
t=√ 2 h2
g
x=v t
x=2√h2(h1−h2)
Latihan soal : Menurut hukum Bernoulli, apa yang harus diperhatikan dalam
mendesain sayap pesawat terbang agar pesawat dapat terbang ?
c) Tabung Venturi
Tabung Venturi merupakan tabung atau pipa yang memiliki luas penampan
yang lebih sempit di salah satu bagiannya. Fluida memiliki massa jenis ρ, mengalir
melalui tabung yang memilki luas penampang A1, kemudian masuk ke dalam tabung
dengan luas penampang A2 yang lebih sempit.
Kecepatan pada A1 adalah v1 dan pada A2 adalah v2. Perbedaan ketinggian zat cair
pada pipa vertikal adalah h.
Dari persamaan kontinuitas diketahui :
Sehingga diperoleh persamaan untuk kecepatan sebagai berikut :
d) Karburator
Salah satu contoh tabung venturi adalah karburator.Fungsi karburator adalah
untuk mencampur bahan bakar (bensin) dangan udara. Campuran ini dalam bentuk
uap sehingga mudah terbakar ketika dimasukkan ke dalam silinder mesin dengan
bantuan busi (pemercik bunga api). Prinsip kerja karburator adalah penghisapan
udara dari bagian atas karburator yang dipaksa masuk melalui pipa venture sehingga
memiliki kecepatan udara yang tinggi. Sesuai azas Bernoulli, pada bagian tersebut
tekanan udaranya rendah dan lebih kecil dibandingkan tekanan atmosfer pada bagian
permukaan bensin diruang pelampung. Akibatnya, tekanan atmosfer mendorong
13 Modul Fisika XI, Osa Pauliza |
A1 v1=A2 v2 v1=√ 2 gh
( A1
A2)
2
−1
1 v1 2 v2
20 cm
bensin naik dari ruang pelampung ke pipa venture dan dipaksa menyemprot keluar
dan bercampur dengan udara. Campuran ini berupa uap yang mudah terbakar.
Latihan soal : Air mengalir pada venturi meter. Jika luas penampang A1 = 12 cm2
dan A2 = 10 cm2, berapakah kecepatan air yang memasuki pipa venturimeter jika g
= 10 m/s2 ?
e) Tabung Pitot
Tabung pitot adalah penerapan Asas Bernoulli yang memiliki fungsi untuk
menentukan kecepatan aliran fluida. Oleh karena v1 << v2 maka v1 0. Secara
umum, kecepatan aliran fluida (v) dalam tabung pitot adalah sebagai berikut :
f) Penyemprot Nyamuk
Ketika pengisap pompa ditekan, udara pada tabung penyemprot dipaksa
melewati pipa yang lebih sempit sehingga akan memiliki kecepatan yang besar.
Akibatnya, tekanan dibagian tersebut memilki lebih rendah dibandingkan tekanan
atmosfer yang bekerja pada permukaan zat cair (obat nyamuk) didalam wadah
sehingga zat cair mengalir dari tempat bertekanan tinggi ke tempat bertekanan
rendah atau menyemprot keluar dalam bentuk campuran antara zat cair dan udara
(spray). Prinsip kerja penyemprot juga tidak berbeda dengan alat penyemprot
parfum, penyemprot kaca, dan korek api berbahan bakar bensin.
14 Modul Fisika XI, Osa Pauliza |
v=√ 2 ρ1 hρ2
Uji Kompetensi
A. Pilihan Ganda
Pilihlah salah satu jawaban yang benar.
1. Jika massa dan volume benda diketahu, maka benda tersebut ddapat diketahui...
a. massa jenisnya c. tegangannya e. gaya beratnya
b. tekananya d. gaya ke atasnya
2. Tekanan udara luar di atas permukaan air danau 105N/m2, massa jenis air 1
gram/cm3 dan g= 10 m/s2. Berapa tekanan yang dialami sebuah benda pada
kedalaman 50 meter dibawah permukaan air danau...
a. 1 x 105 N/m2 d. 6 x 105 N/m2
b.4 x 105 N/m2 e. 7,5 x 105 N/m2
c. 5 x 105 N/m2
3. Sebuah pompa hidrolik berbentuk silinder , diameter silindernya masing-masing
8 cm dan 20 cm. Bila pengisap yang kecil dengan gaya 500N, maka gaya yang
dihasilkan pengisap yang besar adalah...
a. 1250 N d. 500 N
b.2500 N e. 200 N
c. 3125 N
4. Sebuah batu memiliki Berat 30 N di udara dan 21 N dalam air. Massa jenis batu
tersebut adalah...
a. 9 g/cm3 d. 1,43 g/cm3
b.7,8 g/cm3 e. 0,3 g/cm3
c. 3,33 g/cm3
5. Bola besi padat yang beratnya 2 N diikat dengan tali dan dicelupkan dalam ρ
minyak (massa jenis 0,08 g/cm3). Bila massa jenis besi 7,9 g/cm3 maka tegangan
kawat adalah...
T
a. 2 N d. 1,2 N
b. 1,8 N e. 2,2 N
c. 1,6 N
15 Modul Fisika XI, Osa Pauliza |
6. Didalam suatu bak berisi air (ρair = 1 g/cm3) ada es terapung. Volume es yang
muncul diatas permukaan air = 100 cm3 (ρes = 1 g/cm3). Berapa volume es
seluruhnya...
a. 10 cm3 d. 104 cm3
b.100cm3 e. 105 cm3
c. 1000cm3
7. Pernyataan dibawah ini mengenai kohesi dan adhesi pada zat cair :
1. Zat cair yang memiliki gaya kohesi lebih besar daripada gaya adhesinya
cenderung membasahi tempatnya.
2. Zat cair yang bersifat tidak membasahi tempatnya memiliki permukaan
cembung.
3. Zat cair yang bersifat membasahi tempatnya, permukaannya turun pada pipa
kapiler.
Pernyataan tersebut yang benar adalah...
a. 1 dan 2 d. 3 saja
b. 1 dan 3 e. 1, 2, dan 3
c. 2 dan 3
8. Sebuah pipa kapiler berdiameter 2/3 mm dimasukkan tegak lurus ke dalam
bejana yang berisi air raksa (massa jenis = 13,62 g/cm3). Sudut kontak antara air
raksa dengan pipa ialah 143o (sin 37o = 0,6). Bila tegangan permukaan zat cair
0,48 N/m, maka turunya air raksa dalam pipa kapiler diukur dari permukaan zat
cair dalam bejana (g = 10 m/s2) adalah...
a. 1,20 cm c. 2,27 cm e. 2,00 cm
b. 1,27 cm d. 3,00 cm/
9. Sebuah pipa silindris yang lurus mempunyai dua macam penampang masing-
masing dengan luas 200 mm2 dan 100 mm2. Pipa tersebut diletakkan secara
horizontal dan air didalamnya mengalir dari penampang besar ke penampang
kecil. Apabila kecepatan air pada penampang besar 2 m/s, maka kecepatan air
pada penampang kecil adalah...
a. ¼ m/s c. 2 m/s e. 1 m/s
b. ½ m/s d. 4 m/s
16 Modul Fisika XI, Osa Pauliza |
vA
vB
vB
20 m16 m
x
10. Sebuah bak volumenya 1 m3 diisi dari aliran air keran yang mempunyai luas
penampang 2 cm3 dengan kecepatan aliran 10 m/s, maka bak tersebut dari
keadaan kosong akan menjadi penuh dalam waktu...
a. 250 detik d. 750 detik
b. 500 detik e. 800 detik
c. 600 detik
B. Essay
1. Pipa kapiler yang berjari-jari 0,2 mm, dicelupkan ke dalam bejana yang berisi
air. Jika tegangan permukaan air 7,27 x 10-2 N/m, percepatan grapitasi 10 m/s2
dengan sudut kontak 30o. Hitunglah kenaikan permukaan air dalam pipa kapiler
tersebut?
2. Sebuah pipa U, kaki kanannya diisi air raksa (massa jenis = 13,6 gram/cm3),
sedangkan kaki kiri diisi dengan cairan yang tidak bercampur dengan air raksa.
Berapa massa jenis cairan tersebut?
3. Mengapa serangga dapat berjalan diatas permukaan air? Jelaskan konsep
fisikanya!
4. Sebuah bak berisi air memiliki kebocoran di titik B (lihat gambar) jarak
pancaran air (x) adalah...?
5. Air mengalir pada suatu pipa yang berbentuk seperti pada gambar berikut. Jika
luas penampang A adalah 1/5 kali penampang B maka sama dengan....
17 Modul Fisika XI, Osa Pauliza |
vA
18 Modul Fisika XI, Osa Pauliza |